边合成边测序技术的历史

助力Illumina仪器的新一代测序技术的发展

History of Illumina Sequencing

剑桥大学化学系的“蓝天”研究逐渐演化出革命性的边合成边测序(SBS)技术,这正是Illumina测序仪器的基础。

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观看SBS技术如何工作。

二十世纪九十年代中期,剑桥大学的科学家Shankar Balasubramanian博士和David Klenerman博士正利用荧光标记的核苷酸,在单分子水平观察聚合酶合成固定在表面的DNA时的运动。

剑桥科学家对第一份人类基因组草图的贡献,以及该大学在DNA研究上的悠久历史,包括Alexander Todd、James Watson、Francis Crick和Fred Sanger,激发了Balasubramanian和Klenerman博士去推理这种方法将如何用于DNA的测序。

1997年夏天,实验室和当地酒吧中的一系列创意讨论激发了克隆芯片的使用和短序列的大规模并行测序的想法,它利用可逆终止子进行固相测序(后来被称为边合成边测序技术,或SBS)。这成为一种新的DNA测序方法的基础。

1998年,Balasubramanian和Klenerman找到了风险投资公司Abingworth Management,并获得最初的种子资金来成立Solexa。早期的研究和开发工作是在剑桥的化学系开展的,直到2000年,Solexa公司在Chesterford科技园建立。

2001年,该团队的研究进展吸引了1200万英镑的第一轮融资,使其能够建立自己的管理团队。三年后,Solexa收购了Manteia的分子聚类技术。单个DNA分子扩增成簇,提高了基因检出的保真度和准确性,同时通过产生更强的信号降低了光学组件的成本。

一年后,该团队对噬菌体phiX-174进行了完整基因组的测序,这也是Sanger利用其方法测序的第一个基因组。然而,SBS技术产生了明显更多的序列数据,在单次运行中带来了超过300万个碱基。

2005年,Solexa以反向并购的方式收购仪器公司Lynx Therapeutics,成为国际上市公司(纳斯达克),其办事处设在英国切斯特和美国加利福尼亚州海沃德。设在海沃德的工程和软件生产团队立即投入工作,将成功的Solexa原型转化成商业化的测序仪。

第一代Solexa测序仪,即Genome Analyzer于2006年面世,使科学家能够在单次运行内测序1 Gb的数据。

2007年初,Illumina收购了Solexa。在随后的几年中,这种技术已经对数量庞大的微生物、植物、动物和人的基因组进行了测序。新一代测序(NGS)数据产出增加的速度已经超过了摩尔定律——每年增长一倍以上。

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测序技术的十年发展

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Through refinements and optimization, the latest generation of Illumina SBS technology-based instruments can generate multiple terabases (Tb) of data per run. With this enormous increase in the ability to generate sequencing data, researchers can move quickly from ideas to data in a matter of hours or days. We have only just begun to tap the strength of this technology... stay tuned for further developments.

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