上周我们为大家讲解了二代测序之ABI公司的SOLiD测序技术。

这周，带大家一起了解目前在二代测序领域风生水起的Illumina公司的Solexa技术。

（当然啦，Illumina公司的二代测序可不止这一项。不过别着急，小编之后会把这家公司的所有技术都搜罗来，和大家一起分享的，敬请期待哦！）

好啦，言归正传，正式开始满满的知识分享。

背景

Illumina 公司一家老牌企业，成立于1998年，总部位于圣地亚哥。1999年，它还只是个25人的基因芯片公司。但是，从2005年开始，Illumina 公司开始了疯狂的收购计划。在一系列的收购之后，Illumina公司在第二代测序市场占据了主导地位。

Illumina公司是如何做大做强的呢？这还得从他收购Solexa开始讲起。

2007年，Illumina 通过6亿美元收购 Solexa（索雷克萨公司）。Illumina得到了其所需的全球销售网络，且在第一年的收入便达到了1亿美元。更为重要的是，Solexa加入后第一年，Illumina 就将其竞争对手远远甩在了身后，在二代测序市场上占据了大半江山。

收购 Solexa是Illumina公司的转折点。在Illumina强势推进的车轮下，技术落后的测序公司在历史的长河中纷纷销声匿迹。

看到这里，大家是不是想问，立下汗马功劳对的Solexa技术到第是什么呢？

原理

Illumina公司的Solexa技术是单分子阵列测序，依然沿用“边合成边测序”的测序方式。

其专利核心技术为“桥式PCR”和“可逆末端终止”。桥式PCR通过扩增DNA获得大规模分子簇，以达到荧光检测所需的强度（单条DNA所激发的荧光强度不足以被检测到）。

Solexa测序反应是可逆终止化学反应。DNA片段加上接头之后，可以随机的附着于固相载体表面，并且在固相的表面经过桥式扩增。这样就形成了数千份相同的单分子簇，被用做测序模板。

测序采取边合成边测序的方法，和模板配对的ddNTP原料被添加上去，不配对的ddNTP原料被洗去，成像系统能够捕捉荧光标记的核苷酸。

它的测序过程主要分为以下4步

Part 01

DNA待测文库构建

        利用超声波把待测的DNA样本打断成小片段，目前除了组装之外和一些其他的特殊要求之外，主要是打断成200-500bp长的序列片段，并在这些小片段的两端添加上不同的接头，构建单链DNA文库。

Part 02

Flowcell

        Flowcell是用于吸附流动DNA片段的槽道，当文库建好后，这些文库中的DNA在通过flowcell的时候会随机附着在flowcell表面的channel上。每个Flowcell有8个channel，每个channel的表面都附有很多接头，这些接头能和建库过程中加在DNA片段两端的接头相互配对（这就是为什么flowcell能吸附建库后的DNA的原因），并能支持DNA在其表面进行桥式PCR的扩增。

Part 03

桥式PCR扩增与变性

        桥式PCR以Flowcell表面所固定的接头为模板，进行桥形扩增。经过不断的扩增和变性循环，最终每个DNA片段都将在各自的位置上集中成束，每一个束都含有单个DNA模板的很多分拷贝，进行这一过程的目的在于实现将碱基的信号强度放大，以达到测序所需的信号要求。

Part 04

测序

        测序方法采用边合成边测序的方法。向反应体系中同时添加DNA聚合酶、接头引物和带有碱基特异荧光标记的4中dNTP（如同Sanger测序法）。

反应体系中加入的dNTP的3’-OH进行了化学修饰，因而每次只能添加一个dNTP。在dNTP被添加到合成链上后，所有未使用的游离dNTP和DNA聚合酶会被洗脱掉。

接着，再加入激发荧光所需的缓冲液，用激光激发荧光信号，并有光学设备完成荧光信号的记录，最后利用计算机分析将光学信号转化为测序碱基。

这样荧光信号记录完成后，再加入化学试剂淬灭荧光信号并去除dNTP 3’-OH保护基团，以便能进行下一轮的测序反应。

应用

Illumina的Solex技术在合成过程中每次只能添加一个dNTP，很好地解决了同聚物的测定问题。目前它的测序错误率在1%-1.5%之间，而且该技术速度快，几乎是其他测序技术的100倍。

但是，Solex技术主要缺陷在于读长较短，后续拼接工作的计算量和难度很大。

现状

2010至今，Illumina公司相继推出HiSeq、MiSeq、MiniSeq和NovaSeq系列产品，类型覆盖台式低通量到大型超高通量。

2014年推出的HiSeq X系列最多可在一年内产生1,800余个30X覆盖度的人类基因组数据量。2017年推出的NovaSeq系列比之前仪器快70%，一个小时即可完成人全基因组测序。

作为二代测序界地大佬，Illumina公司也在不断地推出新的测序产品和技术，小编后续会为大家讲解哦！

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