人們盼星星、盼月亮，總算等到了納米孔測(cè)序儀開(kāi)放試用。如今，1000多個(gè)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試了MinION測(cè)序儀，并發(fā)表了結(jié)果。他們?cè)谶@一期的《Nature Methods》上介紹了他們的使用體會(huì)。而更多的產(chǎn)品也在開(kāi)發(fā)之中。

納米孔（nanopore）技術(shù)讓核酸分子穿過(guò)直徑只有幾納米的孔而確定其序列。這個(gè)孔可能是蛋白質(zhì)，如嵌在聚合物膜中的α-溶血素，也可能是固體材料中形成的孔，如氮化硅。在膜上施加電壓，形成離子電流和電泳力，拉動(dòng)DNA穿過(guò)這個(gè)孔。這時(shí)，它會(huì)帶來(lái)序列特異的電流波動(dòng)。這種方法也能用來(lái)分析RNA和蛋白質(zhì)。

納米孔測(cè)序儀可處理長(zhǎng)度在10,000,-50,000 bp的DNA片段，未來(lái)甚至達(dá)到100,000 bp。這些長(zhǎng)讀取讓研究人員能更快地組裝成完整或近乎完整的序列。不過(guò)，納米孔測(cè)序儀目前仍存在大量的挑戰(zhàn)，包括需要更高的準(zhǔn)確性，需要更高的通量，也需要更多的數(shù)據(jù)分析軟件。

考慮到它的體積小巧，這種測(cè)序儀很適合檢測(cè)環(huán)境中的病原體，比如快速監(jiān)控流感、瘧疾、肺結(jié)核和埃博拉疫情。伯明翰大學(xué)的Nicholas Loman稱：“這就是我們興奮的原因�！彼�和他的同事利用MinION測(cè)序儀，在幾小時(shí)內(nèi)鑒定了醫(yī)院中的沙門氏菌。之后他們?cè)贗llumina的MiSeq儀器上驗(yàn)證了結(jié)果。

據(jù)Loman介紹，MinION上的埃博拉病毒測(cè)序大約需要半個(gè)小時(shí)。“制備文庫(kù)的時(shí)間比測(cè)序還要長(zhǎng)，”他說(shuō)。聯(lián)合弗吉尼亞大學(xué)的Aaron Quinlan，他們開(kāi)發(fā)出軟件，將MinION的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成FASTA或FASTQ文件，以便用傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)一步分析�？焖俚男蛄蟹治鲇兄�于確定埃博拉病例的相關(guān)性。

MinION測(cè)序儀可插入計(jì)算機(jī)的USB 3.0接口。這個(gè)設(shè)備有一個(gè)流動(dòng)槽，內(nèi)含512個(gè)納米孔。每個(gè)孔每次產(chǎn)生一條序列。當(dāng)樣品上樣時(shí)，它流過(guò)芯片，DNA進(jìn)入各個(gè)孔，而內(nèi)置的電子設(shè)備測(cè)定電流變化，控制軟件處理這些測(cè)量結(jié)果。

Oxford Nanopore還在測(cè)試它的另一款測(cè)序PromethION。這款臺(tái)式儀器可容納48個(gè)流動(dòng)槽，每個(gè)含3,000個(gè)納米孔，因此納米孔總數(shù)達(dá)到144,000個(gè)。每個(gè)流動(dòng)槽可以單獨(dú)運(yùn)行。這種高通量的設(shè)備每天可產(chǎn)生大量的堿基。與現(xiàn)有的高通量測(cè)序儀相比，它的優(yōu)勢(shì)就在于長(zhǎng)讀取拼接所節(jié)省的時(shí)間和成本。

納米孔測(cè)序儀的原始數(shù)據(jù)是一些數(shù)值，反映了分子穿過(guò)納米孔時(shí)對(duì)電流的破壞。儀器的內(nèi)置軟件確定哪些信號(hào)是噪音，而哪些信號(hào)是可以解釋成堿基序列的事件。這種測(cè)序儀還能幫助研究人員研究表觀遺傳學(xué)。目前的技術(shù)不能直接測(cè)定表觀遺傳變化，如甲基胞嘧啶和5-羥甲基胞嘧啶。對(duì)于MinION，這些變化有不同的信號(hào)。

當(dāng)然，納米孔測(cè)序儀還需要更高的準(zhǔn)確性。貝勒醫(yī)學(xué)院的Stephen Richards對(duì)MinION的序列數(shù)據(jù)還不是很滿意。他的研究重點(diǎn)是昆蟲(chóng)基因組學(xué)。利用MinION，他測(cè)序了三種細(xì)菌。之前，他用PacBio，因?yàn)槠渥x長(zhǎng)在15 kb左右，甚至超過(guò)20 kb。據(jù)Richards介紹，MinION能帶來(lái)100 kb的序列，這樣不需要參考基因組也能完成組裝。

文章在最后指出，納米孔技術(shù)歡迎白日夢(mèng)。也許有一天，雞舍里也可以安裝測(cè)序儀，以監(jiān)控動(dòng)物的健康。納米孔測(cè)序儀能檢測(cè)醫(yī)院中的抗生素耐藥性，也能檢測(cè)污水管道中的病原體。MinION的便攜性帶來(lái)了新穎的應(yīng)用，將測(cè)序帶到醫(yī)院、工廠及農(nóng)業(yè)區(qū)。加州大學(xué)圣克魯茲分校的Benedict Paten表示：“過(guò)去我認(rèn)為這是科幻小說(shuō)，但現(xiàn)在不是了�！保ㄉ�物通 薄荷）

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Nanopores: a sequencer in your backpack

Nature Methods 12, 1015–1018 (2015) doi:10.1038/nmeth.3625