什么是“测序”?一代测序到三代测序的技术更迭,蓝沙生物的测序技术如何?

2023.07.10 责任编辑:陈醒 阅读量:433

小鲨在私信中经常能看到大家对术语“测序”、“一代测序”、“二代测序”……这些词语的提问,在沟通过程中也感觉大家不太了解测序技术的优劣更迭,以及如何选择适合自己的鉴定方式。

PART 1  什么是测序?

测序,测的是DNA的序列,也就是测定DNA中脱氧核糖核苷酸的排列顺序,它是将DNA化学信号转变为计算机可处理的数字信号的一个过程,我们能从这些经过科学计算得出的数字信号中找寻到生命之间的奥秘。根据测序技术出现的时间以及读长、通量等特征,分为一代测序、二代测序、三代测序。

PART 2  第一代测序技术

一代测序也称Sanger测序、“链终止法”或“双脱氧终止法”测序,是利用DNA聚合酶合成反应的测序技术,由Frederick Sanger这位两次获得诺贝尔奖的生物界大咖开创。
亲子鉴定相关文献


一代测序读取1次DNA片段长度可达1000 bp,测序准确率高达99%,速度快,但是一次只能测一条单一的序列。所以被广泛应用在单序列测序上。简单概括就是,一代测序只能测一条长度在1000bp左右的序列。一代亲子鉴定就是运用第一代测序技术,对基因座STR进行分型检测,进而判断亲子关系。传统的STR分型方法受到荧光标记的种类限制,单次实验中一般检测的STR基因座在30个左右,只可用于亲子关系的鉴定,且因为基因突变的存在,所以一代检测技术存在一定局限性。

如果是只需要鉴定两个受检者是否存在直系亲子关系的常规鉴定,可以采用一代测序,并且可6小时出结果的特色给急需知道结果的委托者带来了便利。

PART 03  第二代测序技术

代测序技术又称下一代测序技术 (NGS)和高通量测序技术(HTSeq)。它能够将各DNA簇同时读取,一次可对几百或几千个样本的几十万甚至几百万条 DNA 分子同时进行快速测序分析,其读长在几百bp以内,通量高,测序时间短,且准确率高。二代测序是现阶段科研市场的主力平台,在医学领域应用也十分广泛,主要包括:癌症基因组、遗传病基因组、肿瘤与代谢疾病等。

我们说的二代亲子鉴定,采用第二代测序技术,相对于传统的一代STR 分型检测有很多优点——

(1)该技术不受荧光标记的限制,可以一次检测几十到几百甚至几千个位点,显著提高个体识别和亲子鉴定的检测效能;STR短串联重复序列,长度为100-200bp,DNA降解会影响一代亲子鉴定结果。而SNP作为单碱基遗传标记,不依赖检测样品的完整性,存在DNA降解的样品(运输保存不当;或易降解样本,如指甲)也不会影响检测结果。因此二代亲子鉴定可选择的样本类型更多。
(2)传统 STR 分型方法受电泳影响比较大,会影响等位基因的分型判断,而二代测序直接读取序列信息可排除此类干扰。
(3)STR突变率高达 1%,而 SNP 突变率仅约10-8,故 SNP 具有比 STR 更高的遗传稳定性,二代测序技术选取中国人群SNP位点,进行测序和基因分型,亲子鉴定识别能力更强,能够防止由于基因突变引起的错判;
(4)高通量测序技术下通过对 SNP分型检测,可以对三代以内直系或旁系血亲实现亲缘关系判定,比一代亲子鉴定应用场景更广泛。

因此,常规亲子鉴定、产前(孕期)亲子鉴定、亲缘关系鉴定、个体识别均可采用二代测序,其运用广泛的特点,让更多亲缘关系的检测类型成为可能。蓝沙生物在二代测序的运用上具备强大的技术优势。

PART 04 第三代测序技术

测序技术经过第一代、第二代的发展,读长从一代测序的近1000bp,降到了二代测序的几百bp,通量和速度大幅提升,所以第三代测序的发展思路在于保持二代测序的速度和通量优势同时,弥补其读长较短的劣势。三代测序与前两代相比,最大的特点就是单分子测序,测序过程无需进行PCR扩增,读长长。

目前长读长测序的三代测序平台,主要广泛应用于复杂动植物基因组、微生物基因组、全长转录组、微生物群体研究及人类基因组变异检测、遗传病及肿瘤基因检测等领域的科研项目或临床检测。



PART 05  行业前瞻趋势分析

基因测序是精准医疗和DNA鉴定中的重要一环,有着庞大的未来市场。随着测序效率的逐步提高以及技术的持续创新,这将推动基因测序步入快速发展轨道。根据2021年国内市场数据,中国基因测序市场规模为15.90亿美元,预计在2026年将以21.6%的CAGR(复合年均增长率)增长至42.35亿美元,并且进一步可预计中国基因测序服务领域规模会占到全球约1/10的比例。

测序技术的应用市场可分为上游领域、中游领域、下游领域。与我们贴近的下游领域又称为应用领域,根据下游客户类型和技术应用场景的不同,测序服务商主要分为两类,一是面向基础研究的基因测序服务提供商,主要客户为大学、科研机构、研究型医院、生物医药公司等;二是临床医疗类的基因检测服务提供商,主要客户为医疗服务机构或个人等。

DNA鉴定上机测序对设备和技术的依赖程度高,仪器和技术的先进与否直接关系到检测结果的准确度。蓝沙生物作为一家高新技术企业,紧跟市场步伐,一直使用市面先进的MGISEQ-2000、MGISEQ-200、MGISP-100自动化样本制备系统等仪器,给客户出具真实性报告提供了强有力的保障。

蓝沙生物坚持以求真务实的态度、科学严谨的标准,专注高通量测序技术(二代测序)在临床医学上的转化应用,相信我们一定会越走越远,越做越强!


参考文献:
[1] Watson J.D., Crick F.H.C. A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid. Nature.1953, 171:737-738.
[2] Venter J. C. et al. The Sequence of the Human Genome. Science.2001,291:1304 -1351
[3] Lander E. S. et al. Initial sequencing and analysis of the human genome. Nature. 2001, 409: 860-921.
[4] 孙海汐,王秀杰.DNA测序技术发展及其展望[J].科研信息化技 术与应用,2009,(3).
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DNA鉴定

根据孟德尔遗传定律(亲子鉴定的理论基础),孩子身上的遗传物质一半来自于生物学父亲(简称“生父”),一半来自于生物学母亲(简称“生母”),每个基因座上的两个等位基因也分别来自生父和生母。DNA亲子鉴定就是根据科学技术将子女的DNA信息与父亲、母亲的DNA信息相比对,如果符合即是亲生关系,不符则非亲生。

蓝沙生物依托自主研发的多项国家专利技术,向广大社会公众提供准确、可靠的亲子关系鉴定服务。蓝沙实验室采用高通量测序技术,并配备市面先进检测设备;为确保结果的准确性,实施了包含样本质检、生产质检、报告质检三层质检流程,结合生物信息分析与计算机数据分析技术,对检测过程进行严格的质量监控和比对,确保每一位客户都能得到精确可靠的鉴定结果。