下一代测序技术_技术回顾及展望.pdfVIP

中国科学: 生命科学 2010 年 第40 卷 第1 期: 23 ~ 37 《中国科学》杂志社 SCIENTIA SINICA Vitae SCIENCE CHINA PRESS 评 述 下一代测序技术: 技术回顾与展望 ①* ① ② ① ② ①* 周晓光 , 任鲁风 , 李运涛 , 张猛 , 俞育德 , 于军 ① 中国科学院北京基因组研究所, 基因组科学与信息重点实验室, 北京 100029; ② 中国科学院半导体研究所, 北京 100083 * 联系人, E-mail: junyu@; joezhou@ 收稿日期: 2009-12-08; 接受日期: 2009-12-18 中国科学院科研装备研制项目(批准号: YZ200823)资助 摘要 在过去的30 年中, 作为最重要的生物医学研究手段之一, DNA 测序技术的数据产 关键词 出能力呈指数增长, 而且这一技术本身也演变成为一个面向工程学和物理学的新技术领域. 基因组学 DNA 测序 本文分析了下一代测序仪的技术特点, 并对其未来的发展以及应用进行了前瞻性的展望. 下一代测序技术 预期在刚刚出现的技术中, 有些技术假以时日能够发展成熟, 实现 1000 美元基因组和 100 测序仪 美元基因组的目标. 同时建议中国科学家在这场对科学研究以及社会医疗保健体系都将产 生深远影响的运动中发挥积极的作用. DNA 测序技术自发明以来就一直在推动分子 系使得两者的发展在可预见的未来内保持这种趋势, 生物学发展方面起着至关重要的作用[ 1 ] . 从早期 并且由于其对个体化疾病诊断与治疗具有确定性的 Frederick Sanger 的手工测序, 以及基于Sanger 法开 推动作用而加速. 本文回顾了测序技术的演进, 分析 发的第1 代自动化测序仪, 到目前的下一代测序平台, 这一领域已经发生了巨大的变化[2]. 有人甚至将基因 组测序技术的发展与半导体技术的发展相提并论, 这也不无道理[3]——在过去的数十年中, 每经过几年, 测序速度就呈指数增长, 与半导体工业发展的摩尔 定律(Moore’s law)非常相似[4]. 这种高速的发展, 如 图1 所示, 从根本上改变了人们研究所有生命蓝图的 方式. 并且推动了基因组学及其分支乃至其他密切 相关学科的创立与发展, 诸如比较基因组学、生物信 息学、系统生物学以及合成生物学. 某种程度上, DNA 测序技术的进展已经使生命研究的基本元素发 生了转变——从单一、局部的基因或基因的片段转变 成整个基因组. 反过来, 这种转变又需要更加强大的 测序技术来支持. 测序技术与其应用之间的协同关 图1 测序技术发展时间轴 Ren 英文版见: ZHOU X G, REN L F , LI Y T, et al. The next-generation sequencing technology: A technology review and future perspective. Sci China Life Sci, 2010, 53, doi: 10.1007/s11427-010-0023-6 周晓光等: 下一代测序技术: 技术回顾与展望 几代测序技术的优点与缺点. 并对这一领域可能的