基因測序

基因測序是一種新型基因檢測技術(shù)，簡單來說，就是將DNA/RNA分子中堿基ATGC的排列順序顯示出來?；驕y序技術(shù)能夠從血液或唾液中分析測定基因全序列，從而鎖定個人病變基因，提前預(yù)防和治療。

1977年，Walter Gilbert和Frederick Sanger建立了DNA測序技術(shù)，并于1980年獲得諾貝爾化學(xué)獎。由此開始，這項在未來主導(dǎo)生命科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展的技術(shù)開始被廣泛應(yīng)用于研究工作中。

至今為止的四十多年時間內(nèi)，基因測序進(jìn)行了多次技術(shù)變革。而激光熒光技術(shù)則在基因測序的發(fā)展中擔(dān)任了關(guān)鍵的角色。

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第一代基因測序技術(shù)（Sanger測序）是基于Sanger雙脫氧終止法的測序原理，結(jié)合熒光標(biāo)記和毛細(xì)管陣列電泳技術(shù)來實現(xiàn)測序的自動化，基本方法是鏈終止或降解法。該方法隨后改用熒光核苷酸標(biāo)記、毛細(xì)管電泳區(qū)分和激光檢測，從而實現(xiàn)了第一代自動化測序法。

雖然第一代DNA測序技術(shù)測序讀長可達(dá)1000bp，準(zhǔn)確性高達(dá)99.999%，但由于其高成本、低通量，所以影響了大規(guī)模的應(yīng)用。

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第二代基因測序技術(shù)（Next-generation sequencing，NGS）以舍棄讀長為代價 實現(xiàn)了高通量測序 ，一次運行即可同時得到幾十萬到幾百萬條核酸分子的序列。

第一代測序為合成終止測序，而二代測序開創(chuàng)性的引入了可逆終止末端，從而實現(xiàn)邊合成邊測序。在DNA復(fù)制過程中通過激光激發(fā)熒光信號，掃描捕捉新添加的堿基所攜帶的特殊標(biāo)記（一般為熒光分子標(biāo)記）來確定DNA的序列。

第二代基因測序憑借著高通量、低成本、測序時間短等優(yōu)勢，很快在全球測序市場中占據(jù)了主導(dǎo)地位，其應(yīng)用領(lǐng)域包括無創(chuàng)產(chǎn)前檢測（NIPT）、胚胎植入前遺傳學(xué)診斷／篩查（PGD／PGS）、遺傳病診斷、腫瘤診斷和個性化治療、致病基因檢測、病原微生物檢測等。

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第三代DNA測序技術(shù)主要包括：Helico Bioscience單分子測序技術(shù)、Pacific Bioscience單分子實時（Single molecule realtime，SMRT）測序技術(shù)和Oxford Nanopore納米孔單分子測序技術(shù)（通過納米孔帶來的“電信號”變化實時測序）3種。

與前兩代測序技術(shù)相比，其最大的特點就是單分子測序，測序過程無需進(jìn)行PCR擴(kuò)增，并且理論上可以測定無限長度的核酸序列。 因此第三代測序技術(shù)又稱為單分子DNA 測序，即通過現(xiàn)代光學(xué)、高分子、納米技術(shù)等手段來區(qū)分堿基信號差異的原理，以達(dá)到直接讀取序列信息的目的。 不需要使用生物或化學(xué)試劑，能夠進(jìn)一步降低成本。

而目前第三代測序最大的問題是錯誤率較高（15-40%）。 但出錯是隨機的，并不會像第二代測序技術(shù)那樣存在測序錯誤的偏向，因而可以通過多次測序來進(jìn)行有效的糾錯。

對比三代基因測序，小編腦海里浮現(xiàn)了一個大膽的比喻

圖三可能只有北方朋友才能秒懂

激光器&基因測序

能否通過激光高效激發(fā)分別針對四種 DNA核苷酸（ACGT）化學(xué)標(biāo)記的熒光，能否精準(zhǔn)地區(qū)分四種熒光染料，這些對于基因測序來說至關(guān)重要。 所以， 激光器的選擇會直接影響 測序的準(zhǔn)確性和 高效性。

1、激光波長：

目前基因測序市場常用波長：488 nm、514 nm、532 nm、577nm、639nm、660 nm、690nm......

長春新產(chǎn)業(yè)—基因測序?qū)Ｓ眉す馄?/p>

2、激光功率：mW級到W級。

（1） 對于DNA單鏈被高度放大、空間上高度集中的應(yīng)用來說，熒光信號更強，所需激光器功率更低；

（2）對于取樣點遍布需要大面積照明的大型流動池或滑道中，就會需要較高功率；

（3）因為短波長（如488nm）更容易對樣品造成功能性損傷，所以 會選擇較低功率。

3、穩(wěn)定性：

基因測序?qū)嶒灱皯?yīng)用中，對激光器的可靠性以及長期工作的功率穩(wěn)定性要求很高，如果激光器的功率偏差很大，會直接影響測試的整個數(shù)據(jù)集。

長春新產(chǎn)業(yè)488nm—4小時功率穩(wěn)定性（均方根值）

4、可定制的解決方案

在公司或高校的研發(fā)及實驗中，除了對激光器的光學(xué)參數(shù)要求外，更需要的是“定制化”的解決方案。簡單一些的如光纖傳輸、光斑整形，復(fù)雜一些的如多波長合成，多個波長之間高一致性等等。

長春新產(chǎn)業(yè)—多波長激光器（可定制）

敲重點

長春新產(chǎn)業(yè)的激光器具有高穩(wěn)定性、小體積、低功耗、風(fēng)冷/傳導(dǎo)散熱等特點。目前，長春新產(chǎn)業(yè)用于基因測序的激光器已實現(xiàn)量產(chǎn)，每年為測序儀制造商批量供貨。針對客戶實驗/設(shè)備需求，我們可提供：

1、 特 殊波長激光器： 如 550nm、561nm、 577nm、589nm、 607nm、639nm ......

2、多波長激光系統(tǒng)：

（1）光纖耦合輸出，整體功率可達(dá)8W以上，且支持功率微調(diào)；

（2）長時間工作的功率/波長穩(wěn)定性好：100小時功率穩(wěn)定性＜3%，100小時所有波長穩(wěn)定性±0.1nm；

（3）光譜純度高；

（4）光束能量勻化，消散斑效果顯著；

（5）開關(guān)光時間極短，可達(dá)百納秒量級，可獨立/同時開關(guān)光；

（6）支持RS232接口控制，滿足不同客戶整合要求。

3、定制的光學(xué)方案。

長春新產(chǎn)業(yè)—定制化解決方案

除基因測序外，該系列激光器同時被廣泛應(yīng)用于PCR、流式細(xì)胞術(shù)、生物顯微成像等生物領(lǐng)域中。