第三代DNA测序技术获突破

来自华盛顿大学的研究人员发表了题为“Reading DNA at single-nucleotide resolution with a mutant MspA nanopore and phi29 DNA polymerase”的文章，报道了第三代DNA测序技术新机制——纳米孔检测核酸碱基数增加至20-30个，这将激化目前纳米孔测序技术市场竞争，相关成果公布在Nature Biotechnology杂志上。

文章的通讯作者是华盛顿大学的物理学家Jens H.Gundlach教授，他在纳米孔测序技术方面成就赫然，曾经设计出了一种可以在纳米孔内对DNA进行快速测序的新方法，这种纳米微孔只有1个纳米大小，仅够用来测量一个DNA的单分子链。

对于这一最新成果，他表示，“为了能获得可行的，易于操控的测序平台”，“我们提高了一种蛋白纳米孔的效用，这种纳米孔能与分子马达共同作用，帮助DNA链每次通过一个核苷酸。”

另外一种思考方向

正如前文所叙，纳米孔测序技术存在瓶颈——DNA链通过纳米孔的速度太快，以致来不及对碱基进行检测，因此科学家们想尽办法降低这一速度。Gundlach教授研究组这一成果就是朝着这个方向，但是也有其它的研究组想到了另外的方法。

比如近期来自哥伦比亚大学电气工程教授Kenneth L Shepard就研发出一种比目前市面上仪器精确度更高的分析方法。并且研究人员利用商业化半导体技术，设计了一种定制集成电路，构建新型放大芯片纳米检测设备，可以缩小仪器的体积，用于医学应用。正如研究人员所说的那样，“大部分研究组都尝试减缓DNA的速度，而我们的方法却是构建更快的检测设备”，“我们将最灵敏的电子设备，与最灵敏的固态纳米孔结合起来了。”

目前许多单分子检测都是通过光学技术完成的，这些技术利用荧光分子在特殊波长中发射光子，但是当荧光非常强的时候，就会出现一个主要问题，那就是每个分子通常每秒只会生成几千个光子，这也就是说，无法观测到比毫秒速度更快的事件，因为更快速度成像的图片会太暗了，相反，如果你可以采用电子或者离子检测方法，那么就能在一秒钟内获得上十亿个信号。但电子检测方法的问题就在于没有能与荧光波长过滤器匹配的设备，因此即使信号产生了，也常常被掩盖在背景噪音中。

这一纳米孔检测设备十分简单，而且易于携带，它不需要完整的显微设备，也不需要高功率仪器，唯一需要注意的就是实验细节。不难想象在未来几年里，纳米孔成像技术将对DNA测序，以及其它医学应用产生巨大的影响。

第三代测序市场产品

第三代测序技术则是基于纳米孔的单分子读取技术，这种方法读取数据更快、有望大大降低测序成本，改变个人医疗的前景。这一技术的研发是系统工程，涉及生物、半导体、计算机、化学、光学等多个领域，需要不同学科顶尖力量的合作。目前市场上已经出现了相关产品。

比如近期Oxford Nanopore Technologies（以下简称Oxford）发布了两款DNA测序仪，高通量的GridION单元和U盘大小的便携式MinION单元。

Gordon Sanghera现任Oxford Nanopore的CEO。他表示：“我们设计的MinION和GridION系统具有一系列新特性。纳米孔非常适合简单的的样品制备和新型的信息学流程，系统可设置为运行实验，直到收集了足够数据，才来总结实验。”Oxford Nanopore希望到2013年，整个人类基因组的测序能在15分钟内完成。那将需要20个GridION节点，每个带有8000个纳米孔。

除此之外罗氏也准备开发相关产品，他们去年从亚利桑那州立大学的Biodesign研究所和哥伦比亚大学纳米科学中心获得了一些技术授权，以开发一种全新的DNA测序系统。（来源：生物通 张迪