基因組學方法（簡體書）

本書重點從方法學的角度闡述了基因組學的發展脈絡和未來路線。首先介紹了基因組學的基本概念、歷史發展。之後重點闡述了基因組學最根本的測序技術和生物信息分析技術的前沿進展，並著重討論了幾個對本領域研究具有重大意義的技術問題。接下來，本書綜述了一些應用基因組前沿技術獲得的科學研究成果，並進一步討論了基因組學技術創新發展的策略和途徑，特別是我國在這一學科的目標、方向和重點任務。

《基因組學方法》是一本基因組學方法的入門讀物，我們希望借《基因組學方法》的編寫和出版為大專院校學生、科研人員提供參考，為政府各部門在基因組學科學、技術和產業發展的戰略決策和實施規劃制訂上提供參考，并希望借此書引導人們去思考中國基因組學及其產業體系的創新發展。

（四）“單分子"和納米測序技術
1.單分子實時測序技術單分子實時測序（Single—molecule Real Time Sequencing）是個很有趣的想法。大家都知道，在DNA的合成過程中，DNA聚合酶會在模板鏈上邊合成邊移動，試想，假如我們在DNA聚合酶上安裝一個電子眼，直接觀察每個合成上去的堿基是什么，不就可以讀出DNA的序列？DNA合成越快，聚合酶跑得就越快，測序就越快。單分子實時測序就這樣誕生了（Eid，et al.2009）。
具體應該怎么做呢？首先，將每種單核苷酸都標記上不同的熒光分子，熒光分子標記在5磷酸基團上，而并非堿基上。當某種核苷酸與模板鏈配對結合時，就會在DNA聚合酶處發出熒光信號，從而達到邊合成邊測序的目的，信號捕捉完畢，就會切割熒光基團，成為正常的核苷酸，再繼續反應。其次，這種方法不需任何DNA擴增，是真正的單分子測序。
可是，在反應體系中同時存在很多熒光標記的單核苷酸，茫茫“光海”中，究竟哪束光才是我們所要的？因此實時測序的關鍵在于如何從很強的熒光背景中檢測到正確的熒光信號，必須使正確的熒光更加明亮，易于分辨。對此有兩種不同的方法。
美國的Visigen公司使用了熒光共振能量轉移（FRET）技術。使用熒光標記的DNA聚合酶，只有結合到模板的單核苷酸上的熒光分子才能與聚合酶中的熒光分子足夠接近，產生FRET作用，從而發出強于背景的熒光信號。而Pacific Bioscience公司使用一種被稱為零模式光導（zero mode waveguide）的納米小室作為DNA合成的反應體系，這個反應空間直徑只有70nm，足夠小的空間將單核苷酸熒光背景與結合上模板的核苷酸熒光信號區分開，從而實現了足夠的檢測信噪比。這些納米小室陣列在微陣列芯片上，得以實現高通量。Pacific Bioscience公司已經在Science雜志上發表文章（Eid，et al.2009），證明了這種技術的可行性。由于合成的都是正常的核苷酸，這種技術可以實現比Sanger法更長的讀長。并且堿基合成速度達到每秒10個，加上芯片的高通量，單分子實時測序可以很輕易地實現高速度和低成本。目前，這種技術還處在研發階段，有望在近年內實現15分鐘內完成個人基因組的測序，費用低于1000美元。
這種新一代測序技術的特點，一個是“單分子”，只要一條模板鏈分子就可以讀出序列，以保證高精確度；一個是“實時”，在堿基合成的過程中同步進行檢測，是高速度的基礎。