Iron Torrent 测序

2021-02-27  本文已影响0人  半夜一更

Iron Torrent 测序技术于2011年在Nature上被报道( “An integrated semiconductor device enabling non-optical genome sequencing." Nature 2011 (475:348–352) ),其应用范围涵盖Sanger方法和已有高通量测序技术的应用,如基因组DNA序列测定(微生物基因组测序、线粒体测序、靶向测序)、DNA扩增子测序等。它的核心技术是使用半导体技术在化学和数字信息之间建立直接的联系。
Ion Torrent测序芯片是一个半导体芯片,上面做了数以百万、千万计的小孔。它每个小孔的即是测序微珠的容器,又同时是一个微型的PH计。每个小孔正好可以容纳一个测序微珠,在半导体芯片的微孔中的微球上固定DNA链。测序时依次分别将含有A、C、G、T四种dNTP中一种的溶液流过芯片表面,当流过的dNTP与模版碱基互补时就会发生聚合反应。dNTP被聚合酶结合到DNA链上时,会掉下来一个分子的焦磷酸,1个焦磷酸分子会被酶再进一步分解成2个磷酸分子。于是在测序的微环境中,就会多出两个酸性分子。一个珠子上有几千、几百条DNA链,每次发生聚合反应,就会多出几千、几百个酸分子。这样测序微环境的PH值就会短暂地下降。这时候,每一个小孔中的PH电极会测量这个小孔中的PH值变化,并且把测量到的值传给计算机记录下来。如果流入的溶液与模板上的碱基不匹配,就不发生聚合反应,因此不会产生电压变化。如果有多个相同的碱基重复,一次有碱基被聚合到DNA链上,电压变化值会成倍变化,序列中就会有相应个数的新的碱基被记录下来。由于每个微珠上结合的DNA链数量各不相同,因此每个微珠的单种碱基的单位电压变化范围也各不相同。在测序安排上,会先安排A、C、G、T四个碱基所测到的PH值变化的强度来作为标准信号强度,后续测到的信号与标准信号做对比确定碱基种类和数量。
Ion Torrent由于硬件设备无需光学检测和扫描系统,并且使用天然核苷酸和聚合酶、无需焦磷酸酶化学级联,无需标记荧光染料和化学发光的配套试剂,因此具有操作简单、测序成本低的特点;同时测序时间仅需2~3h,也能够满足10Mb/run~1Gb/run的不同通量的测序需求,准确度也相当不错,但当测序仪在测到一连串相同的碱基时,对碱基数量的判断可能会出现错误,出现Homopolymer错误。

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