DNA 测序技术正迎来黄金时代。从在 Sanger 测序法主导的领域中逐渐普及的合成测序工具，到单分子测序和纳米孔测序，现在我们有更多选择，可以为不同的应用找到合适的测序仪。
现在，一种新型测序技术即将问世：扩展测序 (SBX)。SBX 的读长范围从 50 bp 到超过 1000 个碱基，测序速度极快，几乎可以实现实时分析，SBX 可能非常适合应用体细胞或生殖系全基因组测序或其他应用的实验室。
独特的 SBX 方法融合了纳米孔测序技术的进步和新型化学方法，能够生成原始分子的扩增版本，从而实现更简便、更准确的分析。虽然纳米孔测序具有诸多优势，但开发人员长期以来一直面临着一个挑战：如何按顺序检测每个碱基的信号，同时避免意外检测到邻近碱基的信号，或者由于分子在纳米孔中移动过快而遗漏某些碱基。SBX 方法通过将核酸从其螺旋骨架中分离出来，并利用新型报告分子来克服这个问题，在保持其正确序列的同时增加它们之间的距离，从而能够通过纳米孔进行更准确的检测。
SBX过程首先产生互补分子，然后通过生化反应将其扩展成一种称为 Xpandomer 的聚合物，最后将其拉入纳米孔读取器，以实现对单个分子的快速测序。由于高密度传感器阵列中嵌入了数百万个纳米孔，因此可以大规模进行测序——SBX 技术每秒可读取数亿个碱基。
构建 Xpandomer
Xpandomer 的生成是通过一个转化过程，该过程扩展原始 DNA 模板，将其序列编码成一种碱基间距更大的聚合物。Xpandomer 由可扩展的核苷三磷酸 (X-NTP) 构建而成。共有四种 X-NTP，每种碱基对应一种，并经设计后极易区分。X-NTP 在复制过程中作为底物，将原始模板转化为 Xpandomer。在 XP 合成酶（一种聚合酶）的催化下，已证明该方法可实现优异的原始读段准确度和更长的读段长度，而不会受到 GC 含量的限制。最终生成的 Xpandomer 的长度是初始 DNA 模板的 50 倍以上。
读取序列
DNA 模板转化为 Xpandomer 后，即可通过生物纳米孔进行分析，从而检测每个碱基的身份。聚合物通过电脉冲引导穿过纳米孔，每次移动一个碱基。
图 1（左）：正在测序的 222 聚体模板的二级结构。该结构是通过 vectorbuilder.com 上的 DNA 二级结构预测工具生成
图 2（右）：离子电流迹线的放大区域，展示均聚物、重复区域和发夹区域的 SBX 测序。取自预印本（更多信息请参见下文）。
由于数百万个孔同时运行，SBX 技术应该使用户能够在读取聚合物时启动碱基识别，并在满足序列要求后停止运行。数据处理也可以在运行期间开始，使研究人员能够在继续收集序列数据的同时开始早期分析。与大多数具有固定运行时间的测序仪不同，SBX 运行时间可调整以支持各种需求，例如小批量多路复用或针对较长读取进行优化。
SBX Advantages
SBX 技术设计考虑到了灵活性和性能。与当今的其他测序技术相比，它具有许多优势，科学家们正在努力继续改进其性能。目前的优势包括：
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- 可根据样品需求进行调整的灵活操作
- 准确性高，HG001全基因组样品 F1 得分 >99.80% (SNV) 和 >99.7% (indel)
- 通量极高，能够在 1 小时内以 >30x 的速度对 7 个基因组进行测序； 1 小时测序内 >5B 双链读取
- 灵活读长范围 50bp 到 >1000bp
- 适用于紧急样品的超快速工作流程选项，包括在 7 小时内完成样品到变异调用格式
- 通过可扩展且可重复使用的传感器模块实现成本效益
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撰写本文时，SBX 技术仍在研发中，仅供研究使用。有关 SBX 技术的更多技术细节以及试点测序项目的结果，请参阅 此预印本。
