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Z新的纳米孔测序技术

发布日期: 2012-03-28
浏览人气: 2692

近年来,激烈的竞争使得DNA测序技术迅猛发展。现在,一种叫做纳米孔测序的技术犹如一匹黑马闯入大家的视线,看起来很有潜力在竞争中拔得头筹。研究人员证明,他们可以在DNA链通过一个微小的孔时连续地读出DNA的各个“化学字母”,这为研发解码DNA就如同播音员阅读自动收报机纸条般的测序仪铺平了道路。这种先进的技术有可能将完整测出人类基因组的费用降低到1000美元以下,为个体化医疗带来革命。 将基于遗传学的诊疗及医学带入新的时代。

大多数的测序工作需要耗时数天。测序仪对DNA双链进行复制,并利用荧光标记及其他成分进行修饰,从而对DNA链的碱基组成进行读取。纳米孔测序技术则无需这些额外的步骤,直接对未经修饰的DNA链进行读取,从而有可能成为市面上zui快、zui便宜的测序技术。

这个想法—使DNA链通过小孔并然后读取其碱基—zui初是在1996年由麻省及加州的研究人员提出来的。后来,科学家们解决了如何利用电荷使DNA通过嵌入在在薄膜上的带小孔蛋白质。当DNA碱基通过孔时,它们使电荷发生变化。灵敏的电子设备检测到这些变变化从而鉴定所通过的碱基。

不过,存在的一个主要的问题是,当薄膜施加电压后,DNA通过纳米孔的速度过快而难以对序列上的碱基进行读取。两年前,加州大学的Mark Akeson和同事们偶然发现了一个可能的解决方案。他们将一种叫做phi29的蛋白质添加到纳米孔装置中。这种蛋白质在DNA运动通过纳米孔时可与DNA形成松散的结合,从而使DNA的运动速度慢了下来。

zui近,华盛顿大学的物理学家Jens Gundlach所领导的一个研究团队在Nature Biotechnology上报道称,他们将Akeson的phi29蛋白整合至他们的纳米孔设备,这种纳米孔设备使用了一种不同的孔蛋白,可更快速地鉴定四种碱基。Phi29蛋白使DNA速度下降,使得每秒通过纳米孔的核酸碱基数为20至30个,从而有可能对每一个经过纳米孔的碱基进行识别。“这是纳米孔测序的独门绝技” Gundlach说。

该技术进步将加剧与另外一家叫做Oxford Nanopore Technologies公司的纳米孔测序技术的竞争。在2月份,Oxford Nanopore Technologies公司宣称,他们可以对通过一个单独纳米孔的DNA链进行完整的测序,并且有可能在2013年早期发售可同时运行数千个纳米孔的测序仪,从而有可能将全基因组测序时间缩短到15分钟,费用降到1000美元左右。

大多数的科学家认为,如果消息不假,这个技术则确实是个了不起的进步。不过他们仍旧在等待证明。“Oxford Nanopore首先发出了宣告,但是由于没有公布足够数据而受到严厉批评,”圣地亚哥的Electronic BioSciences公司总裁、化学家Geoffrey Barrall说。相反,Barrall说,Gundlach和同事们的成果看起来很有说服力。“这是*篇真正进行了DNA测序的文章。

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