知識分享丨一文了解測序技術發展史

發布時間：2023-06-14

簡單介紹測序技術發展史，比較一二三代測序技術在不斷的發展中都存在的優勢和不足。

Sanger測序技術

一代測序，又稱Sanger測序，是由Sanger教授于1975年發明的一種稱為鏈終止法的技術，用來測定DNA序列，這種方法也稱做“雙脫氧終止法”或是“桑格法”。其核心原理是采用ddNTP取代dNTP，在合成核酸鏈的過程中ddNTP無法形成磷酸二酯鍵，從而導致DNA合成反應中斷。對每個ddNTP進行熒光標記，產生以A、T、C、G結束的四組不同長度的一系列核苷酸，然后通過毛細管電泳進行分離，通過檢測熒光信號獲得DNA序列。

一代測序最大的優勢就在于它具有較高的準確性，被稱為測序行業的“金標準”，但同時受限于通量低，對于大樣本的測序成本較高。目前一代測序主要應用于少量DNA分子測序實驗。如對質粒、PCR產物、單基因突變致病基因位點明確。

NGS測序技術

二代DNA測序技術又稱下一代測序技術（Next-generation sequencing，NGS），是第一代測序技術的劃時代變革的核心。二代測序相對于第一代測序的最大優勢就是高通量，適合于大樣本測序數據的應用，所以也稱為高通量測序(High-throughput sequencing)。

NGS技術可以實現多基因大規模平行測序，可以從根本上解決單基因遺傳病因異質性、基因多、表型復雜造成診斷難的實際問題。NGS實驗流程是一個文庫制備→捕獲→測序→數據分析的過程，是現行最主要的測序技術。

NGS技術因其高效和低廉的單堿基測序成本為臨床應用提供了不可估量的前景優勢，尤其對于相對傳統的 Sanger 測序法其每次產生的數據量幾乎是天文數字，加之信息科學的持續發展，使得對這樣的大數據進行有效的處理已成為現實。目前NGS技術已應用在腫瘤相關、生殖遺傳、感染相關、科學研究等方面。

單分子測序技術

在2011年和2014年，PacBio和Oxford Nanopore Technologies，ONT公司分別發布了新型的單分子測序技術平臺，這種突破性的測序技術被成為第三代測序技術。與前兩代測序技術相比，其最大的特點就是單分子測序，測序過程無需進行PCR擴增，并且理論上可以測定無限長度的核酸序列。

第三代測序解決了二代測序讀長短的技術難題，可以達到連續數十萬base測序，適用范圍廣不僅可以對DNA、RNA進行測序，還可以觀察蛋白質及遺傳物質的表觀遺傳（甲基化）情況。目前第三代測序在實驗研究領域取得了突破性進展，克服了二代測序的短讀長的缺陷，并且進一步提高了通量，但是距離應用到實際的臨床工作還有一些困難需要克服。這主要是因為三代測序的準確性還有待提高，成本也相對昂貴。

三代測序技術對比

綜上所述，我們可以得出結論，一二三代測序技術在不斷的發展中都存在著各自的優勢和不足，三代測序技術相互補充提高了測序的可行性，降低了測序的成本。