测序仪发展历史

phi X174
The phi X 174 (or ΦX174) bacteriophage was the first DNAbased genome to be sequenced. This work was completed by Fred Sanger and his team in 1977.[1]
二代测序-焦磷酸测序法” （pyrosequencing）
焦磷酸测序技术是由4种酶催化的同一反应体系中的酶级联化学发光反应。
焦磷酸测序技术的原理是：引物与模板DNA退火后，在DNA聚合酶(DNA p百度文库lymerase)、ATP硫酸化酶(ATP sulfurytase)．荧光素酶(1uciferase)和三磷酸腺 苷双磷酸酶(Apyrase)4种酶的协同作用下，将引物上每一个dNTP的聚合与一次荧 光信号的释放偶联起来，通过检测荧光的释放和强度，达到实时测定DNA序列的目 的。
参考文献：Sanger, F.; Air, G. M.; Barrell, B. G.; Brown, N. L.; Coulson, A. R.; Fiddes, J. C.; Hutchison, C. A.; Slocombe, P. M.; Smith, M. (1977). "Nucleotide sequence of bacteriophage ΦX174 DNA". Nature 265 (5596)
测序仪发展历史
Human Genome Project
Sanger sequencing 酶法测序-双脱氧核苷 酸末端终止测序法
双脱氧核苷酸在脱氧核糖上没有聚合酶延伸链所需要的3’ －OH基团，所以可被用作链终止试剂。
在1980年发表的论文中，他提出将小片断的DNA在ssDNA 噬菌体中的克隆与末端终止法结合可以提高测序速度。将 限制性内切酶酶切得到的DNA随机片断，利用一段连接寡 聚核苷酸插入修饰过的噬菌体M13mp2的EcoRI位点，培养 收集重组噬菌体，并分离DNA。用来自噬菌体载体的“侧 翼引物”通过链末端终止法来测每个插入的DNA的序列。 参考文献：Sanger, F., et al. 1980. Cloning in singlestranded bacteriophage as an aid to rapid DNA sequencing. J. Mol. Biol. 143: 161-178.
反应体系中剩余的dNTP和残留的少量ATP在Apyrase的作用下发生降解。
第5步：加入另一种dNTP,使第2-4步反应重复进行，根据获得的 峰值图即可读取准确的DNA序列信息。
454 Life Science，Genome Sequencer
20 System
《Nature》杂志以里程碑事件报道，开创了边合成 边测序的先河，也成为第二代测序的先锋。它的产 量为20,000,000个碱基/天。
Molecular Dynamics推出MegaBACE 1000毛细管电泳测序仪；产量为250,000500,000个碱基/天。该公司2003年被GE收 购。
在Sanger测序时代，美国应用生物系统公司（ABI）一直是该行业的龙头老大，其 垄断地位无人能撼，从早期的377到全自动化的3730xl，ABI的测序仪被广泛应用在 基因组学研究的各个方面。
1980年 鸟枪法测序
真核生物在基因表达时，结构基因中的内含子不能指导蛋白质的合成。所以真核生 物的目的基因不能用“鸟枪法”获得。
高等真核生物（如人类）基 因组中有大量重复序列，导 致判断失误。
第一台商业化的DNA测序仪（ABI Prism 370A）
Hitachi and Akiyoshi Wada develop high throughput robotic detection; later incorporated into ABI sequencing products
焦磷酸测序技术的反应体系由反应底物、待测单链、测序引物和4种酶构成。反应底 物为5’-磷酰硫酸(adenosine- 5’-phosphosulfat，APS)、荧光素(1uciferin)。
第1步：1个特异性的测序引物和单链DNA模板结合，然后加入酶混合物（包括DNA Polymerase、ATP Sulfurylase、Luciferase和Apyrase）和底物混合物（包括APS 和Luciferin）
Maxam–Gilbert sequencing
An example Maxam–Gilbert sequencing reaction. Cleaving the same tagged segment of DNA at different points yields tagged fragments of different sizes. The fragments may then be separated by gel electrophoresis.
由Applied Biosystems推出；产量为1,000个碱基/天。
Prism 310-第一台毛细管电泳测序仪
Prism 310-第一台毛细管电泳测序仪
它采用毛细管电泳技术取代传统的聚丙烯酰胺电泳，通过单引物PCR测序反应，生 成的PCR产物是相差1个碱基的3'末端为4种不同荧光染料的单链DNA混合物，使得 四种荧光染料的测序PCR产物可在一根毛细管内电泳，从而避免了泳道间迁移率差 异的影响，大大提高了测序的精确度。它的产量为5,000-15,000个碱基/天
第2步：向反应体系中加入1种dNTP,如果它刚好能和DNA模板的下一个碱基配对， 则会在DNA 聚合酶的作用下，添加到测序引物的3‘末端，同时释放出一个分子的焦 磷酸（PPi）。
第3步：在ATP硫酸化酶的作用下，生成的PPi可以和APS结合形成ATP;在荧光素酶的 催化下，生成的ATP又可以和荧光素结合形成氧化荧光素，同时产生可见光。通过 CCD光学系统即可获得一个特异的检测峰，峰值的高低则和相匹配的碱基数成正比。