测序技术回顾与第三代测序技术展望

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1、测序技术回顾与第三代测序技术展望摘要：DNA测序技术是分子生物学实验中的重要的实验手段。几十年来，测序技术发展飞快，本文简述了测序技术的发展历程，详述了以单分子测序和基因组光学图谱技术为代表的第三代测序技术。关键词：DNA测序技术；单分子测序；基因组光学图谱技术Thesequencingtechnologyreviewandthethird-generationsequencingfutureperspectiveAbstract：DNAsequencingtechnologyisoneofmostimportantexpe

2、rimentmethodsinmolecularbiologyfield.Forseveraldecades,sequencingtechnologyhasbeendevelopingquickly.Inthepaper,itbrieflyintroducesthedevelopmentprocessofsequencingtechnology,andrecommendsthesinglemoleculesequencingtechnologyandOpticalmappingsolutionsindetail,whicha

3、retherepresentativesofthethirdgenerationsequencingtechnology.Keywords：DNAsequencing;Single-moleculesequencing;Opticalmappingsolutions1953年Watson和Crick揭示了DNA的双螺旋结构[1]，这大大激励了人们对DNA序列的探索。于是DNA测序技术应运而生，是现代分子生物学中重要的实验手段。DNA测序技术及伴随产生的基因操纵技术它极大地推动了生命科学的发展[2][3]。现介绍DNA测序技术

4、的发展历史及第三代测序技术中两个代表性的技术单分子测序和基因组光学图谱技术。一、DNA测序技术的发展历史DNA测序技术迄今经历了三代的发展。DNA测序技术成熟于上世纪70年代中后期，随后的20多年第一代测序技术测出了不少简单的小型基因组。1990年提出人类基因组计划（HumanGenomeProject,HGP），逐步诞生了高通量第二代测序技术。近年来，单分子等第三代测序技术开始出现，也预示着测序技术将应用更广，测序的成本越低[4][5]。1.1第一代测序技术1975年Sanger和Coulson发明了“PlusandMin

5、us”（俗称“加减法”）测定DNA序列[6]；1977年MaxamandGilbert发明了化学降解法测序[7]；1977年Sanger引入ddNTP（双脱氧核苷三磷酸），发明了著名的双脱氧链终止法[8]。双脱氧链终止法有效控制了化学降解法中化学毒素和同位素的危害，在随后的二十多年得到很好的应用。这些技术及在此基础上发展的相关技术统称为第一代测序技术。（StephanCSchusterNext-generationsequencingtransformstoday’sbiology）第一代测序技术在人类基因组计划中有了极大作

6、用与发展[9]。1.2第二代测序技术随着人类基因组计划的完成，人们开始进入后基因组时代（post-genomicera）。科学家逐步测出多种生物的序列，传统的测序技术已经无法满足高通量和高效率的大规模基因组测序，第二代DNA测序技术（next-generationsequencing）就诞生了[10]。第二代测序技术主要有Roche公司应用焦磷酸测序原理的454测序技术及454基础上的GSFLX、GSJunior测序平台[11]；Illumina公司应用合成测序原理的新一代SolexaGenomeAnalyzer测序平台，A

7、BI公司使用连接技术的Solid测序平台。第二代测序技术实现了高通量、高效率、高准确度的测序大大降低了测序的成本，DNA测序可以向个人测序发展。第二代测序技术很好应用于单核苷酸多态性（SingleNucleotidePolymorphism，SNP）的研究，对探索人类的遗传及基因病有极大的意义[9]。1.3第三代测序技术然而在遗传学中，成千上万的基因组需要测出及分析，高通量的二代技术还是面临成本高、效率低、准确度不是很高等的难题，第三代测序技术已经开始崭露头角。第三代测序技术主要有Helicos公司开发的单分子测序、Comp

8、leteGenomics公司对人类大型基因组研究中最新技术[12]、OpGen公司的OpticalMappingSolutions测序等。二、单分子测序(Single-moleculesequencing)单分子测序1989年被J.H.Jett等提出来的[13]。单分子测序在近些年来发展迅