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我国学者在DNA测序方法与技术上取得重要进展
2017年12月15日    作者: 庄乾坤,王勇,陈拥军    发布 : 化学科学部

在国家自然科学基金重大科研仪器设备研制专项(21327808)和杰出青年科学基金(21525521)的支持下,北京大学黄岩谊课题组日前在DNA测序方法与技术上取得重要进展,发展了一种全新概念的测序方法—纠错编码测序法(简称ECC),该方法采取一种独特的边合成边测序(SBS)策略,利用多轮测序过程中产生的简并序列间的信息冗余,大幅度增加了测序精度。该工作近日发表于《自然-生物技术》期刊上(Nature Biotechnology 2017, 35, 1170-1178. doi:10.1038/nbt.3982)。

黄岩谊成果2018.jpg

在该方法中,序列信息的冗余来自黄岩谊团队新发展的“对偶碱基荧光发生”SBS测序流程,该流程通过全新设计的特殊测序反应底物,对待测DNA序列进行三轮独立的SBS测序,继而产生三条互相正交的简并序列编码。这三条编码可互为校验,后续不但能够通过解码推导出真实碱基序列信息,而且具备对单轮测序错误位点的校正能力。这种编码和解码策略已被广泛应用在其它科学领域中,用于有效检测和纠正错误。此次黄岩谊团队在测序技术中首次引入冗余编码概念,通过和低错误率的荧光发生测序技术相结合,在实验室搭建的原理样机上获得了单端测序超过200碱基读长无错误的实验结果。在ECC测序中,黄岩谊团队首先从化学原理上对荧光发生测序技术中的荧光标记分子进行了结构优化,设计合成了具有不同波长、更优性能的测序底物分子,并对聚合酶参与的各阶段反应动力学进行了细致的测量和建模。在深入理解荧光发生测序化学反应速度、完成度、副反应等关键技术细节的基础上,构建了精确的测序信号失相模型并提出了次级延伸理论,并据此开发出算法软件对测序反应失相过程做出了合理简化使其具备实用性。

                                   庄乾坤,王勇,陈拥军

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