第三代測(cè)序技術(shù)（單分子實(shí)時(shí)DNA測(cè)序）與第二代測(cè)序技術(shù)（高通量測(cè)序技術(shù)）簡(jiǎn)介

1 第三代測(cè)序技術(shù)（單分子實(shí)時(shí) DNA測(cè)序）與第二代測(cè)序技術(shù)（高通量測(cè)序技術(shù)） 簡(jiǎn)介 第三代測(cè)序技術(shù)簡(jiǎn)介 如果有人告訴你用顯微鏡實(shí)時(shí)觀測(cè)單分子 DNA 聚合酶復(fù)制 DNA，并用它來(lái)測(cè)序，你一定會(huì)認(rèn)為他異想天開(kāi)，沒(méi)有一點(diǎn)生物的 sense。 我最初就是這樣認(rèn)為的，然而它不僅可以實(shí)現(xiàn)，而且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了！這個(gè)就是被稱(chēng)為第三代的測(cè)序技術(shù)， Pacific Biosciences公司推出的 “Single Molecule Real Time (SMRT) DNA Sequencing”（單分子實(shí)時(shí) DNA測(cè)序）。 我有幸在 NIH聽(tīng)到 了這個(gè)技術(shù)發(fā)明人 Stephen Turner博士的講座，根據(jù)自己粗淺的理解記錄整理一下。 要實(shí)現(xiàn)單分子實(shí)時(shí)測(cè)序，有三個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)。 第一個(gè)是熒光標(biāo)記的脫氧核苷酸。顯微鏡現(xiàn)在再厲害，也不可能真的實(shí)時(shí)看到 “單分子 ”。但是它可以實(shí)時(shí)記錄熒光的強(qiáng)度變化。當(dāng)熒光標(biāo)記的脫氧核苷酸被摻入DNA鏈的時(shí)候，它的熒光就同時(shí)能在 DNA鏈上探測(cè)到。當(dāng)它與 DNA鏈形成化學(xué)鍵的時(shí)候，它的熒光基團(tuán)就被 DNA聚合酶切除，熒光消失。這種熒光標(biāo)記的脫氧核苷酸不會(huì)影響 DNA聚合酶的活性，并且在熒光被切除之后，合成的 DNA鏈和天然的 DNA鏈完全一 樣。 第二個(gè)是納米微孔。因?yàn)樵陲@微鏡實(shí)時(shí)記錄 DNA鏈上的熒光的時(shí)候， DNA鏈周?chē)谋姸嗟臒晒鈽?biāo)記的脫氧核苷酸形成了非常強(qiáng)大的熒光背景。這種強(qiáng)大的熒光背景使單分子的熒光探測(cè)成為不可能。 Pacific Biosciences公司發(fā)明了一種直徑只有幾十納米的納米孔 zero-mode waveguides (ZMWs)，單分子的 DNA聚合酶被固定在這個(gè)孔內(nèi)。在這么小的孔內(nèi)， DNA鏈周?chē)臒晒鈽?biāo)記的脫氧核苷酸有限，而且由于 A， T， C， G 這四種熒光標(biāo)記的脫氧核苷酸非?？焖俚貜耐饷孢M(jìn)入到孔內(nèi)又出去，它們形成了非常穩(wěn)定 的背景熒光信號(hào)。而當(dāng)某一種熒光標(biāo)記的脫氧核苷酸被摻入到 DNA鏈時(shí)，這種特定顏色的熒光會(huì)持續(xù)一小段時(shí)間，直到新的化學(xué)鍵形成，熒光基團(tuán)被 DNA聚合酶切除為止（見(jiàn)圖）。 2 第三個(gè)是共聚焦顯微鏡實(shí)時(shí)地快速地對(duì)集成在板上的無(wú)數(shù)的納米小孔同時(shí)進(jìn)行記 錄。由于我對(duì)顯微原理的物理知識(shí)匱乏，而 Pacific Biosciences公司又沒(méi)有非常強(qiáng)調(diào)在這方面的發(fā)明，不做進(jìn)一步探討。 他們還對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。 第一個(gè)是把雙鏈 DNA 環(huán)化反復(fù)測(cè)序。人們可以在雙鏈 DNA 的兩頭連上發(fā)夾結(jié)構(gòu)的 DNA adaptor，從而使 DNA環(huán)化。而 DNA聚合酶就能夠以環(huán)化的 DNA作為模板滾環(huán)復(fù)制，反復(fù)測(cè)一段 DNA序列。這種反復(fù)測(cè)序，糾正了偶爾出現(xiàn)的復(fù)制錯(cuò)誤，從而使測(cè)序精度非常高。 第二個(gè)是激發(fā)光中斷測(cè)序法。 DNA 聚合酶雖然很穩(wěn)定，但是在強(qiáng)大的激發(fā)光作用下酶也是有一定壽命的。 如果把激發(fā)光中斷一段時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi) DNA聚合酶繼續(xù)復(fù)制 DNA，當(dāng)激發(fā)光重新開(kāi)啟以后，人們就可以測(cè)到長(zhǎng) DNA鏈后面的序列。 第三代測(cè)序技術(shù)非?？膳隆?1、它實(shí)現(xiàn)了 DNA 聚合酶內(nèi)在自身的反應(yīng)速度，一秒可以測(cè) 10個(gè)堿基，測(cè)序速度是化學(xué)法測(cè)序的 2萬(wàn)倍。 2、它實(shí)現(xiàn)了 DNA聚合酶內(nèi)在自身的 processivity（延續(xù)性，也就是 DNA聚合酶一次可以合成很長(zhǎng)的片 3 段），一個(gè)反應(yīng)就可以測(cè)非常長(zhǎng)的序列。 二代測(cè)序現(xiàn)在可以測(cè)到上百個(gè)堿基，但是三代測(cè)序現(xiàn)在就可以測(cè)幾千個(gè)堿基。這為基因組的重復(fù)序列的拼接提供了非常好的條件。 3、它的 精度非常高，達(dá)到 99.9999%。 此外，它還有兩個(gè)應(yīng)用是二代測(cè)序所不具備的。 第一個(gè)是直接測(cè) RNA的序列。既然 DNA聚合酶能夠?qū)崟r(shí)觀測(cè)，那么以 RNA為模板復(fù)制 DNA的逆轉(zhuǎn)錄酶也同樣可以。 RNA的直接測(cè)序，將大大降低體外逆轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差。 第二個(gè)是直接測(cè)甲基化的 DNA序列。實(shí)際上 DNA聚合酶復(fù)制 A、 T、 C、 G的速度是不一樣的。正常的 C 或者甲基化的 C 為模板， DNA聚合酶停頓的時(shí)間不同。根據(jù)這個(gè)不同的時(shí)間，可以判斷模板的 C 是否甲基化。 Pacific Biosciences公司預(yù)計(jì) 2010年或者 2011年就 會(huì)推出商業(yè)化的測(cè)序儀器。在不遠(yuǎn)的將來(lái)，如果他們能和二代測(cè)序一樣集成 100萬(wàn)個(gè)納米微孔，那么一臺(tái)儀器15 分鐘就能夠準(zhǔn)確地測(cè)出一個(gè)人的基因組。以后每個(gè)人的基因組測(cè)序成本將變成 100美元，人人都可以消費(fèi)得起。想想人類(lèi)基因組計(jì)劃耗資 30億美元，費(fèi)時(shí)十幾年，無(wú)數(shù)科學(xué)家參與其中，技術(shù)的革新意義是多么重大?。?高通量測(cè)序技術(shù) 第二代測(cè)序技術(shù) 高通量測(cè)序技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)測(cè)序一次革命性的改變，一次對(duì)幾十萬(wàn)到幾百萬(wàn)條DNA 分子進(jìn)行序列測(cè)定，因此在有些文獻(xiàn)中稱(chēng)其為下一代測(cè)序技術(shù) (next generation sequencing)足見(jiàn)其劃時(shí)代的改變，同時(shí)高通量測(cè)序使得對(duì)一個(gè)物種的轉(zhuǎn)錄組和基因組進(jìn)行細(xì)致全貌的分析成為可能，所以又被稱(chēng)為深度測(cè)序 (deep sequencing)。 自從 2005年 454 Life Sciences公司（ 2007年該公司被 Roche正式收購(gòu)）推出了454 FLX 焦磷酸測(cè)序平臺(tái)（ 454 FLX pyrosequencing platform）以來(lái)，曾推出過(guò) 4 3730xl DNA 測(cè)序儀（ 3730xl DNA Analyzer）的 Applied BioSystem（ ABI）這家一直占據(jù)著測(cè)序市場(chǎng)最大份額的公司的領(lǐng)先地位就開(kāi)始動(dòng)搖了，因?yàn)樗麄兊娜^產(chǎn) 品 毛 細(xì) 管 陣 列 電 泳 測(cè) 序 儀 系 列（ series capillary array electrophoresis sequencing machines）遇到了兩個(gè)強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，一個(gè)就是羅氏公司 (Roche)的 454 測(cè)序儀 (Roch GS FLX sequencer)，另一個(gè)就是 2006 年美國(guó) Illumina 公司推出的 Solexa 基因組分析平臺(tái)（ Genome Analyzer platform），為此， 2007年 ABI公司推出了自主研發(fā)的 SOLiD 測(cè)序儀 (ABI SOLiD sequencer)。這三個(gè)測(cè)序平臺(tái)即為目前高通量測(cè)序平臺(tái)的代表。（見(jiàn)表一） 公司名稱(chēng) 技術(shù)原理 技術(shù)開(kāi)發(fā)者 商業(yè)模式 Apply Biosystems(ABI) 基于磁珠的大規(guī)模并行克隆連接DNA測(cè)序法 美國(guó) Agencourt 私人基因組學(xué)公司（ APG） 上市公司： 銷(xiāo)售設(shè)備和試劑獲取利潤(rùn) Illumina 合成測(cè)序法 英國(guó) Solexa公司首席科學(xué)家 David Bentley 上市公司： 銷(xiāo)售設(shè)備和試劑獲取利潤(rùn) Roche 大規(guī)模并行焦磷酸合成測(cè)序法 美國(guó) 454 Life Sciences公司的創(chuàng)始人 Jonathan Rothberg 上市公司： 銷(xiāo)售設(shè)備和試劑獲取利潤(rùn) Helicos 大規(guī)模并行單分子合成測(cè)序法 美國(guó)斯坦福大學(xué)生物工程學(xué)家 Stephen Quake 上市公司： 2007年 5月首次公開(kāi)募股（ IPO） Complete Genomics DNA 納米陣列與組合探針錨定 連接測(cè)序法 美國(guó) Complete Genomics公司首席科學(xué)家 radoje drmanac 私人公司：投資額為4650萬(wàn)美元 表一：主流測(cè)序平臺(tái)一覽 這些平臺(tái)共同的特點(diǎn)是極高的測(cè)序通量，相對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)序的 96 道毛細(xì)管測(cè)序，高通量測(cè)序一次實(shí)驗(yàn)可以讀取 40萬(wàn)到 400萬(wàn)條序列。讀取長(zhǎng)度根據(jù)平臺(tái)不同從 5 25bp到 450bp，不同的測(cè)序平臺(tái)在一次實(shí)驗(yàn)中，可以讀取 1G到 14G不等的堿基數(shù)，這樣龐大的測(cè)序能力是傳統(tǒng)測(cè)序儀所不能比擬的。盡管如此，在這項(xiàng)新的劃時(shí)代的測(cè)序技術(shù)剛出現(xiàn)的時(shí)候，科學(xué)界對(duì)這項(xiàng)新技術(shù)卻并不熱衷。許多 習(xí)慣用桑格技術(shù)的科學(xué)家懷疑新技術(shù)的準(zhǔn)確度、閱讀能力、成本消費(fèi)、實(shí)用性。代理 Sanger型測(cè)序硬件的經(jīng)銷(xiāo)商害怕其投資失敗而首先提出了這些懷疑。 圖一：在芯片上進(jìn)行的測(cè)序： Illumina測(cè)序平臺(tái) 然而大多數(shù)人卻忽略了一個(gè)事實(shí)，即桑格 技術(shù)的普及最初也遇到同樣的阻礙。桑格技術(shù)剛開(kāi)發(fā)出來(lái)時(shí)，閱讀能力很難超過(guò) 25bp，即使在 Fred Sanger雙脫氧終止法發(fā)明后也只達(dá)到 80bp，如今卻達(dá)到了 750bp；而新發(fā)展的合成測(cè)序技術(shù)，應(yīng)用焦磷酸測(cè)序方法，其閱讀能力最初只有 100bp，推向市場(chǎng) 16個(gè)月后增加至 250bp，隨著技術(shù)的不斷完善，目前已達(dá)到了 400bp，很快就接近桑格技術(shù)目前的水平。除了閱讀能力外，能否以有限的成本用一臺(tái)儀器產(chǎn)生足夠數(shù)量的序列標(biāo)記也是另一個(gè)需要改善的重要問(wèn)題。這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)被 Roche公司解決了，應(yīng)用他們的系統(tǒng)，僅花費(fèi)閱讀 35bp或者更小片段的成本就能產(chǎn)生比 35bp多 10倍的序列標(biāo)記。 6 圖二： GS FLX 高通量測(cè)序方法原理示意圖 一、高通量測(cè)序的應(yīng)用 高通量測(cè)序可以幫助研究者跨過(guò)文庫(kù)構(gòu)建這一實(shí)驗(yàn)步驟，避免了亞克隆過(guò)程中引入的偏差。 依靠后期強(qiáng)大的生物信息學(xué)分析能力，對(duì)照一個(gè)參比基因組 (reference genome)高通量測(cè)序技術(shù)可以非常輕松完成基因組重測(cè)序 (re-sequence)， 2007 年van Orsouw等人結(jié)合改進(jìn)的 AFLP 技術(shù)和 454 測(cè)序技術(shù)對(duì)玉米基因組進(jìn)行了重測(cè)序，該重測(cè)序?qū)嶒?yàn)發(fā)現(xiàn)的超過(guò) 75%的 SNP位點(diǎn)能夠用 SNPWave技術(shù)驗(yàn)證，提供了一條對(duì)復(fù)雜基因組特別是含有高度重復(fù)序列的植物基因組進(jìn)行多態(tài)性分析的技術(shù)路線。 2008年 Hillier對(duì)線蟲(chóng) CB4858 品系進(jìn)行 Solexa重測(cè)序，尋找線蟲(chóng)基因組中的 SNP 位 點(diǎn)和單位點(diǎn)的缺失或擴(kuò)增。但是也應(yīng)該看到，由于高通量測(cè)序讀取長(zhǎng)度的限制，使其在對(duì)未知基因組進(jìn)行從頭測(cè)序 (novo sequencing)的應(yīng)用受到限制，這部分工作仍然需要傳統(tǒng)測(cè)序 (讀取長(zhǎng)度達(dá)到 850 堿基 )的協(xié)助。但是這并不影響高通量測(cè)序技術(shù)在全基因組 mRNA 表達(dá)譜， microRNA 表達(dá)譜，ChIP-chip以及 DNA甲基化等方面的應(yīng)用。 2008年 Mortazavi等人對(duì)小鼠的大腦、肝臟和骨骼肌進(jìn)行了 RNA 深度測(cè)序，這項(xiàng)工作展示了深度測(cè)序在轉(zhuǎn)錄組研究上的兩大進(jìn)展，表達(dá)計(jì)數(shù)和序列分析。對(duì)測(cè)得的每條序列進(jìn)行計(jì) 數(shù)獲得每個(gè)特定轉(zhuǎn)錄本的表達(dá)量，是一種數(shù)碼化的表達(dá)譜檢測(cè)，能檢測(cè)到豐度非常低的轉(zhuǎn)錄本。分析測(cè)得的序列，有大于 90%的數(shù)據(jù)顯示落在已知的外顯子中，而那些在已知序列之外的信息通過(guò)數(shù)據(jù)分析展示的是從未被報(bào)道過(guò)的 RNA剪切形式， 3端非翻譯區(qū)，變動(dòng)的啟動(dòng)子區(qū)域以及潛在的小 RNA 前體，發(fā)現(xiàn)至少有 3500 個(gè)基因擁有不止一種剪切形式。而這些信息無(wú)論使用芯 7 片技術(shù)還是 SAGE文庫(kù)測(cè)序都是無(wú)法被發(fā)現(xiàn)的。 高通量測(cè)序另一個(gè)被廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域是小分子 RNA 或非編碼 RNA(ncRNA)研究。測(cè)序方法能輕易的解決芯片技術(shù)在檢測(cè)小分子時(shí)遇 到的技術(shù)難題 (短序列，高度同源 )， 而且小分子 RNA 的短序列正好配合了高通量測(cè)序的長(zhǎng)度，使得數(shù)據(jù) “不浪費(fèi) ”，同時(shí)測(cè)序方法還能在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)新的小分子 RNA。在衣藻、斑馬魚(yú)、果蠅、線蟲(chóng)、人和黑猩猩中都已經(jīng)成功地找到了新的小分子 RNA。在線蟲(chóng)中獲得了 40 萬(wàn)個(gè)序列，通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)了 18個(gè)新的小 RNA分子和一類(lèi)全新的小分子 RNA。 在 DNA蛋白質(zhì)相互作用的研究上，染色質(zhì)免疫沉淀 深度測(cè)序 (ChIP-seq)實(shí)驗(yàn)也展示了其非常大的潛力。染色質(zhì)免疫沉淀以后的 DNA 直接進(jìn)行測(cè)序，對(duì)比 ref seq可以直接獲得蛋白與 DNA結(jié)合的位點(diǎn)信息，相比 ChIP-chip， ChIP-seq可以檢測(cè)更小的結(jié)合區(qū)段、未知的結(jié)合位點(diǎn)、結(jié)合位點(diǎn)內(nèi)的突變情況和蛋白親合力較低的區(qū)段。 圖 三 : Independent Flow Cells（ SoLidTM System） 二、高通量測(cè)序的前景 目前，大多分析家都無(wú)法相信新一代測(cè)序技術(shù)能完全取代目前的芯片測(cè)序技術(shù)。不過(guò)，有些分析家也的確認(rèn)為芯片測(cè)序技術(shù)正面臨著挑戰(zhàn)，他們認(rèn)為到了 2012年新一代的測(cè)序技術(shù)將會(huì)帶來(lái)高達(dá) 2。 15億美元的產(chǎn)值。 2006 年，整個(gè)芯片測(cè)序市場(chǎng)大概價(jià)值 8 億美元，其中 65%的市場(chǎng)份額都是有關(guān)基因表達(dá)譜分析產(chǎn)品的，剩下 35%的市場(chǎng)份額則由基因型分析芯片占據(jù)。不過(guò)美國(guó)哈佛大學(xué)（ Harvard University）遺傳學(xué)教授 George Church認(rèn)為，這部分市場(chǎng) 8 也會(huì)受到新一代測(cè)序技術(shù)的沖擊。 重測(cè)序芯片（ resequencing arrays）、單核苷酸多態(tài)性分析芯片以及基因拷貝數(shù)目變異分析芯（ copy number variant array）市場(chǎng)也會(huì)受到影響。也有分析家不贊同這個(gè)觀點(diǎn)，他們認(rèn)為即使新一代測(cè)序技術(shù)很便宜，還是有不少人會(huì)選擇傳統(tǒng)的測(cè)序儀的。 新一代測(cè)序技術(shù)相對(duì)傳統(tǒng)芯片測(cè)序技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，最終還得依靠廣告和市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)手段的推廣才能獲得大眾的認(rèn)可。去年夏天，由 Frost & Sullivan 公司對(duì)學(xué)術(shù)科研機(jī)構(gòu)和私人研究團(tuán)體進(jìn)行的一項(xiàng)調(diào)查研究結(jié)果表明，在實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域，例如進(jìn)行表達(dá)譜分析時(shí)，人 們還是傾向于選擇傳統(tǒng)的芯片產(chǎn)品，而并非青睞新一代的測(cè)序產(chǎn)品。 新一代測(cè)序儀推廣困難可能由其價(jià)格昂貴導(dǎo)致。平均采購(gòu)一臺(tái)新一代測(cè)序儀大約要花費(fèi) 50萬(wàn)美元，除非該實(shí)驗(yàn)室測(cè)序的工作量非常大，否則是不會(huì)考慮購(gòu)買(mǎi)的。即使像 Polonator這樣的新一代測(cè)序儀也需要花費(fèi) 15萬(wàn)美元左右，這筆費(fèi)用對(duì)于一個(gè)小實(shí)驗(yàn)室來(lái)說(shuō)是無(wú)法承受的。這時(shí)，只需要 150美元一塊的芯片就非常有競(jìng)爭(zhēng)力了。以基因芯片產(chǎn)品享譽(yù)業(yè)界的美國(guó) Affymetrix 公司市場(chǎng)部副總裁 Jay Kaufman認(rèn)為，新一代測(cè)序技術(shù)對(duì)于芯片市場(chǎng)來(lái)說(shuō)的確會(huì)帶來(lái)一定的沖擊，不過(guò)要完全取代表達(dá)譜分析芯片還需要一定的時(shí)間。 但是，基因芯片也有其自身的缺點(diǎn)，就在于它是一個(gè) “封閉系統(tǒng) ”，它只能檢測(cè)人們已知序列的特征 (或有限的變異 )。而高通量測(cè)序的強(qiáng)項(xiàng)， 就在于它是一個(gè) “開(kāi)放系統(tǒng) ”， 它的發(fā)現(xiàn)能力和尋找新的信息的能力，從本質(zhì)上高于芯片技術(shù)。 研究者可以充分享受這兩個(gè)平臺(tái)的比較優(yōu)勢(shì)，在獲取新信息的基礎(chǔ)上，利用芯片的強(qiáng)項(xiàng)， 即對(duì)已知信息的高通量、低成本 (相對(duì) )的檢測(cè)能力， 對(duì)大量樣品進(jìn)行快速檢測(cè)，短時(shí)間內(nèi)獲得有大量有效的數(shù)據(jù)。 作為兩個(gè)高通量的基因組學(xué)研究技術(shù)，在應(yīng)用的某些方面存在重疊和競(jìng)爭(zhēng)， 但是在更多方面是優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，兩種方法聯(lián)合使用，將解決以前的單種技術(shù)難以解決的問(wèn)題。 三、結(jié)語(yǔ) 新一代測(cè)序已顯示出巨大的潛力。也正是因?yàn)榭茖W(xué)的不斷進(jìn)步，在給測(cè)序技術(shù)提出新要求的時(shí)候，也給這項(xiàng)技術(shù)帶來(lái)了新的增長(zhǎng)點(diǎn)： 9 2008年 4月 Helico BioScience公司的 Timothy等人在 Science上報(bào)道了他們開(kāi)發(fā)的真正的單分子測(cè)序技術(shù)，也被稱(chēng)為第三代測(cè)序技術(shù)，并利用該技術(shù)對(duì)一個(gè) M13病毒基因組進(jìn)行重測(cè)序。這項(xiàng)技術(shù)之所以被稱(chēng)為真正的單分子測(cè)序，是因?yàn)樗耆邕^(guò)了上述 3 種高通量測(cè)序依賴的基于 PCR 擴(kuò)增的信號(hào) 放大過(guò)程，真正達(dá)到了讀取單個(gè)熒光分子的能力，向 1000 美元測(cè)定一個(gè)人類(lèi)基因組的目標(biāo)邁出了一大步。 基于半導(dǎo)體技術(shù)的納米孔測(cè)序技術(shù) 技術(shù)在新型測(cè)序技術(shù)中的重要作用。 新一代測(cè)序技術(shù)，即第三代測(cè)序技術(shù)，不同于前兩代測(cè)序，第一代測(cè)序技術(shù)是雙脫氧鏈末端終止法 根據(jù)核苷酸在某一固定的點(diǎn)開(kāi)始，隨機(jī)在某一個(gè)特定的堿基處終止，產(chǎn)生 A， T， C， G 四組不同長(zhǎng)度的一系列核苷酸，然后在尿素變性的 PAGE膠上電泳進(jìn)行檢測(cè)，從而獲得 DNA序列。第二代測(cè)序技術(shù)是焦磷酸測(cè)序法 由 4種酶催化的同一反應(yīng)體系中的酶級(jí)聯(lián)化學(xué)發(fā)光反應(yīng)，適 于對(duì)已知的短序列的測(cè)序分析。 而第三代測(cè)序技術(shù)則是基于納米孔的單分子讀取技術(shù)，這種方法讀取數(shù)據(jù)更快、有望大大降低測(cè)序成本，改變個(gè)人醫(yī)療的前景。這一技術(shù)的研發(fā)是系統(tǒng)工程，涉 10 及生物、半導(dǎo)體、計(jì)算機(jī)、化學(xué)、光學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域，需要不同學(xué)科 頂尖力量的合作。 Science文章重點(diǎn)提到了其中的半導(dǎo)體技術(shù)，離子激流公司（ Ion Torrent）的測(cè)序儀就是一種硅芯片，是利用與半導(dǎo)體一樣的方式構(gòu)建的，利用這種技術(shù)，科學(xué)家們?cè)?Science雜志上公布了三個(gè)低成本的完整人類(lèi)基因組序列。 這種高質(zhì)量，低成本（文章還報(bào)道了不同樣本的測(cè)序成本，包括了從 $8,005（ 87x coverage）到 $1,726（ 45x coverage）的范圍）的基因組測(cè)序方法能幫助研究人員對(duì)成千上百個(gè)某種疾病患者的完整基因組序列進(jìn)行分析，從而獲得對(duì)這種疾病的深入了解，最終找出預(yù) 防和治療的方法。 基于半導(dǎo)體技術(shù)的納米孔測(cè)序技術(shù)， DNA 分子依靠被稱(chēng)為核酸外切酶的蛋白質(zhì)以