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1、2010年5月南京晓庄学院学报May.2010第3期JOURNALOFNANJINGXIAOZHUANGUNIVERSITYNo.3高通量DNA测序技术及其应用进展于聘飞,王英,葛芹玉(东南大学学习科学研究中心,儿童发展与学习科学教育部重点实验室,江苏南京210096)摘要:文章阐述了高通量测序技术的最新进展,重点介绍了新一代高通量测序技术的发展现状及存在问题,并对其目前在生命科学领域特别是生物医学中的应用进行了简单总结,同时通过单分子测序技术的发展现状对高通量测序技术的进一步发展方向进行了展望.关键
2、词:高通量测序技术;生物医学;进展;应用中图分类号:Q755文献标识码:A文章编号:1009-7902(2010)03-0001-05的脚步并没有放慢,研究者们正朝着更高通量,更加0前言准确,更加快速便宜的方向将高通量测序技术努力随着生命科学的深入研究与生物技术的进一步向前推进.发展,人们对探索自身研究自身的欲望在不断的加1经典DNA测序技术的介绍强.对于生命现象和一些疾病的解释已经不再满足于目前单个基因位点的研究,越来越多的研究开始DNA测序技术的发展大大推动了分子生物学将目光集中于全基因组
3、层面,特别是人类基因组计的发展.传统的DNA测序技术中最为经典的代表有[5]划顺利实施到完成以后,生命科学进入后基因组时Sanger的链末端终止法和Gilbert的化学裂解[6]代的今天,科学家们对于全基因组整体水平的研究法.其中应用最为广泛的就是所谓的Sanger测序需求越来越迫切.尽管人类基因组计划取得了很大法,该技术是一种以末端终止法为基本原理建立起的成功,但当时的技术发展已经远远不能满足今天来的.其主要原理就是双脱氧核糖核苷酸进行延伸的需求,一方面是由于其高昂的费用,另一方面则是反应,生成相互独立
4、的若干组带放射性标记的寡核由于漫长的周期,为此发展全新的快速低成本的高苷酸,每组核苷酸都有共同的起点,却随机终止于一通量测序技术已经势在必行.自2005年Nature报道种(或多种)特定的残基,形成一系列以某一特定核了454lifescience公司一种最新的基于微乳液PCR苷酸为末端的长度各不相同的寡核苷酸混合物,这[1]技术的高通量测序技术以来,各大研究机构和生些寡核苷酸的长度由这个特定碱基在待测DNA片物公司竞相开展了高通量测序技术的研究工作.在段上的位置所决定.然后通过高分辨率的变性聚丙这些竞争中
5、脱颖而出的有罗氏的454测序技术平烯酰胺凝胶电泳,经放射自显影后,从放射自显影胶[2]台、Illumina公司的Solexa测序平台和ABI公司片上直接读出待测DNA上的核苷酸顺序.[3,4]的SOLiD测序平台,他们逐渐成为了新一代高化学降解法的基本原理是根据某些化学试剂可通量测序技术的代表者.时至今日新一代的测序技以使DNA链在一个碱基或两个碱基处发生专一性术或称之为下一代测序技术已经将人们带到了真正断裂的特性,化学降解法首先对待测DNA末端进行了高通量测序时代,这些技术也已经在许多领域得放射性标记,
6、再通过5组(或4组)相互独立的化学到了广泛的应用,尽管如此,高通量测序技术的发展反应分别得到部分降解产物,其中每一组反应特异收稿日期:2010-03-28修回日期:2010-04-16基金项目:国家自然科学基金项目(60701008)作者简介:于聘飞(1978),女,山东烟台人,东南大学学习科学研究中心硕士研究生.通讯作者:葛芹玉(1978),男,山东淄博人,博士,东南大学学习科学研究中心副教授,主要从事高通量测序研究,Emai:lgeqinyu@seuedu.cn1[9,10]性地针对
7、某一种或某一类碱基进行切割.因此,在反列分析.应后可得到5组(或4组)不同长度的放射性标记Solexa测序基本原理:首先将基因组DNA进行的DNA片段,每组中的每个片段都有放射性标记的片段化处理,回收段片段DNA(100200bp)进行通共同起点,但长度取决于该组反应针对的碱基在原用接头的链接.再将其处理成为单链状态,然后通过样品DNA分子上的位置.此后各组反应物通过聚丙与芯片表面的单链引物碱基互补而被固定于芯片烯酰胺凝胶电泳进行分离,通过放射自显影检测末上,另一端随机的与附近的另一个引物进行互补,形端
8、标记的分子,并直接读取待测DNA片段的核苷酸成桥,利用这种方式,进行30个左右循环的扩增[6]序列.后,每个分子会放大1000倍以上,也变成单克隆尽管上述技术的出现大大推动了DNA测序的DNA簇.在后续的测序反应中四种荧光标记的染料边合成边测序,每个循环中,荧光标记的dNTP是可应用与发展,但凝胶电泳分辨率以及放射性标记限制了其更好的发展,随着计算机技术和分子生物学逆终止子,只允许掺入单个碱基,主要就是因为3羟基末端有可
