DNA定序 過去現在與未來 | 合法醫療器材資訊網

2018年12月6日—...的名字：「次世代定序」（Nextgenerationsequencing）。這些次世代定序的原理，不外乎以下三步：第一，將DNA打散成碎片（稱作散彈槍法）。

自 1953 年解開 DNA 的構造開始，為瞭解人類基因圖譜點亮了曙光；2003 年，人類基因體計畫宣布完成；2015 年，Veritas Genetics 宣布能以 1000 美元的成本定序一個人的所有基因，基因定序的發展有了飛躍性的成長。然這些定序技術的發展背後，卻是各種科學家的嘗試錯誤和絞盡腦汁，同時也成為了許多科學人茶餘飯後的有趣故事。

回到一開始，剛解開 DNA 構造之時，科學家就有想過要測定其序列，然而當時用在定序蛋白質的方法，用在 DNA 上卻是功敗垂成，因為核酸太長，而且鹼基間的性質太相像。一開始定序也不是針對 DNA，而是針對 RNA，如細菌的 rRNA 或 tRNA，或是噬菌體的單股 RNA 基因，原因很簡單，因為一開始並沒有像 PCR 那樣能大量複製核酸的技術，只好來定序這種大量存在生物體內的核酸。在 1965 年，Robert Holley 等人終於定序了 S. cerevisiae 對應到 alanine 的 tRNA。同時，Fred Sanger 等人發明了一種用放射性標定的 DNA 片段，加上 2D fractionation（電泳＋層析）的方法來定序，初代的 DNA 定序才開始有了雛型。

接下來的改進，在於把 2D 改成只使用電泳來分離 DNA 片段，雖然有了進步，但仍嫌麻煩。最大的躍進在 1977 年，Sanger 使用了聚合鏈終止（chain-termination）方法，此方法使用四種不同的 ddNTPs，因為他們比正常的 dNTP 少了 3’ 端的 OH 基，當 DNA 在聚合時若使用 ddNTPs 會停止延長。藉由在正常的 dNTPs 中加入少量標定過的 ddNTPs，可以聚合出各種不同長度的 DNA，這樣的混合物經過電泳，即可分離出所有的序列。這就是後來最為人所稱道的 Sanger sequencing，直到現在實驗室還會使用，Sanger 當初大概沒想過他會名留青史吧。後來的優化也僅是把標定從放射性物質改成螢光、使用更有效率的聚合酶，以及用毛細管取代電泳等，而基於此原理的定序，就稱作「第一代定序」。

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