擴增、定序與核酸分析
奈米孔長讀長定序(nanopore long-read sequencing)
/ NAN-oh-pore /
如果不去複製DNA再讀副本,而是把一條原始的DNA分子直接穿過一個微小的孔、在它經過時感測每個鹼基,會怎樣?這正是奈米孔定序所做的事。它是一種第三代、單分子的方法,其標誌性優勢是一口氣讀出極長的DNA片段。
奈米孔是嵌在膜上的一個蛋白通道,有一股微弱的離子電流穿過它。一條單鏈DNA被送過該孔,當鹼基經過最窄處時會部分地阻擋電流。不同的鹼基(以及鹼基的短組合)阻擋的程度略有不同,於是電流隨時間的起伏實際上就是一段記錄,可被解碼回序列。因為你讀的是一條連續分子滑過的過程,讀長可以極長——上萬鹼基,有時遠不止——主要受限於你能完整遞送的DNA分子有多長。
長讀長能解決短讀長無法解決的問題:它們可以跨越重複區域和結構重排,有助於無縫隙地拼裝基因組,甚至能直接從電流信號檢出DNA甲基化等化學修飾。這類設備可以小巧便攜,使野外定序成為可能。誠實的代價是準確度:單鹼基錯誤率歷來高於短讀長的邊合成邊定序,儘管已顯著改善。實踐中,實驗室常把長的奈米孔讀長(看結構)與準確的短讀長(看細節)配對使用,各取所長。
一名野外研究者帶著一個隨身碟大小的奈米孔設備,在疫情暴發期間用筆記型電腦就地測出病毒基因組,得到的讀長足以一次性覆蓋整個基因——這是遠方實驗室裡的桌上型短讀長機器無法這麼快做到的。
一條DNA分子穿過孔;電流的起伏拼出鹼基。
奈米孔的強項是讀長,而非單鹼基準確度——它歷來的錯誤率高於短讀長合成法,所以對精細的單鹼基判讀,實驗室常把長的奈米孔讀長與準確的短讀長結合起來。
又稱
另見