人类基因组计划完成后的那般几年, 可以说测序成本尽管是大幅下降了, 然而却仍然昂贵得不到了何种程度, 以至于让普通实验室根本望而却步。在那个阶段范围里, 大家始终还在针对每一回读长的准确性展开争论, 可以说是各执一词, 谁都未曾想到情况会是这样, 仅仅在短短二十年间, 这项技术竟会从实验室里被视作“贵族玩具”的存在, 摇身一变成为在医疗诊断当中几乎触手可及的一类工具。它绝不仅仅是数据的简单堆砌这么回事, 更是对于我们而言理解生命密码、对抗疾病的最为锋利的一种武器了。
为什么早期测序那么慢还贵
上世纪70年代, 弗雷德里克·桑格发明了双脱氧链终止法核酸测序技术的前世今生，这是第一代测序技术, 它彻底改变了生物学研究的面貌, 该方法依赖毛细管电泳来分离DNA片段, 通过荧光标记读取碱基序列, 其准确率高, 达到99.99%, 然而它的通量极低, 测完一个完整的细菌基因组或许需要数月时间, 这种如手工操作般的繁琐流程, 限制了它在大规模应用中的发展核酸测序技术的前世今生，还让基因研究长期停留在少数顶尖机构的象牙塔内。
因为高通量测序技术出现了, 情况产生了巨大变化。第二代测序技术引进了大规模平行测序概念, 它能在一批运行里同时处理数百万条DNA片段。靠这种“边合成边测序”方法, 极大提升了数据产出速度, 把测序成本降低了好几个数量级别。原先十三年才办成的人类基因组计划成果, 现在使用个人电脑几天就可以完成, 测序技术的民主化进程借此加快了。
第三代测序如何解决长读长痛点
虽然二代测序在效率方面有着令人惊叹的表现, 然而它却存在着一个极为致命的弱点, 那就是读长特别短。针对于复杂基因组当中的重复区域或者是结构变异这一情况, 短片段是很难拼接出完整的图谱的。于是第三代测序技术诞生啦, 像单分子实时测序以及纳米孔测序这些就是。它们能够直接读取单个的 DNA 分子, 不需要进行 PCR 扩增, 这样一来就保留了原始的甲基化修饰信息, 并且达成了超长读长。
纳米孔测序技术相当引人注意了它致使DNA链穿过蛋白质纳米孔借助电流变化来识别碱基该设备小巧且便携甚至能够放进手掌那般大小这就让现场快速检测具备了可能性在新冠疫情里便携式测序仪于野外快速鉴定病毒变种的能力展现出了第三代技术在应急响应中的巨大价值从依赖大型仪器的中心化实验室迈向随时随地都可以使用的移动检测站核酸测序切实融入了日常医疗以及公共卫生体系。
