【佳學(xué)基因-基因檢測】測序技術(shù)的發(fā)展對基因檢測的影響

隨著人們生活水平的提高，各類疾病的預(yù)防及治療成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。基因作為遺傳因子，控制著生物的性狀，是有遺傳效應(yīng)的DNA序列片段。隨著人類基因組計(jì)劃的完成和測序技術(shù)的不斷發(fā)展，通過基因檢測能夠了解疾病類型，明確發(fā)病原因，同時(shí)進(jìn)一步對這些基因信息進(jìn)行解讀、解碼，對遺傳疾病及腫瘤進(jìn)行早期診斷及預(yù)防。
 

由于分子生物學(xué)的快速發(fā)展，基因測序技術(shù)也從領(lǐng)先代的Sanger測序發(fā)展到了第三代納米孔測序，現(xiàn)三種測序技術(shù)共存，也說明了每個(gè)測序技術(shù)都有利弊。
 

領(lǐng)先代測序技術(shù)（Sanger測序）

Sanger測序（雙脫氧末端終止法）的原理，將被熒光標(biāo)記的ddNTP摻入到dNTP中，由于ddNTP隨機(jī)摻入，PCR產(chǎn)物從引物之后的領(lǐng)先個(gè)堿基開始，每一個(gè)位置都有可能是ddNTP。由于ddNTP缺乏鏈延伸所需要的3’-OH，鏈的延伸就選擇性地在G、A、T或C處終止。這樣的PCR產(chǎn)物與普通PCR不一樣，不能形成一條電泳帶，而是一組長度相差一個(gè)堿基的成百上千種片段。它們具有共同的起始點(diǎn)，終止在不同的的核苷酸上，每一個(gè)堿基都有相同的概率被終止。將得到的不同大小的片段進(jìn)行毛細(xì)管電泳，通過對熒光信號的采集和拼接，賊終獲得目的片段的序列。
 

領(lǐng)先代測序技術(shù)因其正確率高，讀長長，多拷貝的優(yōu)點(diǎn)，可以檢測單基因病的突變類型，同時(shí)對未知突變的檢測也很容易實(shí)行。但是領(lǐng)先代測序離不開PCR擴(kuò)增，分析的DNA片段也只能是單個(gè)片段，導(dǎo)致通量很小，再加上自動化程度低，檢測時(shí)間較長，所以并不適合對大量樣本進(jìn)行快速檢測，而且成本高的缺點(diǎn)也限制了其不適用于大規(guī)模測序。
 

第二代測序技術(shù)（NGS高通量測序）

      為了解決領(lǐng)先代測序的通量小的不足，第二代測序技術(shù)的出現(xiàn)解決了這一問題。
 

大多數(shù)的NGS測序 平臺都是通過邊合成邊測序的方式，先將目標(biāo)NDA 片段綁定在芯片上，然后再加入被標(biāo)記的核苷酸，在NDA 聚合酶的作用下延長，捕獲核苷酸信號，并進(jìn)行整合，標(biāo)出坐標(biāo)，賊后每個(gè)位點(diǎn)的DNA 序列通過計(jì)算機(jī)分析出來。二代測序技術(shù)能夠?qū)⒊汕先f個(gè)測序反應(yīng)在一個(gè)平臺同時(shí)進(jìn)行，提高了通量，且反應(yīng)體系非常小，能在很短的時(shí)間內(nèi)獲得大量的堿基信息，極大地提高了測序速度，在保持高正確度的同時(shí)大幅度降低了測序成本。較高的自動化程度也使其在大規(guī)模測序工作中得到了廣泛應(yīng)用。
 

雖然第二代測序技術(shù)提高了通量，降低了成本，但在制備測序文庫時(shí)仍需要經(jīng)過PCR擴(kuò)增，而這一過程可能引入突變或改變樣品中核酸分子的比例關(guān)系；此外，第二代測序的讀長普遍偏短，對引物的設(shè)計(jì)及技術(shù)要求較高，同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)拼接時(shí)會遇到麻煩。
 

第三代測序技術(shù)（單分子測序）

      第三代測序技術(shù)采用一種新的熒光類似物標(biāo)記脫氧核苷酸，通過顯微鏡實(shí)時(shí)記錄單個(gè)堿基的熒光強(qiáng)度變化，根據(jù)熒光的波長和峰值判斷堿基類型，從而克服了前兩代測序技術(shù)必須進(jìn)行PCR擴(kuò)增的缺陷，可直接讀取序列信息，快速簡便。
 

HeliScope測序技術(shù)在2008年的新穎提出，是真正意義上的單分子測序技術(shù)，該技術(shù)賊大的特點(diǎn)是無需擴(kuò)增測序模板，而是使用一種高靈敏度的熒光探測儀直接對單鏈DNA模板進(jìn)行合成法測序。首先將基因組DNA切割成隨機(jī)的小片段DNA分子，并在每個(gè)片段末端加上poly-A尾；然后通過poly-A尾和固定在芯片上的poly-T雜交，將待測模板固定到芯片上，制成測序芯片；賊后借助聚合酶將熒光標(biāo)記的單核苷酸摻入到引物上，采集熒光信號，切除熒光標(biāo)記基團(tuán)，進(jìn)行下一輪測序反應(yīng)，如此反復(fù)，賊終獲得完整的序列信息。經(jīng)過數(shù)百輪單堿基延伸可以獲得25 bp或更長的測序長度。代表性的納米孔測序技術(shù)在成本和速度方面都得到大幅提升，儀器也更加小型化。用于DNA 測序的納米孔可大致分為兩類: 生物納米孔和固態(tài)納米孔。
 

基因組測序能更多反映生物體的遺傳信息，在臨床醫(yī)學(xué)及生命科學(xué)研究中有著十分重要的推動作用。基因檢測技術(shù)主要應(yīng)用于單基因遺傳病的診斷、疾病相關(guān)基因的點(diǎn)突變檢測、腫瘤的早期診斷。對于基因檢測的進(jìn)一步解讀、臨床數(shù)據(jù)的不斷累積也是全新的重點(diǎn)。
 

隨著測序技術(shù)的快速穩(wěn)步發(fā)展，賊新一代的測序技術(shù)還有許多不足之處，需要繼續(xù)發(fā)展，克服技術(shù)難點(diǎn)，并通過基因檢測來對疾病進(jìn)行正確治療，對人類的健康將產(chǎn)生巨大影響。