测序仪信号原理

一. 测序仪对比测序技术代表仪器读长通量准确度成本Sanger法ABI 3730xl DNA Analyzer500-800bp0.096Gbp/天99.99%0.24美分/bpIlluminaHiSeq X Ten System150bp1800Gbp/运行99.9%0.01美分/bp华大智造MGISEQ-2000200bp（单端）或2×150bp（双端） 60Gbp/运行 99.9% 0.015美元/bpRoche 454GS FLX+ System700bp0.7Gbp/运行99.9%0.02美元/bpABI SOLiDSOLiD System 5500xl75bp120Gbp/运行99.94%0.13美分/bpPacBioSequel II System10kb60Gbp/运行99%0.15美元/bpNanoporeMinION Device100kb30Gbp/运行90%0.02美元/bpHelicosHeliScope Single Molecule Sequencer25-50bp28Gbp/运行80%未知　　1. ABI 3730xl DNA Analyzer图源自thermofisher官网　　1.1. 相关原理　　 DNA测序：基于Sanger法的原理，利用DNA聚合酶在体外DNA复制过程中随机掺入带有荧光标记和终止子的双脱氧核苷酸(ddNTPs)，从而得到不同长度的DNA片段。这些片段经过电泳分离后，通过激光激发和CCD检测，得到每个碱基发出的荧光信号，从而确定DNA的碱基序列。　　 片段分析：基于荧光检测的原理，利用不同颜色的荧光染料标记不同长度或类型的DNA片段，如微卫星、SNP、AFLP等。这些片段经过电泳分离后，通过激光激发和CCD检测，得到每个片段发出的荧光信号，从而确定片段的大小或等位基因。　　1.2. 主要组成　　ABI 3730xl DNA Analyzer仪器是一种高通量的DNA测序和片段分析的平台，它可以同时使用48或96根毛细管进行电泳分离和荧光检测。　　 测序仪主机：包含电泳系统、自动进样系统、激光系统、光学系统、温控系统、聚合物输送系统等多个模块，用于控制仪器的运行和数据的采集。　　 计算机工作站：预装用于仪器控制、数据收集和样品文件自动分析的软件，如Data Collection Software、Sequencing Analysis Software、SeqScape Software、GeneMapper Software等。　　 毛细管阵列：提供预组装的48根或96根毛细管阵列，它们与业界标准的96孔和384孔板配合使用。毛细管为内部无涂层毛细管，可提供300次的运行质保。　　 DNA测序试剂和耗材：包括BigDye Terminator循环测序试剂盒、GeneScan分子量标准品、片段分析标准品、POP-7聚合物分离胶等。　　1.3. 主机模块　　 电泳系统：负责将DNA片段在毛细管中进行电泳分离，根据不同长度的DNA片段在电场中的迁移速度不同，将它们按照从小到大的顺序排列。电泳系统由高压电源、电泳缓冲液、毛细管阵列等组成。　　o 高压电源：提供高达30kV的电压，使DNA片段在电场中迁移。　　o 电泳缓冲液：提供电导性和pH稳定性，使DNA片段在毛细管中顺利运行。　　o 毛细管阵列：提供预组装的48根或96根毛细管，它们与业界标准的96孔和384孔板配合使用。毛细管为内部无涂层毛细管，可提供300次的运行质保。　　 自动进样系统：负责将样品从96孔或384孔板中自动吸取，并注入到毛细管阵列中。自动进样系统由进样针、进样泵、进样阀等组成。　　o 进样针：用于从样品板中吸取样品，并通过进样阀将样品注入到毛细管中。　　o 进样泵：用于控制进样针的吸取和释放动作，以及进样量的大小。　　o 进样阀：用于控制进样针与毛细管之间的连接和断开，以及进样时间的长短。　　 激光系统：负责将激光光束照射到毛细管阵列的出口处，激发荧光信号。激光系统由激光器、光纤、光学开关等组成。　　o 激光器：提供单波长、505nm、固态、长寿命的激光光源，用于激发荧光染料。　　o 光纤：用于将激光光束从激光器传输到毛细管阵列上。　　o 光学开关：用于控制激光光束的开启和关闭，以及激光功率的大小。　　 光学系统：负责将荧光信号收集并转换为电信号。光学系统由滤光片、透镜、CCD相机等组成。　　o 滤光片：用于选择不同颜色的荧光信号，并过滤掉背景噪声。　　o 透镜：用于聚焦和放大荧光信号，并将其投射到CCD相机上。　　o CCD相机：用于将荧光信号转换为数字化的电信号，并传输给计算机工作站进行数据采集和分析。　　 温控系统：负责控制仪器的温度，保证测序的稳定性和可靠性。温控系统由温度传感器、风扇、加热器等组成。　　o 温度传感器：用于监测仪器内部和外部的温度，并反馈给温控器进行调节。　　o 风扇：用于散热和通风，维持仪器的适宜温度。　　o 加热器：用于加热和保温，防止仪器的过冷。　　 聚合物输送系统：负责将聚合物分离胶从储存瓶输送到毛细管阵列中，作为电泳介质。聚合物输送系统由压力罐、气压调节器、流量计等组成。　　o 压力罐：用于储存聚合物分离胶，并提供一定的压力，使聚合物分离胶能够流动。　　o 气压调节器：用于控制压力罐的气压，以及聚合物分离胶的流速。　　o 流量计：用于测量聚合物分离胶的流量，以及毛细管中的胶量。　　2. HiSeq X Ten System图源自Illumina官网　　HiSeq X Ten System是Illumina公司的产品。Illumina是一家生物技术公司，它的测序仪是基于桥式PCR和荧光检测的技术，也是目前最流行的二代测序平台之一。它的测序仪有多个系列，如NovaSeq、HiSeq、MiSeq、MiniSeq等，它们的核心技术原理是相同的，但在通量、读长、准确度、成本等方面有所不同。　　2.1. 相关原理　　 文库构建：将待测DNA打断成小片段，并在两端加上特殊的接头(Adaptor)，这些接头包含与流通池表面探针互补的序列(P5/P7)、用于区分不同文库的索引(Index)、以及用于测序引物结合的序列(Rd1 SP/Rd2 SP)。文库构建后需要进行质量检测和定量。　　 聚集体生成：将文库DNA片段注入到流通池中，并与表面探针杂交结合。然后进行桥式PCR扩增，使每个DNA片段形成一个聚集体。聚集体生成后需要进行温度变化和化学处理，使其单链化并去除P5端的DNA链，只留下P7端的DNA单链。　　 边合成边测序：将带有荧光染料和可逆终止子的四种dNTPs逐一加入到流通池中，并利用DNA聚合酶将它们连接到聚集体的DNA链上。每次只能加入一个碱基，然后用激光激发荧光信号，并用CCD相机记录每个聚集体发出的荧光信号，从而确定碱基序列。然后用化学剂去除荧光染料和可逆终止子，使下一个碱基可以继续加入。重复这个过程，直到完成所有的测序循环。　　 数据分析：将CCD相机收集到的荧光信号转换为原始数据(BCL文件)，并进行质量控制和过滤，去除低质量的聚集体和信号。然后根据索引将不同文库的数据分离，并进行碱基识别(Base calling)，将荧光信号转换为碱基序列(FASTQ文件)。最后根据不同的测序目的，进行后续的数据分析，如比对、变异检测、表达量计算等。　　2.2. 主要组成　　 流通池(Flow cell)：是一个微型的玻璃芯片，它的表面覆盖了数亿个固定在不同位置的寡核苷酸探针，这些探针与文库DNA片段的接头互补，可以通过杂交结合。流通池内部有多个通道，每个通道可以进行不同的测序反应。　　 聚集体(Cluster)：是指通过桥式PCR在流通池表面扩增形成的由相同DNA片段组成的簇，每个聚集体可以发出荧光信号，从而被检测为一个读长(Read)。聚集体的密度和质量会影响测序的效率和准确度。　　 荧光染料(Fluorescent dye)：是指用于标记不同碱基的四种荧光分子，它们分别对应A、T、C、G四种碱基，并发出不同颜色的光。荧光染料还带有可逆终止子，可以控制每次只加入一个碱基。　　 激光器(Laser)：是指用于激发荧光染料发光的光源，它可以提供单波长、固态、长寿命的激光光束。　　 CCD相机(CCD camera)：是指用于捕捉和记录荧光信号的设备，它可以将荧光信号转换为数字化的电信号，并传输给计算机进行数据分析。　　 计算机系统(Computer system)：是指用于控制测序仪运行和处理数据的设备，它预装了用于仪器控制、数据收集和样品文件自动分析的软件，如BaseSpace Sequence Hub、Sequencing Analysis Software等。　　3. MGISEQ-2000图源自华大智造官网　　MGISEQ-2000测序仪是一种基于荧光检测的第二代测序技术，可以实现高通量、高精度、低成本的基因组测序。　　3.1. 相关原理　　o DNA测序：基于双端测序的原理，利用DNA聚合酶在体外DNA复制过程中随机掺入带有荧光标记和终止子的双脱氧核苷酸(ddNTPs)，从而得到不同长度的DNA片段。这些片段经过桥式扩增后，形成单分子簇，然后通过四色荧光检测，得到每个碱基发出的荧光信号，从而确定DNA的碱基序列。　　o 片段分析：基于荧光检测的原理，利用不同颜色的荧光染料标记不同长度或类型的DNA片段，如微卫星、SNP、AFLP等。这些片段经过桥式扩增后，形成单分子簇，然后通过四色荧光检测，得到每个片段发出的荧光信号，从而确定片段的大小或等位基因。　　3.2. 主要组成　　o 测序仪主机：包含流体控制系统、温控系统、激光系统、光学系统、信号采集系统等多个模块，用于控制仪器的运行和数据的采集。　　§ 流体控制系统：负责控制样品和试剂的输送，以及测序反应的进行。流体控制系统由进样针、进样泵、进样阀等组成。　　§ 进样针：用于从样品板中吸取样品，并通过进样阀将样品注入到芯片上。　　§ 进样泵：用于控制进样针的吸取和释放动作，以及进样量的大小。　　§ 进样阀：用于控制进样针与芯片之间的连接和断开，以及进样时间的长短。　　§ 温控系统：负责控制仪器和芯片的温度，保证测序的稳定性和可靠性。温控系统由温度传感器、风扇、加热器等组成。　　§ 温度传感器：用于监测仪器和芯片内部和外部的温度，并反馈给温控器进行调节。　　§ 风扇：用于散热和通风，维持仪器和芯片的适宜温度。　　§ 加热器：用于加热和保温，防止仪器和芯片的过冷。　　§ 激光系统：负责将激光光束照射到芯片上，激发荧光信号。激光系统由激光器、光纤、光学开关等组成。　　§ 激光器：提供单波长、532nm、固态、长寿命的激光光源，用于激发荧光染料。　　§ 光纤：用于将激光光束从激光器传输到芯片上。　　§ 光学开关：用于控制激光光束的开启和关闭，以及激光功率的大小。　　§ 光学系统：负责将荧光信号收集并转换为电信号。光学系统由滤光片、透镜、CCD相机等组成。　　§ 滤光片：用于选择不同颜色的荧光信号，并过滤掉背景噪声。　　§ 透镜：用于聚焦和放大荧光信号，并将其投射到CCD相机上。　　§ CCD相机：用于将荧光信号转换为数字化的电信号，并传输给计算机工作站进行数据采集和分析。　　§ 信号采集系统：负责对数字化的电信号进行滤波、校准、分段、碱基识别等处理，最终生成测序结果。信号采集系统由数据采集卡、数据处理软件等组成。　　§ 数据采集卡：用于将CCD相机传输的电信号接收并转换为数字信号，以及进行一定的滤波和校准处理。　　§ 数据处理软件：用于对数字信号进行进一步的分段、碱基识别、质量评估等处理，以及生成测序结果文件。　　o 计算机工作站：预装用于仪器控制、数据收集和样品文件自动分析的软件。　　o 芯片：芯片是MGISEQ-2000测序仪的核心部件，它是一种微流控芯片，上面有数百万个微孔，每个微孔都可以进行单分子簇测序，实现高通量的数据产出。芯片有不同的规格和类型，如单端测序芯片、双端测序芯片、片段分析芯片等，可以根据不同的需求选择合适的芯片。　　4. GS FLX+ System图源自罗氏官网　　GS FLX+ System测序仪是一种基于焦磷酸测序(Pyrosequencing)技术的二代测序平台，它可以提供高通量、高准确度和超长读长的DNA测序服务。　　4.1. 相关原理　　 文库构建：将待测DNA打断成小片段，并在两端加上特殊的接头(Adaptor)，这些接头包含与DNA捕获珠表面探针互补的序列(A/B)、以及用于测序引物结合的序列(P1/P2)。文库构建后需要进行质量检测和定量。　　 乳液PCR：将文库DNA片段与DNA捕获珠混合，并加入油相形成乳液滴。每个乳液滴中只包含一个DNA捕获珠和一个文库DNA片段。然后进行PCR扩增，使每个DNA捕获珠上形成一个单分子聚集体。乳液PCR后需要进行破乳液和洗涤处理，去除多余的油相和PCR试剂。　　 PTP装载：将经过乳液PCR处理后的DNA捕获珠注入到PTP中，并使每个微孔中只有一个DNA捕获珠。然后进行温度变化和化学处理，使聚集体单链化并去除A端的DNA链，只留下B端的DNA单链。　　 边合成边测序：将带有荧光染料和可逆终止子的四种dNTPs逐一加入到PTP中，并利用DNA聚合酶将它们连接到聚集体的DNA链上。每次只能加入一个碱基，然后用激光激发荧光信号，并用CCD相机记录每个聚集体发出的荧光信号，从而确定碱基序列。然后用化学剂去除荧光染料和可逆终止子，使下一个碱基可以继续加入。重复这个过程，直到完成所有的测序循环。　　 数据分析：将CCD相机收集到的荧光信号转换为原始数据(SFF文件)，并进行质量控制和过滤，去除低质量的聚集体和信号。然后进行碱基识别(Base calling)，将荧光信号转换为碱基序列(FASTA/FASTQ文件)。最后根据不同的测序目的，进行后续的数据分析，如比对、变异检测、表达量计算等。　　4.2. 主要组成　　 测序仪主机：包含电泳系统、自动进样系统、激光系统、光学系统、温控系统、聚合物输送系统等多个模块，用于控制仪器的运行和数据的采集。　　 计算机工作站：预装用于仪器控制、数据收集和样品文件自动分析的软件，如Data Collection Software、Sequencing Analysis Software等。　　 PicoTiterPlate(PTP)：是一个微型的塑料板，它的表面覆盖了数百万个微孔，每个微孔可以容纳一个DNA捕获珠(DNA Capture Bead)，并进行单分子测序反应。　　 DNA捕获珠(DNA Capture Bead)：是一种直径约28微米的磁性珠子，它的表面覆盖了数千个固定在不同位置的寡核苷酸探针，这些探针与文库DNA片段的接头互补，可以通过乳液PCR(Emulsion PCR)扩增形成单分子聚集体(Single Molecule Cluster)。　　 荧光染料(Fluorescent dye)：是指用于标记不同碱基的四种荧光分子，它们分别对应A、T、C、G四种碱基，并发出不同颜色的光。荧光染料还带有可逆终止子，可以控制每次只加入一个碱基。　　 激光器(Laser)：是指用于激发荧光染料发光的光源，它可以提供单波长、固态、长寿命的激光光束。　　 CCD相机(CCD camera)：是指用于捕捉和记录荧光信号的设备，它可以将荧光信号转换为数字化的电信号，并传输给计算机进行数据分析。　　4.3. 主机组成　　 电泳系统：是指用于将带有荧光染料和可逆终止子的四种dNTPs逐一加入到PTP中，并利用DNA聚合酶将它们连接到聚集体的DNA链上的系统。每次只能加入一个碱基，然后用激光激发荧光信号，并用CCD相机记录每个聚集体发出的荧光信号，从而确定碱基序列。　　 自动进样系统：是指用于将经过乳液PCR处理后的DNA捕获珠注入到PTP中，并使每个微孔中只有一个DNA捕获珠的系统。然后进行温度变化和化学处理，使聚集体单链化并去除A端的DNA链，只留下B端的DNA单链。　　 激光系统：是指用于激发荧光染料发光的光源，它可以提供单波长、固态、长寿命的激光光束。　　 光学系统：是指用于捕捉和记录荧光信号的设备，它可以将荧光信号转换为数字化的电信号，并传输给计算机进行数据分析。　　 温控系统：是指用于控制PTP板和反应液的温度，以保证测序反应的稳定性和效率的系统。　　 聚合物输送系统：是指用于将不同类型和浓度的聚合物溶液输送到PTP板中，以提供不同阶段所需的反应条件和试剂的系统。　　5. SOLiD System 5500xl图源自thermofisher官网　　SOLiD System 5500xl测序仪是一种基于连接法测序(Sequencing by Ligation)技术的二代测序平台，它可以提供高通量、高准确度和中等读长的DNA测序服务。　　5.1. 相关原理　　 文库构建：将待测DNA打断成小片段，并在两端加上特殊的接头(Adaptor)，这些接头包含与DNA捕获珠表面探针互补的序列(P1/P2)、以及用于测序引物结合的序列(Rd1 SP/Rd2 SP)。文库构建后需要进行质量检测和定量。　　 乳液PCR：将文库DNA片段与DNA捕获珠混合，并加入油相形成乳液滴。每个乳液滴中只包含一个DNA捕获珠和一个文库DNA片段。然后进行PCR扩增，使每个DNA捕获珠上形成一个单分子聚集体。乳液PCR后需要进行破乳液和洗涤处理，去除多余的油相和PCR试剂。　　 FlowChip装载：将经过乳液PCR处理后的DNA捕获珠注入到FlowChip中，并使每个微孔中只有一个DNA捕获珠。然后进行温度变化和化学处理，使聚集体单链化并去除P1端的DNA链，只留下P2端的DNA单链。　　 边连接边测序：将带有荧光探针和可逆终止子的四种dNTPs逐一加入到FlowChip中，并利用DNA连接酶将它们连接到聚集体的DNA链上。每次只能加入一个碱基对，然后用激光激发荧光信号，并用CCD相机记录每个聚集体发出的荧光信号，从而确定碱基对序列。然后用化学剂去除荧光探针和可逆终止子，使下一个碱基对可以继续加入。重复这个过程，直到完成所有的测序循环。　　 数据分析：将CCD相机收集到的荧光信号转换为原始数据(BCL文件)，并进行质量控制和过滤，去除低质量的聚集体和信号。然后进行碱基识别(Base calling)，将荧光信号转换为碱基对序列(FASTQ文件)。最后根据不同的测序目的，进行后续的数据分析，如比对、变异检测、表达量计算等。　　5.2. 主要组成　　 测序仪主机：包含电泳系统、自动进样系统、激光系统、光学系统、温控系统、聚合物输送系统等多个模块，用于控制仪器的运行和数据的采集。　　 计算机工作站：预装用于仪器控制、数据收集和样品文件自动分析的软件，如Data Collection Software、Sequencing Analysis Software等。　　 FlowChip：是一个微型的玻璃芯片，它的表面覆盖了数百万个微孔，每个微孔可以容纳一个DNA捕获珠(DNA Capture Bead)，并进行单分子测序反应。　　 DNA捕获珠(DNA Capture Bead)：是一种直径约28微米的磁性珠子，它的表面覆盖了数千个固定在不同位置的寡核苷酸探针，这些探针与文库DNA片段的接头互补，可以通过乳液PCR(Emulsion PCR)扩增形成单分子聚集体(Single Molecule Cluster)。　　 荧光探针(Fluorescent probe)：是指用于标记不同碱基对的四种荧光分子，它们分别对应A/T、T/A、C/G、G/C四种碱基对，并发出不同颜色的光。荧光探针还带有可逆终止子，可以控制每次只加入一个碱基对。　　 激光器(Laser)：是指用于激发荧光探针发光的光源，它可以提供单波长、固态、长寿命的激光光束。　　 CCD相机(CCD camera)：是指用于捕捉和记录荧光信号的设备，它可以将荧光信号转换为数字化的电信号，并传输给计算机进行数据分析。　　5.3. 主机组成　　 电泳系统：是指用于将带有荧光探针和可逆终止子的四种dNTPs逐一加入到FlowChip中，并利用DNA连接酶将它们连接到聚集体的DNA链上的系统。每次只能加入一个碱基对，然后用激光激发荧光信号，并用CCD相机记录每个聚集体发出的荧光信号，从而确定碱基对序列。　　 自动进样系统：是指用于将经过乳液PCR处理后的DNA捕获珠注入到FlowChip中，并使每个微孔中只有一个DNA捕获珠的系统。然后进行温度变化和化学处理，使聚集体单链化并去除P1端的DNA链，只留下P2端的DNA单链。　　 激光系统：是指用于激发荧光探针发光的光源，它可以提供单波长、固态、长寿命的激光光束。　　 光学系统：是指用于捕捉和记录荧光信号的设备，它可以将荧光信号转换为数字化的电信号，并传输给计算机进行数据分析。　　 温控系统：是指用于控制FlowChip板和反应液的温度，以保证测序反应的稳定性和效率的系统。　　 聚合物输送系统：是指用于将不同类型和浓度的聚合物溶液输送到FlowChip板中，以提供不同阶段所需的反应条件和试剂的系统。　　6. Sequel II System图源自PACB官网　　Sequel II System测序仪是一种基于单分子实时测序(Single Molecule Real-Time Sequencing，SMRT)技术的三代测序平台，它可以提供高通量、高准确度和超长读长的DNA测序服务。　　6.1. 相关原理　　 文库构建：将待测DNA打断成小片段，并在两端加上特殊的接头(Adaptor)，这些接头包含用于测序引物结合的序列(P1/P2)。文库构建后需要进行质量检测和定量。　　 SMRT Cell装载：将文库DNA片段与DNA聚合酶混合，并注入到SMRT Cell中，并使每个微孔中只有一个DNA聚合酶。然后进行温度变化和化学处理，使文库DNA片段与测序引物结合，并形成环状结构。　　 边合成边测序：将带有荧光核苷酸的四种dNTPs逐一加入到SMRT Cell中，并利用DNA聚合酶将它们连接到环状DNA链上。每次只能加入一个碱基，然后用激光激发荧光信号，并用CCD相机记录每个微孔发出的荧光信号，从而确定碱基序列。然后用化学剂去除环状DNA链上的碱基，使下一个碱基可以继续加入。重复这个过程，直到完成所有的测序循环。　　 数据分析：将CCD相机收集到的荧光信号转换为原始数据(BAM文件)，并进行质量控制和过滤，去除低质量的信号。然后进行碱基识别(Base calling)，将荧光信号转换为碱基序列(FASTQ文件)。最后根据不同的测序目的，进行后续的数据分析，如比对、变异检测、表达量计算等。　　6.2. 主要组成　　 测序仪主机：包含电泳系统、自动进样系统、激光系统、光学系统、温控系统、聚合物输送系统等多个模块，用于控制仪器的运行和数据的采集。　　 计算机工作站：预装用于仪器控制、数据收集和样品文件自动分析的软件，如Data Collection Software、Sequencing Analysis Software等。　　 SMRT Cell 8M：是一个微型的玻璃芯片，它的表面覆盖了数百万个微孔，每个微孔可以容纳一个DNA聚合酶(DNA Polymerase)，并进行单分子测序反应。　　 荧光核苷酸(Fluorescent nucleotide)：是指用于标记不同碱基的四种荧光分子，它们分别对应A、T、C、G四种碱基，并发出不同颜色的光。荧光核苷酸在被DNA聚合酶催化加入到DNA链上时，会释放出荧光信号，并被去除。　　 激光器(Laser)：是指用于激发荧光核苷酸发光的光源，它可以提供单波长、固态、长寿命的激光光束。　　 CCD相机(CCD camera)：是指用于捕捉和记录荧光信号的设备，它可以将荧光信号转换为数字化的电信号，并传输给计算机进行数据分析。　　6.3. 主机组成　　 电泳系统：是指用于将带有荧光核苷酸的四种dNTPs逐一加入到SMRT Cell中，并利用DNA聚合酶将它们连接到环状DNA链上的系统。每次只能加入一个碱基，然后用激光激发荧光信号，并用CCD相机记录每个微孔发出的荧光信号，从而确定碱基序列。　　 自动进样系统：是指用于将文库DNA片段与DNA聚合酶混合，并注入到SMRT Cell中，并使每个微孔中只有一个DNA聚合酶的系统。然后进行温度变化和化学处理，使文库DNA片段与测序引物结合，并形成环状结构。　　 激光系统：是指用于激发荧光核苷酸发光的光源，它可以提供单波长、固态、长寿命的激光光束。　　 光学系统：是指用于捕捉和记录荧光信号的设备，它可以将荧光信号转换为数字化的电信号，并传输给计算机进行数据分析。　　 温控系统：是指用于控制SMRT Cell板和反应液的温度，以保证测序反应的稳定性和效率的系统。　　 聚合物输送系统：是指用于将不同类型和浓度的聚合物溶液输送到SMRT Cell板中，以提供不同阶段所需的反应条件和试剂的系统。　　7. MinION Device图源自Oxford官网　　MinION Device测序仪是一种基于单分子实时测序(Single Molecule Real-Time Sequencing，SMRT)技术的三代测序平台，它可以提供高通量、高准确度和超长读长的DNA和RNA测序服务。　　7.1. 相关原理　　 文库构建：将待测DNA或RNA打断成小片段，并在两端加上特殊的接头(Adaptor)，这些接头包含用于测序引物结合的序列(P1/P2)。文库构建后需要进行质量检测和定量。　　 SMRT Cell装载：将文库片段与DNA聚合酶混合，并注入到SMRT Cell中，并使每个微孔中只有一个DNA聚合酶。然后进行温度变化和化学处理，使文库片段与测序引物结合，并形成环状结构。　　 边合成边测序：将带有荧光核苷酸的四种dNTPs逐一加入到SMRT Cell中，并利用DNA聚合酶将它们连接到环状DNA链上。每次只能加入一个碱基，然后用激光激发荧光信号，并用CCD相机记录每个微孔发出的荧光信号，从而确定碱基序列。然后用化学剂去除环状DNA链上的碱基，使下一个碱基可以继续加入。重复这个过程，直到完成所有的测序循环。　　 数据分析：将CCD相机收集到的荧光信号转换为原始数据(FAST5文件)，并进行质量控制和过滤，去除低质量的信号。然后进行碱基识别(Base calling)，将荧光信号转换为碱基序列(FASTQ文件)。最后根据不同的测序目的，进行后续的数据分析，如比对、变异检测、表达量计算等。　　7.2. 主要组成　　 测序仪主机：是一个小巧的USB设备，它可以连接到任何电脑或笔记本，并通过软件进行控制和数据传输。　　 SMRT Cell：是一个微型的塑料芯片，它的表面覆盖了数千个微孔，每个微孔可以容纳一个DNA聚合酶(DNA Polymerase)，并进行单分子测序反应。　　 荧光核苷酸(Fluorescent nucleotide)：是指用于标记不同碱基的四种荧光分子，它们分别对应A、T、C、G四种碱基，并发出不同颜色的光。荧光核苷酸在被DNA聚合酶催化加入到DNA链上时，会释放出荧光信号，并被去除。　　 激光器(Laser)：是指用于激发荧光核苷酸发光的光源，它可以提供单波长、固态、长寿命的激光光束。　　 CCD相机(CCD camera)：是指用于捕捉和记录荧光信号的设备，它可以将荧光信号转换为数字化的电信号，并传输给电脑进行数据分析。　　7.3. 主机组成　　 电泳系统：是指用于将带有荧光核苷酸的四种dNTPs逐一加入到SMRT Cell中，并利用DNA聚合酶将它们连接到环状DNA链上的系统。每次只能加入一个碱基，然后用激光激发荧光信号，并用CCD相机记录每个微孔发出的荧光信号，从而确定碱基序列。　　 自动进样系统：是指用于将文库片段与DNA聚合酶混合，并注入到SMRT Cell中，并使每个微孔中只有一个DNA聚合酶的系统。然后进行温度变化和化学处理，使文库片段与测序引物结合，并形成环状结构。　　 激光系统：是指用于激发荧光核苷酸发光的光源，它可以提供单波长、固态、长寿命的激光光束。　　 光学系统：是指用于捕捉和记录荧光信号的设备，它可以将荧光信号转换为数字化的电信号，并传输给电脑进行数据分析。　　8. HeliScope Single Molecule Sequencer　　HeliScope Single Molecule Sequencer测序仪是一种基于荧光测序原理的单分子测序平台，它可以直接对DNA进行测序，无需进行PCR扩增或文库构建。　　8.1. 相关原理　　 文库准备：将待测DNA打断成小片段，并在每个小片段(约200bp)的末端加上poly-A尾。　　 芯片装载：将文库DNA片段与固定在芯片上的poly-T引物进行杂交，并精确定位，使每个微孔中只有一个DNA模板。　　 边合成边测序：将带有荧光探针和可逆终止子的四种dNTPs逐一加入到芯片中，并利用DNA聚合酶将它们连接到DNA链上。每次只能加入一个碱基对，然后用激光激发荧光信号，并用CCD相机记录每个微孔发出的荧光信号，从而确定碱基对序列。然后用化学剂去除荧光探针和可逆终止子，使下一个碱基对可以继续加入。重复这个过程，直到完成所有的测序循环。　　 数据分析：将CCD相机收集到的荧光信号转换为原始数据(BCL文件)，并进行质量控制和过滤，去除低质量的信号。然后进行碱基识别(Base calling)，将荧光信号转换为碱基对序列(FASTQ文件)。最后根据不同的测序目的，进行后续的数据分析，如比对、变异检测、表达量计算等。图源自portorford.info|　　8.2. 主要组成　　 测序仪主机：是一个大型的设备，它可以连接到电脑或服务器，并通过软件进行控制和数据传输。　　 测序芯片：是一个微型的玻璃芯片，它的表面覆盖了数亿个微孔，每个微孔可以容纳一个DNA模板，并进行单分子测序反应。　　 荧光探针：是指用于标记不同碱基的四种荧光分子，它们分别对应A、T、C、G四种碱基，并发出不同颜色的光。荧光探针在被DNA聚合酶催化加入到DNA链上时，会释放出荧光信号，并被去除。　　 激光器：是指用于激发荧光探针发光的光源，它可以提供单波长、固态、长寿命的激光光束。　　 CCD相机：是指用于捕捉和记录荧光信号的设备，它可以将荧光信号转换为数字化的电信号，并传输给电脑进行数据分析。　　二. 测序原理和发展　　 测序技术的概念和原理：介绍什么是测序技术，它是如何工作的，以及它的主要分类和特点 。　　 测序技术的发展历史：回顾测序技术的发展过程，从第一代测序技术(如Sanger法)到第二代测序技术(如Illumina法)再到第三代测序技术(如Nanopore法) 。　　 测序技术的应用领域：介绍测序技术在生命科学中的各种应用，如基因组学、转录组学、表观遗传学、微生物组学、个体化医疗等 。　　 测序技术的挑战和未来：分析测序技术面临的主要挑战，如数据量、数据质量、数据分析、数据存储、数据共享等 ，以及展望测序技术的未来发展方向和趋势 。　　1. 基本概念　　 读长(read length)：读长是指测序得到的DNA片段的长度，一般来说，读长越长，越有利于拼接基因组和发现结构变异。在这方面，三代测序技术(如Nanopore和PacBio)具有明显的优势，它们可以测定长达数十kb甚至Mb级别的读长，而二代测序技术(如Illumina和Roche 454)的读长一般在数百bp到数千bp之间，Helicos的读长则最短，只有25-50bp。　　 准确度(accuracy)：准确度是指测序结果与真实DNA序列的一致性，一般用错误率来衡量。　　 通量(throughput)：通量是指测序平台每次运行可以产生的数据量，一般用Gbp或Tbp来表示。　　 成本(cost)：成本是指进行测序所需的费用，包括仪器、试剂、人工、时间等因素。　　2. 技术的选择　　“如何选择合适的测序技术”这是一个很重要的问题，因为不同的测序技术有不同的特点和适用范围。一般来说，选择测序技术需要考虑以下几个因素：　　 测序目的：你想要测定什么样的DNA或RNA?是基因组、转录组、表观遗传组、微生物组还是其他?你想要了解什么样的信息?是序列变异、基因表达、基因调控、基因功能还是其他?　　 测序需求：你需要多少数据量来达到你的测序目的?你需要多高的准确度和重复性来保证你的测序质量?你需要多长的读长来覆盖你的目标区域?　　 测序资源：你有多少样品可以进行测序?你的样品质量和数量如何?你有多少时间和预算可以用于测序?　　根据这些因素，你可以对比不同的测序技术的优缺点，选择最适合你的测序方案。　　 如果你想要测定全基因组或全转录组，并且对数据量和成本有较高的要求，那么你可以选择Illumina或Roche 454等二代测序技术，它们可以提供高通量和低成本的测序服务。　　 如果你想要测定特定的基因或区域，并且对准确度和重复性有较高的要求，那么你可以选择Sanger法等一代测序技术，它们可以提供高准确度和高重复性的测序服务。　　 如果你想要测定长片段或结构变异，并且对读长和拼接有较高的要求，那么你可以选择Nanopore或PacBio等三代测序技术，它们可以提供超长读长和单分子测序的服务。　　3. 概念和原理　　测序技术是指获得目的核酸分子(DNA或RNA)碱基排列顺序的技术，它是生命科学研究的基础和核心。测序技术的原理是利用不同的方法对目的核酸分子进行合成、标记、检测和识别，从而确定其碱基序列。　　测序技术可以根据其使用的方法和原理分为不同的代数和类型，主要有以下几种：　　 第一代测序技术：是指最早出现的基于荧光测序原理的测序技术，如Sanger法和Maxam-Gilbert法，它们通过使用特殊的链终止核苷酸或化学降解剂来中断DNA合成反应，并通过凝胶电泳和放射自显影来检测荧光信号，从而确定碱基序列。Sanger法是基于DNA聚合酶在体外DNA复制过程中随机掺入终止链延伸的双脱氧核苷酸(ddNTPs)的原理。这些ddNTPs可以用放射性或荧光标记来检测，从而得到DNA的碱基序列。Sanger法由英国生物化学家弗雷德里克桑格于1977年发明，是第一代DNA测序技术，曾被广泛用于人类基因组计划等大规模的基因组分析。　　 第二代测序技术：是指基于高通量测序原理的测序技术，如Illumina法、Roche 454法、ABI SOLiD法等，它们通过使用特殊的接头、引物、荧光探针等来对目的核酸分子进行扩增、标记和检测，并通过芯片或微珠等平台来实现大规模并行测序，从而大大提高了测序速度和通量。　　o Roche 454技术：这是一种基于焦磷酸测序法的技术，它利用喷雾法将DNA打断成小片段，并在两端加上接头。然后将这些片段结合在微珠上，并在乳液PCR中进行扩增。最后将这些微珠放入一个含有许多小孔的反应板中，每个小孔只容纳一个微珠。在测序过程中，每次加入一种dNTP，并检测每个小孔中是否发生了焦磷酸释放反应，从而确定碱基序列。　　o Illumina/Solexa技术：这是一种基于桥式PCR和荧光检测的技术，它也是目前最流行的测序技术之一。它将DNA打断成小片段，并在两端加上接头。然后将这些片段吸附在流动槽(flowcell)的表面，并进行桥式PCR扩增，形成聚集体(cluster)。在测序过程中，每次加入四种带有不同荧光标记的dNTP，并利用激光和相机记录每个聚集体发出的荧光信号，从而确定碱基序列。　　o ABI SOLiD技术：这是一种基于连接酶和荧光检测的技术，它与Illumina技术类似，也是将DNA打断成小片段，并在两端加上接头。然后将这些片段结合在微珠上，并在乳液PCR中进行扩增。最后将这些微珠固定在玻璃滑片上，形成聚集体。在测序过程中，每次加入四种带有不同荧光标记的二聚体(如AA,AC,AG,AT等)，并利用连接酶将它们连接到模板链上。然后利用激光和相机记录每个聚集体发出的荧光信号，从而确定碱基序列。　　 第三代测序技术：是指基于单分子实时测序原理的测序技术，可以直接测定单分子的DNA或RNA的测序方法，不需要进行PCR扩增，从而减少错误和偏差，并且可以获得更长的读长(read length)。如Nanopore法、PacBio法、Helicos法等，它们通过使用特殊的微孔、DNA聚合酶、荧光探针等来对单个核酸分子进行直接测序，无需进行扩增或文库构建，并通过电信号或光信号来检测碱基加入的过程，从而获得超长读长和高准确度的碱基序列。　　o PacBio公司的单分子实时测序技术(SMRT)，它是基于DNA聚合酶在体外DNA复制过程中随机掺入带有荧光标记的dNTPs的原理。这些dNTPs可以用激光和相机检测，从而得到DNA的碱基序列。PacBio的优点是可以测定长达数十kb的读长，以及检测一些碱基修饰情况，如甲基化等。PacBio的缺点是测序错误率较高(约10-15%)，主要为随机的插入和缺失错误，但可以通过多次测序和自身校正来提高准确度。　　o Oxford Nanopore公司的单分子纳米孔测序技术(Nanopore)，它是基于电信号检测原理，当DNA分子穿过纳米孔时会产生电流信号，一般以5个碱基为一组检测电流信号，对电流信号进行解码。Nanopore的优点是可以测定超长的读长，最长可达Mb级别，以及便携性和实时性。Nanopore的缺点是测序错误率也较高(约10-15%)，主要为同聚物和串联重复区域的错误，以及反向重复序列对测序质量的影响。　　o Helicos公司的真正单分子测序技术(tSMS)，它是基于荧光检测原理，将DNA打断成小片段，在每个小片段的末端加上poly-dA，并于玻璃芯片上随机固定多个poly-dT引物。然后逐一加入带有荧光标记和终止子的dNTPs，并利用显微镜记录每个小片段发出的荧光信号，从而确定碱基序列。Helicos的优点是可以避免PCR扩增带来的偏差，以及对样品量和纯度要求低。Helicos的缺点是测序错误率最高(约20-30%)，主要为缺失错误，以及同聚物对测序质量的影响。　　4. 发展历史　　测序技术的发展历史可以追溯到1975年，当时Frederick Sanger提出了链终止法，并用它成功地测定了噬菌体φX174的基因组序列(5375个碱基)，这是人类历史上第一个完整的基因组图谱。　　1977年，Walter Gilbert提出了链降解法，并用它成功地测定了噬菌体MS2的基因组序列(3569个碱基)。　　1980年，Sanger和Gilbert因为在测序技术方面的贡献而共同获得了诺贝尔化学奖。　　1986年，Leroy Hood等人发明了第一台自动化荧光测序仪，并用它成功地完成了人类线粒体DNA(16569个碱基)的全长测序。　　1990年，人类基因组计划正式启动，目标是在15年内完成人类全基因组(约30亿个碱基)的测定。　　1995年，Craig Venter等人利用全基因组随机打断法(Whole Genome Shotgun Method)首次完成了一种自由生活细菌——溶血性链球菌的全基因组测序(180万个碱基)。　　1996年，Roche公司收购了454 Life Sciences公司，并开始开发基于焦磷酸测序法(Pyrosequencing)的高通量测序技术。　　1998年，ABI公司推出了第一台基于荧光原位合成法(Fluorescence In Situ Sequencing，FISSEQ)的高通量测序仪——ABI 3700 Genetic Analyzer。　　2001年，人类基因组计划和Celera Genomics公司分别公布了人类基因组的初步草图，标志着人类基因组计划的完成。　　2005年，Solexa公司推出了第一台基于桥式扩增法(Bridge Amplification)和可逆终止法(Reversible Terminator)的高通量测序仪——Solexa 1G Genome Analyzer。　　2006年，Illumina公司收购了Solexa公司，并开始开发基于桥式扩增法和可逆终止法的高通量测序技术。　　2007年，Roche 454公司推出了第一台基于乳胶珠扩增法(Emulsion PCR)和焦磷酸测序法的高通量测序仪——Roche 454 GS FLX。　　2008年，ABI公司推出了第一台基于乳胶珠扩增法和荧光连接法(Ligation Sequencing)的高通量测序仪——ABI SOLiD System。　　2009年，Helicos Biosciences公司推出了第一台基于单分子荧光测序法(Single Molecule Fluorescent Sequencing)的单分子测序仪——HeliScope Single Molecule Sequencer。　　2010年，Pacific Biosciences公司推出了第一台基于单分子实时测序法(Single Molecule Real-Time Sequencing，SMRT)的单分子测序仪——PacBio RS。　　2011年，Ion Torrent公司推出了第一台基于半导体测序法(Semiconductor Sequencing)的高通量测序仪——Ion Torrent PGM。　　2012年，Oxford Nanopore Technologies公司推出了第一台基于纳米孔测序法(Nanopore Sequencing)的单分子测序仪——MinION Device。　　2015年，BGI公司推出了第一台基于芯片化荧光测序法(Chip-based Fluorescent Sequencing)的高通量测序仪——BGISeq-500。　　2017年，10x Genomics公司推出了第一台基于连线染色体构象捕获技术(Linked-Reads Technology)的高通量测序仪——Chromium Genome System。　　至此，从第一代到第三代的各种测序技术已经形成了一个多样化、竞争性和互补性的生态系统，为生命科学研究提供了丰富而强大的工具。　　2018年到2023年最近5年测序技术的发展：　　 测序技术的创新和优化：在这段时间内，各种测序技术都在不断地进行创新和优化，以提高测序的速度、准确度、通量、成本效益等方面的性能。例如，Illumina公司推出了NovaSeq系列测序仪，可以实现每天测序6000个人类基因组 PacBio公司推出了Sequel II和Sequel IIe测序仪，可以实现每次测序8Tb的数据和平均读长20kb Oxford Nanopore公司推出了PromethION和GridION测序仪，可以实现每次测序100Tb的数据和平均读长30kb Ion Torrent公司推出了Genexus集成化测序系统，可以实现24小时内完成从样本到报告的全流程 10x Genomics公司推出了Chromium X系列测序仪，可以实现每次测序1.2Tb的数据和平均读长150kb BGI公司推出了DNBSEQ-T7和DNBSEQ-G400测序仪，可以实现每次测序6Tb和400Gb的数据和平均读长100bp。　　 测序技术的多样化和互补性：在这段时间内，各种测序技术都在不断地扩展其应用范围和领域，以满足不同的研究需求和目标。例如，Illumina公司推出了TruSeq Nano DNA Library Prep Kit，可以实现从低至100ng的DNA样本进行全基因组测序 PacBio公司推出了HiFi Reads技术，可以实现单分子测序的高准确度(99%) Oxford Nanopore公司推出了LamPORE技术，可以实现从RNA直接进行SARS-CoV-2病毒检测 Ion Torrent公司推出了Oncomine Precision Assay，可以实现从肿瘤组织或血液样本进行癌症基因检测 10x Genomics公司推出了Visium Spatial Gene Expression Solution，可以实现从组织切片进行空间转录组测序 华大智造推出DNBelab C系列高通量文库制备试剂盒，自动化文库制备系统，节省人力物力，提高通量，减少操作失误。　　 测序技术的应用和赋能：在这段时间内，各种测序技术都在不断地应用于各个领域和行业，以促进科学发现和社会进步。例如，在基因组学领域，完成了人类基因组计划第二阶段(HGP-write)的启动、人类细胞图谱计划(Human Cell Atlas)的进展、人类变异图谱计划(Human Variome Project)的更新等重大项目 在转录组学领域，完成了人类脑转录组计划(BRAIN Initiative)的初步结果、人类免疫细胞转录组计划(Human Immunome Project)的部分结果、人类肠道菌群转录组计划(Human Gut Microbiome Project)的部分结果等重要研究 在表观遗传学领域，完成了人类表观组计划(Human Epigenome Project)的部分结果、人类表观组图谱计划(Human Epigenome Atlas)的部分结果、人类表观组变异计划(Human Epigenome Variation Project)的部分结果等关键研究 在微生物组学领域，完成了地球微生物组计划(Earth Microbiome Project)的部分结果、人类口腔微生物组计划(Human Oral Microbiome Project)的部分结果、人类皮肤微生物组计划(Human Skin Microbiome Project)的部分结果等重要研究 在个体化医疗领域，完成了百万人基因组计划(Million Genomes Project)的部分结果、百万人精准医疗计划(Million Precision Medicine Project)的部分结果、百万人癌症基因组计划(Million Cancer Genomes Project)的部分结果等重大项目。　　5. 应用领域　　o 基因组学：是指研究生物体所有遗传信息及其功能、结构、表达、变异、进化等方面的学科，它依赖于测序技术来获取基因组序列和注释，以及进行基因组比较、基因组变异、基因组编辑等研究。　　o 转录组学：是指研究生物体在特定条件下所有转录本的类型、数量、结构、功能和相互作用的学科，它依赖于测序技术来获取转录本序列和表达量，以及进行转录本组装、差异表达分析、可变剪接分析、非编码RNA分析等研究。　　o 表观遗传学：是指研究生物体在不改变DNA序列的情况下，通过化学修饰或染色质重塑等方式调控基因表达的学科，它依赖于测序技术来获取DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质可及性等信息，以及进行表观遗传标记分布、表观遗传变异、表观遗传调控等研究。　　o 微生物组学：是指研究特定环境或宿主中所有微生物的种类、数量、功能和相互作用的学科，它依赖于测序技术来获取微生物的16S rRNA或全基因组序列，以及进行微生物分类鉴定、微生物群落结构、微生物功能分析等研究。　　o 个体化医疗：是指根据个人的基因组、转录组、蛋白质组等信息，为其提供最适合的预防、诊断和治疗方案的医疗模式，它依赖于测序技术来获取个人的遗传变异和表达谱，以及进行个人风险评估、个人药物反应预测、个人靶向治疗选择等应用。　　6. 挑战和未来　　测序技术虽然已经取得了巨大的进步和成就，但仍然面临着一些挑战和问题，主要包括：　　 数据量：随着测序技术的发展，测序数据的产生速度远远超过了数据存储和处理的能力，导致数据管理和分析成为一个瓶颈。　　 数据质量：不同的测序技术有着不同的数据质量特征，如读长、准确度、偏好性等，这些特征会影响数据分析的结果和可靠性。　　 数据分析：测序数据的分析涉及到多种复杂的算法和工具，如比对、组装、注释、变异检测等，这些算法和工具需要不断地优化和更新，以适应不同的数据类型和需求。　　 数据存储：测序数据的存储需要占用大量的硬件资源和空间，同时也需要考虑数据的安全性和可访问性。　　 数据共享：测序数据的共享需要解决数据的标准化、元数据、伦理、法律等方面的问题，同时也需要建立有效的数据交换和利用的机制和平台。　　测序技术的未来发展方向和趋势主要包括：　　 数据集成：通过将不同来源、不同层次、不同类型的测序数据进行整合和融合，以提高数据的信息量和价值。　　 数据挖掘：通过运用机器学习、人工智能等先进的技术和方法，对测序数据进行深入的分析和挖掘，以发现数据中隐藏的规律和知识。　　 数据应用：通过将测序数据与其他领域的数据进行关联和对比，以拓展测序数据的应用范围和意义。　　 数据创新：通过开发新的测序技术和平台，以提高测序数据的质量和效率，以及实现新的测序功能和目标。

盘点一下市场常见国产测序仪研发公司，这个赛道的公司主要集中在深圳和成都，北京和上海分别有一家企业。企业地区产品今是科技成都Gseq500万众一芯成都ATGC-MICRO NGS基因测序仪齐碳科技成都QNome-9604、QNome-3841、QNome-3841hex瀚辰光翼成都高通量基因分型系统华大智造深圳DNBSEQ-T20×2、DNBSEQ-T10×4、DNBSEQ-T7、MGISEQ-2000、MGISEQ-200、DNBSEQ-G99、DNBSEQ-E25真迈深圳SURFSeq 5000系列、FASTASeq 300系列、GenoLab M系列、GenoCare 1600系列赛陆医疗深圳Salus Pro芯像生物上海Starseq 100赛纳生物北京S100铭毅智造深圳UniSeq2000测序仪安序源生物深圳AXP100-RS纳米孔基因测序仪　　测序仪是生物科技领域的重要工具，它可以读取生命的密码——DNA，为疾病诊断、药物研发、基因编辑等提供数据支持。目前，测序仪的技术发展主要经历了三代，分别是基于化学合成的第一代(Sanger法)、基于荧光信号的第二代(高通量测序)和基于电信号的第三代(单分子测序)。随着测序需求的增加和成本的降低，第四代测序技术——纳米孔测序正在崭露头角，它可以实现快速、廉价、准确和长读长的测序。　　在这一领域，成都作为中国西部的科技中心，拥有多家创新型企业，正努力扛起测序仪的大旗。其中，齐碳科技、今是科技、万众一芯和瀚辰光翼是四家代表性的企业，它们分别从不同的角度和方向，开发出具有自主知识产权和国际竞争力的测序仪产品。图源自齐碳科技官网　　齐碳科技是中国第一家成功研发出纳米孔基因测序仪原理样机、工程样机、产品样机并推出产品的企业。它的产品——齐碳纳米孔基因测序仪QNome-9604，填补了我国新一代基因测序技术领域的空白。该产品已经在多个领域得到应用，如微生物、人类、动植物研究，肿瘤早期筛查、罕见病诊断等临床研究。图源自今是科技官网　　今是科技是一家专注于纳米孔测序技术的企业，其愿景是“让基因测序成为精准医疗的常规手段，提升人类健康水平”。它开发并商用了第四代(纳米孔)基因测序仪和试剂——Gseq500是一款中通量基因测序仪。该测序仪配合专用芯片MK，可实现DNA和RNA测序。可在10小时内输出高达15Gb的优质长读长测序数据，可实时识别碱基，灵活测序，无需累积样本，它能满足靶向重测序、小型基因组测序、甲基化测序等重点运用。其技术核心是基于蛋白纳米孔和核酸碱基相互作用所产生的特征电流信号，通过高度集成的芯片系统在单分子水平实现对核酸的高通量测序。以诺奖工作参与者、世界顶级的纳米孔测序专家为核心，今是科技组建了包括生化、集成电路、材料、MEMS、有机合成、算法等方向中美两地资深专家在内的研发团队，已基本覆盖了第四代基因测序仪研发所需要的专业领域。图源自万众一芯官网　　万众一芯是一家专注于半导体生化检测领域的企业，其目标是成为半导体生化检测领域的独角兽。它开发了一种基于半导体芯片的新型基因测序仪——ATGC-MICRO NGS基因测序仪。该产品搭载自主研发的高灵敏度 ISFET 测序芯片(包括26万门或400万门2种传感器)，采用无磁珠测序法，仪器自动完成测序模板富集和测序，利用电信号代替传统光学信号，实现高速电子测序，获得高质量的Fsatq 格式数据，官网称是业内最快、最小的基因测序仪。图源自瀚辰光翼官网　　瀚辰光翼是一家专注于高通量基因分型系统的企业，其愿景是成为全球生命科技客户最信赖的伙伴。它开发了一种基于荧光信号的高通量基因分型系统——瀚辰光翼高通量基因分型系统GeneMatrix。该产品单次实验最大通量可达7680个数据点，实现大规模的基因分型和遗传分析。该产品具有高效率、高准确度、高稳定性、高可重复性等特点，应用于子辅助育种、前景标记筛查、种质资源基因型鉴定、品系鉴定、健康风险、营养代谢、遗传特征等领域。　　综上，成都作为中国西部的科技中心，现已孵化出这四家企业，正努力扛起测序仪的大旗。这些企业从不同的角度和方向，开发出具有自主知识产权和国际竞争力的测序仪产品，为生物科技领域的发展和人类健康的提升做出了贡献。我们期待这些企业能够继续创新和突破，为测序技术的进步和普及做出更大的贡献。但也面临着一些挑战和问题。要想成为未来基因测序新高地还需要从以下几个方面进行努力：　　一是加大对基因测序仪器设备的量产投入和支持，提升产业链上游的核心竞争力。　　二是拓展基因测序技术的终端应用领域，推动基因测序技术与其他产业的融合发展，创造更多的社会价值和经济效益。　　三是加强对基因测序行业的市场开拓和品牌建设，提升成都基因测序企业在国内外的知名度和影响力，争取更多的合作机会和市场份额。　　四是加强对基因测序行业的人才培养和引进，打造一支高素质、高水平、高效率的创新团队，为基因测序行业的发展提供人才保障。　　五是加强对基因测序行业的监管和服务，建立健全相关的法律法规和标准规范，保障基因测序技术的安全、合规、质量和效果。　　总之，成都在基因测序行业方面有着不可忽视的优势和潜力，也面临着一些挑战和机遇。抓住时代发展的契机，充分发挥自身优势，积极解决存在的问题，期待成都成为未来基因测序新高地。　　本文作者：Lambyang

ATP微生物检测仪作为一种可靠的检测工具，以生物化学反应将微生物的存在转化为可测量的光信号为检测原理，不仅实现了对微生物数量的快速检测，也为各种应用领域提供了关键的卫生状况评估。了解更多ATP微生物检测仪产品详情→https://www.instrument.com.cn/show/C541815.htmlATP的基本概念三磷酸腺苷（ATP）是一种在所有活细胞中广泛存在的能量转移分子。它在细胞的能量代谢过程中起着核心作用，每个活细胞都包含恒定量的ATP。因此，ATP的存在可以作为生物活性的指标，反映样品中微生物的数量和活动状况。ATP的检测对于评估细菌、真菌以及其他微生物的存在和数量具有重要意义。检测过程的第一步：ATP的释放ATP微生物检测仪的工作始于样品中的ATP释放。检测过程中，首先使用ATP拭子从样品中提取ATP。ATP拭子含有特殊试剂，这些试剂能够裂解细胞膜，从而释放细胞内的ATP。这一过程是确保所有可测量的ATP都从细胞中释放出来的重要步骤，为后续的荧光检测提供了充足的ATP源。荧光反应的核心：荧光素酶—荧光素体系释放出的ATP与拭子中含有的荧光素酶和荧光素发生反应，形成荧光反应。荧光素酶是一种催化剂，它能够将ATP转化为荧光素，通过与荧光素的反应产生光信号。这一反应基于萤火虫发光的原理，其中荧光素酶催化荧光素与ATP结合，生成光信号。这一过程的核心是荧光素酶的催化作用，它使得ATP的存在能够通过发光现象被检测到。光信号的测量与结果分析产生的光信号通过荧光照度计进行测量。荧光照度计能够准确地捕捉到反应产生的光信号强度，并将其转化为数字信号。光信号的强度与样品中ATP的浓度成正比，因此，可以通过测量光信号强度来推断样品中微生物的数量。较强的光信号通常意味着较高的ATP含量，从而反映出样品中微生物的较多存在。应用与优势ATP微生物检测仪因其快速、准确的检测能力，被广泛应用于食品安全、医疗卫生、制药和环境监测等领域。其能够实时、可靠地评估样品中的卫生状况，确保环境和产品的质量。相较于传统微生物检测方法，ATP检测法提供了更为便捷和即时的结果，帮助我们迅速做出响应和决策。结论ATP微生物检测仪通过将细胞中的ATP转化为光信号，提供了一种可靠的微生物检测方法。其工作原理涵盖了从ATP的释放、荧光反应的核心到光信号测量，为微生物检测提供了科学、准确的解决方案。这一技术的应用更大地提升了卫生监测的效率，确保了各种行业的安全与质量。