擴增、定序與核酸分析

桑格定序(Sanger sequencing)

/ SANG-er /

讀出DNA鏈上鹼基的精確順序——真正把A-T-G-C-C-A這樣一個個拼出來——是分子生物學的核心任務。第一個能乾淨可靠地做到這件事的方法由弗雷德里克·桑格於1977年發明,幾十年裡它就是讀DNA的方式。它建立在一個精妙的訣竅上:複製DNA,使副本在隨機而可控的位置上停下,再按長度把它們排序。

你用DNA聚合酶複製未知鏈,但在反應裡摻入一小部分特殊的「鏈終止」鹼基(雙脫氧核苷酸),它們一旦被加上,就阻止再接任何鹼基。於是新鏈不斷延長,直到偶然摻入一個終止子才停下。在大量分子中,這就產生了一梯子各種可能長度的片段,每個都以一個終止子結尾。當四種終止子帶上四種不同的螢光顏色,並把片段按長度分開(最短在前),從短到長依次讀顏色,就直接拼出了序列:長一個鹼基的那個片段的顏色,告訴你下一個鹼基是什麼。

桑格定序一次讀一個模板,產生一段約500到1000鹼基的高品質「讀長」。它是最初人類基因組計畫的引擎。儘管下一代方法如今以低得多的成本承擔了大規模定序的主體,桑格定序卻遠未過時:它的準確度和更長的單次讀長,使它成為確認單個基因、檢查選殖、或驗證可疑的下一代結果時受信賴的標準。它是那種細緻、定論性的讀取,而非大批量生產的那種。

為確認一個選殖,實驗室把它送去做桑格定序,收回一條由彩色峰構成的清晰圖譜:綠、綠、藍、紅、藍……從左到右讀,這些峰拼出A-A-C-T-C,是那段DNA毫不含糊的讀取。

按長度排序片段、讀出它們的顏色,就拼出了序列。

儘管有下一代方法,桑格定序並未過時——它長而高度準確的單次讀取,至今仍是確認單個基因、選殖或可疑變異的金標準;新方法勝在規模和成本,而非單次讀取的品質。

又稱
chain-termination sequencingdideoxy sequencing双脱氧测序鏈終止定序