著名華人學(xué)者、哈佛大學(xué)化學(xué)與化學(xué)生物學(xué)系謝曉亮（X　Sunney　Xie）教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組將末端磷酸標(biāo)記的熒光核苷酸與可重復(fù)密封的微反應(yīng)器相結(jié)合，開發(fā)出一種多重邊合成邊測序的新技術(shù)。該成果近日發(fā)表在《自然—方法學(xué)》（Nature　Methods）在線版上。

　　高通量測序近年來的蓬勃發(fā)展有望大大影響醫(yī)學(xué)的未來。然而，測序技術(shù)仍有很多方面有待改進(jìn)，如費(fèi)用進(jìn)一步降低，以及樣品制備方面的改善。目前的測序技術(shù)主要分為兩類，一類使用原始的核苷酸，如羅氏454和Ion　PGM測序儀；另一類則使用熒光標(biāo)記的核苷酸，如Illumina的HiSeq　2000，SOLiD和HeliScope等。

　　據(jù)作者介紹，這兩類測序技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)。焦磷酸測序和半導(dǎo)體測序中所使用的原始核苷酸允許原始DNA的合成，摻入后無需化學(xué)去除步驟。因此，測序過程相對較快，且焦磷酸測序能實(shí)現(xiàn)較長的讀長。但瞬時發(fā)光或電化學(xué)信號的檢測需要持續(xù)監(jiān)控，這限制了通量，而且往往不夠熒光檢測靈敏。

　　基于熒光的測序技術(shù)則實(shí)現(xiàn)了高通量。這些方法的可擴(kuò)展性能夠在每次運(yùn)行中產(chǎn)生1011個堿基，且熒光的固有靈敏度允許熒光測序方法所使用的DNA模板比焦磷酸方法低3個數(shù)量級，從而降低了試劑消耗和成本。然而，每個測序循環(huán)中多個化學(xué)步驟使流程更為復(fù)雜，限制了測序速度和讀長。

　　基于此，謝曉亮教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組將以上兩種方法的優(yōu)勢結(jié)合起來，開發(fā)出了熒光焦磷酸測序。這種新方法使用末端磷酸標(biāo)記的熒光寡核苷酸（TPLFNs）和焦磷酸測序流程。熒光焦磷酸測序綜合了可擴(kuò)展性和快速運(yùn)行時間。此外，微反應(yīng)器流動室平臺的試劑消耗少，也很容易整合到傳統(tǒng)微流體設(shè)備中進(jìn)行樣品制備。

　　研究人員在微反應(yīng)器中固定了帶引物的DNA模板，然后依次引入四個標(biāo)記TPLFNs中的一個，密封微反應(yīng)器，在模板指導(dǎo)的引物延伸后記錄熒光圖像。他們證實(shí)了在10分鐘的循環(huán)時間內(nèi)，讀長達(dá)30個堿基，且原始準(zhǔn)確率約為99%。

　　作者認(rèn)為，這種熒光焦磷酸測序既提供了焦磷酸測序的好處，如快速周轉(zhuǎn)，單色檢測等，又具有并行化的檢測靈敏度和簡便性。

　　謝曉亮教授是目前畢業(yè)于中國大陸高校并在國際學(xué)術(shù)界獲得高度評價的物理化學(xué)家之一。他5月剛當(dāng)選美國科學(xué)院院士。他的研究組對離體實(shí)驗及活細(xì)胞內(nèi)生物系統(tǒng)在單分子水平的動力學(xué)研究具有重大貢獻(xiàn)，是這個領(lǐng)域快速發(fā)展的主要推動力之一，為生物學(xué)研究開辟了嶄新的途徑。謝曉亮研究組的工作大幅提高改良了單分子熒光顯微技術(shù)，特別是在相干拉曼顯微成像技術(shù)(CARS、SRS等)的發(fā)展及在生命科學(xué)的應(yīng)用方面作出了開創(chuàng)性的巨大貢獻(xiàn)。