新技术使DNA能够加载到具有更高效率数量级的测序井中

东北部的一个研究团队开发了一种新技术，利用纳米物理和电流优化DNA测序。在自然纳米技术出版的一篇论文中，东北生物物理学教授Meni Wanunu与一家专注于DNA测序的生物技术公司Pacific Biosciences合作开发了一种方法，用于将DNA加载到测序井中，效率提高了数量级。

“除了每年数十亿美元的市场外，DNA测序是一种途径，其中研究的逐步改进，例如新基因的发现，可以产生直接的临床后果，”Wanunu说。

我们的人类DNA是由23对染色体组成的基因组，它们分解成60亿个片段，这些染色体聚集在一起，赋予每个人独特的特征和属性。虽然我们有能力对基因组的重要部分进行测序，但是了解整个序列的能力有可能在理解和预测疾病方面取得巨大进步，更重要的是，可以个性化医学。

“现在，通过传统方法将整个序列拼接在一起，就像拼接一个巨大的拼图，错误率可以变得如此巨大，以至于在最初的几百个基础之后，序列是乱码，”Wanunu说。“这就是为什么第二代测序方法的基本限制，我们希望将其推迟。”

这就是为什么技术已经发展成为一种新的DNA测序方法的原因：单分子测序。

Pacific Biosciences开发了一种依赖纳米孔的单分子DNA测序光学技术。这些孔定位测序信号并允许进行单分子测序。然而，该公司用于将DNA加载到孔中的方法有利于较短的DNA分子，而不是较长的DNA分子。

Wanunu的实验室重新设计了孔，将纳米孔纳入其基部，这使得它们可以利用电场吸引更大的DNA片段。通过简单地施加电压，带电的DNA分子有效地进入孔中，并且较长的DNA分子优于较短的DNA分子。

“大型DNA分子只需要很小的推动即可进入测序体积，但一旦我们施加这种力，我们就可以轻松捕获大量的样品碎片。该系统将实现全新的测序实验，“本文第一作者Joe Larkin说。

为了进一步开展这项研究，Wanunu和他的实验室正致力于将这项技术用于更大规模的使用，特别是Pacific Biosciences的设备。该团队正在测试多孔基质，以取代目前用于吸引和测序DNA的金属孔。随着他们继续这项研究，Wanunu希望进一步增加可以测序的DNA的基本长度。

“我们希望有一天能够在一个细胞中对每个核酸分子进行测序，而无需在测序前制作这些分子的许多拷贝，只需阅读原生DNA，”Wanunu说。

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