手持基因測序儀問世僅手機大小

　　 康涅狄格州立大學的研究人員通過使用一種比手機還要小的手持測序儀，對自然界中已知的最復雜基因的RNA進行了測序。

　　當一個DNA鏈穿過納米孔測序儀MinION時，MinION可以“看見”五個核苷酸。五個核苷酸一組會生成一個特征電流，使MinION可以連續讀出DNA編碼。

　　如果說DNA是生命模板，那么RNA就是建筑承包商。RNA測序可以幫助人們解讀細胞之中到底發生了什么。

　　康涅狄格州立大學系統基因組學研究所的基因學家Brenton Graveley、其同事博士后Mohan Bolisetty和研究生Gopinath Rajadinakaran與英國牛津納米孔技術公司宣稱，該公司的MinION測序儀可以更快更好地對基因進行測序，并且成本遠低于現在普遍使用的技術。他們在9月30日的《基因組生物學》雜志發表論文，介紹了他們的測序技術。

　　如果你的基因是一個圖書館，每個基因是一本書，那么有一些基因是可以直接讀取的——但是有些基因更像一個“讀者自選情節”的小說（一種小說體裁，通過提供多個可能情節供讀者選擇，屆時跳轉到相應頁數或段落，從而使讀者參與故事的構建）。研究人員常常想知道在體內表達的到底是基因的哪個版本，但這對于那些復雜的“讀者自選情節”基因是不可能的。

　　Graveley，Bolisetty和Rajadinakaran從兩方面著手，解決了這個問題。首先是要找到一個更好的基因測序技術。用現有的舊技術為基因測序的話，研究人員首先要使用和我們機體一樣的化學過程對其進行復制，然后把復制出的很多條基因序列切成片段，閱讀每一個片段，之后再通過比較每一個片段找出最初它們是如何拼接的。這個技術之所以可行，是因為不是每條復制的基因序列都會被切成相同的片段。想像一下，把一部電影中的鏡頭順序打亂后觀看，如果再看一遍同一部電影，但是剪接處略有不同，就可以對比這兩個版本并從中找出哪些鏡頭本來是相連的。

　　這種技術對“自選情節”的基因是沒有用的，因為如果你用與機體相同的方式以RNA的方式復制它們，每一條復制出的基因序列都與下一條有一點——或者很大的不同。這種同一基因的不同版本被稱為基因亞型。對這些不同的亞型剪切測序，就不可能準確地比較這些片段并找出最初的基因版本。

　　如果基因是一部電影，“你也許不知道鏡頭1和鏡頭2是同步的，”Bolisetty說。

　　就在去年，這個幾乎不可能的事突然變成了可能。總部位于英國的牛津納米孔公司發布了新的納米孔測序儀，并為Graveley的實驗室提供了一臺。這臺名為MinION的納米測序儀可以使一條DNA鏈通過一個微小的孔隙。孔隙每次只能通過五個堿基——這是組成我們基因的“字母”。堿基有四種：G、A、T、C，因此有1024種可能出現的五堿基組合，每種組合都會在納米孔中產生不同的電流。GGGGA產生與AGGGG不同的電流，而后者產生的電流與CGGGG又不一樣。通過讓DNA鏈進入納米孔并記錄它們產生的信號，研究人員就可以得知DNA的序列。

　　關于解決辦法的另一個方面，Graveley、Bolisetty和Rajadinakaran決定玩一把大的。他們放沒有對舊的“自選情節”基因測序，而是選擇了最復雜的、被稱為唐氏綜合征細胞粘附分子1（Dscam1）的基因，該基因可以控制果蠅腦的神經回路連接。Dscam1有38016種可能出現的亞型，每一只果蠅都有可能產生其中任意的一種，但實際上存在有多少種亞型仍然未知。

　　Dscam1看著像是這樣：X-12-X-48-X-33-X-2-X，X表示始終相同的部分，數字部分可能有所不同（數字本身代表著那一部分有多少不同選項）。

　　為了研究蒼蠅大腦中究竟存在多少種不同的Dscam1的亞型，研究人員首先得把Dscam1基因的DNA分子轉變為RNA。如果DNA是一本書或者一部使用說明，RNA就是抄寫員，它將書或者使用說明的內容拷貝下來，再翻譯成蛋白質。DNA包含著Dscam1基因中所有38016種亞型的轉錄方式，而每個Dscam1RNA只體現其中一種轉錄方式。此前沒有人用MinION來對RNA序列進行測序，盡管這應該是可行的，演示并展示它的效果也將實質性的推進該領域的工作。

　　Rajadinakaran從果蠅腦中提取了DNA，轉化成tNA，分離Dscam1 DNA的RNA片段并讓它們通過MinION納米孔測序儀。在一次實驗中，他們不僅發現，38016種可能亞型中有7899種被被表達，而且還應該有更多種亞型可能被表達出來，如果不是所有都可以的話。

　　“許多人說‘MinION沒什么用處，’”Graveley說，“但是我們研究顯示它可以進行已知的最復雜基因的研究工作。”

　　研究顯示，基因測序技術現在可以被研究人員更加廣泛地使用，因為MinION即相對廉價又十分輕便，幾乎不占用實驗空間。

　　“這種類型的尖端工作將使康涅狄格州立大學站在技術的前沿領域并增加我們基因組學研究所的投資，”康涅狄格州立大學系統基因學研究所主任MarcLalande說，“同時，也正是由于大學學術計劃（the University's Academic Plan）對基因組學的投資，Brent Graveley才能利用他的專業知識使我校的教師學生能成功的競爭到捐款并成立生物科學公司。”

　　Graveley將于12月3日在紐約基因組中心召開的牛津MinION納米孔公司社區會議上就該研究進行演講。

　　Brent Graveley實驗室的MinION基因測序儀采用先進技術，大小相當于一個iPhone，售價僅為1000美元。

　　下一步，研究人員計劃進行的更深入的研究：將單一細胞內RNA的每部分進行徹底測序，這是傳統基因測序無法完成的。

　　“神奇的是，這項技術可以改變我們研究RNA科學的方法和我們獲取信息的方式，”Graveley說，“再加上MinION是一種可以插進筆記本的手持測序儀，用它真是不可思議的酷！”