第三代基因测序仪
Aaron · 2010-08-06 22:00 · 42547 次点击
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研发背景
特点
技术原理
应用
意义
研发背景
data/attachment/portal/201111/06/1524469s9u6qaay9v7rq9n.jpg基因测序仪
基因测序仪的研发是系统工程,涉及生物、半导体、计算机、化学、光学等多个领域,需要不同学科顶尖力量的合作。目前(指2009年)国际上对第三代基因测序仪的争夺十分激烈,美国宣称要在2012年推出成熟的第三代基因测序仪,日本和欧洲也有相关的研发计划。
中科院北京基因组研究所是国内权威的基因组学研究机构,而浪潮集团则依托服务器存储国家重点实验室,是国内唯一具备半导体、集成电路和光电子仪器设计,以及服务器整机、存储和芯片研发能力等多领域技术的IT厂商。
特点
据介绍,使用该国产第三代基因测序仪,完成一个人的基因组测序的测试时间,将由目前(2009年)的6周缩短为10—15分钟;测试成本将由10万—30万美元降到5000—8000元人民币。
此外,国产第三代基因测序仪,与第二代测序仪在原理和效能上有本质区别,通过对单分子的操作而减少繁杂的生物学反应,同时结合对海量数据的高效率处理技术,形成对基因序列的快速、低成本解读。
技术原理
在分子生物学研究中,基因的序列分析是进一步研究和改造目的基因的基础。目前(2009年)用于测序的技术主要有Sanger等。发明的双脱氧链末端终止法。Sanger法是根据核苷酸在某一固定的点开始,随机在某一个特定的碱基处终止,产生A,T,C,G四组不同长度的一系列核苷酸,然后在尿素变性的PAGE胶上电泳进行检测,从而获得DNA序列。Sanger测序法得到了广泛的应用。
Sanger法测序的原理就是利用一种DNA聚合酶来延伸结合在待定序列模板上的引物,直到掺入一种链终止核苷酸为止。每一次序列测定由一套四个单独的反应构成,每个反应含有所有四种脱氧核苷酸三磷酸,并混入限量的一种不同的双脱氧核苷三磷酸。由于ddNTP缺乏延伸所需要的3‘-OH基团,使延长的寡聚核苷酸选择性地在G、A、T或C处终止,终止点由反应中相应的双脱氧而定。
应用
该仪器可广泛用于基因测定,癌细胞的表达普测定、亲子鉴定、个体识别、基因档案、父系鉴定、母系鉴定、种族鉴定、种属鉴定、传染病毒的测定及胎儿遗传缺陷的分析,比如癌细胞有起固有的表达方式,通过测定可得知人体癌细胞的发生和变化情况。另外,国产第三代基因测序仪的研发将极大地拓宽生命科学、生物化学、生物医药等领域,广泛地应用临床医学、生物能源等。
意义
具有国际先进水平的国产第三代基因测序仪的研制,将使中国在该领域建立先发优势,在未来的国际竞争中占据有利位置。这不仅将填补中国在基因测序基础装备领域的空白、提升装备自主化水平,同时也将使国内生命科学研究机构能获得低成本、高效率的测序工具,更有效地开发和利用中国丰富的基因资源,加速中国基因战略的发展。也对人类提高防备疾病,延长人类寿命将有积极的意义。