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专题译述 W orthy Issues 新一代DNA测序技术的发展现状 本期 《生命奥秘》以 “新一代DNA测序技术的发展现状”为专题，重点介绍目前最先进的大规模并行测序 技术的发展现状，并报道它们在生物学、生物医学领域以及测序行业产生的巨大影响。 一、我们将如何应付海量的基因信息 新一代测序技术带给人们大量遗传信息的同时，却成为限制其广泛应用的一个障碍。 1980年，英国生物化学家Frederick Sanger与美国生物化学家Walter Gilbert建立了 DNA测序技术并获得诺贝尔化学奖，至今已有近三十年了。在这三十年，DNA测序技术取得了令人瞩目的进 展。目前已进入市场的循环阵列测序平台采用的是与Sanger生物化学测序方法完全不同的原理。在过去几 年，应用极为广泛的毛细管电泳测序法采用的则是多线并行阵列格式，它运用尖端的荧光成像 技术进行碱基识别。上述各类新技术为生物学研究领域开辟了新的视角，也使实验研究达 到一个新的水平。学界对开发这类新技术的兴趣持续高涨，与此同时， 人们却发现这些技术存在一定的不足—— 大量信息数据的产生限制 了技术更加广泛的应用，并降低了其市场价值。 过去，研究人员使用Applied Biosystems （A BI）公司的 3730X L毛细管电泳测序仪进行基因分析，每年至多能完成 六千万碱基的测序量。随着测序技术日新月异的发展，这 种情况已经成为历史。在2005年刚刚开始进行新一代测 序技术开发时，Roche公司和454 公司联合开发的焦磷酸 测序仪的分析速度就已经达到了上述提及的A BI仪器速 度的50倍之上。也就是从那时起，因基因数据过多而产 生的问题凸显了出来，而且这个问题随着其他制造商开 11 生生命命奥奥秘秘wwwwww..lliiffeeoommiiccss..ccoomm 发出更多更快的测序仪而愈加严重。举个例子，A BI的新一代测序平台SOLiD （supported oligonucleotide ligation and detection ）单次运行，便可以分析6Gb的碱基序列；而Roche/454测序仪单次运行可以将上述结 果转换成12- 15个千兆字节 （gigabytes ）的数据信息；Illumina Genome Analyzer （GA II）测序系统仅在两 个小时的运行时间里，就得到10兆兆字节 （terabytes ）的信息。尽管对于像Applied Biosystems这样的制造 商而言，可以为用户提供高达11.25TB的存储量，但对于多数实验室所具有的信息管理系统来说，规模如此 庞大的数据信息，就好像是迎面而来的洪水，让人感到难以控制。 过量信息所带来的一个副作用在于，用户无法将初始图像数据进行分类存档，而必须交给相关公司，利 用软件对数据进行读取，然后才能对数据进行保存。对于大多数研究人员来说，像这样在每次实验后对原始 数据进行处理的方式既繁琐又不经济。与花费上万美元对每一段序列进行备份分析相比，对每一次测序结果 进行重新测定显然是一个更简单、更便宜的选择。测序仪制造商称，对原始数据再次进行分析并不能得到更 多新的信息。但是，对于454测序仪而言，用户至少可以通过更新的软件从原始数据得到质量更高的序列，从