Day7：姗姗来迟的测序技术总结

测序过程和原理：测序的世界

知识框架

1. 测序原理
   • 早期测序方法：基于逐个“数”碱基的方法。
   • Sanger测序法：利用双脱氧核苷酸ddNTPs中断DNA合成。
2. 二代测序技术
   • Illumina平台：基于边合成边测序的原理。
   • 测序过程：包括DNA文库构建、桥式PCR扩增、测序和数据产出。
   • 数据处理：重要性及其在生物信息学中的应用。
3. 技术发展
   • 从Sanger测序到二代测序：技术进步和应用范围的扩大。
   • 未来发展：测序技术的潜在发展方向和应用。

思考点

1. 测序技术的演变：从早期的Sanger测序到现代的二代测序技术，这些技术是如何演变的？
2. 数据处理的重要性：在生物信息学中，为什么正确处理和解读测序数据如此重要？
3. 未来发展：测序技术未来可能的发展方向是什么？

引文总结1：测序技术原理及常用数据格式简介

一代测序技术

• 发明年份：1977年
• 原理：使用双脱氧核苷酸末端终止法
• 特点：
  • 读长长（1000 bp）
  • 准确性高（99.999%）
  • 通量低

二代测序技术

• 发展背景：为满足更高效率和低成本的需求而发展
• 代表技术：
  • Roche的454技术
  • Illumina的Solexa技术
  • Life technologies的SOLiD技术
• 原理：边合成边测序（Sequencing by Synthesis）
• 特点：
  • 通量高
  • 时间短
  • 读长短

三代测序技术

• 主流技术：
  • Pacific Biosciences的SMRT技术
  • Oxford Nanopore Technologies的纳米孔单分子技术
• 原理：
  • SMRT技术：边合成边测序，使用4色荧光标记碱基
  • 纳米孔技术：电信号检测
• 特点：
  • 无需PCR扩增
  • 读长长
  • 无视GC含量的影响

常用数据格式介绍

• Fastq格式：包含序列ID、碱基序列、质量评价等信息
• Fasta格式：以“\u003e”开头，包含序列ID、描述、碱基序列
• 转换方法：
  • Linux命令
    • 法1：sed '/^@/!d;s//>/;N' your.fastq > your.fasta
    • 法2：seqtk seq -A input.fastq > output.fasta
  • FASTX-Toolkit
• GenBank和EMBL格式：两种主要的序列数据库格式

引文总结2：DNA 测序技术的发展：第三代测序法

第三代测序技术的多样性

• 第三代测序技术发展方向多样，难以用一个简单的名称概括。
• 目标包括提高测序效率、通量、准确率，避免PCR扩增和荧光检测。

具体技术和方法

1. PacBio 实时单分子测序
   • 边合成边测序方法。
   • 使用四种荧光标记的dNTPs。
   • 通过荧光变化判断碱基类型。
   • 零模波导纳米孔用于单一链合成反应。
2. Complete Genomics 的复合探针-锚定连接技术 (cPAL)
   • 类似于升级版的SOLiD系统，更复杂。
   • 一次性结合9个碱基，第五个碱基确定为A、T、C或G。
3. Oxford Nanopore 纳米孔单分子测序技术
   • 电信号检测，非荧光信号。
   • 设计允许单个碱基通过的蛋白纳米通道。
4. Ion Torrent 电子流检测技术
   • 不使用荧光检测。
   • 检测合成过程中释放的离子流。

第三代测序技术的未来前景

• 朝着单分子测序发展，目标是小规模化、精准化、高效化。
• 基因组测序成本降至1000美元以下时，将迎来解密基因的时代。

思考点

1. 技术创新：第三代测序技术相比前两代的技术创新。
2. 应用前景：第三代测序技术在未来医学和生物学研究的变革。
3. 成本效益：基因组测序成本降低对科学研究和临床应用的影响。

引文3：测序发展史：150年的风雨历程