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桑格测序的起源：为何这项技术能改变DNA研究的历史？
1977年，英国科学家弗雷德里克·桑格及其同事首先发表了以其名字命名的桑格测序法，这一方法迅速彻底改变了基因组学和分子生物学的领域，成为20世纪末最为常用的DNA测序技术之一。在桑格测序方法的影响下，科学家们能够以前所未有的精确度和速度来解读DNA的奥秘。
桑格测序的基础在于随机融合链终止的二脱氧核苷酸（ddNTP），这在体外DNA复制过程中发生，从而实现了DNA序列的解析。
桑格测序的关键技术是电泳技术，这使得科学家能够从复杂的DNA样本中分离出不同长度的DNA片段。这一过程通常需要单链DNA模板，一组DNA引物，以及四种正常的去氧核糖核苷酸（dNTP）和四种标记的二脱氧核苷酸（ddNTP）。这些ddNTP可以被放射性或萤光标记，以便在自动化测序仪器中进行检测。
这项技术的发展并不仅止于理论上的创新。随着1987年第一台商业化的自动化设备的推出，随后又出现了更高效率的自动毛细管阵列电泳技术，让桑格测序迅速进入了各个实验室。随着数位化和自动化的推进，这项技术得以在近几十年间迅速普及。
尽管随着下一代测序技术的兴起，桑格测序在大规模基因组分析中的角色减少，但其在小型项目和深度测序结果的验证中仍然占有一席之地。
目前，桑格测序仍然被广泛应用于公共卫生领域，例如CDC的CaliciNet网络对诺如病毒疫情进行监测的工作。在和COVID-19疫情抗争的过程中，这项技术也展现了其强大的生命力，通过对SARS-CoV-2的相关基因进行快速和准确的测序，提供了宝贵的数据来应对公共卫生危机。
技术原理及其变化
桑格测序法本质上是一种链终止法。在进行测序时，DNA模板被分割为四个独立的反应，每个反应中添加四种基本的去氧核糖核苷酸之外，仅加入一种标记的二脱氧核苷酸。这些链终止的ddNTP缺少形成磷酸二酯键所需的3'-OH基团，使得DNA聚合酶会在制程中止。
发光的ddNTP的引入，使得不同长度的DNA片段能够在一个电泳槽中进行测定，无需批次进行多个反应，从而提高了测序效率。
随着技术的不断进步，Dye-terminator测序成为了自动化测序的主流。这种方法的主要优势在于其对反应的自动化程度提高，减少了人力需求，并且使用一种反应即可完成测序，尽可能缩短了样本处理时间。然而，这也导致了某些缺点，例如萤光染料的不均匀分布可能造成电泳图谱中的峰高不一，影响结果的准确度。
当前挑战情况
虽然桑格测序在历史上取得了巨大的成功，但仍然存在一些挑战。例如，测序尾部的质量常常不佳，尤其是第一段序列，还可能因为克隆向量的影响而导致测序片段中出现不必要的序列。此外，对于特定基因的快速高效测序需求驱使科学家寻求一体化的解决方案，如一体化的微流控技术。
微流控桑格测序技术将对传统的测序步骤进行集成，这一创新希望能提高测序的质量和效率，并减少昂贵试剂的使用及实验人员的工作量。
在这一背景下，科学家对新技术的需求越来越迫切。随着高通量测序技术的兴起，桑格测序的地位受到了挑战，但其在特定场景下的应用仍然不容忽视。无论如何，桑格测序的出现无疑是对DNA测序历史的一次重大改革，这一技术的优势在许多方面仍保持独特性。
在这样的背景下，桑格测序在未来数据科学和公共卫生研究中的角色会如何演变？
