nanopore sequencing

定义：利用核酸分子穿过纳米孔所引起的电流变化来识别碱基序列的新一代高通量单分子测序技术。通过测定单分子DNA（RNA）穿过生物纳米孔的电流变化推测碱基组成而进行测序。消除PCR扩增带来的偏差，保留重要的碱基修饰信息，并且读长不受限制，从而能够检测大片段的结构变异和解析含有高度重复DNA片段的区域。

学科：生物化学与分子生物学_方法与技术_测序技术_层析技术

相关名词：读长 端粒 碱基 逆转录

图片来源：视觉中国

【延伸阅读】

纳米孔测序是一种第三代DNA和RNA测序技术，通过利用纳米级孔和电信号的变化来直接检测核酸分子序列。这种技术不需要扩增或化学修饰，被认为是生物学研究和基因组学领域的重要创新。它的核心是制备生物纳米孔或固态纳米孔，在纳米孔的两端施加电压，使单链DNA或RNA通过这些孔进而产生电流信号。不同的碱基（A、T、C、G或U）会引起不同程度的电流变化，通过记录不同的电流信号可以转换为具体的碱基序列信息。

纳米孔测序的主要特点包括：

1.实时测序，能够直接分析核酸分子，并即时生成数据。相比传统方法，这种实时能力可以提高基因组研究的效率，尤其适用于时间敏感的环境，如病毒检测和流行病监测。

2.不受核酸长度的限制，能够获得极大的读长（甚至超过1Mb）。这种特点使其在全基因组组装、结构变异检测以及复杂区域（如重复序列和端粒）解析中具有独特优势。

3.能够直接测序原始分子，包括DNA、RNA以及修饰碱基（如甲基化）。例如，纳米孔测序无须逆转录即可直接分析RNA分子，极大地简化了表观遗传学研究流程，这对转录组研究和表观遗传学研究具有重要意义。

4.纳米孔测序设备小巧轻便，适合在非实验室环境中使用。例如，在室外检测环境中，可以直接对样本（如土壤和水）中微生物多样性进行研究，还可以实时检测环境中的有害病原体。

此外，将人工智能算法引入纳米孔测序中，能够有效提升检测数据的处理效率，提高结果的准确性，可以进一步应用于精准医学和个性化治疗，能够更快速、更全面地进行基因组分析。

总之，纳米孔测序技术以其独特的实时性、长读长和直接检测能力，正在不断扩展其在基础科学、医疗健康和公共卫生等领域的应用范围。随着设备性能的优化和应用场景的拓展，纳米孔测序有望成为未来基因组学研究的核心工具。

（延伸阅读作者：海南大学 周腾教授）

责任编辑：张鹏辉