納米孔測序技術(shù)及第四代基因測序技術(shù)的介紹

　　納米孔測序技術(shù)（又稱第四代測序技術(shù)）是最近幾年興起的新一代測序技術(shù)。目前測序長度可以達(dá)到 150kb。這項(xiàng)技術(shù)開始于 90 年代，經(jīng)歷了三個主要的技術(shù)革新：一、單分子 DNA 從納米孔通過；二、納米孔上的酶對于測序分子在單核苷酸精度的控制；三、單核苷酸的測序精度控制。目前市場上廣泛接受的納米孔測序平臺是 Oxford Nanopore Technologies（ONT）公司的 MinION 納米孔測序儀。它的特點(diǎn)是單分子測序，測序讀長長（超過 150kb），測序速度快，測序數(shù)據(jù)實(shí)時監(jiān)控，機(jī)器方便攜帶等。這篇綜述重點(diǎn)總結(jié)了 MinION 測序儀的技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。

　　一、 MinION 測序技術(shù)簡介

　　MinION 納米孔測序儀的核心是一個有 2，048 個納米孔，分成 512 組，由專用集成電路控制的 flow cell。測序原理見圖 1a 所示：首先，將雙分子 DNA 連接 lead adaptor（藍(lán)色），hairpin adaptor（紅色）和 trailing adaptor（棕色）；當(dāng)測序開始，lead adaptor 帶領(lǐng)測序分子進(jìn)入由酶控制的納米孔，lead adaptor 后是 template read（即待測序的 DNA 分子）通過納米孔，hairpin adaptor 的作用是 DNA 雙鏈測序的保證，然后 complement read（待測序分子的互補(bǔ)鏈）通過納米孔，最后是 trailing adaptor 通過。在上述測序方法中，template read 和 complement read 依次通過納米孔，利用 pairwise alignment，它們組合成 2D read；而在另外一種測序方法中，不使用 hairpin adaptor，只測序 template read，最終形成 1D read。后一種測序方法通量更高，但是測序準(zhǔn)確性低于 2D read。每個接頭序列（adaptor）通過納米孔引起的電流變化不同（圖 1c），這種差別可以用來做堿基識別。