世界上最小的便攜式測序儀比手掌還小，重約100g。它看起來像壹個密封盒的長方體，這是牛津納米孔技術公司推出的DNA測序裝置── MinION。除了體積小的優勢，MinION使用起來也相當簡單；只需將接線插入電腦的USB孔，打開操作軟件設置參數，然後將樣品滴入儀器的預設孔中，即可開始分析。MinION有兩個優點:可讀DNA長度極長(我們在實驗中成功測序了20萬對堿基序列)，測序過程中可以同時看到讀取結果，不用等到程序完全完成。這樣不僅可以應對幾乎所有以非基因組測序為目的的DNA解碼工作，還具有實時跟蹤和使用測序結果的能力，不會出現測序後發現操作錯誤或樣本處理失敗而無法得到結果的問題。
關鍵技術── Nanohole Minion的檢測芯片是基於壹種帶孔的非導電聚合物薄膜，每個孔中都嵌入了蛋白質納米通道，只能允許單個DNA通過。當DNA被打開雙螺旋的酶分裂成兩條單鏈時，其中壹條將被壹點壹點地推過蛋白質通道。此時，孔邊的檢測單元判斷通過的分子代表基因編碼A、T、C、G中的哪壹個，並將判斷結果發送到外部計算機記錄順序編碼。讀完其中壹個後，互補的壹半會被送進去再讀壹遍，最後再相互比較，增加準確性。此外，由於芯片上有數百個孔，可以被多人同時讀取，牛津納米孔技術公司聲稱，它可以壹次測序1.5億個堿基的密碼長度。相對而言，人類基因組* * *大約有30億個堿基，所以理論上可以用20個手持MinION設備進行測序，這與最初人類基因組測序項目耗時11年相差甚遠。
限制和改進雖然上面提到了很多優點，但是MinION的高錯誤率壹直是它最大的痛點。即使內部測試人員聲稱錯誤率只有5%，但很多研究人員使用後發現錯誤率可以高達30%。重復的相同堿基序列是測序的最大問題。而且即使準確率能達到95%，也不如臨床和法醫的門檻可以接受；想象壹下，人與人之間的基因序列只有1%的差異，那麽法律當局是否可以用準確率只有95%的機器來確定DNA殘留來自特定的人，並做出定罪甚至判處死刑？DNA測序老品牌Illumina的測序機與MinION相比，準確率達到>:99.98%，壹次性耗材成本低很多；但是機身明顯笨重，價格昂貴。為了彌補這壹缺點，趕上競爭對手，MinION開發者正在積極進行改進，例如提高閱讀設備的靈敏度或升級分析軟件，以拼出更準確的DNA序列。
MinION最終會顛覆現有的生物學研究框架。有人可能會質疑，原來的DNA測序儀已經很成熟了，成本也比較低。壹個錯誤率高達30%的新產品有什麽競爭力？但就像牛津納米孔技術公司的企業目標:任何人都可以在任何地方分析任何生物，這種便攜式DNA測序設備即使在資源稀缺的地方也能及時完成重要工作。比如，前幾天西非爆發了壹場埃博拉病毒疫情，有科學家帶著MinION進入疫區，現場獲取樣本，並在短時間內鑒定出引發疫情的病毒株。此外，美國國家航空航天局還在測試這種設備是否可以在零重力環境下使用，預計未來它將被投入火星探索計劃，首次分析紅色星球上的任何有機物。另外，經過改進提高了準確率的MinION，可以作為中小學基礎教育的壹部分。所以MinION帶來的新概念是，生物和基因研究將不再是高知識、高資本的高門檻工作，而是有機會像信息技術壹樣普及。屆時，每個人都有機會成為基因領域的下壹個達爾文！
參考
1.牛津納米孔官方對MinION的介紹頁面:nano petech/products-services/MinION-mki 2。著名自然期刊Minion專題報道:Nature/news/Pint-size-DNA-sequencer-impressions-first-users-1.10。
圖片來源:max mollon/explorations/zm science/medicine/geic/Oxford-nano pore-minion-u * * *-DNA-sequencing-3219443/ro . Wikipedia/wiki/sec ven % C8 % 9 bierea _ nano pore。
本文轉載自:遺傳學領域最專業的媒體團隊GENEONLINE。
主題:DNA，納米，蛋白質。