相对于较早出现的Sanger双脱氧核苷酸测序技术(简称Sanger测序),2005年后出现的NGS测序技术,使得基因组研究进入高通量时代,基因测序促进了基因组学科学研究及技术转化应用。
在基因组学领域,NGS通常是next-generation sequencing的缩写,意为下一代或者新一代测序技术,亦有人称之高通量测序技术(High-throughput sequencing,HTS)、二代测序技术(second-generation sequencing)。至于到底哪些测序技术属于NGS,并无明确统一的界定,目前主要有两种观点,存在些许差别。
一、对NGS的第一种理解
自动化的Sanger测序技术,通常被称为“第一代”测序技术。以Sanger技术为起点,新出现的技术被称为下一代测序技术(简称NGS)1。
这些新技术涉原理,依赖不同的模板制备方法(例如乳液PCR、DNA纳米球、桥式扩增、单分子模板)、序列测定方法(焦磷酸测序、基于可逆终止化学测序、基于连接反应的测序、磷酸连接荧光核苷酸或实时测序)、基因组比对与组装方法等。
这种观点认为目前的大规模并行测序技术都属于NGS,包括Roche/454测序、Illumina/Solexa测序、Life的SOLiD与ION系列以及华大基因的BGISEQ/MGISEQ系列等;此外,持这种观点的学者还将Helicos BioScience、Pacific BioSciences以及Oxford Nanopore的单分子及纳米孔测序技术均纳入NGS技术,并未单独将其定义为第三代测序技术1~3。
二、对NGS第二种理解
另一种理解认为NGS主要是指基于大规模并行测序(massively parallel sequencing,简写MPS)的测序技术4。
大规模并行测序的关键技术诞生于上世纪90年代,于2005年商业化进入市场。这一技术同时对成百上千万的待检测DNA模板分子进行测序,加大了测序反应的效率与通量,使得一次测序实验便能够完成一个或更多的人类基因组序列的测定。尽管不同的大规模并行测序技术原理各不相同,但有一些共同特点,杨焕明老师有非常简洁的总结5:(1)“裸”、“密”并行,每一个分子簇为一个裸露的测序反应,使得测序通量提高了几个数量级;(2)测序通量的提高,损失了下机的读长(初期只有约20个碱基,现在已有显著提升)。
尽管MPS的标本制备和测序原理不同于Sanger测序,但它与Sanger测序一样,仍需要对测序分子进行扩增,因而也不可避免的增加引入序列误差的概率和GC偏差,也不能直接分析不同修饰的核苷酸5。
按照这一观点,单分子测序不属于NGS,而是更加新的技术。
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