NatureMethods：放在背包里的測序儀

　　人們盼星星、盼月亮，總算等到了納米孔測序儀開放試用。如今，1000多個實驗室測試了MinION測序儀，并發表了結果。他們在這一期的《Nature Methods》上介紹了他們的使用體會。而更多的產品也在開發之中。

　　納米孔（nanopore）技術讓核酸分子穿過直徑只有幾納米的孔而確定其序列。這個孔可能是蛋白質，如嵌在聚合物膜中的α-溶血素，也可能是固體材料中形成的孔，如氮化硅。在膜上施加電壓，形成離子電流和電泳力，拉動DNA穿過這個孔。這時，它會帶來序列特異的電流波動。這種方法也能用來分析RNA和蛋白質。

　　納米孔測序儀可處理長度在10,000,-50,000 bp的DNA片段，未來甚至達到100,000 bp。這些長讀取讓研究人員能更快地組裝成完整或近乎完整的序列。不過，納米孔測序儀目前仍存在大量的挑戰，包括需要更高的準確性，需要更高的通量，也需要更多的數據分析軟件。

　　考慮到它的體積小巧，這種測序儀很適合檢測環境中的病原體，比如快速監控流感、瘧疾、肺結核和埃博拉疫情。伯明翰大學的Nicholas Loman稱：“這就是我們興奮的原因。”他和他的同事利用MinION測序儀，在幾小時內鑒定了醫院中的沙門氏菌。之后他們在Illumina的MiSeq儀器上驗證了結果。

　　據Loman介紹，MinION上的埃博拉病毒測序大約需要半個小時。“制備文庫的時間比測序還要長，”他說。聯合弗吉尼亞大學的Aaron Quinlan，他們開發出軟件，將MinION的數據轉換成FASTA或FASTQ文件，以便用傳統的數據分析軟件進一步分析。快速的序列分析有助于確定埃博拉病例的相關性。

　　MinION測序儀可插入計算機的USB 3.0接口。這個設備有一個流動槽，內含512個納米孔。每個孔每次產生一條序列。當樣品上樣時，它流過芯片，DNA進入各個孔，而內置的電子設備測定電流變化，控制軟件處理這些測量結果。

　　Oxford Nanopore還在測試它的另一款測序PromethION。這款臺式儀器可容納48個流動槽，每個含3,000個納米孔，因此納米孔總數達到144,000個。每個流動槽可以單獨運行。這種高通量的設備每天可產生大量的堿基。與現有的高通量測序儀相比，它的優勢就在于長讀取拼接所節省的時間和成本。

　　納米孔測序儀的原始數據是一些數值，反映了分子穿過納米孔時對電流的破壞。儀器的內置軟件確定哪些信號是噪音，而哪些信號是可以解釋成堿基序列的事件。這種測序儀還能幫助研究人員研究表觀遺傳學。目前的技術不能直接測定表觀遺傳變化，如甲基胞嘧啶和5-羥甲基胞嘧啶。對于MinION，這些變化有不同的信號。

　　當然，納米孔測序儀還需要更高的準確性。貝勒醫學院的Stephen Richards對MinION的序列數據還不是很滿意。他的研究重點是昆蟲基因組學。利用MinION，他測序了三種細菌。之前，他用PacBio，因為其讀長在15 kb左右，甚至超過20 kb。據Richards介紹，MinION能帶來100 kb的序列，這樣不需要參考基因組也能完成組裝。

　　文章在最后指出，納米孔技術歡迎白日夢。也許有一天，雞舍里也可以安裝測序儀，以監控動物的健康。納米孔測序儀能檢測醫院中的抗生素耐藥性，也能檢測污水管道中的病原體。MinION的便攜性帶來了新穎的應用，將測序帶到醫院、工廠及農業區。加州大學圣克魯茲分校的Benedict Paten表示：“過去我認為這是科幻小說，但現在不是了。”