DNA测序器

DNA测序器是一种用于自动化DNA测序过程的科学仪器。给定DNA样本，DNA测序器用于确定四个碱基的顺序：G（鸟嘌呤）、C（胞嘧啶）、A（腺嘌呤）和T（胸腺嘧啶）。然后，这被报告为文本字符串，称为读取。一些DNA测序仪也可以被认为是光学仪器，因为它们分析来自附着在核苷酸上的氟铬的光信号。

xxx个自动DNA测序器，由劳埃德·M发明。史密斯，1987年由应用生物系统公司推出。它使用桑格测序方法，该技术构成了“xxx代”DNA测序器的基础，并使人类基因组项目得以在2001年完成。xxx代 DNA 测序器本质上是检测标记 DNA 片段迁移的自动电泳系统。因此，这些测序器也可以用于基因标记的基因分型，其中只需要确定DNA片段的长度（例如微型卫星、AFLP）。

人类基因组项目推动了更便宜、高吞吐量和更准确的平台，称为下一代测序器（NGS），以测序人类基因组。这些包括454、SOLiD和Illumina DNA测序平台。与之前的桑格方法相比，下一代测序机xxx提高了DNA测序的速度。DNA样本可以在短短90分钟内自动制备，而人类基因组可以在几天内以15倍的覆盖率测序。

最近，SMRT和牛津纳米孔等第三代DNA测序仪实时测量单个DNA分子中核苷酸的添加。

由于DNA测序技术的限制，与基因组的长度相比，这些读取时间很短，因此读取必须组装成更长的连接。数据还可能包含错误，这些错误是由DNA测序技术的限制或PCR放大期间的错误造成的。DNA测序器制造商使用许多不同的方法来检测哪些DNA碱基存在。在不同测序平台上应用的特定协议对生成的最终数据产生影响。因此，比较不同技术的数据质量和成本可能是一项艰巨的任务。每个制造商都提供自己的方法来通知测序错误和分数。然而，不同平台之间的错误和分数并不总是可以直接比较。由于这些系统依赖于不同的DNA测序方法，因此选择最佳的DNA测序器和方法通常取决于实验目标和可用预算。

吉尔伯特（1973年）和桑格（1975年）开发了xxx种DNA测序方法。吉尔伯特引入了一种基于DNA化学修饰的测序方法，然后在特定碱基处进行解理，而桑格的技术是基于双氧核苷酸链终止。桑格法因其效率提高和低放射性而流行起来。xxx个自动DNA测序器是AB370A，由应用生物系统于1986年推出。AB370A能够同时测序96个样本，每天500千碱基，读数可达600碱基。这是“xxx代”DNA测序仪的开始，它实现了桑格测序、荧光地氧基核苷酸和夹在玻璃板-板凝胶之间的聚丙烯酰胺凝胶。下一个重大进展是1995年发布了AB310，该药用毛细管中的线性聚合物代替板凝胶，通过电泳分离DNA链。这些技术构成了2001年完成人类基因组项目的基础。人类基因组项目推动了更便宜、高吞吐量和更准确的平台，称为下一代序列器（NGS）。2005年，454生命科学发布了454测序仪，随后是Agencourt的Solexa基因组分析仪和SOLiD（支持寡结配体检测）。应用生物系统于2006年收购了Agencourt，2007年，罗氏收购了454 Life Sciences，而Illumina收购了Solexa。离子洪流于2010年进入市场，并被Life Technologies（现为Thermo Fisher Scientific）收购。

最近，引入了第三代DNA测序仪。这些测序仪采用的测序方法不需要DNA放大（聚合酶链式反应-PCR），这加快了测序前的样品制备速度，减少了误差。此外，从互补链中加入核苷酸引起的反应中实时收集测序数据。两家公司在第三代测序器中引入了不同的方法。太平洋生物科学测序器使用一种称为单分子实时（SMRT）的方法，其中测序数据由含有荧光染料的酶将核苷酸添加到互补链时发出的光（由相机捕获）产生。牛津纳米孔技术公司是另一家使用基于纳米孔传感技术的电子系统开发第三代测序仪的公司。

DNA测序器由以下公司开发、制造和销售。

454 DNA测序器是xxx个商业上取得成功的下一代测序器。它由454生命科学公司开发，2007年由罗氏收购。454在模板菌株中添加核苷酸时，它利用检测DNA聚合酶反应释放的焦磷酸盐。

罗氏目前根据他们的热测序技术生产两个系统：GS FLX+和GS Junior系统。GS FLX+系统承诺读取长度约为 1000 对基对，而 GS Junior 系统承诺读取 400 基对。454 GS FLX钛制系统是GS FLX+的前身，于2008年发布，每次运行的数据输出为0.7G，质量过滤后准确率为99.9%，读取长度高达700bp。2009年，罗氏推出了GS Junior，这是454测序器的台式顶部版本，读取长度高达400bp，并简化了图书馆准备和数据处理。

454系统的优点之一是运行速度，通过库准备自动化和乳液PCR的半自动化，可以减少人力。454系统的缺点是，在估计一长串相同核苷酸中的碱基数时，它很容易出错。这被称为同聚物错误，当有6个或更多相同的碱基时发生。另一个缺点是试剂的价格相对其他下一代测序器更昂贵。

2013年，罗氏宣布他们将停止454种技术的开发，并在2016年完全淘汰454台机器。

罗氏生产了许多软件工具，这些工具经过优化，用于分析454个测序数据。GS Run Processor将排序运行生成的原始图像转换为强度值。这个过程由两个主要步骤组成：图像处理和信号处理。该软件还对个人阅读应用规范化、信号校正、基本呼叫和质量评分。该软件以标准流程格式（或SFF）文件输出数据，用于数据分析应用程序（GS De Novo汇编器、GS参考映射器或GS放大器变体分析器）。GS De Novo汇编器是一种用于从猎枪单独读取或与454个测序器生成的配对终端数据相结合的3GB大小的全基因组重新组装的工具。它还支持转录物（包括分析）的重新组装，以及异构体变体检测。