一颗“纳米球”打破基因测序关键技术垄断 发布日期:2019-08-30

一个不超过信用卡大小的硅基芯片上,密密麻麻阵列分布着几千万个“小室”。小室中正释放噼啪的荧光。每一粒“珍珠”的串入,就会激发出相应荧光,荧光颜色提示了“珍珠”的排列,其对应的DNA密码就此解读出来。

“珍珠”是DNA的基本单元——核苷酸,上有4种碱基,人们为碱基加上对应的4种颜色,传递出密码信息。为了解读人类基因组中的核苷酸密码,十几个国家集中力量对其进行破译,即“人类基因组计划”,高通量测序技术的出现终结了漫长、浩大的测序工程时代。

截至目前,高通量测序有不同的技术路线。美国Illumina公司在市场和技术上均占有垄断地位。我国华大智造在后发劣势的情况下,通过技术引进和创新,采取不同的技术路线,换道迈进更快、更准的测序“金标准”。

荧光在百层“转梯”上“炫舞”

1个DNA分子激发出的荧光很微弱,易受背景干扰,难以准确检测。就像一个人的声音很难被听清楚,几百、几千人同时呐喊才能更准确地传递信息。

为了“听”懂DNA,必须放大信号。方法是复制出几百个同样的序列,同步反应,同步释放荧光,如同千百人一同呐喊。

传统的方法是用PCR(聚合酶链式反应)复制出这“千百人”。博士解释,PCR会把DNA双链像筷子一样分开,每根筷子再去复制,1变2、2变4,n轮之后,达到放大2的n次方的目标。

理论很完美,现实很骨感。PCR技术本身的不完美,使得复制的DNA会出错,“和声”中一旦出现“滥竽充数者”,将难以检测准确。

PCR的不完美在于两个方面。一个是错误累积。PCR的复制是传递复制,就像综艺节目里的“传递模仿”,只要其中一环出错,会学得越来越走样,传递下去的错误序列也会“累积”。

另一个方面是,PCR中必用的聚合酶会出错。就像人累了会疏忽大意一样,聚合酶如果不停装配,“疲了”也会不时出错。

有什么办法能够摆脱PCR的这些短板?“如果只复制原版,那么错误累积的问题就会解决。”汪婧婧说。