nanopore sequencing

定義：利用核酸分子穿過納米孔所引起的電流變化來識(shí)別堿基序列的新一代高通量單分子測序技術(shù)。通過測定單分子DNA（RNA）穿過生物納米孔的電流變化推測堿基組成而進(jìn)行測序。消除PCR擴(kuò)增帶來的偏差，保留重要的堿基修飾信息，并且讀長不受限制，從而能夠檢測大片段的結(jié)構(gòu)變異和解析含有高度重復(fù)DNA片段的區(qū)域。

學(xué)科：生物化學(xué)與分子生物學(xué)_方法與技術(shù)_測序技術(shù)_層析技術(shù)

相關(guān)名詞：讀長 端粒 堿基 逆轉(zhuǎn)錄

圖片來源：視覺中國

【延伸閱讀】

納米孔測序是一種第三代DNA和RNA測序技術(shù)，通過利用納米級(jí)孔和電信號(hào)的變化來直接檢測核酸分子序列。這種技術(shù)不需要擴(kuò)增或化學(xué)修飾，被認(rèn)為是生物學(xué)研究和基因組學(xué)領(lǐng)域的重要?jiǎng)?chuàng)新。它的核心是制備生物納米孔或固態(tài)納米孔，在納米孔的兩端施加電壓，使單鏈DNA或RNA通過這些孔進(jìn)而產(chǎn)生電流信號(hào)。不同的堿基（A、T、C、G或U）會(huì)引起不同程度的電流變化，通過記錄不同的電流信號(hào)可以轉(zhuǎn)換為具體的堿基序列信息。

納米孔測序的主要特點(diǎn)包括：

1.實(shí)時(shí)測序，能夠直接分析核酸分子，并即時(shí)生成數(shù)據(jù)。相比傳統(tǒng)方法，這種實(shí)時(shí)能力可以提高基因組研究的效率，尤其適用于時(shí)間敏感的環(huán)境，如病毒檢測和流行病監(jiān)測。

2.不受核酸長度的限制，能夠獲得極大的讀長（甚至超過1Mb）。這種特點(diǎn)使其在全基因組組裝、結(jié)構(gòu)變異檢測以及復(fù)雜區(qū)域（如重復(fù)序列和端粒）解析中具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

3.能夠直接測序原始分子，包括DNA、RNA以及修飾堿基（如甲基化）。例如，納米孔測序無須逆轉(zhuǎn)錄即可直接分析RNA分子，極大地簡化了表觀遺傳學(xué)研究流程，這對(duì)轉(zhuǎn)錄組研究和表觀遺傳學(xué)研究具有重要意義。

4.納米孔測序設(shè)備小巧輕便，適合在非實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中使用。例如，在室外檢測環(huán)境中，可以直接對(duì)樣本（如土壤和水）中微生物多樣性進(jìn)行研究，還可以實(shí)時(shí)檢測環(huán)境中的有害病原體。

此外，將人工智能算法引入納米孔測序中，能夠有效提升檢測數(shù)據(jù)的處理效率，提高結(jié)果的準(zhǔn)確性，可以進(jìn)一步應(yīng)用于精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)和個(gè)性化治療，能夠更快速、更全面地進(jìn)行基因組分析。

總之，納米孔測序技術(shù)以其獨(dú)特的實(shí)時(shí)性、長讀長和直接檢測能力，正在不斷擴(kuò)展其在基礎(chǔ)科學(xué)、醫(yī)療健康和公共衛(wèi)生等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。隨著設(shè)備性能的優(yōu)化和應(yīng)用場景的拓展，納米孔測序有望成為未來基因組學(xué)研究的核心工具。

（延伸閱讀作者：海南大學(xué) 周騰教授）

責(zé)任編輯：張鵬輝