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解密基因測序：NGS技術如何在一次運行中產生數十億條序列？
在基因組學的快速發展中，次世代測序（NGS）技術成為了一個極其重要的工具。自2005年商業化以來，NGS已經改變了科學界對基因組的研究方式。這種技術的關鍵在於其能夠在一次運行中生成數十億條DNA序列，從而大幅度提高了基因測序的效率和成本效益。
大型平行測序或稱為次世代測序（NGS），是指多種高通量DNA測序技術，它利用大規模平行處理的概念進行DNA序列的分析。
NGS技術的運行流程主要分為幾個步驟：首先，不同來源的DNA片段通過PCR方法製作成測序文庫；接著，通過合成的方法進行序列測定，這與傳統的鏈終止法有著根本的區別。NGS系統中，DBA模板會在流動槽中被空間分隔並同時進行平行測序，這樣的架構能夠實現數百至數千兆碱基的序列在一次運行中生成。
這項技術不僅顯著降低了每個基因組的測序成本，還改變了生物醫學科學中的基因組測序方法。
隨著下一代測序技術的快速發展，市場上出現了多種不同的平臺，每種平臺都有其獨特的技術規格和應用。考慮到NGS平臺的快速變化，這些技術的運行時間和每次運行的產出也在不斷調整。
在模板準備方面，NGS可通過兩種方法進行：其一是放大的單一DNA分子的模板，二是單一DNA分子模板的直接使用。其中，膠乳PCR（emPCR）法和滾環擴增法是最常見的模板擴增方法。
在膠乳PCR法中，DNA文庫首先通過隨機分割基因組DNA生成單鏈DNA片段，隨後這些片段被附著在具有適配器或連接器的微珠上，從而實現擴增。
隨著技術的進步，許多NGS平臺開始使用網格化的滾環擴增技術，該技術通過將單一DNA分子的擴增實現並捕獲於比DNA更小的網格點上。這種技術不僅安全，還進一步提高了測序準確性。
在測序方法上，NGS系統一般采用合成序列法、焦光序列法和可逆終止化學法等方法，這些方法各具特點。一些方法，如合成法，通過檢測DNA聚合酶在DNA合成過程中的核苷酸加入，來獲取序列資訊。
這項技術允許在同一時間內追踪大量樣本的序列，顯著增加我們獲取的數據量。
對於那些追求更高準確性的研究者，太平洋生物科學公司（Pacific Biosciences）提出的實時測序技術無疑是值得關注的創新。這種技術通過影像學觀察在DNA合成過程中染料標記的核苷酸的持續加入，能夠達到極高的準確率。
NGS技術的核心推動力在於它的可擴展性與高通量的特性，這使得考古學、醫學診斷及其他生物科學領域的應用場景愈加廣泛。然而，隨著技術的不斷發展，這項技術是否真的能夠實現無限的測序可能性？
