奈米孔洞測序

奈米孔定序（英語：Nanopore sequencing），又稱奈米孔定序，是一種針對核酸（RNA與DNA）進行测序的第三代定序技術^[1]。奈米孔定序技術不同於過去的基因定序技術，無須對樣品進行聚合酶链式反应或化學標記即可對一條DNA或RNA分子進行定序。奈米孔定序可以相對低廉的成本對個體進行基因型分型成本相對低廉，並具可攜帶性高、樣品處理的過程簡易快速與可以即時分析結果等優點。目前奈米孔定序已被廣泛應用在各種領域，如病原體的快速檢測^[2]、監測伊波拉病毒爆發的情況^[3]、環境微生物監測^[4]、食品安全監控、人類基因體定序^[5]、植物基因體定序^[6]、抗生素抗藥性檢測^[7] 、單倍型（英语：Haplotype）分析及其他相關應用。

左圖是一張由幾個溶血素及雙鏈DNA連接在一起所形成複合體的示意圖。右圖則是這個複合體嵌入、穿過到奈米等級孔洞的過程示意。一旦這個複合體插入到奈米孔洞中後，溶血素就可在這個奈米系統中發揮作用

訊號偵測原理

奈米孔定序主要是利用電泳的方式將一個未知序列的樣品輸送穿過一個直徑約1奈米孔。這個奈米孔系統會藉由施以固定的外加電場在電解液上產生的可偵測電流訊號，其穿過奈米孔的電流訊號強弱則會與奈米孔孔徑大小及通過此奈米孔核酸的組成有關。當此奈米孔孔徑夠狹小時，樣品穿過此奈米孔道時便能造成獨特的電流訊號改變，這樣的機制也讓使用奈米孔定序一事變得可能。其穿過單個奈米孔的電流大小可定義為單位時間內通過這個奈米孔的電荷量。

參考文獻

1. Niedringhaus, Thomas P.; Milanova, Denitsa; Kerby, Matthew B.; Snyder, Michael P.; Barron, Annelise E. Landscape of Next-Generation Sequencing Technologies. Analytical Chemistry. 2011-06-15, 83 (12): 4327–4341. PMC 3437308  . PMID 21612267. doi:10.1021/ac2010857. 
2. Greninger, Alexander L.; et al. Rapid metagenomic identification of viral pathogens in clinical samples by real-time nanopore sequencing analysis. Genome Medicine. 2015, 7 (1): 99. PMC 4587849  . PMID 26416663. doi:10.1186/s13073-015-0220-9. 
3. Nick Loman. How a small backpack for fast genomic sequencing is helping combat Ebola. The Conversation. 15 May 2015 [2019-02-16]. （原始内容于2020-10-29）. 
4. TGAC's take on the first portable DNA sequencing 'laboratory'. EurekAlert!. 19 March 2015 [2019-02-16]. （原始内容于2021-01-17）. 
5. nanopore-wgs-consortium/NA12878. GitHub. [2017-01-10]. （原始内容于2021-03-08）. 
6. Solanum pennellii (new cultivar) - PlabiPD. www.plabipd.de. [2017-01-10]. （原始内容于2020-01-28）. 
7. Cao, Minh Duc; Ganesamoorthy, Devika; Elliott, Alysha G.; Zhang, Huihui; Cooper, Matthew A.; Coin, Lachlan J.M. Streaming algorithms for identification of pathogens and antibiotic resistance potential from real-time MinIONTM sequencing. GigaScience. 2016, 5 (1): 32. PMC 4960868  . PMID 27457073. doi:10.1186/s13742-016-0137-2.