纳米孔测序

纳米孔测序是第三代方法，用于生物聚合物的测序，特别是DNA或RNA形式的多核苷酸。

使用纳米孔测序，可以对单个DNA或RNA分子进行测序，而无需对样品进行PCR放大或化学标记。在以前开发的任何测序方法中，上述步骤中至少有一个是必要的。

纳米孔测序具有提供相对低成本的基因分型、高测试迁移率和快速处理样品的潜力，并能够实时显示结果。

关于该方法的出版物概述了其在快速识别病毒病原体、监测埃博拉病毒、环境监测、食品安全监测、人类基因组测序、植物基因组测序、抗生素耐药性监测、三联体和其他应用中的应用。

纳米孔测序花了25年才完全实现。它涉及学术界和行业之间的密切合作。最早提出纳米孔测序想法的人之一是大卫·迪默教授。1989年，他勾勒出了一个计划，通过嵌入薄膜中的蛋白质纳米孔驱动单链DNA，作为他从零开始合成RNA工作的一部分。迪默和他的团队意识到同样的方法可能具有改善DNA测序的潜力，在接下来的十年里进行了测试。

1999年，迪默和他的同事发表了第 一篇使用“纳米孔测序”一词的论文，两年后，他制作了一张实时通过纳米孔的DNA发夹图像。哈根·贝利教授领导的团队为纳米孔测序奠定了另一个基础，他从20世纪90年代开始独立开发随机传感技术，该技术用于测量通过纳米孔的离子电流的变化，以确定物质的浓度和身份。

到2005年，贝利在DNA测序方法方面取得了重大进展，并共同创立了牛津纳米孔，以帮助进一步推进这项技术。从一开始，该公司就认为纳米孔测序为使DNA测序更便宜、更快提供了一种手段，不再依赖昂贵的试剂和设备，这使得该过程成为高收入国家高度集中实验室的保存地。

2014年，该公司发布了其首 个便携式纳米孔测序设备。这标志着一个重大突破，因为它使DNA测序几乎可以在任何地方进行，即使在资源有限的偏远地区也是如此。这为实地实时检测、追踪、摸清疫情背后新发病原体的演变开辟了新的篇章。

生物纳米孔测序系统有几个基本特征，与固态系统相比，它们具有优势——这种设计方法的每个优势特征都源于将蛋白质纳入其技术。均匀的孔隙结构，通过孔隙通道精确控制样品易位，甚至检测样品中的单个核苷酸，都可以由来自多种生物类型的独特蛋白质来促进。

蛋白质在生物纳米孔测序系统中的使用，尽管有各种好处，但也带来了一些负面特征。这些系统中蛋白质对局部环境压力的敏感性总体上对单位的寿命有很大影响。

一个例子是，运动蛋白只能在一定的pH值范围内以足够的速度解压缩样品，而不能在范围之外足够快地运行——这个约束会影响整个测序单元的功能。

另一个例子是，跨膜孔蛋白只能在一定数量的运行中可靠地运行，然后才能分解。在设计任何可行的生物纳米孔系统时，这两个例子都必须受到控制——这在尽可能降低和竞争力的同时，在其他系统保持这种技术成本的同时，可能很难实现。