起底illumina,是怎样的技术让它坐上NGS第一把交椅!

解读 鹏哥
2025-4-1 17:02 21人浏览 0人回复
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摘要

2025年2月4日,中华人民共和国商务部发布公告,将因纳美公司(Illumina, Inc.)列入不可靠实体清单。Illumina, Inc于1998年在美国成立,2000年7月在纳斯达克上市,2007年通过收购Solexa公司开始基因测序业务。2004年 ...

 2025年2月4日,中华人民共和国商务部发布公告,将因纳美公司(Illumina, Inc.)列入不可靠实体清单。

Illumina, Inc于1998年在美国成立,2000年7月在纳斯达克上市,2007年通过收购Solexa公司开始基因测序业务。2004年,Solexa开发了一种核苷酸修饰物,它在核苷酸的3’-OH上带有一个可逆的保护基团。具体的说,该修饰物能够在DNA聚合酶的作用下与模板结合,但因为有保护基团的存在,后续DNA链将无法延伸,只有在添加某一类清洗剂
后,保护基团被移除,延伸反应才会继续。2005年,Solexa又开发出经修饰的DNA聚合酶,能够提高上述核苷酸修饰物聚合的效率。上述核苷酸修饰物和改良DNA聚合酶对Illumina的测序技术有巨大帮助。2008年,Illumina发表学术论文,使用其开发的Genome Analyzer对一名匿名非洲男性的基因组进行了测序,这项研究确立了Illumina的测序技术在大且复杂基因组测序上的地位。

Illumina(Solexa)公司的测序技术可称为“可逆末端终止法”。首先,DNA通过“鸟枪法”随机打断为小片段,向DNA片段的两端添加接头,并被固定在固相流动槽(flow cell)上,通过在原位进行扩增,形成数百万个约1微米直径的克隆DNA簇。这种扩增方式称为“桥式PCR”,过程包括DNA 片段变性、与表面固定的寡核苷酸退火、延伸形成互补链、再次变性去除原始模板,以及重复的桥形成和延伸循环,并可以进行双端测序。

测序过程是利用带有可移除的荧光染料和可逆保护基团修饰的四种核苷酸进行DNA链合成。每次循环中,只有一个核苷酸可以被聚合酶添加到延伸的DNA链上,因为有保护基团的存在,阻止了进一步的延伸。激光激发结合的荧光核苷酸,并使用CCD相机记录荧光信号,以确定每个簇中掺入的碱基。随后向Flow Cell上流过TCEP溶液清洗,以切除荧光染料和保护基团,使下一个测序循环能够进行,重复此过程以逐个碱基地确定DNA序列。测序数据通过算法与人类基因组参考序列进行比对,以识别单核苷酸多态性(SNP)和结构变异。

Illumina公司通过这篇论文,成功地展示了使用可逆末端终止法进行高通量、低成本、高准确度全人类基因组重测序的可行性。这一成果直接推动了下一代测序技术(NGS, Next Generation Sequencing)的发展和应用,使得大规模基因组研究成为可能,同时也奠定了其日后坐上NGS头把交椅的技术基础。

来源:IVD-STAGE

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