注册用户2590位
用户名: 密码:   注册
 
首页 >> 新闻中心科技新闻

Nature 子刊:第三代测序技术或将迎来新升级

发布日期:2017/9/26 23:29:40 文章来源:测序中国 作者: 点击次数:1318

第三代测序技术,即单分子测序技术,又称纳米孔测序,以美国太平洋生物(Pacific Biosciences)的SMRT技术为代表。DNA测序时,不需要经过PCR扩增,实现对每一条DNA分子的单独测序。

SMRT测序面临的一个挑战是将更长的DNA分子放入100纳米大小的零模波导孔(ZMW)。目前,DNA模板必须通过生物亲和素固定到ZMW上,DNA分子会以自己的方式扩散到ZMW,而这个过程更利于短DNA片段。多年来,PacBio公司一直在改进工艺,但所需DNA样本量仍然高于纳克水平。

近日,PacBio公司和美国东北大学的研究人员证明,纳米孔与PacBio测序系统结合的技术经改造后,可以优先加载长DNA分子,并且减少所需DNA样本量。

9月11日,该研究发表在Nature Nanotechnology(IF:38.986),这是由美国国家人类基因组研究所资助的一项为期3年的研究项目成果之一。

该研究小组2014年公布了这项工作的第一个成果,成功构建了混合纳米孔和ZMW的配置,DNA可以通过这个结构载入测序系统。现在,研究人员证明该方法是可行的,长DNA分子也可以测序并读出,更重要的是,所需DNA样本量少于通常PacBio测序所需样本量。

美国东北大学物理学副教授、该研究的资深作者Meni Wanunu表示:“这仍然是一个概念证明”。研究团队与PacBio公司合作的目标是找出一种方法减少系统所需DNA样本量并优先加载较长DNA分子。

如何达到这样的目的呢?

Wanunu团队的办法是在每个ZMW底部设置纳米孔制成NZMWs,并施加电压驱动DNA通过纳米孔。Wanunu说,这样的结构能够大量加载DNA并优先加载更长的DNA片段。

研究小组利用六个NZMWs进行试验,研究了从1kb到48.5kb的DNA片段如何被NZMWs 捕获。团队证明,10皮克的DNA样本可以在不到一分钟的时间加载完成。而传统方法加载10kb的SMRTbell样品需要输入1.5微克的DNA,要花费1小时。

传统PacBio测序,DNA模板是与DNA聚合酶链亲和素融合蛋白结合在一起,然后蛋白结合波导上的生物素基团,进行测序。研究小组证明可以在NZMWs构建类似DNA聚合酶链复合物捕获DNA,进行测序。

NZMW与ZMW相比有什么优势?

研究人员比较了NZMW与ZMW测序情况。添加模板DNA与荧光标记的核苷酸,测试了72个基本的环状DNA和DNA聚合酶模板。研究人员使用电压脉冲将聚合酶激活,进行荧光测序,发现荧光光阵只出现在NZMWs,也就是说在短短的3秒加载时间内,DNA模板就被加载到NZMWs,而没有DNA被加载到ZMWs。

最后,研究人员展示了一个已知的20kb SMRTbell序列的测序。他们用不到1纳克的DNA样本,施加2秒电压脉冲,就将DNA加载到了NZMW。

Wanunu说,团队下一步将继续优化设计包括放大 NZMW 设计,为每个ZMW纳米孔构建晶片,使每个 NZMW 不需要单独制作。

此外,Wanunu团队也与PacBio合作开发直接RNA测序技术。Wanunu表示,计划把研究重点放在用NZMW装置进行直接RNA测序,“一旦达到DNA和RNA的高质量测序目的,我们就可以与PacBio的仪器一体化,这之前,我们还有一段路要走。”

PacBio的首席科学官Jonas Korlach,拒绝讨论该公司是否计划将nanopore ZMWs(NZMWs)作为其商业平台的技术优化方向。他声明,在Nature Nanotechnology发表的研究不以任何方式反映任何有关当前或未来SMRT测序平台商业实现或特点的预测。

参考资料:

Length-independent DNA packing into nanopore zero-mode waveguides for low-input DNA sequencing

上一篇:测序周报`资讯篇:“人工智能医生”进医院“执业”,还有几道槛?
下一篇:肺癌基因检测该怎么做?
相关评论
Email: 账号:
相关文章
· Nature 子刊:第三代测序技术或将迎来新升级
同类最热文章
    最新文章
· Nature 子刊:第三代测序技术
    最新读片
· Journal club 20180328
· Journal Club 20180314
· Journal Club 20180307
· Journal Club 20171025
· Journal Club 20171108
· Journal Club 20171213
· Journal Club 20171018
· Journal Club 20171011
· Journal Club 20170906
· Journal Club 20170704
· Journal Club 20170830
· Journal Club 20170628


地 址:北京市东城区东四西大街42号·中华医学会 邮 编:100710
版权所有: 中华医学会病理学分会版权所有 CSP All CopyRights Reserved 2011-2012
免责条款|京ICP备08000766号 访问量: