概述

从桑格测序到下一代测序(NGS)，可以从测序数据中收集到的信息的数量和财富都有了极大的增加，测序成本也随之急剧下降¹．近年来开发了几种新的测序技术，其中一些可以对单个DNA分子进行测序。使用纳米孔(细胞膜上的微小孔)进行测序，与现有的使用光学或pH变化方法检测DNA序列的技术相比，具有几个优势。

纳米孔技术是如何工作的?

基于纳米孔的测序技术通过基于半导体的电子检测系统来检测不同分子通过纳米孔时的独特电信号。该技术可实现高通量、低成本的测序解决方案。该技术的核心是生物纳米孔，即嵌入膜中的蛋白质孔，而该技术的大脑则在于半导体集成电路的电子元件和专有化学物质。芯片中嵌入的电子传感器技术可以实现自动膜组装和纳米孔插入，同时允许对电路上的单个传感器进行主动控制。

不同的测序化学物质可以与纳米孔和电子传感器技术配对，从而实现高通量、高精度测序，并缩短数据获取时间。基于纳米孔的测序的主要挑战是确保准确的单分子碱基调用，这仍然是当前纳米孔系统的固有限制。

扩增测序(SBX .^TM）

罗氏公司的Stratos Genomics开发了一种名为Sequencing by eXpansion (SBX)的新型化学物质，可以显著提高纳米孔测序的准确性和通量。这种化学反应将DNA序列转化为一种简单的被称为扩张体的替代分子。就像聚合酶链式反应(PCR)一样，扩展聚体的合成是基于DNA复制的自然功能，其中可膨胀的核苷三磷酸(x - ntp)作为模板依赖的基于聚合酶复制的底物。

扩展聚体的合成基于四个容易区分的x - ntp(也称为高信噪比报告)，每个DNA碱基一个。工程聚合酶将这些修饰过的核苷酸合并到扩展聚体中，准确地复制了文库中的目标核酸模板。当扩展体分子通过纳米孔时，每个碱基报告的不同电信号很容易识别，从而实现高精度和高通量的纳米孔核酸测序。

提高纳米孔测序精度

当膨胀体通过纳米孔时，每个碱基报告体的不同电信号被识别出来。这将为下游分析提供准确的碱基调用。下面的测序数据显示了四种碱基的清晰分离，这是由SBX化学加上CMOS纳米孔检测实现的。