基因測(cè)序

基因測(cè)序是一種新型基因檢測(cè)技術(shù)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是將DNA/RNA分子中堿基ATGC的排列順序顯示出來(lái)?；驕y(cè)序技術(shù)能夠從血液或唾液中分析測(cè)定基因全序列，從而鎖定個(gè)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(cè)序技術(shù)，并于1980年獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。由此開始，這項(xiàng)在未來(lái)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(shí)間內(nèi)，基因測(cè)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(cè)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(cè)序技術(shù)（Sanger測(cè)序）是基于Sanger雙脫氧終止法的測(cè)序原理，結(jié)合熒光標(biāo)記和毛細(xì)管陣列電泳技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)序的自動(dòng)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(cè)，從而實(shí)現(xiàn)了第一代自動(dòng)化測(cè)序法。

雖然第一代DNA測(cè)序技術(shù)測(cè)序讀長(zhǎng)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(cè)序技術(shù)（Next-generation sequencing，NGS）以舍棄讀長(zhǎng)為代價(jià) 實(shí)現(xiàn)了高通量測(cè)序 ，一次運(yùn)行即可同時(shí)得到幾十萬(wàn)到幾百萬(wàn)條核酸分子的序列。

第一代測(cè)序?yàn)楹铣山K止測(cè)序，而二代測(cè)序開創(chuàng)性的引入了可逆終止末端，從而實(shí)現(xiàn)邊合成邊測(cè)序。在DNA復(fù)制過(guò)程中通過(guò)激光激發(fā)熒光信號(hào)，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(lái)確定DNA的序列。

第二代基因測(cè)序憑借著高通量、低成本、測(cè)序時(shí)間短等優(yōu)勢(shì)，很快在全球測(cè)序市場(chǎng)中占據(jù)了主導(dǎo)地位，其應(yīng)用領(lǐng)域包括無(wú)創(chuàng)產(chǎn)前檢測(cè)（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(gè)性化治療、致病基因檢測(cè)、病原微生物檢測(cè)等。

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第三代DNA測(cè)序技術(shù)主要包括：Helico Bioscience單分子測(cè)序技術(shù)、Pacific Bioscience單分子實(shí)時(shí)（Single molecule realtime，SMRT）測(cè)序技術(shù)和Oxford Nanopore納米孔單分子測(cè)序技術(shù)（通過(guò)納米孔帶來(lái)的“電信號(hào)”變化實(shí)時(shí)測(cè)序）3種。

與前兩代測(cè)序技術(shù)相比，其最大的特點(diǎn)就是單分子測(cè)序，測(cè)序過(guò)程無(wú)需進(jìn)行PCR擴(kuò)增，并且理論上可以測(cè)定無(wú)限長(zhǎng)度的核酸序列。 因此第三代測(cè)序技術(shù)又稱為單分子DNA 測(cè)序，即通過(guò)現(xiàn)代光學(xué)、高分子、納米技術(shù)等手段來(lái)區(qū)分堿基信號(hào)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(cè)序最大的問(wèn)題是錯(cuò)誤率較高（15-40%）。 但出錯(cuò)是隨機(jī)的，并不會(huì)像第二代測(cè)序技術(shù)那樣存在測(cè)序錯(cuò)誤的偏向，因而可以通過(guò)多次測(cè)序來(lái)進(jìn)行有效的糾錯(cuò)。

對(duì)比三代基因測(cè)序，小編腦海里浮現(xiàn)了一個(gè)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(cè)序

能否通過(guò)激光高效激發(fā)分別針對(duì)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(duì)于基因測(cè)序來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。 所以， 激光器的選擇會(huì)直接影響 測(cè)序的準(zhǔn)確性和 高效性。

1、激光波長(zhǎng)：

目前基因測(cè)序市場(chǎng)常用波長(zhǎng)：488 nm、514 nm、532 nm、577nm、639nm、660 nm、690nm......

長(zhǎng)春新產(chǎn)業(yè)—基因測(cè)序?qū)Ｓ眉す馄?/p>

2、激光功率：mW級(jí)到W級(jí)。

（1） 對(duì)于DNA單鏈被高度放大、空間上高度集中的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，熒光信號(hào)更強(qiáng)，所需激光器功率更低；

（2）對(duì)于取樣點(diǎn)遍布需要大面積照明的大型流動(dòng)池或滑道中，就會(huì)需要較高功率；

（3）因?yàn)槎滩ㄩL(zhǎng)（如488nm）更容易對(duì)樣品造成功能性損傷，所以 會(huì)選擇較低功率。

3、穩(wěn)定性：

基因測(cè)序?qū)嶒?yàn)及應(yīng)用中，對(duì)激光器的可靠性以及長(zhǎng)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(huì)直接影響測(cè)試的整個(gè)數(shù)據(jù)集。

長(zhǎng)春新產(chǎn)業(yè)488nm—4小時(shí)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(shí)驗(yàn)中，除了對(duì)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(jiǎn)單一些的如光纖傳輸、光斑整形，復(fù)雜一些的如多波長(zhǎng)合成，多個(gè)波長(zhǎng)之間高一致性等等。

長(zhǎng)春新產(chǎn)業(yè)—多波長(zhǎng)激光器（可定制）

敲重點(diǎn)

長(zhǎng)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(diǎn)。目前，長(zhǎng)春新產(chǎn)業(yè)用于基因測(cè)序的激光器已實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)，每年為測(cè)序儀制造商批量供貨。針對(duì)客戶實(shí)驗(yàn)/設(shè)備需求，我們可提供：

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

2、多波長(zhǎng)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(zhǎng)時(shí)間工作的功率/波長(zhǎng)穩(wěn)定性好：100小時(shí)功率穩(wěn)定性＜3%，100小時(shí)所有波長(zhǎng)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(shí)間極短，可達(dá)百納秒量級(jí)，可獨(dú)立/同時(shí)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(zhǎng)春新產(chǎn)業(yè)—定制化解決方案

除基因測(cè)序外，該系列激光器同時(shí)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。