經(jīng)濟(jì)高效的單分子測(cè)序平臺(tái)能為人們提供很大的幫助，比如破解完整基因組序列、確定單倍型和鑒定mRNA可變剪接。為此，哥倫比亞大學(xué)的車靖岳（Jingyue Ju）和哈佛大學(xué)的George Church教授合作開(kāi)發(fā)了基于納米孔的單分子邊合成邊測(cè)序（SBS）系統(tǒng)。

他們給四種核苷酸分別標(biāo)記上不同的聚合物。聚合酶會(huì)將標(biāo)記的核苷酸添加到延伸中的DNA鏈上，同時(shí)釋放出聚合物標(biāo)簽。這些標(biāo)簽隨后通過(guò)納米孔，引起納米孔電流的改變。檢測(cè)這些標(biāo)簽造成的電信號(hào)差異，就可以準(zhǔn)確分辨相應(yīng)的堿基。

Jingyue Ju的George Church的研究團(tuán)隊(duì)最近對(duì)這一測(cè)序技術(shù)進(jìn)行升級(jí)，打造了高通量的單分子納米孔測(cè)序平臺(tái)。這一重要成果發(fā)表在美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊PNAS雜志上。Jingyue Ju是基因測(cè)序領(lǐng)域的專家，曾發(fā)明四色可逆終止子測(cè)序技術(shù)。George Church被譽(yù)為是個(gè)人基因組學(xué)和合成生物學(xué)的先鋒。1984年Church等人發(fā)表了首個(gè)直接基因組測(cè)序方法，該文章中的一些策略現(xiàn)在仍應(yīng)用在二代測(cè)序技術(shù)中。此外，如今的多重化分子技術(shù)和條碼式標(biāo)簽也是他發(fā)明的，Church還是納米孔測(cè)序技術(shù)的發(fā)明者之一。

研究人員將聚合酶拴系在α-hemolysin納米孔上，在芯片上排出納米孔陣列。隨后他們用多重化的納米孔傳感器搭建了高通量的測(cè)序平臺(tái)。這個(gè)平臺(tái)使用多聚物標(biāo)記的核苷酸，可以在單分子水平上對(duì)多個(gè)DNA模板進(jìn)行平行測(cè)序。研究人員通過(guò)這種方式獲得了實(shí)時(shí)的單分子測(cè)序數(shù)據(jù)，分辨率達(dá)到了單堿基水平。

縱觀測(cè)序技術(shù)的發(fā)展歷程，沒(méi)有哪一個(gè)技術(shù)像納米孔測(cè)序那樣慢熱，但也沒(méi)有哪一個(gè)技術(shù)像納米孔測(cè)序這么接近普羅大眾。將單鏈DNA拉過(guò)蛋白孔，檢測(cè)堿基穿過(guò)時(shí)電導(dǎo)的微小改變，納米孔測(cè)序的這一基礎(chǔ)理念已經(jīng)有十幾年歷史了。從第一篇論文到納米孔測(cè)序的成形，這條道路并不是一帆風(fēng)順的。研究者們產(chǎn)生了很多分歧，也遇到了大量的技術(shù)死胡同。

美國(guó)亞利桑納州立大學(xué)Biodesign研究所的Stuart Lindsay及其同事，在納米孔DNA測(cè)序技術(shù)的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)了能夠精確鑒定氨基酸的蛋白單分子測(cè)序技術(shù)。這一技術(shù)不僅可以用來(lái)在臨床上測(cè)序蛋白質(zhì)和檢測(cè)新生物指標(biāo)，還有望給醫(yī)療領(lǐng)域帶來(lái)徹底的改變，在單分子水平上精確監(jiān)控患者對(duì)治療的應(yīng)答情況。

MinION是英國(guó)Oxford Nanopore Technologies公司推出的一種掌上納米孔測(cè)序儀，方便攜帶也很便宜。它能讀取較長(zhǎng)的基因片段，這有助于理解基因組的復(fù)雜區(qū)域。MinION還可以插入筆記本電腦的USB接口，在屏幕上顯示數(shù)據(jù)生成的過(guò)程。最近發(fā)表的研究顯示MinION相當(dāng)實(shí)用，能準(zhǔn)確測(cè)序小基因組（比如細(xì)菌和酵母基因組），區(qū)分親緣關(guān)系很近的細(xì)菌和病毒，讀取人類基因組的復(fù)雜區(qū)域等等。