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至打破国外技术垄断 北大学者历时7年刷新DNA测序精度

发布时间:2021-10-11

打破国外技术垄断 北大学者历时7年刷新DNA测序精度 打破国外技术垄断 北京大学学者用时7年刷新DNA测序精度 时间:2017⑴2⑴6 11:10:00

北京大学黄岩谊教授带领的团队在《Nature Biotechnology》期刊上在线发表《基于信息理论来修正毛病的高准确度荧光产生DNA测序方法》,这标志着我国学者已成功刷新DNA信息解读的程度,从根本上提高了测序方法本身的精度,打破了国外在基因测序领域的技术垄断。

尽人皆知,生命之所以能够代代相传、生生不息,奥秘在于承载遗传信息的DNA。人的基因组含有多达30亿对碱基对,理论上有没有穷的排列组合。

北京大学黄岩谊教授带领的团队在《Nature Biotechnology》期刊上在线发表《基于信息理论来修正毛病的高准确度荧光产生DNA测序方法》,这标志着我国学者已成功刷新DNA信息解读的程度,从根本上提高了测序方法本身的精度,打破了国外在基因测序领域的技术垄断,极大推动了我国生命科学与医学的研究发展,同时今后有望为婴儿基因突变检测、循环肿瘤DNA等测序临床医学利用的进1步发展提供更好的工具。

这个研究团队,包括北京大学教授谢晓亮、黄岩谊,博士后陈子天,博士研究生周文雄、乔朔、康力和副研究员段海峰。7位成员分别来自化学、物理、生物等不同学科背景。

发明了纠错编码测序法,大幅提升了基因序列测定的精度

尽人皆知,生命之所以能够代代相传、生生不息,奥秘在于承载遗传信息的DNA。人的基因组含有多达30亿对碱基对,理论上有没有穷的排列组合。而DNA的序列测定是进1步研究和改造目的基因的基础,在生物学、医学等领域意义重大。因此在科学家解读遗传密码时,测序技术是强有力的解码工具。

之前,中国的DNA测序技术在世界上处于第2梯队,前沿科技仍被美国公司和科研机构垄断。中国的数千家测序服务公司只能斥巨资引进国外测序仪,其实不具有在技术源头的解决方案,更没有自己的测序仪。

就像需要自己的飞机1样,中国也需要自己的测序仪。如果1味借用他人的技术,将永久没有机会。正是出于这类想法,黄岩谊带领的课题组利用7年时间,发明了纠错编码测序法,自此,我国基因测序技术具有了独立自主的核心技术与知识产权。

犹如古埃及罗塞塔石碑1样,碑上分别用古希腊文字、古埃及象形文字和当时的通俗体文字刻了一样的内容,近代的考古学家对比3种语言版本内容,解读出古埃及象形文字。ECC测序方法一样利用3种不同方式检测同1序列,通过创建3个正交简并序列,将信息冗余和测序进程结合,发现和纠正测序中产生的毛病,从而大幅提升基因测序精度。

以基础研究增进新技术发展,从根本上推动利用

随着产业的不断发展壮大,竞争将愈来愈集中于上游技术源头。此次ECC测序方法的发现,正是从源头掌控住DNA测序方法,打破其他国家商业垄断的钳制,掌握核心知识产权。 黄岩谊介绍。这是非常重要的原创文章,不是那种快速论文。谢晓亮表示,ECC测序方法将把下1代测序仪的精度大幅提升。

从中国制造向中国智造迈进,“K展是橡塑行业最为重要的活动之1现代农业通过挑选良好基因进行育种、现代医学通过DNA测序进行疾病监测与预防DNA测序研究成果不但增进中国生命科学研究的发展,也能够为世界提供中国智慧。虽然目前在1些领域我国照旧是跟跑阶段,但是相信我们有潜力在未来成为领跑者。 黄岩谊说。

ECC测序法研究成果属于基础前沿研究,是其他学科研究发展的原始创新与先导。我们从基础科学动身推动新的技术发展,才能从根本上推动利用。犹如只会造车,没有高度过硬的核心发动机驱动也不行。黄岩谊介绍。

用7年的时间做1项研究,经历了科研难关、经费紧张、工作停顿、人员不稳定等诸多问题。很多时候不能直接感觉到关键突破口在哪里,需要不断摸索。很多已有知识不能直接利用,需要融会贯通。黄岩谊介绍。论文发表固然很开心,但更重要的是科学研究本身的价值,和探索进程中的成绩感。这是课题组成员的共同感受。

论文没有秘密,希望与的科学家同享进步

科学研究的美在于真谛常常以同1本质的不同面目贯穿于诸多学科之间。这也使得研究需要集合多方知识进行探索。

测序技术的开发就年产T300、T700碳纤维2000吨、碳纤维机织物30万平方米、1000万平方米预浸料、碳纤维系列制品800万件触及化学、新实验证明生物医学、计算机、微电子学、光学、材料科学和精密加工等多学科技术。

如果没有最近几年陆续成立的北京大学前沿交叉学科研究院和包括团队成员所在的生物动态光学成像中心等诸多跨学科研究中心,像ECC测序方法这样的需调动多方资源的复杂工程就很难组队。黄岩谊表示,将不同研究领域、研究背景的老师和学生聚集在1起,共同推动科研发展,这才使得此次研究能够融会多方智慧,终取得成功。

承当了关键的数学推导、算法优化和编程实现的团队主要成员、北京大学生命科学学院生物物理学专业博士生周文雄表示,关键算法的诞生是来自1次偶然的课堂实践。美国国家科学院院士迈克尔 沃特曼教授的研究理论在70年代的生物信息学研究领域影响深远,我荣幸地在1次课堂活动中取得了与他访谈的机会。1天晚上做完实验回家的路上,我突然发现这1理论为课题提供了算法计算的灵感。

固然,1切大胆料想都需要细致严谨的印证。在黄岩谊看来,研究成果体现了基础工作抽象原理的突破和工匠精神的结合。不但要想得好,而且要做得好。用更好的技术,做更好的科学。

编辑点评

之前,中国的DNA测序技术在世界上处于第2梯队。研究团队发表的《基于信息理论来修正毛病的高准确度荧光产生DNA测序方法》,这标志着我国学者已成功刷新DNA信息解读的程度,打破了推荐材料实验载荷在实验机量程的70% 90%左右为佳国外在基因测序领域的技术垄断,将大力推动科研发展。