基因序列技术垄断被纳米球终结     DATE: 2019-06-08 20:26

  在不超过信用卡大小的硅基芯片上,密集阵列中有数千万个“单元”。室中正释放痰的荧光。每个“珍珠”的穿线将触发相应的荧光,荧光颜色表示“珍珠”的排列,并相应地解释相应的DNA代码。“珍珠”是DNA——核苷酸的基本单位,有4种碱基,人们为相应的4种颜色添加碱基,并传递密码信息。为了解释人类基因组中的核苷酸代码,十几个国家集中力量破译它,即“人类基因组计划”。高通量测序技术的出现已经结束了一个漫长而广阔的测序工程时代。
 

 
  截至目前,高通量测序具有不同的技术路线。美国 Illumina在市场和技术方面都处于垄断地位。中国的华大智造在后期开发不利的情况下,通过技术引进和创新,采用不同的技术路线,改变车道进入更快,更准确的排序“黄金标准”。由一个DNA分子激发的荧光非常弱,并且易受背景干扰,这很难准确检测。正如一个人的声音很难听清楚,数百或数千人同时呼喊更准确地传递信息。
 
  为了“倾听”理解DNA,必须放大信号。这种方法是复制数百个相同的序列,同步反应,并同步释放荧光,就像成千上万的人一起喊叫。传统方法是通过PCR(聚合酶链式反应)复制这个“数千人”。华大智造序列发生器产品经理汪婧婧博士解释说,PCR将像筷子一样分离DNA双链,并且每个筷子将被再次复制。 1轮改2,2改4轮,n轮后,达到2倍放大2倍的目标。
 
  理论是完美的,现实是非常瘦的。 PCR技术本身的不完善使复制的DNA出错。一旦“和谐”出现在“和谐”中,就很难准确地发现。PCR的不完善在于两个方面。一个是错误的积累。 PCR的复制是复制的转移,就像综艺节目中的“交付模仿”一样。只要其中一个循环错误,它就会学到越来越多,传递的错误序列也将“累积”。
 
  另一方面,必须在PCR中使用的聚合酶可能出错。正如人们疲惫和疏忽一样,如果聚合酶没有组装,“疲倦”也会不时出错。有没有办法摆脱这些短板的PCR? “如果你只复制原件,那么错误积累的问题就会得到解决。”汪婧婧说。华大智造使用滚环放大技术。 “单链成环是第一步。在连接酶的作用下,DNA片段呈圆形。“汪婧婧,连接酶,试剂和反应条件是多次实验的最佳结果。“滚环复制指的是数千个DNA的复制,全部使用这个循环DNA作为模板。”汪婧婧解释说,每次推出时,下一个圆圈将是“踢走”。这种往复运动,就像用削笔器削尖铅笔的动作一样,复制的DNA将螺旋下来,最终产生“扩展的”DNA链的拷贝。
 
  “基于物理原理,它在测序室中自然会变成球形。”汪婧婧说,“我们称之为纳米球。”但如果它“被蹲”,它就像一个有一百多层的螺旋楼梯。该层相同地旋转DNA序列,完成信号放大。“这种微妙的合成作用可以做到的原因是因为选择了正确的酶。”汪婧婧说,研究小组根据需要通过酶工程创建了一种保真聚合酶。
 
  酶的选择非常重要。每个读取长度,生化反应速度..单个腔室中发生的事情与酶的选择密切相关。汪婧婧引言,该团队熟悉酶和DNA之间的相互作用,通过设计酶的结构,包括蛋白质组成,1,2和3的折叠结构,酶的性能由工程菌控制和表达。
 
  不仅如此,还要优化数百万的反应条件,寻找最活跃的酶环境,使生化反应时间缩短至不到1分钟。“我们的设备读取长度正在缓慢增加。”汪婧婧表示,起初,一个细胞一次只能读取50个碱基,直到现在它可以读取最长的400个碱基,这些碱基在探索过程中不断变化。长。
 
  “这是我们自己的秘方。”汪婧婧表示,从最初收购CG公司获得核心专利技术,实现核心控制的自主权,要真正拥有自己的核心专利,并配套试剂,材料,生物化学A一系列系统技术,如反应系统,华大智造继续推出经受住市场测试和比较的产品,赶上并进一步超越竞争对手。
 
  2018年10月,英国政府宣布计划启动500万基因组计划。牛津大学流行病学教授陈铮鸣介绍,英国方面的华大测序技术与其他公司提供的技术进行比较,为它们提供相同的测序序列,华大测序测序结果非常出色。他认为,英国政府欢迎竞争的存在,因为它可以保证项目能以最低的价格获得最好的服务。
 
  在测序仪器开发领域,业界认为新一代纳米孔技术也具有很大的潜力。它放弃了荧光检测所需的信号放大的弱点,并使用物理电信号的直接识别来判断DNA的“声音”,这可能带来新的迭代。 “问题仍然是它的准确性和效率。”陈铮鸣说,因为效率意味着成本,并且可以促进成本决策。在利用新一代技术进行战略规划的同时,华大智造继续创新,使现有技术更加复杂,满足不同的排序需求。
 
  “人们在基座上添加荧光团,这可能会损坏基座,因此无法改善读取长度。”汪婧婧意味着如果基座没有损坏,它将进一步改善高通量测序技术。什么?为此,华大智造发明了一种新的荧光方法和使用抗体作为介质的碱基结合——。 “抗体是一种蛋白质,DNA与蛋白质特异性连接。”汪婧婧表示该团队将荧光附着在抗体上,然后通过抗体与四个碱基的特异性结合识别四个碱基。该技术将进一步提高读取和排序的准确性。“测序技术总是有更高的目标,更快,更准确,更便宜。”汪婧婧说无论采用哪种技术,钻头越深,目标就越好。每条技术路径都可能正确。关键是要有工艺并完成整个系统的审查。