把 DNA 像穿针引线一样拉过一颗蛋白质小洞：纳米孔测序如何把测序仪缩小成打火机？
1996 年 11月26日 · 牛津纳米孔测序仪（Oxford Nanopore MinION / PromethION）与蛋白纳米孔芯片
你知道吗？
二代测序是给上亿条 DNA 碎片同时拍荧光集体照；而纳米孔测序是在绝缘墙上抠了个 1.5 纳米的狗洞，抓着一整根染色体的脖子往洞里塞，看哪个胖碱基卡住的电流多。
如果有人在二十年前跟你说，未来不需要做 PCR 扩增，不需要买昂贵的荧光标记 dNTP，也不用配几百万的大型激光相机，只要拿一个只有打火机大小、插在笔记本电脑 USB 接口上的小盒子（MinION），就能直接读出一条长达几十万个碱基（Ultra-long read）的完整 DNA 序列，你一定会觉得他在写科幻小说。
这个疯狂点子的起点，是加州大学圣克鲁兹分校的 David Deamer 在 1989 年开车去俄勒冈州开会路上突然冒出的脑洞，并最终与哈佛大学的 Daniel Branton、NIST 的 John Kasianowicz 合作，于 1996 年 11 月 26 日发表在《PNAS》上！
他们的原理其实就是“把库尔特细胞计数器缩小一万倍”：在一张完全绝缘的人工磷脂双分子层膜上，嵌入一颗金黄色葡萄球菌分泌的打孔毒素蛋白——-溶血素（-Hemolysin）。这颗蘑菇状蛋白正中央有一个内径仅 1.5 纳米的天然水通道，刚好只容得下一根单链 DNA（无法容纳双螺旋）排成单列挤过去！
当膜两侧加上百毫伏电压时，钾、氯离子流过小孔形成稳定的皮安级（pA）基准电流；此时由解旋酶马达控制着单链 DNA 像“穿针引线”一样一格一格滑过纳米孔最窄的读取头，由于 A、T、C、G 四种碱基（以及甲基化修饰碱基）的分子体积胖瘦各不相同，谁卡在洞口，挡住的离子电流大小就呈现出独一无二的台阶波形！
直接看电流起伏就能实时念出碱基并识别表观遗传修饰，彻底开启了第三代单分子长读长测序的黄金时代。