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基因测序—揭示生命的奥秘
文章来源:genecteate 作者:genecteate 发布时间:2017-06-14 11:31
  在业内人士眼里,dna测序出身高贵,它破解基因密码,将凯发k8网页登录-凯发娱发k8官网与it技术相结合,发展出一门新兴学科——生物信息学。以它为代表的基因技术,颠覆了传统生物学技术,引领生命科学未来发展潮流。以它为代表的基因工程,在医疗健康、环境保护、新能源、新材料、现代农业等热门领域大显身手。在业外人士眼里,dna测序足够高科技,堪称“一项新技术衍生出一个新行业”的典范,在短时间内迅速成为国内外vc和pe的宠儿,发展速度之快以至于没有人能准确描绘出它十年后的发展蓝图。在日新月异的dna测序技术面前,任何预测可能都显得保守。
  dna测序技术自发明以来就一直在推动分子生物学发展方面起着至关重要的作用。从早期fredericksanger的手工测序,以及基于凯发k8网页登录-凯发娱发k8官网法开发的第1代自动化测序仪,到目前的下一代测序平台,这一领域已经发生了巨大的变化。有人甚至将基因组测序技术的发展与半导体技术的发展相提并论,这也不无道理——在过去的数十年中,每经过几年,测序速度就呈指数增长,与半导体工业发展的摩尔定律非常相似。这种高速的发展,从根本上改变了人们研究所有生命蓝图的方式并且推动了基因组学及其分支乃至其他密切相关学科的创立与发展。
 
第一代测序技术—荧光标记的凯发k8网页登录-凯发娱发k8官网
  在第一台全自动测序仪出现之前,使用最为广泛的测序方法就是 sanger 在 20 世纪 70 年代中期发明的末端终止法测序技术。 sanger 也因此获得 1980年的诺贝尔化学奖。 他的发明第一次为科研人员开启了深入研究生命遗传密码的大门。
第二代测序技术—循环列阵测序法
  所谓二代测序方法,包括大量基于不同技术的方法. 尽管从模板文库制备、片段扩增到测序, 这些方法所采用的技术与生物化学相当多样,但是都采用了大规模矩阵结构的微阵列分析技术—阵列上的dna样本可以被同时并行分析.此外,测序是利用dna聚合酶或连接酶以及引物对模板进行一系列的延伸,通过显微设备观察并记录连续测序循环中的光学信号实现的。所有的下一代测序平台遵循了类似的工作流程,都要经过克隆扩增以加强测序过程中的光学检测灵敏度。目前已经有3种广泛使用的商业化测序平台平台,它们分别是illumina的genomeanalyzer,罗氏454基因组测序仪以及ablifetechnologies的solid系统。它们基本都是在20世纪90年代末被发明和开发出来,在2005年前后商业化。polonator.g.007是最近刚刚实现商业化的新设备,该仪器最初由哈佛大学georgechurch实验室开发,现在由doversystems公司制造。completegenomics公司最近推出了基于其专利技术的测序服务平台,但该公司并没有表示要在市场销售这一设备。这些仪器都采用了合成测序法,只是在dna阵列的排布、dna簇扩增,以及基于酶的测序生化反应方面存在差异。
凯发k8网页登录-凯发娱发k8官网技术—直接测序
  在所有上述第2代测序技术中,序列都是在荧光或者化学发光物质的协助下,通过读取dna聚合酶或dna连接酶将碱基连接到dna链上过程中释放出的光学信号而间接确定的,除了需要昂贵的光学监测系统,还要记录、存储并分析大量的光学图像,这都使仪器的复杂性和成本增加,依赖生物化学反应读取碱基序列更增加了试剂、耗材的使用,在目前测序成本中比例相当大,直接读取序列信息,不使用化学试剂,对于进一步降低测序成本是非常可取的,在一个正在发生突破瓶颈巨变的领域内,很难准确预测未来将发生什么,但是,最近几个领域大量的研究工作表明未来新一代的测序平台将在其中产生。
  从1980到2010,30年的创新和发展开创了基因组测序的新时代.测序技术从手工的一次一个样品发展成为基于大规模阵列的高度自动化技术.测序通量呈指数提高,而成本急剧降低.由于当前的以及即将出现的更新一代测序技术,1000美元基因组的目标将变得更加现实.快速、廉价的测序能力将引领我们开辟比较凯发k8网页登录-凯发娱发k8官网分析、疾病诊断以及个性化(个体化)医疗等新领.由于其在科研以及经济方面的巨大利益,中国应该在21世纪这一关键技术的研究开发方面发挥更大的作用,并积极促进其在生命科学研究以及医药领域的广泛应用.

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