[發明專利]使用單分子多次通過納米孔達到精密測序的基因測序儀

有效

• 申請號: 201811072100.X
• 申請日: 2018-09-14
• 公開（公告）號: CN109266537B
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發明（設計）人: 唐元華
• 申請（專利權）人: 首度生物科技（蘇州）有限公司;蘇州首度基因科技有限責任公司;合肥首度基因科技有限公司
• 主分類號: C12M1/36
• 分類號: C12M1/36;C12M1/34
• 代理公司: 北京精金石知識產權代理有限公司 11470
• 代理人: 張黎

本發明提供了一種使用單分子多次通過納米孔達到精密測序的基因測序儀，所述儀器包括納米孔測序系統、數據采集分析系統和中央控制系統；納米孔測序系統中的納米孔是雙向可流動的，能夠實現多次單個堿基的識別；數據采集分析系統對納米孔中的離子電流信息進行數據采集，并進行實時地數據處理和分析，得到去除噪音后的精確長鏈DNA的序列數據；中央控制系統：通過反饋控制系統電路對各個系統進行實時控制，確保各個系統在亞微秒的同步時間下進行協同工作。解決了現有技術中納米孔測序儀精度較低的問題，大大提升了DNA序列的測序質量。

技術領域

本發明涉及DNA測序領域，具體涉及一種使用多分子多次通過納米孔達到精密測序的基因測序儀。

背景技術

DNA(Deoxyribonucleic acid，脫氧核糖核酸)序列是生命的藍圖，蘊含著整個生物體的遺傳信息。快速準確的解讀這些遺傳信息對生命科學的進步和生物環境的發展具有重要的意義。然而生物體的基因多樣性高、容量巨大，要正確解讀生物體的遺傳信息就需要快速、精準的DNA探測技術。近年來，單分子檢測已發展為令人矚目的研究領域，其中納米孔單分子檢測技術是一種新型的單分子檢測技術，這種檢測方法十分簡單卻很可靠，不需對分子預先做標記或固定，只要有一個待測分子就可提供一個可觀的電流信號，檢測靈敏度達到了化學分析的理想極限。目前納米孔檢測技術已被廣泛應用于DNA測序、疾病檢測、藥物篩選和環境監測領域。

中國發明專利CN102099668B為了更快地提供更多的定序信息，公開了一種納米孔裝置，說明書中具體公開了“結合第一和第二室描述了本發明，但本發明不限于兩個室，因為可存在經由第三、第四、第五或第n個納米孔(所有的納米孔均受到相同的電勢)連接到輸入室的第三、第四、第五或第n個室”。中國實用新型專利CN207318400U公開了提出一種噪音影響小、檢測靈敏度高、檢測時間短、待檢測物穿孔速度低的雙層納米孔裝置，具體公開了“所述裝置包括由頂部至底部順次連通的第一腔室、第二腔室和第三腔室，所述第一腔室與所述第二腔室由第一納米孔道連通，所述第二腔室與所述第三腔室由第二納米孔道連通，所述第一納米孔道為固態納米孔道，所述第二納米孔道為生物納米孔道。”

以Pacific Biosciences和Oxford Nanopores為代表，可以將測序長度增加到超過10K，測序時間降低到2小時之內，具有巨大的意義。但其方法最大的問題，是其精確度太低。目前的標準，比如Oxford Nanopores的序列質量，可以達到85％。距離第二代測序儀的序列平均質量Q30(出錯率1/1000)有很大的差距。該測序儀，只能用于確定細菌、病毒、病原體的身份，也可以用來加速基因組測序的組裝。但不能作為序列報告變異的依據，尤其不能在癌癥變異的序列中發現這些變異。因此開發一臺高效和低成本的DNA測序儀是實現精準化生命科學研究和生物醫藥發展創新的必由之路，方可真正實現DNA測序廣泛的應用價值。

發明內容

為解決現有技術中納米孔測序儀精度較低的問題，本發明提供了一種使用單分子多次通過納米孔達到精密測序的基因測序儀，大大提升了DNA序列的測序質量，具體技術方案如下：

一種使用單分子多次通過納米孔達到精密測序的基因測序儀，所述儀器包括納米孔測序系統、數據采集分析系統和中央控制系統；納米孔測序系統實現單個堿基的識別；數據采集分析系統對納米孔中的離子電流信息進行數據采集，并進行實時地數據處理和分析，測量出長鏈DNA的序列；中央控制系統通過反饋控制系統電路對各個系統進行實時控制，確保各個系統在亞微秒的同步時間下進行協同工作。

具體地，所述納米孔測序系統包括在水溶液中設置納米孔和被嵌入納米孔的脂肪膜；所述脂肪膜兩側設置有用于施加電壓的電極；所述脂肪膜的一側稱為A室，另一側稱為B室；所述數據采集系統將多次收集到的電流信號信息進行綜合分析，得到去除噪音后的精確測序數據。

根據所述的測序儀可通過以下步驟進行測序：