三代测序(【转载】三代基因组测序技术原理简介)

【转载】三代基因组测序技术原理简介

第二代测序技术大大降低了测序成本的同时,还大幅提高了测序速度,并且保持了高准确性,以前完成一个人类基因组的测序需要3年时间,而使用二代测序技术则仅仅需要1周,但在序列读长方面比起第一代测序技术则要短很多。图1SMRT测序原理示意图DNA文库制备</基因组DNA经过片段化和末端修复，接着通过发夹接头连接到双链DNA两端，形成封闭的循环。在这个过程中，引物和聚合酶无需PCR直接形成哑铃状的待测序文库，如同图2所示。双脱氧链终止法采用DNA复制原理。Sanger测序反应体系中包括目标DNA片段、脱氧三磷酸核苷酸（dNTP）、双脱氧三磷酸核苷酸（ddNTP）、测序引物及DNA聚合酶等。测序反应的核心就是其使用的ddNTP：由于缺少3'-OH基团，不具有与另一个dNTP连接形成磷酸二酯键的能力，这些ddNTP可用来中止DNA链的延伸。现在的第三代测序技术中，主要以PacBio公司的SMRT和Oxford的Nanopore技术为主。与前面的两代技术比较，第三代最主要的特点在于单分子测序，就是测序的过程无需进行PCR扩增了。PacBioSMRT技术的理念在于边合成边测序，并已SMRT芯片为测序载体。

科普讲堂 | 三代测序技术Nanopore的介绍

总结来说，Nanopore测序技术凭借其高效、精确且全面的数据处理能力，为生物学研究提供了前所未有的洞察深度。选择它，就是选择了一种高效探索生命奥秘的工具，为科学研究带来了革命性的突破。IonTorrent，Illumina，PacBio采用便合成便测序，而华大的采用探针技术，nanopore采用了纳米孔测序在检测方法上，Illumina，华大和PacBio采用光信号，IonTorrent采用了pH,是第一台没有用到光学感应的高通量测序平台。nanopore采用了电信号。纳米孔测序（和其他第三代测序技术）有望解决目前测序平台的不足。新型纳米孔测序法（nanoporesequencing）是采用电泳技术，借助电泳驱动单个分子逐一通过纳米孔来实现测序的。由于纳米孔的直径非常细小，仅允许单个核酸聚合物通过，而ATCG单个碱基的带电性质不一样，通过电信号的差异就能检测出通过的碱基类别，从而实现测序。

DNA 的 1代测序,2代测序,3代测序的区别是什么啊?

二代测序技术虽然通量很高，成本低廉，但是读长实在太短，主流的Illumina测序仪，常规模式只能测PE150的长度，靠着软件算法上的进步才得以可用。由此三代测序走上了历史舞台。测序速度较第一代，测序成本较第一代低，并且保持了高准确度；测序读段较短，比第一代测序技术的读段要短很多，大多只有100bp~150bp；第三代测序技术概述：以PacBio公司的SMRT和OxfordNanopore公司的纳米孔单分子测序技术为标志。优势：二代测序相比一代测序大幅降低了成本，保持了较高准确性，并且大幅降低了测序时间，将一个人类基因组从3年降为1周以内。第三代测序：特点是单分子测序，多基于纳米科技，无需扩增，对单分链DNA/RNA直接用合成、降解、通过纳米孔等方式直接测序，核心特点是无需扩增所以成本更低。第一代技术准确率高，读取长，是至今唯一可以进行“从头至尾”测序的方法，但存在成本高、速度慢等方面的不足，并不是最理想的测序方法。使用第一代Sanger测序技术完成的人类基因组计划，花费了30亿美元巨资，用了十三年的时间。

2021-09-21三代测序技术

三代测序技术（ThirdGenerationSequencing，TGS）现在主要有美国的PacificBiosciences（PacBio）的SMRT和英国的OxfordNanoporeTechnology的nanopore技术。首先对测序来说，最好是对原模板进行直接测序，并且不受读长的限制，但是显然二代测序无法达到这两点，而三代测序弥补了这两点不足。以Pacbio和ONT为代表的三代长读长测序技术弥补了这一不足，但因成本相对较高限制了其广泛应用。三代目标区域测序技术，不仅保留了长读长的测序优势，又可以针对感兴趣的基因或区域以更高的性价比进行高深度测序研究。SMRT测序技术的一大亮点是其长读长能力，可达10kb以上，每秒可测序10个碱基，具有高通量。然而，由于单分子测序的特性，准确性稍低于第二代测序，需要通过多次重复测序来补偿。PacBio公司自2011年起，通过推出PacBioRS、RSⅡ、Sequel和SequelII等产品，不断优化SMRT芯片的性能，如图6所示。

nanopore测序技术专题(一):为什么要选择nanopore测序

Nanopore的主要优势Nanopore测序技术的优势显著，包括：超长读长：不受设备限制，可实现长达2Mb以上的DNA片段测序，甚至RNA测序读长可达26kb。直接测序：基于电子学，无需PCR扩增，保留碱基修饰信息，简化文库制备流程。实时性：提供即时反馈，几分钟内可用于关键性病原体检测，测序速率不断提高。OxfordNanoporeTechnologies公司所开发的纳米单分子测序技术与以往的测序技术都不同，它是基于电信号而不是光信号的测序技术，该技术的关键之一是：他们设计了一种特殊的纳米孔，孔内共价结合有分子接头。在自然界中，有一种可以嵌入到细胞膜中作为离子或分子通道的跨膜蛋白，具有天然的蛋白纳米孔。Nanopore测序则因其灵活性和可便携性，有着更广泛的应用。例如，它可用于小型基因组和转录组的快速测序，也可用于大型基因组的结构变异检测和实时、现场的DNA测序等。总的来说，SMRT测序和Nanopore测序都是非常有前景的DNA测序技术，它们在技术原理、读长、精度和应用上都有所不同。

什么是三代基因测序

三代测序是DNA聚合酶和模板结合，4色荧光标记4种碱基(dNTP)，在碱基配对阶段，不同碱基的加入，会发出不同光，根据光的波长与峰值可判断进入的碱基类型。同时这个DNA聚合酶是实现超长读长的关键之读长主要与酶的活性保持有关，它主要受激光对其造成的损伤所影响。第三代测序：特点是单分子测序，多基于纳米科技，无需扩增，对单分链DNA/RNA直接用合成、降解、通过纳米孔等方式直接测序，核心特点是无需扩增所以成本更低。第二代测序技术以Illumina平台为代表的第二代测序技术实现了高通量测序，有了革命性进展，使得大规模并行测序成为现实，极大推动了生命科学领域基因组学的发展。第三代基因测序：迈向无尽的精度第三代测序，如OxfordNanopore，以其单分子无PCR的实时特性，引领了一场测序革命。它包括了两类技术：荧光测序和纳米孔测序。单分子荧光测序，如Helicos和PacificBiosciences的SMRT，通过荧光标记直接追踪碱基的每一个跳跃，精度近乎完美。

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