基因测序产业革命新浪潮

基因测序，也称DNA测序，是现代生物学研究中重要的手段之一，自上世纪70年代一代测序技术问世以来，经过三十几年的发展，基因测序技术已经过了三个发展阶段：

第一代DNA测序技术是1975年由桑格(Sanger)和考尔森(Coulson)提出的经典的链终止法。90年代中期发明了第一台基于此法的全自动DNA测序仪，并采用荧光染料代替同位素标记，用集束化的毛细管电泳代替凝胶电泳，通过计算机进行图象识别，由应用生物系统公司(AppliedBiosystems Inc.)(后与Invitrogen合并为Life Technologies公司)推上市场。第一代技术准确率高，读取长，是至今唯一可以进行“从头至尾”测序的方法，新的测序技术仍然依赖于Sanger技术的协助作用，但其存在成本高、速度慢等方面的不足，并不是最理想的测序方法。使用第一代Sanger测序技术完成的人类基因组计划，花费了30亿美元巨资，用了十三年的时间。

随后产生的二、三代测序技术以高通量为共同特征，也被称为“新一代测序技术NextGeneration Sequencing(NGS)”。以Roche公司的454测序平台，Illumina公司的Solexa测序系统以及ABI公司的SOLID测序系统标志着第二代测序技术诞生。这种“大规模平行测序”，主要基于连接测序(Solid技术)，或者合成测序(454和Solexa技术)。这些方法与第一代测序技术比较增加了通量，尽管各系统在高通量水平、测序准确度、存储格式、技术方法上各有差异，但共同特征是大大降低了测序成本并极大地提高了测序速度，完成一个人的基因组测序现在只需要一周左右的时间。然而第二代测序技术在测序前要通过PCR手段对待测片段进行扩增，增加了测序的错误率。而且二代测序产生的测序结果长度较短，需要对测序结果进行人工拼接，因此比较适合于对已知序列的基因组进行重新测序，而在对全新的基因组进行测序时还需要结合第一代测序技术。

Life Technologies公司的半导体测序仪Ion Torrent在半导体芯片的微孔中固定DNA，不需激光、照相或标记，成本低速度快，被认为是2.5代测序技术。

近期出现的Helicos公司的Heliscope单分子测序仪、PacificBiosciences公司的SMRT技术、和Oxford Nanopore Technologies公司正在研究的纳米孔单分子技术，被认为是第三代测序技术。与前两代技术相比，他们最大的特点是单分子测序。第三代测序技术解决了错误率的问题，通过增加荧光的信号强度及提高仪器的灵敏度等方法，使测序不再需要PCR扩增这个环节，实现了单分子测序并继承了高通量测序(High Trough-outSequencing)的优点。