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对DNA测序本质上就是识别ATCG四种碱基，但是一方面四种碱基实在太小了，属于纳米级别，另一方面嘌呤和嘌呤，嘧啶和嘧啶之间化学结构非常相似，不容易区分。从53年提出DNA双螺旋结构之后，生物学家一直努力通过各种办法识别四种碱基。目前主流的方法包括将四种碱基转换为光信号，溶液PH值，以及转换为电信号，通过放大后的信号来区分四种碱基。这也是目前主流测序仪的几种方案。sanger，illumina，BGIseq，Pacbio等选择光信号，Ion torrent选择溶液PH值，而nanopore选择电信号。测序不仅需要高端技术的支持，更是一项艺术性的创造。
神奇的纳米孔
纳米孔测序，顾名思义，核心就是利用一个纳米孔，将一个纳米孔蛋白固定在电阻膜上，然后使DNA双链解链成单链，在利用一个马达蛋白牵引DNA单链传过纳米孔，因为不同碱基属于生物大分子，本身还有不同电荷，因为通过纳米孔的时候会引起电阻膜上电流的变化，通过捕获电流变化来识别碱基，也就是我们前面介绍过的将化学碱基转换为电信号。纳米孔测序本质上也属于单分子测序。前面已经反复强调碱基特别小，还需要精确穿过纳米孔，可想而知技术难度有多大。纳米孔测序技术开始于90年代，经历了三个主要的技术革新：一、单分子DNA从纳米孔通过；二、纳米孔上的酶对于测序分子在单核苷酸精度的控制；三、单核苷酸的测序精度控制。一、单分子DNA从纳米孔通过；二、纳米孔上的酶对于测序分子在单核苷酸精度的控制；三、单核苷酸的测序精度控制。
纳米孔测序原理
nanopore测序是将人工合成的一种多聚合物的膜浸在离子溶液中，多聚合物膜上布满了经改造的穿膜孔的跨膜通道蛋白（纳米孔），也就是Reader蛋白，在膜两侧施加不同的电压产生电压差，DNA链在马达蛋白的牵引下，解螺旋通过纳米孔蛋白，不同的碱基会形成特征性离子电流变化信号。该膜具有非常高的电阻。通过对浸在电化学溶液中的膜上施加电势，可以通过纳米孔产生离子电流。进入纳米孔的单分子引起特征性的电流干扰，这被称为Nanopore信号。
纳米孔是对穿过的片段进行测序，而不管DNA片段的长度如何。而不是生成特定长度的序列，这可能是数百个碱基、或者更多个碱基的序列。Nanopore的长序列简化了重复区域的组装和测序，也提高了物种鉴定和宏基因组实验的速度。
测序视频演示
文字描述不容易理解，下面通过一个视频，更加直观的展示纳米孔测序。
国外小哥第一次上手MiniION
见微信公众号
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