生物实验技术

HeliScope测序仪是由Quake团队设计开发的，它实际上也是一种循环芯片测序设备。不过，HeliScope 测序仪最大的特点是无需对测序模板进行扩增，它使用了一种高灵敏度的荧光探测仪直接对单链DNA模板进 行合成法测序。首先，将基因组DNA切割成随机的小片段DNA分子，并且在每个片段末端加上poly-A尾。然 后通过poly-A尾和固定在芯片上的poly-T杂交，将待测模板固定到芯片上，制成测序芯片。最后借助聚合酶 将荧光标记的单核苷酸掺入到引物上（图6d）。采集荧光信号，切除荧光标记基团，进行下一轮测序反应， 如此反复，最终获得完整的序列信息。根据最近的报道，经过数百轮这种单碱基延伸可以获得25bp或更长的 测序长度。HeliScope测序仪的其它特点见表6。

图6 循环芯片测序技术示意图。
（a）454测序仪使用的方法，经微乳液PCR法扩增后，携带有大量模板分子的微珠被放置到芯片上的微孔中。随 后使用焦磷酸法测序，每一轮测序反应都会掺入一个核苷酸，随后加入反应试剂荧光素和5'腺苷酰硫酸，这样在 每一个小孔中每当有聚合酶将核苷酸掺入时都会发光。最后用腺苷三磷酸双磷酸酶洗涤去掉多余的核苷酸。（b） Solexa测序仪使用桥式PCR直接在芯片上进行模板片段扩增，然后同时加入四种经过修饰的脱氧核苷酸，每一个核 苷酸都携带一种荧光基团和一个可被去除的终止基团。经过修饰的DNA聚合酶催化引物延伸测序反应。采集图像， 然后切除荧光标记基团和终止基团，重复上述反应，完成测序。（c）SOLiD测序仪和Polonator测序仪使用微乳 液PCR法扩增模板片段，然后吸附有大量扩增片段的直径1μm的磁珠被制成高密度测序芯片。接着使用连接酶而 不是聚合酶测序法完成测序。在SOLiD测序仪中，每一次反应都会在引物末端加上一个荧光标记的8bp的探针，在 探针中央的两个碱基上（而不是1个碱基，即双碱基编码技术）标记有荧光基团，探针被连接上之后发出荧光，随 后荧光基团部分（zzz）被切除，重新进行下一轮反应。经过几轮这样的测序反应之后可得到一段不连续的碱基序 列。然后变性去掉已被延伸的引物，重新结合上新的引物进行新一轮测序反应。（d）HeliScope测序仪，单核酸分 子不经扩增直接测序。Poly-A尾被添加到DNA文库片段末端，通过与固定在芯片上的Poly-T互补杂交将模板链固定 到芯片上，制成测序芯片。模板上标记有Cy3以标识出它们在芯片上的位置。DNA聚合酶将荧光标记的单核苷酸掺 入到引物上，采集荧光信号获得序列信息，切除荧光基团，重复上述步骤，完成测序。