罗氏 454 焦磷酸测序与第一个个人全基因组:詹姆斯·沃森的数字化光纤微孔板
2007 年 6月29日 · 454 GS FLX 焦磷酸测序仪、高密度光纤微孔阵列板(PTP 板)、乳液 PCR 微珠
你知道吗?
单个碱基掺入时迸发出的一缕微弱荧光,顺着数百万根头发丝细的光纤光缆,第一次把人类个体的整本生命天书投射进了移动硬盘里。
如果说一代桑格测序是手工一根根刻字的活字印刷,那么宣告二代测序(NGS)大幕拉开的第一声惊雷,来自 2007 年 6 月罗氏旗下的 454 生命科学公司。创始人乔纳森·罗斯伯格(Jonathan Rothberg)彻底摒弃了繁琐的跑胶与毛细管电泳,在《Nature》上展示了世界上第一台成熟量产的高通量测序仪——454 GS FLX 系统。
它的反应池是一块拥有数百万根细如发丝的光纤熔融拉伸压合而成的皮升级微孔阵列板(PicoTiterPlate, PTP)!将单个 DNA 片段与微磁珠包被在微乳液滴里完成乳液 PCR(emPCR)扩增,一颗磁珠正好落入一个几十微米的微孔中。
测序时依次流过四种脱氧核苷酸:当 DNA 聚合酶成功将一个碱基拼入新链时,裂解脱落一个焦磷酸基团(PPi);孔内预装的硫酸化酶立即把 PPi 转化为 ATP,紧接着荧光素酶消耗 ATP 催化荧光素发光,光信号顺着光纤直通高灵敏度 CCD 探测器!
2007 年 6 月底,454 团队仅用了两个月时间和一百万美元成本,就测通了 DNA 双螺旋发现者詹姆斯·沃森本人的全基因组序列,把存储着 30 亿碱基的两块移动硬盘亲手交到了 79 岁沃森手中,正式吹响了个人全基因组时代进军的号角。