一种基因测序的方法

文档序号:470564阅读:484来源:国知局
一种基因测序的方法
【专利摘要】本发明公开了一种基因测序的方法,利用三种不同波长的激光激发三种荧光标记的核苷酸分子,所述的核苷酸分子为A、C、G和T四种核苷酸分子中的任意三种,剩余一种核苷酸分子无荧光核酸标记,该方法以无荧光激发为标志重新定义了测序仪,是一种采用三色荧光边合成边测序的方法。该方法简化了合成步骤,且成像装置较为简单,成本低;而且采用的荧光标记核酸荧光分子只有3种,每个测序周期都不会在DNA链上留下多余的残留分子,不会影响DNA聚合酶与待测的DNA链的结合,可以大幅度地提高测序准确率和读长。
【专利说明】一种基因测序的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于基因测序【技术领域】,具体涉及一种基因测序的方法。
【背景技术】
[0002]DNA测序(DNA sequencing)是指分析特定DNA片段的碱基序列,也就是腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)和鸟嘌呤(G)的排列方式。快速,准确和低廉的DNA测序方法将极大地推动生物学和医学的研究和发现。现在,已经可以测定了包括人类基因组和其他许多动物、植物和微生物物种的完整基因序列,有助于更深入地了解生命的本质。临床上,许多和疾病有关的基因测定则让医护人员更好地诊断和治疗病患,逐渐体现基因测序的巨大应用前景。
[0003]早在1977年,Sanger等发明双脱氧链末端终止法。同时的Maxam和Gilbert则发明了化学降解法进行碱基序列的测定。第一代DNA测序仪器使用的是Sanger的方案。后来经过改进成为四色荧光,利用毛细管电泳的高度自动化测序系统。第一代DNA测序仪的产生具有划时代的意义,90年代美国的人类基因组计划就是利用大规模的Sanger测序仪获得第一个完整的人类基因组。由于其准确性高,所以作为基因组的"参照"序列而被采用。
[0004]但是第一代DNA测序仪器的消耗成本巨大,样品通量小,导致测序花费时间长。要花数十亿美元的资金,上万的科研人员和超过十年的时间才能获得一个人的完整基因,所以在应用上受到很大的限制。
[0005]进入21世纪后,陆续出现了更为强大的第二代基因测序技术。主要是Roche公司的焦磷酸测序法,11 Iumina公司的DNA合成终止法测序以及Life Technologies公司的DNA连接测序法。这些公司利用商业化提供的仪器,以短的连续性的片段序列和测序阅读长度的形式,可以将获得一个人的基因组的时间缩小到数周,成本只需要数十万美元左右。
[0006]但是现有的基因测序技术存在如下问题:(l)R0Che公司的方法对连续相同序列的DNA测序准确率差,因为其方法没有采用合成终止技术,而且需要利用多种酶,效率低,成本高,已逐渐被市场淘汰;(2) Life Tech公司的DNA连接测序缺点是使用连接酶而不是聚合酶,所以准确率不好,而且成本很高;(3) Illumina公司比上述两个公司的方法更好,其主要缺点是利用4种荧光分子,成本高,装置复杂,而且每个测序周期都会在DNA链上留下多余的残留分子。

【发明内容】

[0007]本发明的目的在于提供一种用于基因测序的方法,该方法简化了合成步骤,且成像装置较为简单,成本低;而且采用的荧光标记核酸荧光分子只有3种,每个测序周期都不会在DNA链上留下多余的残留分子,不会影响DNA聚合酶与待测的DNA链的结合,可以大幅度地提高测序 准确率和读长。
[0008]本发明的上述目的是通过如下技术方案来实现的:一种基因测序的方法,利用三种不同波长的激光激发三种荧光标记的核苷酸分子,所述的核苷酸分子为A、C、G和T四种核苷酸分子中的任意三种,剩余一种核苷酸分子无荧光核酸标记,以该方法为基础重新定义了基因测序仪,是一种采用三色荧光边合成边测序的方法。
[0009]该方法采用三色荧光边合成边测序,与目前市场主流的四色荧光测序仪有本质的区别。
[0010]作为本发明的一种优选的实施方案,本发明提供的基因测序的方法,具体含以下步骤:
(1)合成一套基因测序用核酸分子,包括三种荧光标记核酸分子和一种无荧光标记核酸分子,所述的三种荧光标记核酸分子为A、C、G和T四种核苷酸分子中的任意三种,剩余一种即为无荧光标记的核酸分子;
(2)将待测的单链DNA连接到通用的DNA序列上,然后固定在玻璃基底表面;
(3)将互补的DNA引物与连接有待测DNA的通用的DNA序列配对,并且引物上设有3,-OH官能团;
(4)利用DNA聚合酶,将上述荧光标记核酸加入到引物的3’-OH上,获得待测样品;
(5)使用3种不同波长的激光分别先后照射待测样品,每种激光会激发相应的荧光基团,并且产生相应的 荧光,通过显微镜成像系统,信号通过3种不同的滤波片,读出每段DNA上带有的不同荧光信号,其中3种不同波长的激光为波长之间差别在30nm以上的激光;
(6)化学切除保护基团,引物3’-OH上的-N3,以及荧光分子和碱基之间的-N3 ;
(7)进行下一轮的测序,测得引物的DNA序列,从而测得待测DNA的序列。
[0011]本发明步骤(1)中采用的一套基因测序用核酸分子,包括三种荧光标记的核酸分子A,C和G,以及一种无荧光标记的核酸分子T,各核酸分子的结构式如下:
【权利要求】
1.一种基因测序的方法,其特征是:利用三种不同波长的激光激发三种荧光标记的核苷酸分子,所述的核苷酸分子为A、C、G和T四种核苷酸分子中的任意三种,剩余一种核苷酸分子无荧光核酸标记,以该方法为基础重新定义了基因测序仪,是一种采用三色荧光边合成边测序的方法。
2.根据权利要求1中的基因测序方法,其特征是包含以下步骤: (1)合成一套基因测序用核酸分子,包括三种荧光标记核酸分子和一种无荧光标记核酸分子,所述的三种荧光标记核酸分子为A、C、G和T四种核苷酸分子中的任意三种,剩余一种即为无荧光标记的核酸分子; (2)将待测的单链DNA连接到通用的DNA序列上,然后固定在玻璃基底表面; (3)将互补的DNA引物与连接有待测DNA的通用的DNA序列配对,并且引物上设有3,-OH官能团; (4)利用DNA聚合酶,将上述荧光标记核酸加入到引物的3’-OH上,获得待测样品; (5)使用3种不同波长的激光分别先后照射待测样品,每种激光会激发相应的荧光基团,并且产生相应的荧光,通过显微镜成像系统,信号通过3种不同的滤波片,读出每段DNA上带有的不同荧光信号,其中3种不同波长的激光为波长之间差别在30nm以上的激光; (6)化学切除保护基团,包括引物3’-OH上的-N3,以及荧光分子和碱基之间的-N3 ; (7)进行下一轮的测序,测得引物的DNA序列,从而测得待测DNA的序列。
3.根据权利要求2所述的基因测序方法,其特征是:步骤(1)中采用的一套基因测序用核酸分子,包括三种荧光标`记的核酸分子A,G和C,以及一种无荧光标记的核酸分子T,各核酸分子的结构式如下:
4.根据权利要求3所述的基因测序方法,其特征是:所述的荧光分子ISrhodamineX或Alexa Fluor 594,所述的荧光分子2为Cy5或Alexa Fluor 647,所述的荧光分子3为BOIDIPY-FL 或 Alexa Fluor 488。
5.根据权利要求3所述的基因测序方法,其特征是:所述的荧光标记核酸分子C通过以下合成工艺制得:
6.根据权利要求1或2所述的基因测序方法,其特征是:所述3种不同波长的激光,激光波长为任意三种可见光波段的、与荧光分子对应的、彼此相差30纳米以上的激光组合。
7.根据权利要求6所述的基因测序方法,其特征是:所述3种不同波长的激光,所述激光的波长为 488nm, 568nm 和 643nm ;或 512nm, 568nm 和 633nm。
【文档编号】C12Q1/68GK103866010SQ201410069473
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年2月28日 优先权日:2014年2月28日
【发明者】郭诚 申请人:郭诚
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