基因測序技術的發展歷史

基因測序技術

　　基因測序技術也稱作DNA測序技術，即獲得目的DNA片段堿基排列順序的技術，獲得目的DNA片段的序列是進一步進行分子生物學研究和基因改造的基礎。

基因測序技術的發展歷史

　　1977年，Walter Gilbert和Frederick Sanger發明了第一臺測序儀，并應用其測定了第一個基因組序列，噬菌體X174，全長5375個堿基。

　　由此開始，人類獲得了探索生命遺傳本質的能力，生命科學的研究進入了基因組學的時代，到至今為止的四十年時間內，測序技術已取得了相當大的發展，從第一代發展到了第三代測序技術。

　　Sanger所發明的測序方法被稱為第一代測序技術，該技術直到現在依然被廣泛使用，但是其一次只能獲得一條長度在700～1000個堿基的序列，無法滿足現代科學發展對生物基因序列獲取的迫切需求。

　　高通量測序 (High-Throughput Sequencing, HTS) 是對傳統Sanger測序的革命性變革，其解決了一代測序一次只能測定一條序列的限制，一次運行即可同時得到幾十萬到幾百萬條核酸分子的序列，因此也被稱為新一代測序 (Next Generation Sequencing, NGS)或第二代測序。

　　第二代測序技術雖然測序的通量大大增加，但是其獲得單條序列長度很短，想要得到準確的基因序列信息依賴于較高的測序覆蓋度和準確的序列拼接技術，因此最終得到的結果中會存在一定的錯誤信息。

　　因此，科研人員又發明了第三代測序技術也稱為單分子測序技術，該技術在保證測序通量的基礎上，對單條長序列進行從頭測序，能夠直接得到長度在數萬個堿基的核酸序列信息。

測序成本的變化

　　除了測序通量和讀長的進步之外，測序技術的大范圍應用最主要應該歸功于成本的下降，在早期只有第一代測序技術之時，人類基因組計劃耗資30億美元才獲得了大部分的人類基因組信息，這樣高昂的成本顯然不是常規科學研究者能夠承受的。

基因測序技術成本變化

　　新一代測序技術的發明和應用大大降低了獲取核酸序列所需的成本，其打破了摩爾定律的限制，使得獲得基因序列所需的金錢出現了斷崖式的下降，在2008年，全基因組測序的成本降至20萬美元，到2010年，該費用已經可以控制在10000美元以內，目前，測定一個人類的全基因組只需要不到1000美元即可完成。

測序技術的發展方向

　　目前，基因測序技術已經在眾多領域得到廣泛應用，包括生物的基因組圖譜繪制、環境基因組學和微生物多樣性、轉錄水平動態響應及其調控機制，疾病相關基因的確定和診斷、表觀遺傳學和考古學、物種進化演替過程等等。

　　就當前市場形勢看來第二代短讀長測序技術在全球測序市場上仍然占有著絕對的優勢地位，但第三代測序技術的應用也已在近幾年實驗了快速發展。

未來基因測序技術發展方向：

　　更快的序列獲取速度；

　　更準確的堿基識別方式；

　　更長的單條測序序列長度；

　　更輕便的測序儀器平臺；

　　更簡便的操作過程；

　　更便宜的測序價格。