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每個人都能支付得起的基因測序

2013-12-06 11:26 閱讀:1362 來源:生物谷 作者:孫福慶 責(zé)任編輯:云霄飄逸
[導(dǎo)讀] 作為遺傳信息的載體,準(zhǔn)確探測DNA序列能從根本上治療及預(yù)防諸多疾病。人類基因組計劃使用第一代Sanger測序技術(shù),耗時十幾年,直接花費超過10億美元。以Roche公司454技術(shù)為代表的第二代基因測序技術(shù)僅需一周就能完成人類個體基因組測序,花費不到100萬美元。

   

    最近的一項研究發(fā)現(xiàn),在低NaCl濃度下長鏈DNA更利于納米孔測序,這為納米孔測序技術(shù)的發(fā)展提供了線索。

    這篇名為“鏈長對DNA構(gòu)象及摩擦行為的影響”的研究論文發(fā)表于《中國科學(xué):技術(shù)科學(xué)》英文版2013年第12期,從摩擦學(xué)角度初步探討了不同鏈長DNA在納米孔測序過程中的構(gòu)象及摩擦行為的變化,由西南交通大學(xué)機械工程學(xué)院錢林茂教授擔(dān)任通訊作者撰寫。

    作為遺傳信息的載體,準(zhǔn)確探測DNA序列能從根本上治療及預(yù)防諸多疾病。人類基因組計劃使用第一代Sanger測序技術(shù),耗時十幾年,直接花費超過10億美元。以Roche公司454技術(shù)為代表的第二代基因測序技術(shù)僅需一周就能完成人類個體基因組測序,花費不到100萬美元。近年來嶄露頭角的基于納米孔的第三代基因測序技術(shù)通過檢測DNA分子通過納米孔時產(chǎn)生的特征阻塞電流來探測DNA序列(圖1)。此項技術(shù)憑借快速、精確、低成本的優(yōu)勢,有望完成美國**衛(wèi)生研究院(NIH)設(shè)定的只用1000美元完成個人基因組測序的目標(biāo)。然而目前仍有一些關(guān)鍵問題亟需解決:例如彎曲纏繞的DNA分子難以進(jìn)入納米孔;過快的過孔速度使電流信號的檢測更加困難。因此,DNA分子的構(gòu)象及其與納米孔孔壁間的作用力對測序過程有著重要影響,研究鹽濃度及鏈長對DNA分子構(gòu)象及其摩擦學(xué)行為的影響十分必要。

    在之前的研究中,錢林茂教授與其團隊發(fā)現(xiàn),較低的NaCl濃度能使DNA形成更為伸展的分子構(gòu)象并且增大DNA與納米孔孔壁間摩擦力,這些均利于納米孔測序的進(jìn)行。在該項研究中,錢教授與其團隊發(fā)現(xiàn)隨著鏈長的增大,DNA分子較為伸展,使其能夠更為順利地進(jìn)入納米孔;同時在低載下鏈長對DNA與孔壁間的摩擦力影響較小,說明納米孔測序技術(shù)能適用于各種鏈長的DNA分子。因此,在低NaCl濃度下長鏈DNA更利于納米孔測序。

    “今后,隨著納米孔測序技術(shù)的發(fā)展,每個人都能負(fù)擔(dān)得起自身的基因測序。”錢教授說道,“基于我們的研究結(jié)果,納米孔測序技術(shù)不會被DNA的鏈長所限制,也就是說更長的讀取長度有望實現(xiàn),有助于提高測序效率,從而降低測序的成本。”

    該研究結(jié)果有助于理解NaCl濃度及鏈長對DNA分子構(gòu)象及其摩擦學(xué)行為的調(diào)控機理,并對基于納米孔的第三代基因測序技術(shù)的發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義。目前,該團隊已開始進(jìn)一步地研究納米孔測序中各項參數(shù)的優(yōu)化。

    錢教授表示,除了優(yōu)化納米孔測序過程中的各個參數(shù),還有很多基礎(chǔ)研究需要完成,他們的團隊也將進(jìn)行進(jìn)一步的探索。

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