3、下一代测序技术与Linux基础入门

下一代测序技术与Linux基础入门

1. 下一代测序技术简介

1.1 Ion Torrent产品线

Ion PGM发布后，Ion Torrent产品线如今涵盖了Ion Proton、Ion Chef和Ion S5系统。这些系统应用广泛，包括靶向测序、外显子组测序、转录组测序、细菌和病毒分型等。不过，涉及更大基因组（如 > 1 Gbp）从头组装的基因组研究似乎并非Ion Torrent的目标领域。其受欢迎程度曾稳步上升，但目前似乎已进入平台期。

1.2 Pacific Biosciences技术

第二代测序技术通常采用“清洗和扫描”流程，比DNA聚合酶自然的DNA延伸速度慢很多，且可测序的连续DNA长度较短（如 < 1 kb）。若能实时观察DNA聚合过程并检测每次DNA聚合酶活性时掺入的碱基，就能实现更快的测序运行时间和更长的读取长度。然而，实时检测DNA聚合酶活性时碱基的掺入存在诸多挑战，因为这些过程发生得太快。

2004年成立的Pacific Biosciences有两项关键创新，实现了对DNA合成的实时观察：
- 使用磷酸连接核苷酸 ：每个磷酸连接核苷酸的荧光染料附着在磷酸链而非碱基上。DNA延伸时，磷酸链断裂，染料标记扩散，DNA模板准备接受下一个核苷酸。
- 使用零模波导（ZMW） ：ZMW位于SMRT Cell内，可看作底部有微小孔洞的阱，能让可见激光穿过，但光强度呈指数衰减，只能照亮阱的底部。将DNA聚合酶固定在阱底，光照时就能监测其活性，就像在底部放置微型显微镜观察上方的DNA聚合酶活性。磷酸连接核苷酸扩散进入阱