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(jìn)行基因?qū)Ρ群螅l(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)。

單分子測序

Pacific Biosciences公司在2011年4月向市場推出了他們的一款全新產(chǎn)品：the Single Molecule Real Time (SMRT) 測序儀，這一款儀器與傳統(tǒng)測序儀一樣，也是依賴于熒光標(biāo)記核苷酸，但是有一點(diǎn)卻不同——SMRT一次只聚焦于一個分子，消減了耗時的擴(kuò)增步驟。

Pacific Biosciences首席科學(xué)家Eric Schadt解釋道，這一系統(tǒng)能在15萬個小孔（小孔直徑為幾十納米，蝕刻于一種鋁薄膜上）中捕獲單個DNA分子，以及一個DNA聚合酶，然后將四種熒光基團(tuán)標(biāo)記的核苷酸加在上面。當(dāng)DNA聚合酶將核苷酸加到序列上的時候，利用兩種不同波長的激光束掃描每個小孔，與增長DNA鏈匹配的核苷酸就發(fā)出熒光，這時精密的成像儀器就能從光激發(fā)顏色中識別出加入DNA鏈的特殊核苷酸?！斑@樣你就能確實(shí)觀察到DNA的一個單分子”，Schadt說。

SMRT無需仔細(xì)調(diào)整多個DNA片段序列——由于錯誤積累，逐漸導(dǎo)致非同步，就可以閱讀非常長的片段，平均可超過3000個堿基對，甚至達(dá)到上萬個堿基對。而傳統(tǒng)的測序方法只能達(dá)到35-400個堿基對的讀長。

這種測序能力對于來自加州大學(xué)戴維斯分校的遺傳學(xué)家：西蒙·陳（Simon Chan）來說意義重大，他希望能搞清楚端粒中重復(fù)的，迅速進(jìn)化的DNA是否參與了形態(tài)變化。在此前一項研究中，陳博士分析了不同類型序列模式，追蹤了新重復(fù)重組出現(xiàn)的時間，但是由于每個序列都很相似，因此很難見短DNA片段，精確組裝成正確序列，陳博士說，“現(xiàn)在我們采用了長讀長測序，更全面的了解了這些序列，解決了問題?！?/SPAN>

但是SMRT的價格并不親民，比較高，這就意味著只有少數(shù)幾個大型測序中心能買得起。而且這種儀器的錯誤率也相對比較高，來自Warp Drive Bio的Keith Robison說，“一個run大約會出現(xiàn)15%”，他分析過幾種測序儀的數(shù)據(jù)。不過由于出錯是隨機(jī)出現(xiàn)的，而SMRT讀長很長，因此可以將DNA片段前后相連，多做幾次獲得比較精確的結(jié)果，他表示。

Robison認(rèn)為這種儀器最有利的應(yīng)用是在單體型分析方面，因為這種研究需要很長讀長，或者從頭測序，而且發(fā)生小錯誤也無關(guān)緊要。