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<div style="padding: 0 4%; line-height: 1.8; color: #1e293b; font-family: 'Helvetica Neue', Helvetica, 'PingFang SC', Arial, sans-serif; background-color: #ffffff; max-width: 1200px; margin: auto;"> <div style="margin-bottom: 30px; border-bottom: 1.2px solid #e2e8f0; padding-bottom: 25px;"> <p style="font-size: 1.1em; margin: 10px 0; color: #334155; text-align: justify;"> <strong>SBS</strong>(Sequencing by Synthesis,边合成边测序)是主导当今<strong>[[二代测序]] (NGS)</strong> 市场的核心技术范式。其基本原理是利用 <strong>[[DNA聚合酶]]</strong> 在体外合成 DNA 互补链,并通过检测每次<strong>[[核苷酸掺入]]</strong>(Incorporation)所释放的特定信号(如荧光、氢离子、焦磷酸)来确定序列信息。 <br>与基于连接反应的 <strong>SBL</strong> (Sequencing by Ligation, 如 SOLiD) 和基于物理信号的纳米孔测序不同,SBS 依赖于生化反应的循环效率。根据是否使用阻断基团,SBS 可细分为两大流派:<strong>循环可逆终止 (CRT)</strong>(如 Illumina, MGI)和 <strong>单核苷酸添加 (SNA)</strong>(如 Ion Torrent, 454)。目前,全球超过 90% 的基因组数据均由 SBS 技术产生。 </p> </div> <div class="medical-infobox mw-collapsible mw-collapsed" style="width: 100%; max-width: 320px; margin: 0 auto 35px auto; border: 1.2px solid #bae6fd; border-radius: 12px; background-color: #ffffff; box-shadow: 0 8px 20px rgba(0,0,0,0.05); overflow: hidden;"> <div style="padding: 15px; color: #1e40af; background: linear-gradient(135deg, #e0f2fe 0%, #bae6fd 100%); text-align: center; cursor: pointer;"> <div style="font-size: 1.2em; font-weight: bold; letter-spacing: 1.2px;">SBS</div> <div style="font-size: 0.7em; opacity: 0.85; margin-top: 4px; white-space: nowrap;">Sequencing by Synthesis (点击展开)</div> </div> <div class="mw-collapsible-content"> <div style="padding: 25px; text-align: center; background-color: #f8fafc;"> <div style="width: 100px; height: 100px; background-color: #e2e8f0; border-radius: 50%; margin: 0 auto; display: flex; align-items: center; justify-content: center; color: #94a3b8; font-size: 0.8em;"> </div> <div style="font-size: 0.8em; color: #64748b; margin-top: 12px; font-weight: 600;">NGS 的技术基石</div> </div> <table style="width: 100%; border-spacing: 0; border-collapse: collapse; font-size: 0.85em;"> <tr> <th colspan="2" style="padding: 8px 12px; background-color: #e0f2fe; color: #1e40af; text-align: left; font-size: 0.9em; border-top: 1px solid #bae6fd;">技术分类</th> </tr> <tr> <th style="text-align: left; padding: 6px 12px; background-color: #f8fafc; color: #475569; border-bottom: 1px solid #e2e8f0; width: 40%;">中文名称</th> <td style="padding: 6px 12px; border-bottom: 1px solid #e2e8f0; color: #0f172a;">边合成边测序</td> </tr> <tr> <th style="text-align: left; padding: 6px 12px; background-color: #f8fafc; color: #475569; border-bottom: 1px solid #e2e8f0;">核心酶</th> <td style="padding: 6px 12px; border-bottom: 1px solid #e2e8f0; color: #1e40af;">[[DNA聚合酶]]</td> </tr> <tr> <th style="text-align: left; padding: 6px 12px; background-color: #f8fafc; color: #475569; border-bottom: 1px solid #e2e8f0;">主要流派</th> <td style="padding: 6px 12px; border-bottom: 1px solid #e2e8f0; color: #16a34a;">CRT (阻断), SNA (不阻断)</td> </tr> <tr> <th colspan="2" style="padding: 8px 12px; background-color: #e0f2fe; color: #1e40af; text-align: left; font-size: 0.9em; border-top: 1px solid #bae6fd;">误差与限制</th> </tr> <tr> <th style="text-align: left; padding: 6px 12px; background-color: #f8fafc; color: #475569; border-bottom: 1px solid #e2e8f0;">主要噪音</th> <td style="padding: 6px 12px; border-bottom: 1px solid #e2e8f0; color: #e11d48;">[[Phasing]] (相位失衡)</td> </tr> <tr> <th style="text-align: left; padding: 6px 12px; background-color: #f8fafc; color: #475569; border-bottom: 1px solid #e2e8f0;">读长极限</th> <td style="padding: 6px 12px; border-bottom: 1px solid #e2e8f0; color: #0f172a;">~600 bp</td> </tr> <tr> <th style="text-align: left; padding: 6px 12px; background-color: #f8fafc; color: #475569; border-bottom: 1px solid #e2e8f0;">代表平台</th> <td style="padding: 6px 12px; border-bottom: 1px solid #e2e8f0; color: #1e40af;">[[Illumina]], [[Ion Torrent]]</td> </tr> <tr> <th style="text-align: left; padding: 6px 12px; background-color: #f8fafc; color: #475569;">其他含义</th> <td style="padding: 6px 12px; color: #64748b;">单碱基替换 (突变)</td> </tr> </table> </div> </div> <h2 style="background: #f1f5f9; color: #0f172a; padding: 10px 18px; border-radius: 0 6px 6px 0; font-size: 1.25em; margin-top: 40px; border-left: 6px solid #0f172a; font-weight: bold;">技术双雄:暂停 vs 连续</h2> <p style="margin: 15px 0; text-align: justify;"> 虽然都属于 SBS,但不同平台在“如何控制合成速度”上采取了截然不同的策略: </p> <div style="overflow-x: auto; margin: 20px auto;"> <table style="width: 100%; border-collapse: collapse; border: 1.2px solid #cbd5e1; font-size: 0.9em; text-align: left;"> <tr style="background-color: #f1f5f9; border-bottom: 2px solid #0f172a;"> <th style="padding: 12px; border: 1px solid #cbd5e1; color: #0f172a; width: 20%;">策略</th> <th style="padding: 12px; border: 1px solid #cbd5e1; color: #1e40af; width: 40%;">循环可逆终止 (CRT)</th> <th style="padding: 12px; border: 1px solid #cbd5e1; color: #475569; width: 40%;">单核苷酸添加 (SNA)</th> </tr> <tr> <td style="padding: 10px; border: 1px solid #cbd5e1; font-weight: 600;">原理</td> <td style="padding: 10px; border: 1px solid #cbd5e1;">使用 <strong>[[可逆终止子]]</strong>。每次强制只延伸 1 个碱基,然后暂停、成像、切除保护基团。</td> <td style="padding: 10px; border: 1px solid #cbd5e1;">使用天然 dNTP。通过<strong>限制底物供给</strong>(每次只加一种 dNTP,如先加 A,再加 C)来控制。</td> </tr> <tr> <td style="padding: 10px; border: 1px solid #cbd5e1; font-weight: 600;">优点</td> <td style="padding: 10px; border: 1px solid #cbd5e1;"><strong>解决均聚物问题</strong>。即使是 AAAAA,也必须分 5 个循环读取。准确度高。</td> <td style="padding: 10px; border: 1px solid #cbd5e1;"><strong>速度快</strong>,化学反应简单(无切割步骤)。</td> </tr> <tr> <td style="padding: 10px; border: 1px solid #cbd5e1; font-weight: 600;">缺点</td> <td style="padding: 10px; border: 1px solid #cbd5e1;">随着循环数增加,切割不完全会导致 <strong>Phasing</strong>。测序慢。</td> <td style="padding: 10px; border: 1px solid #cbd5e1;">无法物理阻断。遇到 AAAAA 会一次性合成完,导致<strong>[[Indel]]</strong>错误。</td> </tr> <tr> <td style="padding: 10px; border: 1px solid #cbd5e1; font-weight: 600;">代表</td> <td style="padding: 10px; border: 1px solid #cbd5e1;">[[Illumina]], [[华大智造]]</td> <td style="padding: 10px; border: 1px solid #cbd5e1;">[[Ion Torrent]], Roche 454</td> </tr> </table> </div> <h2 style="background: #f1f5f9; color: #0f172a; padding: 10px 18px; border-radius: 0 6px 6px 0; font-size: 1.25em; margin-top: 40px; border-left: 6px solid #0f172a; font-weight: bold;">误差模型:相位失衡 (Phasing)</h2> <p style="margin: 15px 0; text-align: justify;"> 在 SBS 中,DNA 簇(Cluster)中的成千上万个分子本应“齐步走”。但由于化学反应效率不可能达到 100%,部分分子会掉队或抢跑,这种现象称为 <strong>Phasing/Pre-phasing</strong>,是限制 NGS 读长的物理极限。 </p> <div style="background-color: #f0f9ff; border-left: 5px solid #1e40af; padding: 15px 20px; margin: 20px 0; border-radius: 4px;"> <ul style="margin: 0; padding-left: 20px; color: #334155;"> <li style="margin-bottom: 8px;"><strong>Phasing (滞后):</strong> 3' 阻断基团未被切除,或聚合酶未能结合。该分子停留在第 $N$ 步,而大部队进入 $N+1$ 步。</li> <li style="margin-bottom: 8px;"><strong>Pre-phasing (超前):</strong> 3' 阻断基团存在缺陷或过早脱落,导致在一个循环中连续延伸了 2 个碱基。该分子进入 $N+2$ 步。</li> <li style="margin-bottom: 0;"><strong>后果:</strong> 随着循环进行,信号中的“噪音”越来越大,导致测序读段(Read)末端的质量值(Q-score)急剧下降。</li> </ul> </div> <h2 style="background: #f1f5f9; color: #0f172a; padding: 10px 18px; border-radius: 0 6px 6px 0; font-size: 1.25em; margin-top: 40px; border-left: 6px solid #0f172a; font-weight: bold;">相关概念:生物信息学中的 SBS</h2> <p style="margin: 15px 0; text-align: justify;"> 值得注意的是,在<strong>[[肿瘤基因组学]]</strong>和生物信息学领域,SBS 也是 <strong>Single Base Substitution</strong>(单碱基替换)的常用缩写。 <br> ● <strong>COSMIC Signatures:</strong> Alexanrov 等人定义的“突变特征”(Mutational Signatures)通常以 SBS 开头(如 <strong>SBS1</strong> 代表衰老相关特征,<strong>SBS3</strong> 代表 HRD 相关特征)。在阅读文献时需根据上下文区分是“测序技术”还是“突变类型”。 </p> <div style="font-size: 0.92em; line-height: 1.6; color: #1e293b; margin-top: 50px; border-top: 2px solid #0f172a; padding: 15px 25px; background-color: #f8fafc; border-radius: 0 0 10px 10px;"> <span style="color: #0f172a; font-weight: bold; font-size: 1.05em; display: inline-block; margin-bottom: 15px;">学术参考文献 [Academic Review]</span> <p style="margin: 12px 0; border-bottom: 1px solid #e2e8f0; padding-bottom: 10px;"> [1] <strong>Fuller CW, et al. (2009).</strong> <em>The challenges of sequencing by synthesis.</em> <strong>[[Nature Biotechnology]]</strong>. <br> <span style="color: #475569;">[点评]:经典综述,深入探讨了 SBS 的酶学动力学、核苷酸化学修饰以及信号检测中的物理限制。</span> </p> <p style="margin: 12px 0; border-bottom: 1px solid #e2e8f0; padding-bottom: 10px;"> [2] <strong>Margulies M, et al. (2005).</strong> <em>Genome sequencing in microfabricated high-density picolitre reactors.</em> <strong>[[Nature]]</strong>. <br> <span style="color: #475569;">[点评]:454 测序(焦磷酸测序)的原始论文,标志着 SBS 技术(SNA 流派)在下一代测序中的首次大规模应用。</span> </p> <p style="margin: 12px 0;"> [3] <strong>Alexandrov LB, et al. (2020).</strong> <em>The repertoire of mutational signatures in human cancer.</em> <strong>[[Nature]]</strong>. <br> <span style="color: #475569;">[点评]:关于单碱基替换 (SBS) 突变特征的权威文献,提醒读者注意 SBS 在生物信息学中的另一重含义。</span> </p> </div> <div style="margin: 40px 0; border: 1px solid #e2e8f0; border-radius: 8px; overflow: hidden; font-family: 'Helvetica Neue', Arial, sans-serif; font-size: 0.9em;"> <div style="background-color: #eff6ff; color: #1e40af; padding: 8px 15px; font-weight: bold; text-align: center; border-bottom: 1px solid #dbeafe;"> 测序技术图谱 · 知识图谱 </div> <table style="width: 100%; border-collapse: collapse; background-color: #ffffff;"> <tr style="border-bottom: 1px solid #f1f5f9;"> <td style="width: 85px; background-color: #f8fafc; color: #334155; font-weight: 600; padding: 10px 12px; text-align: right; vertical-align: middle;">上级技术</td> <td style="padding: 10px 15px; color: #334155;">[[二代测序]] (NGS)</td> </tr> <tr style="border-bottom: 1px solid #f1f5f9;"> <td style="width: 85px; background-color: #f8fafc; color: #334155; font-weight: 600; padding: 10px 12px; text-align: right; vertical-align: middle;">平行技术</td> <td style="padding: 10px 15px; color: #334155;">SBL (SOLiD) • [[SMRT]] (PacBio) • [[纳米孔测序]]</td> </tr> <tr> <td style="width: 85px; background-color: #f8fafc; color: #334155; font-weight: 600; padding: 10px 12px; text-align: right; vertical-align: middle;">关键参数</td> <td style="padding: 10px 15px; color: #334155;">[[Q30]] • Read Length • [[Phasing]]</td> </tr> </table> </div> </div>
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