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编译：解螺旋.麦子 如需转载请注明来源：解螺旋·医生科研助手 跑胶的时候可以去吃个晚饭喝点小酒, 凌晨2点左右回到实验室显影, 一群人聚在办公室读取碱基顺序, 一个人负责录入电脑,这都是Richard Wilson泛黄的老记忆... 本文讲述DNA测序的前世今生。 DNA测序，现在都早已耳熟 玩基因编辑的小伙伴哪怕只动了一对碱基 不清楚测序的技术细节也没关系 把样本送到测序公司 就可以测到是不是仅仅动了那一对碱基 但你造吗 这种精确、便捷、快速的测序 在30多年前还是天方夜谭 青涩的早期测序法 那时的DNA测序还是手工活 要把1种放射性同位素标记的ddNTP 跟待测片断、DNA聚合酶、引物、4种dNTP 组成的混合物一起反应 4种ddNTP分别做4个平行反应 让其中的DNA链分别在A、G、C、T位终止 形成长度不同的片断 再用凝胶电泳的4个泳道分离 跑胶的时候可以去吃个晚饭喝点小酒 一群人聚在办公室读取碱基顺序 一个人负责录入电脑 这都是Richard Wilson泛黄的老记忆 他和小伙伴花了2年 测完了非洲爪蟾（X.laevis）的线粒体基因组 共17,553对碱基 一次只能做4个电泳 心情好就做8个
这就是1977年 由Fredrick Sanger发表的桑格测序法 也叫双脱氧链终止法 整整十年 全世界的实验室都这样手工测序 主要用于单个基因或小型病毒基因组 但高通量测序正在悄悄酝酿 1981年，分子生物学正风起云涌 ABI公司应运而生 于1986年推出第一台自动测序仪 正是由桑格测序技术发展而来 但把同位素标记换成了荧光标记 于是把4条泳道变成1条 用电脑就可以读取序列 但成本也不便宜 一对碱基要$2-5 但转瞬之间 DNA测序变得更加实用 1990-1997年间 Wilson和其他小伙伴又测完了 秀丽隐杆线虫（C.elegans）的9700万碱基 1990年启动的还有 著名的人类基因组计划 耗资30亿美元、历时10年 完成了人类基因组草图 这么多基因组数据一下子都给你 花在手工测序上的时间 终于可以省出来 创造其他价值 高效的二代测序 但进步不止于此 一大波技术又蠢蠢欲动 它们渐渐成长为第二代测序 通过大规模平行测序 同时读取上百万的序列 但都分成很短的读段 以焦磷酸测序技术为基础 把DNA片段进行磁珠式扩增 它能在4小时内读取2500万碱基 精确度达到99% 通量是传统测序的100倍 但成本不到1/6 第二年，Solexa公司推出了 另一种二代测序技术 用桥式扩增法将DNA片段 与含有接头的芯片绑定 再用荧光标记法边合成边读取 它便宜又高效 很快占领了临床和基础研究实验室 2007年Solexa被Illumina收购 而2014年Illumina推出的HiSeqXTen系统 首次将人类基因组测序的成本 降到$1000以下 成长中的新测序技术 测序技术还在马不停蹄地前进 单分子实时测序技术（SMRT） 和纳米孔测序技术 正逐渐淘汰扩增这一步 而优势还不仅仅是提高速度 和减少PCR造成的误差 还能读取更长的读段 并保留与DNA结合的分子 读取甲基化和足迹信息 让表观遗传学信息的读取也成为可能 这种“第三代测序”已崭露头角 今年早些时候 只有U盘大小的MinION 便携式牛津纳米孔测序仪 已被带到西非 测定Ebola基因组 耗时不到60分钟 现在正在巴西 实时定位Zika的传播
才过了短短30年 ABI的创始人之一 现年78岁的Leroy Hood回忆说 身在其中的时候总是急不可耐 恨不得马上攻取下一座城池 但今天蓦然回首 轻舟已过万重山 参考资料： 1．DNA Sequencing:From Tedious to Automatic 2．Nanopores: a sequencer in your backpack 3．Nature, 321:674-79 4．Nature, 437:376-80, 2005 5．Nature, 456:53-59,2008 6．“Sons of NextGen,” TheScientist, June 2012. 7．Nature, 530:228-32  |
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