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哈佛大学Wyss研究所的Church研究团队开发出了一种基于生物工程纳米的新型电子DNA提取磁珠测序平台，该平台可以克服二代测序技术的一些缺点。相关结果于近日发表在PNAS杂志上。
Wyss研究所的核心成员、哈佛大学医学院遗传学教授Church说，“在这项研究中，我们探讨了如何开发具有高度扩展性、高度精准的单分子DNA测序平台，且这个平台要能广泛读取环境样本以及病原体基因组，还要能实现长DNA读长，***主要的还要成本低。”
自上世纪90年代以来，Church及其团队便开始研究DNA测序的另一种方法——纳米孔测序-合成的方法（nanopore-based sequencing-by-synthesis ，Nanopore-SBS）。纳米孔是包含在能够分离两种不同电解质溶液的膜中的DNA提取磁珠小孔。当碱基从膜的一端到另一端时，就会形成微小的电位差，研究人员正是通过这种变化来解释DNA分子的形状以及身份。
在Church之前的Nano-SBS的研究工作中，他将该原理与DNA提取磁珠的四个碱基的电荷差异结合起来。在DNA聚合酶的帮助下，序列未知的DNA模板与携带特定标记的核苷酸通过互补配对原则进行配对；通过纳米孔时，核苷酸中的标记被释放出来，研究人员通过释放的标记便能实时地识别纳米孔中的DNA模板的序列。
突破难点，创造新的测序平台
但一些DNA聚合酶会把DNA模板复制到互补的核苷酸链中，从而导致纳米孔内出现冗余电流，这种情况下该方法会变得很复杂。
本文***作者之一，Church实验室的博士后研究员P. Benjamin Stranges说，“当前该方法面临的***关键问题是缺乏准确性，因合成多个互补DNA链且向着纳米孔靠近，这产生了冗余的电子信号，这些电子信号也会进入到纳米孔中，导致***终测序结果的不准确性。如今，我们设计了一个新的测序机器，它可以提供更强大、更可靠地测序结果，并且能高度复用在数百个纳米孔的芯片中。”
这种新的测序仪器包含了7个蛋白质亚基，这些亚基构成了一个纳米复合物，其中一个亚基能精准地与纳米孔开口处的DNA复合酶偶联。该平台能够在同一芯片上复用并同时分析多个DNA序列的电位差异，因而与传统测序方法的吞吐量以及设备成本相比较，它具有大幅降低测序成本的潜力。
