一文读懂单基因测序:一代、二代、三代的区别与联系

2026-07-21 · 准备阶段 · 享孕海外科普 · 微信原文

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什么是单基因测序?

单基因测序,是指针对某个特定基因的DNA序列进行检测的技术。与全基因组测序不同,它只关注一个基因或基因的特定区域,适用于已知致病基因的诊断。临床上,单基因测序主要用于:①遗传病诊断(如地中海贫血、脊髓性肌萎缩症、SMA、耳聋基因等);②携带者筛查;③产前诊断;④胚胎植入前遗传学检测(PGT),根据技术平台的不同,单基因测序可分为一代测序(Sanger测序)、二代测序(NGS)和三代测序。它们各有优劣,适用于不同场景。


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一代测序(Sanger测序)

技术原理:一代测序,也称为Sanger测序,由英国生物学家Frederick Sanger于1977年发明。该方法利用DNA聚合酶加入双脱氧核糖核苷酸(ddNTP),导致DNA链在特定位置终止。通过电泳分离不同长度的片段,最终读取DNA序列。特点:


临床应用:①单基因验证:当NGS发现疑似致病突变时,用Sanger测序进行验证;②小样本检测:样本量少时,直接用Sanger测序更经济;③嵌合体检测:对突变比例较低的嵌合体敏感度高。


二代测序(NGS)

技术原理:二代测序,又称高通量测序(NGS),通过大规模并行测序技术,同时测序 millions of DNA fragments。核心步骤包括:文库制备、簇生成、测序和数据分析。主流平台包括Illumina、MGI等。特点:


临床应用:①基因Panel检测:同时检测数十到数百个相关基因;②全外显子组测序(WES):覆盖约20,000个基因的外显子区域;③无创产前检测(NIPT):检测胎儿染色体非整倍体。


三代测序

技术原理:三代测序,指的是单分子实时测序技术,主要包括PacBio SMRT和Oxford Nanopore。它们不需要PCR扩增,直接读取单分子DNA序列。特点:


临床应用:①结构变异检测:检测染色体倒位、 translocation等;②复杂区域测序:如基因组重复区域;③全长转录本测序;④罕见病诊断:尤其是涉及复杂基因组结构的病例。


一代、二代、三代测序对比


区别与联系

区别,①技术原理不同:一代是链终止法,二代是边合成边测序,三代是单分子测序;②通量和成本不同:一代"低通量、高成本",二代"高通量、低成本",三代介于两者之间;③读长不同:三代 > 一代 > 二代;④准确性不同:一代最准,二代次之,三代需要校正。联系,①互补关系:临床实践中常用"NGS初筛 + Sanger验证"的模式;②技术迭代:三代是一二代的发展,但并非完全替代关系;③应用场景不同:根据临床需求选择合适的技术,而非"最新最好"。


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临床如何选择?


结语

单基因测序的一代、二代、三代技术,并非简单的"更新换代"关系,而是针对不同临床需求的技术选择。①一代测序是金标准,适合精准验证;②二代测序是主流工具,适合大规模筛查;③三代测序是前沿探索,适合复杂病例,理解它们的区别与联系,才能在临床实践中做出合理的技术选择。参考文献本文引用的研究数据均来自 PubMed 收录的同行评审期刊。


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