新一代测序技术：PacBio在基因组学的应用

"这篇文档是关于2018年PacBio技术及其应用的，提到了新一代测序技术如何提升基因组质量，并列举了几个重要的科研项目，如Genome 10K Project、i5k（五千种节肢动物基因组计划）以及Bird 10,000 Genomes (B10K)项目。文档中还涉及了Pacific Biosciences、Oxford Nanopore、10x Genomics等关键技术和Hi-C技术，以及Zero-Mode Waveguides、SMRT® Cells和PacBio® RSII系统。此外，讨论了深度纠错测序错误的方法和无GC偏好性的长读测序优势。" 正文： 随着生命科学研究的不断深入，高质量的基因组组装变得越来越重要。2018年的PacBio技术在这一领域发挥了关键作用，通过其Single Molecule, Real-Time (SMRT)测序技术提供了长读长序列数据，极大地提升了基因组组装的准确性。PacBio公司开发的Zero-Mode Waveguides（ZMWs）技术使得单分子实时测序成为可能，SMRT® Cells是这项技术的核心载体，它们能够记录DNA聚合酶合成DNA链时的碱基添加过程，从而获得序列信息。 PacBio® RSII系统是基于SMRT技术的测序平台，它能产生连续的长序列读取，这对于复杂基因组的组装和结构变异的检测非常有利。与传统的短读测序技术相比，PacBio的长读技术减少了因片段重叠而产生的错误，尤其是在处理高重复区域时。 文章中提到，大约15%的测序错误主要由11%的插入、4%的缺失和1%的错配组成。为了纠正这些错误，Chaisson和Tesler提出了一种名为BLASR（Basic Local Alignment with Successive Refinement）的算法，用于映射单分子测序读取，从而提高序列比对的准确性和理论理解。 另一方面，PacBio的数据表明其测序具有无GC偏好性，这在处理GC含量变化大的基因组区域时特别有益。相比之下，传统测序技术可能会在GC含量较高或较低的区域出现偏差。例如，Shi等人通过长读测序和de novo组装成功分析了一个中国人的基因组，显示了这种技术在处理人类基因组时的优势。 此外，10x Genomics的Hi-C技术则在构建光学图谱和染色体构象捕获方面发挥了作用，这对于了解基因组的三维结构至关重要。对于那些预算有限的研究，Koren和Phillippy建议即使只用30倍的覆盖率也能获得单个染色体的连续序列，这意味着即使是资源有限的实验室也可以利用长读测序技术进行高质量的基因组组装。 2018年的PacBio技术及其应用显著提升了基因组研究的质量和效率，通过长读、深度纠错和无GC偏好性等特性，为科学家们揭示了更多关于生物基因组的秘密。随着技术的不断发展，我们可以期待未来在基因组学领域会有更多的突破和进展。