來自美國華盛頓大學等處的研究人員利用納米生物學技術獲得了新一代測序技術的突破，這種新方法能為癌癥、糖尿病或某些成癮患者量身繪制個性化基因測序藍圖，提供更加高效的個體醫(yī)療。這一研究成果公布在PNAS雜志上。

        領導這一研究的是華盛頓大學的Jens H.Gundlach，其它研究人員包括：Ian Derrington, Tom Butler, Elizabeth Manrao 和Marcus Collins等人。

        接二連三的個人基因組圖譜繪制陸續(xù)完成，說明了第二代測序技術的強大力量，但是第二代測序技術很快就遇上了強勁的對手——第三代測序技術，也就是被稱為下下一代的測序（next-next-generation sequencing）的直接測序方法。這一測序技術是基于納米孔（nanopore）的單分子讀取技術，不同于之前的兩代技術（需要熒光或者化學發(fā)光物質的協(xié)助下, 通過讀取DNA聚合酶或DNA連接酶將堿基連接到DNA鏈上過程中釋放出的光學信號而間接確定的），可以直接讀取序列信息，簡潔快速。

        第一代測序技術是雙脫氧鏈末端終止法——根據核苷酸在某一固定的點開始，隨機在某一個特定的堿基處終止，產生A，T，C，G四組不同長度的一系列核苷酸，然后在尿素變性的PAGE膠上電泳進行檢測，從而獲得DNA序列。第二代測序技術是焦磷酸測序法——由4種酶催化的同一反應體系中的酶級聯(lián)化學發(fā)光反應，適于對已知的短序列的測序分析。而第三代測序技術則是基于納米孔的單分子讀取技術，這種方法讀取數(shù)據更快、有望大大降低測序成本，改變個人醫(yī)療的前景。這一技術的研發(fā)是系統(tǒng)工程，涉及生物、半導體、計算機、化學、光學等多個領域，需要不同學科頂尖力量的合作。

        在這篇文章中，研究人員設計了一種可以在納米孔內對DNA進行快速測序的新方法，這種納米微孔只有1個納米大小，僅夠用來測量一個DNA的單分子鏈。研究人員把微孔放在一層浸泡在氯化鉀溶液中的膜上，并施加一個小的電壓，讓電流通過微孔。不同的核苷酸通過納米微孔時，回路中的電流就會隨之改變，這些電流稱為特征信號。胞核嘧啶、鳥嘌呤、腺嘌呤和胸腺嘧啶這些DNA的基本組成要素，會生成不同的特征信號。

        研究人員利用恥垢分枝桿菌porin A（Mycobacterium smegmatis porin A.）的納米孔創(chuàng)建一個DNA電子閱讀器，這種方法可在極小尺度上對DNA進行測序，并且測序速度更快、相對更加便宜。他們的實驗表明，這一方法具有對衛(wèi)生保健產生廣泛影響的潛力。

        下一代DNA測序技術也許能獲得飛躍性的發(fā)展，改變電極間距離從納米至微米變化，可對病毒及過敏原等各種尺寸的分子粒子進行超高感度、超高速度檢測。當然目前第三代基因測序技術競爭也很激烈，美國宣稱要在2012年推出成熟的第三代基因測序儀，日本和歐洲也有相關的研發(fā)計劃。我國也有這方面的計劃，中科院北京基因組研究所是國內權威的基因組學研究機構，他們已和浪潮集團成立了“中科院北京基因組研究所—浪潮基因組科學聯(lián)合實驗室”，這一實驗室將研發(fā)國產第三代基因測序儀，第一臺樣機預計2013年問世。