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黄岩谊小组DNA测序方法研究获重要突破—新闻—

发布时间:2017-12-03 阅读:

  黄燕益组DNA测序方法研究取得新突破 - 新闻 - 科学网

  北京大学生物动态光学影像中心/北京未来基因诊断高科技创新中心/生命科学/工程联合中心黄燕怡教授在DNA测序研究方面取得重大突破。该团队基于谢小亮教授率先开创的荧光测序技术,开发了基于测序的纠错编码(ECC)测序新概念。 ECC测序使用独特的SBS策略,通过利用在多轮测序过程中产生的简并序列之间的信息冗余,大大提高了测序的准确性。这一进展发表在2017年11月6日的“自然 - 生物技术”杂志的一篇名为“基于信息论的错误修正的高精度荧光DNA测序”的论文中。

  ECC测序的化学反应采用了谢晓亮小组于2011年首次报道的荧光生成测序技术(Nature Methods(2011)8,575)。其原理是DNA互补链的切割可以释放延伸的核苷酸荧光分子,可以用低错误率的SBS实现这一反应的使用,在此基础上,近年来黄岩毅的小组对此方法进行了扩展(ChemBioChem(2015)16,1153),为此技术奠定了基础突破。该团队首先通过荧光测序对荧光标记分子进行了化学优化,设计合成了不同波长,性能更好的测序底物分子。参与聚合酶各阶段的反应动力学基于对化学反应速率,完成度,荧光生成测序副反应等关键技术细节的详细了解,对ECC测序原理的原型进行了改进以及测序反应条件和信号采集流程的迭代优化。基于数据建立了测序信号准确的相位损失模型,并提出了二次扩展理论。在此基础上开发了算法软件,简化了测序反应的异相响应,使其成为可行。

  在ECC测序方法中,序列信息的冗余来源于黄岩易研究组新开发的双碱基荧光SBS测序程序,根据配对碱基和序列将其序列分为两对匹配碱基对,进行一轮DNA测序,得到三条正交的简并序列码,这三个码可以相互验证,不但可以通过解码得到真正的碱基序列信息,而且还具有纠正单轮测序错误现场,ECC编解码策略在电信,存储等领域得到了广泛的应用,并已被证实能有效检测和纠正数据传输或存储的错误。第一次引入了冗余编码的概念,以及低错误率的荧光测序技术hnology巧妙地结合了实验室的原型,构建了200多个碱基序列的单端测序无误差的实验结果。

  作者包括北京大学博士后研究员陈子田,博士生周文雄,乔硕,康力,段海峰副研究员,谢小良教授和黄炎一教授;黄炎一是本文的作者。这项工作是由北京市科学技术委员会,科技部863计划,国家自然科学基金,北京大学 - 清华生命科学联合中心和北京未来基因诊断高科技创新中心资助。

  黄岩队主页:http://gene.pku.edu.cn/

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