在去年召開的美國微生物學(xué)會上，來自明斯特大學(xué)的醫(yī)學(xué)微生物學(xué)家Dag Harmsen開始聽到了有關(guān)德國大腸桿菌疫情爆發(fā)的傳言，這場疫情首先在德國北部地區(qū)爆發(fā)，感染了至少4000人，奪去了超過50人的生命（德國范圍內(nèi)），在德國以外的歐洲地區(qū)也發(fā)現(xiàn)了76名患者。

Harmsen教授在這場疫情中發(fā)揮了重要的作用——他們通過將引發(fā)此次疫情的O104：H4型腸出血性大腸桿菌與2001年采集自一名溶血性尿毒癥（HUS）體內(nèi)的O104：H4型腸出血性大腸桿菌進行基因?qū)Ρ群?，發(fā)現(xiàn)，兩種菌株并非同源，引起此次德國EHEC暴發(fā)的O104:H4菌株來自一種腸聚集性大腸桿菌EAEC O104:H4 55989菌株的變異，其中還摻雜了一種目前未知的由志賀毒素產(chǎn)生的O104：H4菌株。

在這一場“戰(zhàn)役”中，Harmsen教授主要采用的就是新一代測序技術(shù)，他說，“至今，新一代測序技術(shù)已經(jīng)遍布全球上百個基因組測序中心”。并且隨著更多更新技術(shù)的發(fā)展，未來新一代測序技術(shù)將發(fā)展出下下一代創(chuàng)新技術(shù)，為基礎(chǔ)科學(xué)與臨床治療提供越來越完善的幫助。近期The Scientist雜志就以“Sons of Next Gen”為題，介紹了目前值得關(guān)注的各種新技術(shù)。

無需光的測序

Ion Torrent PGM速度和合適價格標(biāo)簽的關(guān)鍵在于，這種測序儀無需傳統(tǒng)二代測序技術(shù)苛刻復(fù)雜的光學(xué)要求。之前的一些測序儀，比如Illumina的HiSeq，需要熒光標(biāo)記核苷酸進行DNA片段測序，這些系統(tǒng)利用DNA聚合酶構(gòu)建新鏈，通過激光發(fā)生器激發(fā)熒光標(biāo)記核苷酸，采用精密光學(xué)原理，檢測信號識別堿基。

相比之下，Ion PGM優(yōu)勢在于利用了DNA合成過程中，DNA聚合酶添加核苷酸時釋放的氫離子，因此能進行多達百萬，或者更多微孔的DNA擴增片段檢測，然后用四種核苷酸按先后順序覆蓋測序板——先是As，然后是Gs，Ts，最后是Cs。

如果DNA模板序列上互補核苷酸組裝了上去，就說明序列正確，就會釋放出一個氫離子，通過一個pH感應(yīng)器就能檢測到，研究人員利用一個半導(dǎo)體感應(yīng)器就能捕獲這種電壓變化，解析序列。每個核苷酸閱讀過程幾秒鐘就能完成，并且不會受到光學(xué)系統(tǒng)的干擾，因此這種測序儀更加便宜，也更有效，Life Technologies市場營銷和業(yè)務(wù)發(fā)展副總裁Maneesh Jain說。

為了能讓成本降低，Life Technologies也在一些生產(chǎn)消費性電子產(chǎn)品的加工廠制造芯片，“這就像是電子產(chǎn)品中的Xbox”，Jain說。

據(jù)稱，Ion PGM測序儀由于其簡捷、擴展和快速的特性，應(yīng)用范圍非常廣泛，是多個應(yīng)用的理想解決方案。目前可進行微生物和病毒Deovo測序、微生物和病毒重測序、擴增子測序、靶向測序、micro RNA和small RNA測序、甲基化測序、CNV檢測和定量、全基因組測序或者全外顯子組測序驗證、條形碼文庫、末端配對測序、線粒體測序、文庫質(zhì)控、ChIP-Seq、RNA-Seq、mate-paired 測序。

今年一月，Ion Torrent系列產(chǎn)品又推出了一個更強大的產(chǎn)品：Ion Proton，這款Ion PGM的升級版的測序儀能在一天內(nèi)完成人類基因組的測序，成本約為1000美元。

不過Ion Torrent也存在局限性，這種儀器在處理重復(fù)序列長片段時，可能會出錯，來自Warp Drive Bio的Keith Robison說，他分析了幾種測序儀的數(shù)據(jù)，他認(rèn)為由此Ion Torrent很難識別出癌癥基因組中的插入片段，或者刪除片段，這個儀器最好應(yīng)用于速度和成本為關(guān)鍵因素的實驗。