Nanoporetechnique發(fā)展歷史PARTONE理論提出：>>使用納米孔作為生物傳感器的想法是從20世紀(jì)90年代開(kāi)始由幾個(gè)小組提出的（Church

etal.,submitted1995,published1998;

Kasianowicz

etal.,1996）>>研究人員證實(shí)，通過(guò)納米孔的離子電流取決于與納米孔相互作用和傳遞的核酸堿基種類(lèi)

(Akeson

etal.,1999;

Derrington

etal.,2010;

Manrao

etal.,2011;

Wallace

etal.,2010)>>納米孔還能依次核酸分子中堿基的順序。（Akeson

etal.,1999;Bayley

etal.,2006;

Laszlo

etal.,

2014;Song

etal.,1996)。付出實(shí)踐：>>牛津納米波爾技術(shù)成立于2005年，目的是將這些概念證明研究轉(zhuǎn)化為商用的第三代測(cè)序設(shè)備。這是一種可以檢測(cè)單鏈DNA分子堿基通過(guò)納米孔的裝置，它的宣稱(chēng)沒(méi)有理論上的閱讀長(zhǎng)度限制(除了在樣品制備過(guò)程中引入的)，在2012年的基因組生物學(xué)和技術(shù)會(huì)議上受到了熱烈的歡迎。(CheckHayden,2012;

Eisenstein,2012)Nature：首次！納米孔測(cè)序讓流感病毒終于“無(wú)所遁形”2018.4.26（1）變革前的“RNA測(cè)序”許多病毒（包括脊髓灰質(zhì)炎病毒、埃博拉病毒以及普通感冒病毒）將其遺傳信息存儲(chǔ)為RNA，而非DNA。幾乎所有的“RNA測(cè)序”都使用一種叫做逆轉(zhuǎn)錄酶的病毒酶，它通過(guò)將RNA轉(zhuǎn)到到DNA鏈中完成測(cè)序，而這種傳統(tǒng)的“RNA測(cè)序”技術(shù)自20世紀(jì)70年代被發(fā)明以來(lái)就未改變過(guò)，這一技術(shù)缺陷也導(dǎo)致沒(méi)有人對(duì)上述病毒的RNA基因組進(jìn)行直接測(cè)序。（2）微小但強(qiáng)大今年1月，英國(guó)牛津納米技術(shù)公司）的研究人員使用一種名為MinION的巧克力棒大小的設(shè)備，直接對(duì)RNA進(jìn)行測(cè)序。這項(xiàng)研究著眼于信使RNA（一個(gè)傳遞來(lái)自DNA的信息以構(gòu)建蛋白質(zhì)的RNA分子家族）的轉(zhuǎn)錄物。Barnes的團(tuán)隊(duì)將這種方法應(yīng)用于甲型流感的基因組（3）技術(shù)瓶頸鑒定RNA化學(xué)修飾的方法。到目前為止，研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了100多種，但他們幾乎不知道其中的大部分在做什么，而這很大程度上是因?yàn)椴豢赡軐?duì)它們進(jìn)行一個(gè)系統(tǒng)的研究。應(yīng)用即時(shí)檢測(cè)傳染源太空應(yīng)用非整倍體檢測(cè)文獻(xiàn)記載從樣品準(zhǔn)備到發(fā)現(xiàn)致病菌只需要6小時(shí)時(shí)間，而從樣品放置機(jī)器到發(fā)現(xiàn)致病菌只需要4分鐘。文章列舉了截至目前用MinION測(cè)序儀涉及研究的物種及詳細(xì)描述了西非爆發(fā)埃博拉病毒時(shí)，MinION測(cè)序方法在病毒檢測(cè)過(guò)程中起到的重要作用。在胎兒非整倍體產(chǎn)前檢測(cè)中發(fā)揮重要作用。利用正常平臺(tái)，通常需要1-3周時(shí)間獲得結(jié)果。而利用MinION測(cè)序方法，文獻(xiàn)報(bào)道只需要4小時(shí)在太空飛行中，發(fā)掘細(xì)菌和病毒是很困難的事情。大部分研究是將樣品帶回地球進(jìn)行測(cè)序鑒定。目前，準(zhǔn)備利用MinION測(cè)序儀在國(guó)際空間站進(jìn)行病菌的實(shí)時(shí)測(cè)序PARTTWOPrinciples/video/av12871119?share_medium=android&share_source=copy_link&bbid=AWIANlRjAjYPbV9oFCYUJhQtHn1LekgpTDBRinfoc&ts=1539249913753TheOxfordNanoporesequencingprocessSuspendedlibrarymoleculesareconcentratednearnanoporesembeddedinthemembrane.Avoltageappliedacrossthemembraneinducesacurrentthroughthenanopores.Schematicofalibrarymolecule,showingdsDNAligatedtoaleaderadapterpre-loadedwithamotorproteinandahairpinadapterpre-loadedwithahairpinprotein,andthetetheringoligos.AllpicturesofthissectionarefromMinIONAnalysisandReferenceConsortium:Phase1datareleaseandanalysis.Sequencingstartsfromthe5’endoftheleaderadapter.ThemotorproteinunwindsthedsDNAallowingsingle-strandedDNAtopassthroughthepore.Aflowcellcontains512channels(grey),eachchannelconsistingof4wells(white).Eachwellcontainsapore(blue)andasensor.Atanygiventime,thedeviceisrecordingthedatastreamfromthewellsoftheactivewell-group,inthisexample,g1.TheOxfordNanoporesequencingprocessPerturbationinthecurrentacrossthenanoporeismeasured3,000timespersecondasssDNApassesthroughthenanopore.The‘bulkdata’aresegmentedintodiscrete‘events’ofsimilarconsecutivemeasurements.The5-mercorrespondingtoeacheventisinferredusingastatisticalmodel.TheOxfordNanoporesequencingprocessThe1Dbase-callsareinferredseparatelyforthetemplateandcomplementeventsignals.Alignmentofthe2Dbase-callsfromtheeventsignalsfromboth,andthe1Dbase-callsareusedtoconstrainthe2Dbase-calls.TheOxfordNanoporesequencingprocessTheworkflowFromOxfordNanoporetechniqueofficialwebsiteBiologicalnanoporesTypesofNanoporesSolid-statenanoporesα-hemolysin(α-溶血素）Msp-A(恥垢分枝桿菌孔蛋白A)Biologicalnanopore——α-hemolysin(α-溶血素）Fromwikipedia

α-hemolysinisachannel-formingtoxinreleasedbyStaphylococcusaureus,whichcanformatransmembraneheptamersnanoporeoneukaryoticcellmembranesandotherlipidbilayers.α-hemolysinisaheptamericproteinporewithaninnerdiameterof1nm,about100,000timessmallerthanthatofahumanhair.Thisdiameteristhesamescaleasmanysinglemolecules,includingDNA.Msp-A(分枝桿菌孔蛋白A)MycobacteriumsmegmatisporinA(MspA)isthesecondbiologicalnanoporecurrentlybeinginvestigatedforDNAsequencing.TheMspAporehasbeenidentifiedasapotentialimprovementoverαHLduetoamorefavorablestructure.ProteinimagefromOPMdatabaseAnaturalMspA,whilefavorableforDNAsequencingbecauseofshapeanddiameter,hasanegativecorethatprohibitedsinglestrandedDNA(ssDNA)translocation.Thenaturalnanoporewasmodifiedtoimprovetranslocationbyreplacingthreenegativelychargedasparticacidswithneutralasparagines.TheelectriccurrentdetectionofnucleotidesacrossthemembranehasbeenshowntobetenfoldmorespecificthanαHLforidentifyingbases.Solid-stateNanopores——FuturegenerationsofnanoporesFromOxfordNanoporetechniqueofficialwebsiteAsolid-statenanoporeistypicallyananometer-sizedholeformedinasyntheticmembrane(usuallySiNxorSiO2).Theporeisusuallyfabricatedbyfocusedionorelectronbeams,sothesizeoftheporecanbetunedfreely.HybridporesGraphene(石墨烯)Thefinedepthofthegraphenemembraneprovidesoptimalspatialreso