第一代Sanger法為DNA測序打開了大門，但它高昂的費用限制了在大規(guī)模測序工程上的使用。當今發(fā)展迅猛的第二代高通量測序設(shè)備，包括Illumina的Solexa、Roche 454系列以及ABI的SOLiD系統(tǒng)等，使測序費用大幅降低到60-1美元/megabase。 它們共同的缺點是每條讀出的DNA序列太短，大致在35-250之間，使得后續(xù)的裝配工作困難重重。

     現(xiàn)今，第三代測序設(shè)備也初露端倪�；�于一個納米級大小微孔的設(shè)備在將來有可能成為高通量、廉價且能得到較長DNA序列的單分子測序方法。納米孔嚴格限制了DNA單鏈可以通過的空間，每次只允許一個核苷酸按照原有的次序通過。DNA分子通過納米孔時，它們的序列會被逐一分辨出。整個過程無需繁瑣的增擴、標示步驟。

圖一

 

     納米孔測序使用DNA合成和光學識別技術(shù)。目標DNA被轉(zhuǎn)化為較長的單鏈，每個原有的核苷酸被連續(xù)12次復制到新鏈上。經(jīng)過雜交后形成雙鏈結(jié)構(gòu)，進入納米孔前，其中一條鏈將被剝離�？捎糜谥谱骷{米孔的材料比如氮化硅的厚度超過DNA分子的10-100倍，這就可能在同一時間內(nèi)有1個以上的核苷酸在隧道內(nèi)，引起互相干擾無法讀出正確的數(shù)據(jù)。因此有必要在新鏈上多次復制同一個核苷酸。

     荷蘭Kavli Institute of Nanoscience開發(fā)出厚度僅為一個原子的新材料（graphene），是否能投入實際使用有待于進一步檢驗。

圖二

 

     每個納米微孔的開閉由離子震蕩控制，α-溶血素明確地分辨出微孔是否有DNA分子（圖二 紅色部分）。DNA鏈進入微孔的速率由電壓調(diào)節(jié)。