第三代定序原理：第三代定序— Oxford nanopore 技術及原理

第三代定序— Oxford nanopore 技術及原理

提到三代定序，不外乎指 Pacific BioSciences (PacBio) 的單分子即時定序（single-molecule real-time sequencing, SMRT）以及 Oxford Nanopore Technologies 的奈米孔定序（nanopore-based platform）。其優點在於能夠讀取較長序列、提高連續序列片段長度、定序速度快，且能直接對原始 DNA 樣本進行定序，避免了 PCR 擴增出現的錯誤率及偏好性 [1]。SMRT 的原理請見上一篇第三代定序 — SMRT 技術及原理，這篇來介紹奈米孔定序法（nanopore sequencing）。[1]

和 SMRT 的優點相同，奈米孔定序法可以讀取長片段序列並且即時分析數據。Nanopore 技術的核心為插在薄膜上的跨膜蛋白，並在薄膜的兩端加上電位差，使溶液的離子通過跨膜蛋白形成電流。解旋酶（helicase）將待測的 DNA 帶到跨膜蛋白上，並解開DNA兩股，使其中單股 DNA 通過跨膜蛋白。此時通過奈米孔的 DNA 會對離子流動造成阻礙，使電流改變 [2]。因為不同鹼基會對電流改變產生不同影響，藉由量測大量已知序列造成的電流大小變化，可以用電流改變的模式來回推 DNA 的鹼基。其定序速度相當於 DNA 通過奈米孔洞的速度，約每秒 250 到 450 個鹼基。以其產品 MinION 為例，在 24 小時內能產生超過 5 Gb 的數據，且事前處理、製備建庫只需 10 分鐘 [3]。

Nanopore 也有許多缺點有待改善，例如當穿膜孔不通、孔洞破裂或多孔情況，皆會使電流的量測失準。另外，其使用電流大小變化來回推鹼基的粗錯誤率仍然相當高（一開始曾高達 30%，現在已降到 2-13%）。下方影片簡單介紹了他的原理。

值得一提的是，最近研究者發現 Nanopore 也能用來偵測表觀遺傳標記。他們使用稱做隱藏式馬可夫模型（hidden Markov models）的統計模型來計算鹼基序列，透過比較甲基化與一般的鹼基所產生的電流些微差異，可以檢測定序的鹼基是否有甲基化。不過目前的研究仍有幾個挑戰：第一、目前只能檢測 CpG 甲基化。第二、目前的訓練模型仍無法區分一段短序列（k-m...

2018年12月24日—和SMRT的優點相同，奈米孔定序法可以讀取長片段序列並且即時分析數據。Nanopore技術的核心為插在薄膜上的跨膜蛋白，並在薄膜的兩端加上電位差，使溶液的 ...。其他文章還包含有：「11月主題介紹」、「DNA定序技術之演進與發展」、「Nanopore第三代定序」、「次世代定序及第三代定序」、「第三代定序—Helicos技術及原理」、「第三代定序—SMRT技術及原理」、「第三代定序於臨床醫學上的應用」、「簡介DNA定序技術...

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提到三代定序，不外乎指PacificBioSciences(PacBio)的單分子即時定序（single-moleculereal-timesequencing,SMRT）以及OxfordNanoporeTechnologies的奈米孔定序（nanopore-basedplatform）。其優點在於能夠讀取較長序列、提高連續序列片段長度、定序速度快，且能直接對原始DNA樣本進行定序，避免了PCR擴增出現的錯誤率及偏好性[1]。SMRT的原理請見上一篇第三代定序—SMRT技術及原理，這篇來介紹奈米孔定序法（nanoporesequencing）。[1]和SMRT的優點相同，奈米孔定序法可以讀取長片段序列並且即時分析數據。Nanopore技術的核心為插在薄...

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