具有代表性的新一代DNA测序仪

最近市面上出现了很多新一代测序仪产品,例如美国Roche Applied Science公司的454基因组测序仪、 美国Illumina公司和英国Solexa technology公司合作开发的Illumina测序仪、美国Applied Biosystems公司的 SOLiD测序仪、Dover/Harvard公司的Polonator测序仪以及美国Helicos公司的HeliScope单分子测序仪。所 有这些新型测序仪都使用了一种新的测序策略——循环芯片测序法(cyclic-array sequencing),也可将其 称为“新一代测序技术或者第二代测序技术”。
所谓循环芯片测序法,简言之就是对布满DNA样品的芯片重复进行基于DNA的聚合酶反应(模板变性、 引物退火杂交及延伸)以及荧光序列读取反应。2005年,有两篇论文曾对这种方法做出过详细介绍。与传统 测序法相比,循环芯片测序法具有操作更简易、费用更低廉的优势,于是很快就获得了广泛的应用。

图1 传统的Sanger测序法及新一代DNA测序技术工作流程图。
(a)高通量鸟枪Sanger测序法。首先基因组DNA被随机切割成小片段分子,接着众多小片段DNA被克隆入质粒载 体,随后转化到大肠杆菌中。最后培养大肠杆菌提取质粒,进行测序。每一个测序反应都在只有几微升的反应体系中 完成。测序后获得一系列长短不一的末端标记有荧光的片段,最后通过对每一个延伸反应产物末端荧光颜色进行识 别来读取DNA序列。(b)鸟枪循环芯片测序法。首先将基因组DNA随机分割成小片段DNA分子,然后在这些小片段 DNA分子的末端连接上普通的接头,最后用这些小片段DNA分子制成polony芯片。每一个polony中都含有一个小片段 DNA分子的许多个拷贝。许多这样的polony集合在一起就形成了polony芯片。这样一次测序反应就可以同时对众多的 polony进行测序。然后与sanger法中一样,通过对每一个延伸反应产物末端荧光颜色进行识别来读取出DNA序列。重 复上述步骤就能获得完整的序列。