DNA测序仪：454测序仪

454测序仪的出现极大促进了测序业务的开展，科研人员已经将测序技术作为解决科研工作中许多常见 问题的利器。

这是因为454测序仪在以下几个方面取得了质的突破：首先是解决了高通量测序问题；其次它简 化了样品准备步骤，将以往转化大肠杆菌扩增质粒的繁琐过程全部用简单的体外PCR扩增法替代了；最后， 它缩小了测序反应体积，节省了 试剂 。这样，454测序仪做到了以极其低廉的价格进行大规模平行测序反应。

它的测序规模之大、测序费用之低是以往的测序仪无法匹敌的。454测序仪与其它的新一代测序仪一起，降低 了测序检测的费用，推动了测序技术平民化进程，使得小实验室也能开展测序检测项目，打破了以往只有少 数几个大型测序中心才能进行测序研究的“垄断地位”。

在过去的18个月里，由于有了454测序仪的帮助， 人们对人类基因组的结构有了更深入的了解，同时第一次使用非Sanger测序法对个人进行了测序，还建立了 一种发现小RNA的新方法。不过，要能让更多的人使用上新一代的测序产品，它们还需要变得更便宜，并且 更加容易操作。

在一段时间之内，454测序仪必定会进一步降低测序费用，帮助人们迎接个人基因组时代的到 来。

自从诺贝尔奖得主Frederick Sanger和Walter Gilbert（图2）分别发明了链终止法DNA测序技 术（sequencing by chain termination technique）和链断裂法DNA测序技术（sequencing by chain fragmentation technique）之后，人们就一直希望能够扩大DNA测序技术的处理规模。

到了今天，我们对测 序技术的需求和对计算机技术的需求一起出现了迅猛的增长，因为测序技术的发展速度已经远远跟不上实验 要求的增长速度。

于是出现了好几种替代Sanger测序法的新型测序方法，比如杂交测序法、借助原子力显微 镜（atomic force microscopy）直接DNA成像测序法（direct imaging of DNA sequence）、质谱分析法、合成测序法以及微液流测序法等等。

在我们进行人类基因组计划时还出现了三项技术改进方法，即使用荧光 标记物取代了放射性标记物来标记终止碱基（双脱氧碱基）；

使用毛细管电泳（capillary electrophoresis） 取代了传统的平板凝胶电泳；建立了末端配对测序法（paired-end sequencing）来对质粒、fosmid、人工 细菌染色体（BAC）等短片段序列进行测序，解决了测序长度带来的限制问题。

同时，开展研究的自动化液 体分装技术（liquid-handling robotics）帮助我们摆脱了人工试管操作，可以用自动化的方式在微量滴定板 （microtiter plate）上装载待测序样品（质粒等），极大地降低了测序的费用和劳动强度。

随着美国454 Life Sciences公司（该公司现已被美国罗氏公司收购）的第一台新一代测序仪——454测 序仪的面世，我们获得了一种完全不同的测序方式。454测序仪引领的新一代测序技术在一直困扰传统测序技 术的三个瓶颈问题上取得了突破。

这三个问题分别是文库制备、模板制备和测序。而且，在随后出现的其它 新一代测序仪产品身上，我们或多或少都会发现在454测序仪上使用到的技术，这也足以说明454测序仪的技 术创新的确取得了巨大的成功。

454测序仪的先行者地位使它对整个测序业的影响远远超过了其它新一代测序仪竞争对手。

这一点 从Leamon、Rothberg等人撰写的一篇介绍2005年技术进展的论文被引用了570多次的事实，以及有100 多篇经过同行审议的关于人类遗传学、代谢组学、生态学、进化学以及古生物学的论文（peer-reviewed publications）都是使用454测序仪开展的研究多个事实中都能够得到证明。

454测序仪技术是继Sanger测序 技术之后出现的第一个用于对细菌基因组进行从头测序的新技术，也是第一个被用来对人类基因组进行测序 的非Sanger测序技术。

其它使用454测序仪开展的重要研究项目包括探究蜜蜂消失原因的项目、研究人类基 因组重排复杂性的项目、建立用于研究传染性疾病新方法的项目以及对尼安德特尔人（Neanderthal）基因组 的测序项目等。