自然－方法学：08回顾07年技术

　　

生物通报道：方法技术从来都是科学进步的推动力，在生命科学领域更是如此，《Nature Methods》08年对2007年的技术投票进行了总结，汇总出了07年最受关注，影响广泛的技术成果：新一代测序技术，并推出了相应的专题。

DNA测序方法起始于英国生物化学家桑格（F. Sanger）在1975年建立的“加减法”，之后美国生物化学家马利斯（K.B. Mullis）发明了聚合酶链反应PCR技术，被迅速的应用于测序，大大的提高了测序的速度。经过30年的发展，DNA测序由半自动化发展到全部仪器自动测序，但基本的原理仍然没有完全跳出Sanger测序方法。

在2005年454公司推出了比Sanger测序方法快100倍的新型测序仪，推广了Pyrosequencing测序方法，从而引发了测序市场比拼的高潮。近期ABI公司又推出了SOLiD 3系统，并应用这一系统的寡核苷酸连接和检测技术对人类基因组进行了测序，费用低于6万美元。这台新仪器的技术改进使更高的样品和数据通量成为可能，从而有望进一步降低基因组测序的费用。

新一代测序技术的核心有两个概念，正是由于有了这些新概念，测序方法才能在传统的Sanger方法的基础上获得迅猛的发展，这两个概念就是DNA扩增不再需要克隆，以及DNA测序没有链终止（chain termination）。首先，DNA的每条链都是PCR单独扩增的，其次Sanger的终止法技术被合成或者连接技术替代。这种方法即Pyrosequencing技术，基本原理是由四种酶催化的同一反应体系中的酶级连反应，四种酶是：DNA聚合酶（DNA polymerase）、硫酸化酶(ATP sulfurylase)、荧光素酶(luciferase)和双磷酸酶(apyrase)。因此Pyrosequencing分析无须进行电泳，DNA片段无须荧光标记，因此相应的仪器系统无须荧光分子的激发和检测装置。

《Nature Methods》专题指的并不是一项技术，而是平行发展出来的几项新技术。头两项新测序方法由Jonathan Rothberg和George Church领导完成的，这些方法帮助他们建立了两个测序平台。

新测序技术令人印象深刻的是其广泛的应用范围，以及超越其初衷的新应用。比如Stephan Schuster就在专题中说明了这种应用的广泛性。另外Barbara Wold和Rick Myers还描绘了这种新技术如何帮助科学家们重新思考基因组测序。虽然新测序技术对DNA片段的序列分析的读序长度有限，但是这种方法的简便性有利于我们识别和分析数据，在许多方面，这种新一代测序方法已经开始取代了芯片技术。

而且引人注目的是，这种技术的发展已经出现在许多商业性的产品中了，当然其中也有例外，George Church实验室就开发了他的研究平台，希望能利用现成的试剂进行“划算”的测序。

虽然测序技术在07年取得的成就确实降低了许多测序的成本——相比较于Sanger测序方法，但是要发展个人基因组测序，以及对基因表达的功能研究，仍然需要更多的技术发展，降低成本。还有另一个挑战就是目前科学家们对于这种新方法的作用和限制的了解还是刚刚开始。这种方法工具还需要克服许多特殊的限制，比如阅读的片段较短，重复性低，以及对均化聚物的检测分析。

《Nature Methods》出来评选出测序这一技术进步，也聚焦了其它一些技术发展：荧光显微镜，miRNA大规模研究，大分子聚合物的结构分析，细胞活性观测，质谱技术，人类细胞全能性，细胞单分子观测，以及生物信息学分析。具体的内容可以浏览http://www.nature.com/nmeth/focus/moy2007/index.html。

（生物通：张迪）

原文摘要：

Nature Methods - 5, 1 (2008)
doi:10.1038/nmeth1153
Method of the Year

Methods are a driving force of scientific progress. We think they should be celebrated as such. So the editors set out, a couple of months ago, to select the most notable method of 2007—not a method just off the inventor's bench but rather one that came into its own in 2007 and had a wide-ranging impact. But our discussion was quick: we soon had a clear winner in next-generation sequencing.