基因测序技术的发展历史

基因测序技术

　　基因测序技术也称作DNA测序技术，即获得目的DNA片段碱基排列顺序的技术，获得目的DNA片段的序列是进一步进行分子生物学研究和基因改造的基础。

基因测序技术的发展历史

　　1977年，Walter Gilbert和Frederick Sanger发明了第一台测序仪，并应用其测定了第一个基因组序列，噬菌体X174，全长5375个碱基。

　　由此开始，人类获得了探索生命遗传本质的能力，生命科学的研究进入了基因组学的时代，到至今为止的四十年时间内，测序技术已取得了相当大的发展，从第一代发展到了第三代测序技术。

　　Sanger所发明的测序方法被称为第一代测序技术，该技术直到现在依然被广泛使用，但是其一次只能获得一条长度在700～1000个碱基的序列，无法满足现代科学发展对生物基因序列获取的迫切需求。

　　高通量测序 (High-Throughput Sequencing, HTS) 是对传统Sanger测序的革命性变革，其解决了一代测序一次只能测定一条序列的限制，一次运行即可同时得到几十万到几百万条核酸分子的序列，因此也被称为新一代测序 (Next Generation Sequencing, NGS)或第二代测序。

　　第二代测序技术虽然测序的通量大大增加，但是其获得单条序列长度很短，想要得到准确的基因序列信息依赖于较高的测序覆盖度和准确的序列拼接技术，因此最终得到的结果中会存在一定的错误信息。

　　因此，科研人员又发明了第三代测序技术也称为单分子测序技术，该技术在保证测序通量的基础上，对单条长序列进行从头测序，能够直接得到长度在数万个碱基的核酸序列信息。

测序成本的变化

　　除了测序通量和读长的进步之外，测序技术的大范围应用最主要应该归功于成本的下降，在早期只有第一代测序技术之时，人类基因组计划耗资30亿美元才获得了大部分的人类基因组信息，这样高昂的成本显然不是常规科学研究者能够承受的。

基因测序技术成本变化

　　新一代测序技术的发明和应用大大降低了获取核酸序列所需的成本，其打破了摩尔定律的限制，使得获得基因序列所需的金钱出现了断崖式的下降，在2008年，全基因组测序的成本降至20万美元，到2010年，该费用已经可以控制在10000美元以内，目前，测定一个人类的全基因组只需要不到1000美元即可完成。

测序技术的发展方向

　　目前，基因测序技术已经在众多领域得到广泛应用，包括生物的基因组图谱绘制、环境基因组学和微生物多样性、转录水平动态响应及其调控机制，疾病相关基因的确定和诊断、表观遗传学和考古学、物种进化演替过程等等。

　　就当前市场形势看来第二代短读长测序技术在全球测序市场上仍然占有着绝对的优势地位，但第三代测序技术的应用也已在近几年实验了快速发展。

未来基因测序技术发展方向：

　　更快的序列获取速度；

　　更准确的碱基识别方式；

　　更长的单条测序序列长度；

　　更轻便的测序仪器平台；

　　更简便的操作过程；

　　更便宜的测序价格。