高通量测序技术及其发展

陈怡河南师范大学

高通量测序技术及其发展

陈怡
河南师范大学

摘要：高通量测序技术是DNA测序的革命性技术创新，具有同时对几十万到几百万条DNA分子进行测序和一般的读长较短的功能。速度快、准确率高、成本低，实现了对物种基因组或转录组的深入研究。该文详细介绍了高通量测序技术的种类和测序原理，以及各种测序平台的发展进程和优缺点。

关键词：高通量测序技术；454焦磷酸测序；Solexa测序；SOL⁃ID测序；第三代测序技术

自1975年Frederick Sanger和Walter Gilbert创建DNA测序技术以来，DNA测序飞跃发展，成为分子生物学及临床医学等领域的重要研究技术。Sanger测序法在测序量和微量化等方面具有一定的局限性。高通量测序与单分子测序技术相继涌现，为大规模测序提供了技术支持。

1　高通量测序技术

高通量测序技术运行数据量大，可以同时对数百万个DNA分子实施序列检测。高通量测序平台主要包括Roche公司/454焦磷酸测序、Illumina公司/Solexa聚合酶合成测序及ABI公司/SOLID连接酶测序。

以Roche/454焦磷酸测序为例，该技术的检测原理为，第一步把DNA单链运用PCR进行扩增与引物杂交，杂交后产物与ATP硫酸化酶、DNA聚合酶、荧光素酶及5’磷酸硫腺苷一起反应孵育。此过程中dNTP会依次加入到引物上。加入的dNTP若与模板配对便释放相同数量的焦磷酸基团。ATP硫酸化酶催化焦磷酸基团生成ATP，ATP驱动荧光素酶催化荧光素向氧化荧光素转化并发出与ATP含量成线性关系的可见光信号。之后ATP与未反应的dNTP及时被降解。再生的反应体系进入到下一种dNTP循环，根据所得信号峰值图可获得DNA序列信号。……