DNA测序技术及展望

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1、杨杨倩倩倩倩生命科学学院生命科学学院Tel: 18757564342Email: DNA测测序技序技术术第一代测序技术第二代测序技术第三代测序技术DNA测序技术的展望第一代测序技术DNA测序测序即即核酸核酸DNA分子一级结构的测定，是现代分子生物分子一级结构的测定，是现代分子生物学一项重要的技术学一项重要的技术。DNA序列序列测测定的意定的意义义生命的奥秘蕴藏于 “四字天书”之中GCTTCTTCCTCATTTTCTCTTGCCGCCACCATGCCGCCACCA TCATTTTCTCTTGCCGCCACCATGCTTCTTCCTCATTTTCTCT CCACCATGCCGCCACCACGCCA

2、CCATGCTTCTTCCTCATCTC GCTTTCTTGCCGCCACCATGCCGCCACCGCTTCTTCCtTCTCT第一代第一代DNA测测序技序技术术： 传统传统的化学降解法、双脱氧的化学降解法、双脱氧链终链终止法以及在它止法以及在它们们的基的基础础上上发发展来的各种展来的各种DNA测测序技序技术术。1963年，年，SangerSanger等人第一次完成胰等人第一次完成胰岛素素51个氨基酸序列个氨基酸序列测定定70年代后期，年代后期，SangerSanger和和Maxam-Gilbert等人又建立了等人又建立了Sanger双脱氧双脱氧链终止法止法和和Maxam-Gilbert化学裂

3、化学裂解法解法第一代第一代DNA测测序技序技术术包括：包括：化学降解法化学降解法、双脱氧双脱氧链终链终止法止法、荧荧光自光自动测动测序技序技术术和和杂杂交交测测序技序技术术。1.1 化学降解法化学降解法基本原理基本原理: 利用特异的利用特异的选择选择性性试剂试剂，专专一性的随机断裂一性的随机断裂DNA成不同成不同长长短的片段。根据短的片段。根据试剂试剂的的选择选择性及片段在高分性及片段在高分辨力的辨力的聚丙聚丙烯酰烯酰胺凝胶胺凝胶电电泳泳上的区上的区带带位置，判断位置，判断DNA片段末端核苷酸的种片段末端核苷酸的种类类，从而，从而测测出出DNA的序列。的序列。 将双将双链链DNA样样品品变为变

4、为单链单链 每个每个单链单链的同一方向末端都用放射的同一方向末端都用放射性同位素性同位素标记标记,以便以便显显示示DNA条条带带 分分别别用不同方法用不同方法处处理理,获获得只差得只差一个核苷酸的一个核苷酸的降解降解DNA群体群体 电电泳，泳，读读取取DNA的核苷酸的核苷酸顺顺序序技技术术路路线线碱基碱基特异修饰方法特异修饰方法GPh8.0,用用硫酸二甲酯硫酸二甲酯对对 N7进行甲基化进行甲基化,使使 C8-C9键对碱基裂解有特殊敏感性键对碱基裂解有特殊敏感性A+GpH2.0 哌啶甲酸哌啶甲酸可使嘌呤环的可使嘌呤环的N原子化原子化,从而导从而导致脱嘌呤致脱嘌呤,并因此消弱腺嘌呤和鸟嘌呤的糖苷键

5、并因此消弱腺嘌呤和鸟嘌呤的糖苷键C+T肼肼可打开嘧啶环可打开嘧啶环,后者重新环化成五元环后易除后者重新环化成五元环后易除去去C1.5mol/L NaCl存在时存在时,可用可用肼肼除去胞嘧啶除去胞嘧啶Maxam-Gilbert 法所用的化学技法所用的化学技术术化学降解法化学降解法刚问世世时，准确性，准确性较好，也容好，也容易易为普通研究人普通研究人员所掌握，因此用得所掌握，因此用得较多多。优点：即所点：即所测序列来自序列来自原原DNA分子分子而不是而不是酶促合促合成成产生的拷生的拷贝，排除了合成，排除了合成时造成的造成的错误。缺点：操作缺点：操作过程程较麻麻烦，且用到放射性物，且用到放射性物质，

6、逐，逐渐被被简便快速的便快速的Sanger法所代替。法所代替。1.2 双脱氧双脱氧链终止法止法利用利用DNADNA聚合聚合酶和和双脱氧双脱氧链终止物止物测定定DNADNA核苷酸核苷酸顺序的方法，序的方法，是由英国是由英国剑桥分子生物分子生物学学实验室的生物化学家室的生物化学家F.SangerF.Sanger等人于等人于19771977年年发明的。明的。F.SangerF.Sanger（1980年年诺贝诺贝尔尔奖获奖获得者）得者）dideoxy chain-termination method“ “双脱氧末端双脱氧末端双脱氧末端双脱氧末端终终止止止止” ”的含的含的含的含义义 PCRPCR（聚合

7、（聚合（聚合（聚合酶酶酶酶链链链链式反式反式反式反应应应应）原理）原理）原理）原理反反应应所需物所需物质质：DNA模板、引物、模板、引物、DNA聚合聚合 酶酶、dNTP、缓缓冲液冲液每个循每个循环环包括：包括：变变性（性（90）、退火（）、退火（54 ）、延伸（）、延伸（72 ） 双脱氧双脱氧链终止法止法基本原理：DNA聚合聚合酶不能不能够区分区分dNTP和和ddNTP，ddNTP参参入到寡核苷酸入到寡核苷酸链的的3-末端，末端，终止止DNA链的增的增长。合成的互补链在不同位置随机终止反应，产生只差一个核苷酸的DNA分子，读取待测DNA的顺序。Sanger 双脱氧末端双脱氧末端终止法止法测序原

8、理序原理 读出模板互读出模板互补序列补序列dNTP 凝胶电泳凝胶电泳 较大片段较大片段 较小片段较小片段ddGTPddATPddCTP ddTTP 反应混合物反应混合物Klenow酶酶 未知序列的单链未知序列的单链DNA 读出待测读出待测序列序列CTGACTTCGACAAAGAA53A C T GddGddGddGddGGACTGAAGCTGTT35CTGACTTCGACAA53 Sanger法因操作法因操作简简便，得到广泛的便，得到广泛的应应用。用。后来在此基后来在此基础础上上发发展出多种展出多种DNA测测序技序技术术，其中最重要的是，其中最重要的是荧荧光自光自动测动测序技序技术术。*荧光自

9、光自动化化测序序基本原理：与链终止法测序原理相同用不同荧光色彩标记ddNTP-ddddA ATPTP标记标记红色红色荧光荧光-ddddT TTPTP标记标记绿绿色荧光色荧光-ddddC CTPTP标记标记蓝蓝色荧光色荧光 -ddddG GTPTP标记标记黄色黄色荧光荧光每种ddNTP带有各自特定的荧光颜色,简化为由1个泳道同时判读4种碱基*目前所用自动测序技术的改进目前所用自动测序技术的改进同位素标记到荧光标记同位素标记到荧光标记同位素标记到荧光标记同位素标记到荧光标记, ,平板电泳到毛细管电泳平板电泳到毛细管电泳平板电泳到毛细管电泳平板电泳到毛细管电泳多色多色荧光光标记毛毛细管管电泳泳 单色

10、色荧光光标记平板平板电泳泳同位素同位素标记平板平板电泳泳A C G TACGT测序序图谱T A TTG CAT TG TC TGCATTG T C T*DNA测序仪示意图测序仪示意图computer analysis凝胶中凝胶中DNA移移动方向方向样品槽品槽激光器激光器输入光学系入光学系统成象透成象透镜聚焦透聚焦透镜高灵敏度相机高灵敏度相机旋光旋光镜/棱棱镜组件件DNADNA自动测序结果举例自动测序结果举例目前商品化生产的最先进测序仪为目前商品化生产的最先进测序仪为ABI3730测序仪，最长可以测测序仪，最长可以测1200个碱基个碱基目前所用测序技术的缺点目前所用测序技术的缺点1、DNA链终止

11、法决定了一个反止法决定了一个反应所所测序列不能太序列不能太长，目，目前前1000 bp左右。左右。2、测序反序反应费时费力力 第一个人第一个人类基因基因组测序花序花了了13年的年的时间，耗，耗费了了30亿美元的美元的费用用。3、测序序准确度不高准确度不高 DNA聚合聚合酶造成的碱基造成的碱基错配，配，DNA序列判序列判读错误。4、测序序基于基于PCR反反应，需要引物，需要引物，有些些，有些些结构复构复杂的的难于于进行行PCR反反应的片段不能的片段不能测序。序。1.3 Sanger测序中常遇到的序中常遇到的问题分析分析 通通过过几十年的逐步改几十年的逐步改进进, 第第1 代代测测序序仪仪的的读读

12、长长可以超可以超过过1000 bp, 原始数据的准确率可以原始数据的准确率可以高达高达99.999%, 测测定每千碱基序列的成本是定每千碱基序列的成本是0.5 美元美元, 每天的数据通量可以达到每天的数据通量可以达到600000 碱基。碱基。第二代测序技术 第一代第一代测测序技序技术术在分子生物学研究中在分子生物学研究中发挥发挥过过重要的作用，如人重要的作用，如人类类基因基因组计组计划划(HGP)主要主要基于第一代基于第一代DNA测测序技序技术术。 随着人随着人类类基因基因组计组计划划的完成，人的完成，人们进们进入入了后基因了后基因组时组时代，即功能基因代，即功能基因组时组时代代，传统传统的的

13、测测序方法已序方法已经经不能不能满满足足深度深度测测序序和和重复重复测测序序等大等大规规模基因模基因组测组测序序的需求，的需求，这这促使促使了新了新一代一代DNA测测序技序技术术的的诞诞生。新一代生。新一代测测序技序技术术即即第二代第二代测测序技序技术术。测序设备发展现状第一代（第一代（稳稳定需求）定需求）ABi3130xL3730xL3500xL第三代第三代Helicos BiosciencesHelicos Genetic Analysis System Pacific BiosciencesRSSystem 第二代（高速第二代（高速发发展）展）RocheGenome Sequencer

14、FLX System GS Junior System IlluminaGenome Analyzer IIxMiSeqHiSeq 1000HiSeq 2000Life Technologies (ABi)5500 SOLiD System5500xL SOLiD SystemIon Torrent PGMDanaherMotionPolonator G.007Complete Genomics无无锡锡艾吉因生物信息技艾吉因生物信息技术术有限公司有限公司AG-100深圳华因康基因科技有限公司深圳华因康基因科技有限公司Pstar-1中科中科院北京基因组所院北京基因组所/半导体所半导体所BIGIS

15、-1BIGIS-4199020052020Year2015201020001995Mb1000Mb4000ABI373ABI377ABI3130ABI3730ABI3730xlGA-I GA-IILess Than 5 yrsHiSeq1000/2000Mb4500ABI3700ABI3700xlSOLiDSOLiD2SOLiD35500xl SOLiDABI3130xlGA-IIx5500 SOLiD测序设备的垄断和高速度换代 第二代第二代测测序技序技术术将将片段化片段化的基因的基因组组DNA两两侧连侧连上上接接头头，随，随后用不同的方法后用不同的方法产产生几百万个生几百万个空空间间固定固定

16、的的PCR克隆克隆阵阵列列。每个克隆由。每个克隆由单单个文个文库库片片段的多个段的多个拷拷贝组贝组成成，然后然后进进行行引物引物杂杂交交和和酶酶延伸反延伸反应应。 所有克隆在所有克隆在同一同一平面上，反平面上，反应应大大规规模平行模平行进进行，行，每个延伸反每个延伸反应应所所掺掺入入的的荧荧光光标记标记的成像的成像检测检测也也能同能同时进时进行，从而行，从而获获得得测测序数据。序数据。 DNA序列延伸和成像序列延伸和成像检测检测不断重复，最后不断重复，最后经经计计算算机分析机分析获获得完整的得完整的DNA序列。序列。第二代第二代测序技序技术的特点的特点*高通量高通量*准确度高准确度高*成本低成

17、本低*覆盖度高覆盖度高*产产出出巨大巨大第二代第二代DNA测测序技序技术术平台平台Roche, 454 GS FLXIllumina, Solexa Genome Analyzer/Hiseq2000ABI, SOLiD*200520062007BirthdayPrinciple焦磷酸焦磷酸测测序序Pyrosequencing合成法合成法Sequencing-by-Synthesis连连接法接法Sequencing-by-Ligation2.1 454测测序技序技术术 原理：在原理：在DNA聚合聚合酶酶、ATP硫酸化硫酸化酶酶、荧荧光素光素酶酶和和双磷酸双磷酸酶酶的作用下，将每一个的作用下，将

18、每一个dNTP的聚合与一次化学的聚合与一次化学发发光信号的光信号的释释放偶放偶联联起来，通起来，通过检测过检测化学化学发发光信号的有无和光信号的有无和强强度，达到度，达到实时检测实时检测DNA序列的目的。序列的目的。 454流流程程1、文、文库制制备：基因基因组DNA/cDNA片段化片段化处理至理至300-800bp，经末端修复与特末端修复与特异性接异性接头连接等修接等修饰后后变性性处理回收理回收单链的的DNA 。2、Emulsion PCR：*单链DNA文文库被被固定固定在在DNA捕捕获磁珠上，磁珠上，乳化乳化，形成，形成油包水的混合物，每个独特的片断在自己的微反油包水的混合物，每个独特的片

19、断在自己的微反应器里器里进行独立的行独立的扩增，增，回收回收纯化化 3、测序反序反应：携携带DNA片段的磁珠被放入片段的磁珠被放入PTP板中供板中供测序反序反应使用。使用。 4、数据分析、数据分析：GS FLX系系统在在10小小时的运行当中可的运行当中可获得得100余万个余万个读长，读取超取超过4-6亿个碱基信息个碱基信息 *454技术的主要技术的主要缺点缺点是是无法准确测量同聚无法准确测量同聚物的长度物的长度。*例如当待测例如当待测序列中出现序列中出现Poly(A)时，时，测序反应中会测序反应中会一次多加一次多加上一个上一个T，而加入，而加入T的数目只能从荧光信号的强度来推测，的数目只能从荧

20、光信号的强度来推测，有可能造成结果不准确有可能造成结果不准确。因而，。因而，454技术主要的错误不是技术主要的错误不是来自核苷酸的替换，而是来自插入或缺失。来自核苷酸的替换，而是来自插入或缺失。*454技术最大的技术最大的优势优势在于在于较长的读取长度较长的读取长度，使得后继的序列，使得后继的序列拼接工作更加高效、准确。拼接工作更加高效、准确。 454生命科学公司在生命科学公司在2005年最早推出了第二代年最早推出了第二代测测序平台序平台Genome Sequencer 20，并，并测测序了支原体序了支原体Mycoplasma genitalium的基因的基因组组；2007年推出年推出性能更性

21、能更优优的第二代基因的第二代基因组测组测序系序系统统一一Genome Sequencer FLX System(GS FLX)。 罗罗氏在氏在2005年便与年便与454公司洽公司洽谈谈并并购购事宜，事宜，2007年完成并年完成并购购，紧紧接着公布了接着公布了DNA双螺旋的双螺旋的发现发现者之一者之一沃沃森（森（Jim Watson）的个人基因）的个人基因组组，测测序序总总花花费费不到一百万美元。不到一百万美元。2.2 Solexa-Illumina Genome Analyzer 核心技核心技术术：“DNA簇簇”和和“可逆性末端可逆性末端终终止止”。 原理原理：合成合成测测序序，将基因，将基因

22、组组DNA的随机片段附着到光学的随机片段附着到光学透明的玻璃透明的玻璃表面（即表面（即Flow cell），），这这些些DNA片段片段经过经过延伸延伸和和桥桥式式扩扩增增后，在后，在Flow cell上形成了数以上形成了数以亿计亿计Cluster，每，每个个Cluster是具有数千份相同模板的是具有数千份相同模板的单单分子簇分子簇。 利用利用带荧带荧光基光基团团的四种特殊脱氧核糖核苷酸，通的四种特殊脱氧核糖核苷酸，通过过可逆可逆性性终终止止的的“边边合成合成边测边测序序”技技术对术对待待测测的模板的模板DNA进进行行测测序。序。 图图2. Solexa测序技术流程测序技术流程*Solexa技术

23、技术的的需要的需要的样样品量低至品量低至100 ng，文文库库构建构建过过程程简简单单，减少了，减少了样样品分离和制品分离和制备备的的时间时间，读取长度可以达读取长度可以达到到275 bp。 *主要的错误来源是主要的错误来源是核苷核苷酸的替换酸的替换，而不是插入或缺失，目，而不是插入或缺失，目前它的错误率大约在前它的错误率大约在1-1.5 %之间。之间。*每个循环获每个循环获得得20.5-25 Gb的测序结果，耗时约的测序结果，耗时约9.5天。天。*在合成中每次只能添加一个在合成中每次只能添加一个dNTP，因此很好地解决了同聚，因此很好地解决了同聚物长度的准确测量问题。物长度的准确测量问题。S

24、equencing by Oligonucleotide Ligation and Detection基本原理：基本原理：连连接反接反应应进进行行测测序，以序，以四色四色荧荧光光标记标记的寡核苷酸的寡核苷酸进进行多次行多次连连接合成，取代接合成，取代传统传统的聚合的聚合酶酶连连接反接反应应。步步骤骤包括：包括：文文库库准准备备扩扩增增微珠与玻片微珠与玻片连连接接连连接接测测序序2.3 SOLiD测测序技序技术术图图3. SOLiD测序技术流程测序技术流程*SOLiD流程流程*1、SOLiD基因基因组文文库的构建的构建 *SOLiD流程流程*2、油包水、油包水PCR *SOLiD流程流程*3、含

25、、含DNA模板模板P1磁珠的固定磁珠的固定 *SOLiD流程流程*4、SOLiD双碱基双碱基编码原理及原理及测序流程序流程 *SOLiD流程流程*4、SOLiD双碱基双碱基编码原理及原理及测序流程序流程 *SOLiD流程流程5. 数据分析原理数据分析原理 *SOLiD流程流程*SOLiD技术与技术与Solexa技术类似，后续的序列拼接工作也比技术类似，后续的序列拼接工作也比较复杂。较复杂。*SOLiD技术每个循环的数据产出量为技术每个循环的数据产出量为10-15 Gb，耗时约为，耗时约为6-7天。天。*SOLiD技术每个循环可以测两个上样玻片，读取长度可达技术每个循环可以测两个上样玻片，读取长

26、度可达250bp，而且由于采用两碱基测序，该技术的准确率能达，而且由于采用两碱基测序，该技术的准确率能达到到99.94 %以上以上。 超高通量是超高通量是SOLiD系系统统最突出的特点，目前最突出的特点，目前SOLiD 3单单次次运行可运行可产产生生50 GB的序列数据，相当于的序列数据，相当于17倍倍人人类类基因基因组组覆盖覆盖度度。第三代测序技术 第三代第三代测测序技序技术术是以是以单单分子分子测测序序为为特点的特点的测测序技序技术术。生物生物科学公司科学公司(BioScience Corporation)的的HeliScope单单分子分子测测序序仪仪(HeliScope SingleMo

27、lecular Sequencer)太平洋太平洋生物科学公司生物科学公司(Pacific Biosciences)的的单单分子分子实时实时DNA测测序技序技术术SingleMolecule Real Time (SMRT)DNA sequencing technology牛津牛津纳纳米孔技米孔技术术公司公司(Oxford Nanopore TechnologiesLtd)的的纳纳米孔米孔单单分子分子测测序技序技术术等。等。 目前目前,我国也启我国也启动动了第三代了第三代测测序技序技术术的研究。的研究。2009年年12月月,中科院北京基因中科院北京基因组组研究所与浪潮成立研究所与浪潮成立“中科院

28、北京中科院北京基因基因组组研究所研究所浪潮基因浪潮基因组组科学科学联联合合实验实验室室”,利用各自利用各自的的优势联优势联合研合研发发国国产产第三代第三代测测序序仪仪,第一台第一台样样机机预计预计2013年年问问世世,届届时时有望有望缓缓解解测测序序仪仪核心技核心技术术受制于国外公司的受制于国外公司的现现状。状。 第二代的高通量第二代的高通量测测序技序技术术已已经经得到了很好的得到了很好的发发展和展和应应用用, 但是由于其但是由于其测测序速度、成本、准确度序速度、成本、准确度等关等关键问题键问题的解的解决仍存在困决仍存在困难难,研究者研究者们们很快将目光很快将目光转转向了更高更新的向了更高更新

29、的测测序解决方案。序解决方案。 单单分子分子测测序也就序也就应应运而生。运而生。第三代第三代测测序技序技术术非常惊人！非常惊人！1、它、它实现实现了了DNA聚合聚合酶酶内在自身的反内在自身的反应应速度，速度，一秒可以一秒可以测测10个碱基个碱基，测测序速度是化学法序速度是化学法测测序的序的2万倍。万倍。2、它、它实现实现了了DNA聚合聚合酶酶内在自身的内在自身的processivity（延（延续续性，性，也就是也就是DNA聚合聚合酶酶一次可以合成很一次可以合成很长长的片段），的片段），一个反一个反应应就就可以可以测测非常非常长长的序列的序列。 二代二代测测序序现现在可以在可以测测到上百个碱基，

30、到上百个碱基，但是三代但是三代测测序序现现在就可以在就可以测测几千个碱基。几千个碱基。这为这为基因基因组组的重复的重复序列的拼接提供了非常好的条件。序列的拼接提供了非常好的条件。3、它的、它的精度非常高精度非常高，达到，达到99.9999%。4、可直接、可直接测测RNA序列。序列。5、可直接、可直接测测甲基化的甲基化的DNA序列。序列。 2008年年4月，月，Helico BioScience公司的公司的Timothy等等人在人在Science上上报报道了他道了他们们开开发发的的真正的真正的单单分子分子测测序技序技术术，对对一个一个M13病毒基因病毒基因组进组进行重行重测测序序，被称被称为为真

31、正的真正的单单分子分子测测序，它跨序，它跨过过了前述了前述3种高通量种高通量测测序依序依赖赖的基于的基于PCR扩扩增的信号增的信号放大放大过过程，达到了程，达到了读读取取单单个个荧荧光光分子分子的能力。的能力。 斯坦福大学的斯坦福大学的科学家利用科学家利用Heliscope单单分子分子测测序序仪仪,用了用了48 000美元的美元的试剂试剂和和4个星个星期的期的时间时间，对对一名白人一名白人男子的基因男子的基因组进组进行了行了测测序。序。测测序的覆盖度达序的覆盖度达28倍，覆倍，覆盖盖了了90%的人的人类类参考基因参考基因组组。序列。序列读长读长24-70 bp,平均平均读长为读长为32 bp,

32、并并鉴鉴定出定出280万个万个SNP位点和位点和752个拷个拷贝贝数数变变异。异。3.1 HeliScope单单分子分子测测序序仪仪 Pacific bioscience 在在Science上上报报道了他道了他们们的的基基于于SMART技技术术的的单单分子分子测测序技序技术术,该该技技术术利用利用单单分子技分子技术术和和DNA聚合聚合酶酶,在聚合反在聚合反应应的同的同时时就可以就可以读读取取测测序序产产物物,目前一期的目前一期的读读取速度取速度为为3 bp/s,但他但他们们声称在声称在2013 前前实现实现三分三分钟读钟读完人完人类类基因基因组组。Pacific技技术术目前在研究目前在研究大大

33、肠肠杆菌基因杆菌基因组时组时的的评评价价读长为读长为586个碱基个碱基,有些能达到有些能达到2805碱基碱基,新新仪仪器的器的单单个个读长读长已达已达10351个碱基个碱基,而且有而且有望望实现实现更大的更大的读长读长,而且准确率而且准确率99.9999%。 3.2 单单分子分子实时实时DNA测测序技序技术术 英国牛津英国牛津纳纳米公司成功研制出了米公司成功研制出了基于基于纳纳米孔的米孔的单单分子分子测测序技序技术术,该该技技术读术读取数据的速度更快取数据的速度更快,而且成本会大大降而且成本会大大降低低 。 在在该测该测序技序技术术平台中平台中,DNA分子以一次一个碱基的分子以一次一个碱基的速

34、度依次通速度依次通过纳过纳米小孔米小孔,利用核酸外切利用核酸外切酶酶的特性来的特性来识别识别出出不同的不同的DNA碱基碱基,同同时还时还能能检测检测出碱基是否被甲基化等相出碱基是否被甲基化等相关的重要信息。关的重要信息。3.3 纳纳米孔米孔单单分子分子测测序技序技术术 2010.7.30日日报报道，美国道，美国宾宾夕法尼夕法尼亚亚大学的研究人大学的研究人员员开开发发出一个出一个纳纳米米级级的碳基平台的碳基平台，可用于，可用于电电子探子探测单测单个个DNA 分子分子。该该技技术术最最终终有望在快速有望在快速DNA 电电子子测测序方面序方面发发挥挥“用武之地用武之地”。这这个个纳纳米平台由石墨米平

35、台由石墨烯烯制成。研究小制成。研究小组组利用利用电电子束技子束技术术，在石墨，在石墨烯烯膜上膜上烧烧灼出灼出纳纳米大小的小孔，米大小的小孔，在在电场电场的作用下，微小的的作用下，微小的DNA链链就可以穿就可以穿过这过这些孔洞。些孔洞。通通过电过电子子测测量手段量手段检测检测DNA 的易位，再根据的易位，再根据DNA 的的4 个个碱基各自独特的碱基各自独特的“电电子子签签名名”，就可以快速完成，就可以快速完成DNA 测测序。序。探探测单测单个个DNA 分子技分子技术术开启高通量开启高通量DNA 电电子子测测序之序之门门四、四、DNA测测序技序技术术的展望的展望 DNA测测序技序技术经过术经过30

36、多年的多年的发发展，目前已展，目前已经经到了到了第第三代，各代均有三代，各代均有各自的各自的优势优势。 第一代第一代测测序技序技术虽术虽然然成本高成本高,速度慢速度慢,但是但是对对于于少量的少量的序列序列来来说说,仍是最好的仍是最好的选择选择,所以在以后的一段所以在以后的一段时间时间内仍内仍将存在将存在; 第二代第二代测测序技序技术刚刚术刚刚商用不久商用不久,正在逐正在逐渐渐走向成熟走向成熟; 第三代第三代测测序技序技术术有的有的刚刚刚刚出出现现,有的有的则则正在研制正在研制,相信相信很快便可很快便可进进行商行商业业化运作化运作。 在在未来的几年里会出未来的几年里会出现现三代三代测测序技序技术术共存的局面。共存的局面。