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行測序。消除PCR擴增帶來的偏差，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)，通過利用納米級孔和電信號的變化來直接檢測核酸分子序列。這種技術(shù)不需要擴增或化學(xué)修飾，被認(rèn)為是生物學(xué)研究和基因組學(xué)領(lǐng)域的重要創(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通過這些孔進而產(chǎn)生電流信號。不同的堿基（A、T、C、G或U）會引起不同程度的電流變化，通過記錄不同的電流信號可以轉(zhuǎn)換為具體的堿基序列信息。

納米孔測序的主要特點包括：

1.實時測序，能夠直接分析核酸分子，并即時生成數(shù)據(jù)。相比傳統(tǒng)方法，這種實時能力可以提高基因組研究的效率，尤其適用于時間敏感的環(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）解析中具有獨特優(yōu)勢。

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，適合在非實驗室環(huán)境中使用。例如，在室外檢測環(huán)境中，可以直接對樣本（如土壤和水）中微生物多樣性進行研究，還可以實時檢測環(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，可以進一步應(yīng)用于精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)和個性化治療，能夠更快速、更全面地進行基因組分析。

總之，納米孔測序技術(shù)以其獨特的實時性、長讀長和直接檢測能力，正在不斷擴展其在基礎(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