基于納米孔的第三代測(cè)序技術(shù)研究獲新突破

        近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，在低NaCl濃度下長(zhǎng)鏈DNA更利于納米孔測(cè)序，這為納米孔測(cè)序技術(shù)的發(fā)展提供了線索。 
        這篇名為“鏈長(zhǎng)對(duì)DNA構(gòu)象及摩擦行為的影響”的研究論文發(fā)表于《中國(guó)科學(xué)：技術(shù)科學(xué)》英文版2013年第12期，從摩擦學(xué)角度初步探討了不同鏈長(zhǎng)DNA在納米孔測(cè)序過(guò)程中的構(gòu)象及摩擦行為的變化，由西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院錢(qián)林茂教授擔(dān)任通訊作者撰寫(xiě)。 
        作為遺傳信息的載體，準(zhǔn)確探測(cè)DNA序列能從根本上治療及預(yù)防諸多疾病。人類(lèi)基因組計(jì)劃使用代Sanger測(cè)序技術(shù)，耗時(shí)十幾年，直接花費(fèi)超過(guò)10億美元。以Roche公司454技術(shù)為代表的第二代基因測(cè)序技術(shù)僅需一周就能完成人類(lèi)個(gè)體基因組測(cè)序，花費(fèi)不到100萬(wàn)美元。近年來(lái)嶄露頭角的基于納米孔的第三代基因測(cè)序技術(shù)通過(guò)檢測(cè)DNA分子通過(guò)納米孔時(shí)產(chǎn)生的特征阻塞電流來(lái)探測(cè)DNA序列。此項(xiàng)技術(shù)憑借快速、精確、低成本的優(yōu)勢(shì)，有望完成美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）設(shè)定的只用1000美元完成個(gè)人基因組測(cè)序的目標(biāo)。然而目前仍有一些關(guān)鍵問(wèn)題亟需解決：例如彎曲纏繞的DNA分子難以進(jìn)入納米孔；過(guò)快的過(guò)孔速度使電流信號(hào)的檢測(cè)更加困難。因此，DNA分子的構(gòu)象及其與納米孔孔壁間的作用力對(duì)測(cè)序過(guò)程有著重要影響，研究鹽濃度及鏈長(zhǎng)對(duì)DNA分子構(gòu)象及其摩擦學(xué)行為的影響十分必要。 
        在之前的研究中，錢(qián)林茂教授與其團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，較低的NaCl濃度能使DNA形成更為伸展的分子構(gòu)象并且增大DNA與納米孔孔壁間摩擦力，這些均利于納米孔測(cè)序的進(jìn)行。在該項(xiàng)研究中，錢(qián)教授與其團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)隨著鏈長(zhǎng)的增大，DNA分子較為伸展，使其能夠更為順利地進(jìn)入納米孔；同時(shí)在低載下鏈長(zhǎng)對(duì)DNA與孔壁間的摩擦力影響較小，說(shuō)明納米孔測(cè)序技術(shù)能適用于各種鏈長(zhǎng)的DNA分子。因此，在低NaCl濃度下長(zhǎng)鏈DNA更利于納米孔測(cè)序。 
        “今后，隨著納米孔測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，每個(gè)人都能負(fù)擔(dān)得起自身的基因測(cè)序。”錢(qián)教授說(shuō)道，“基于我們的研究結(jié)果，納米孔測(cè)序技術(shù)不會(huì)被DNA的鏈長(zhǎng)所限制，也就是說(shuō)更長(zhǎng)的讀取長(zhǎng)度有望實(shí)現(xiàn)，有助于提高測(cè)序效率，從而降低測(cè)序的成本。”
        該研究結(jié)果有助于理解NaCl濃度及鏈長(zhǎng)對(duì)DNA分子構(gòu)象及其摩擦學(xué)行為的調(diào)控機(jī)理，并對(duì)基于納米孔的第三代基因測(cè)序技術(shù)的發(fā)展具有重要的指導(dǎo)意義。目前，該團(tuán)隊(duì)已開(kāi)始進(jìn)一步地研究納米孔測(cè)序中各項(xiàng)參數(shù)的優(yōu)化。 
        錢(qián)教授表示，除了優(yōu)化納米孔測(cè)序過(guò)程中的各個(gè)參數(shù)，還有很多基礎(chǔ)研究需要完成，他們的團(tuán)隊(duì)也將進(jìn)行進(jìn)一步的探索。