Ion Torrent™ 次世代定序技術

Ion Torrent是Thermo Fisher Scientific公司的次世代定序NGS技術，官方介紹如下：


把要定序的基因體打成片段後放到晶片上，晶片就會讀取出來小片段的序列，過程如下：

1. 把要定序的基因體給打成數百萬個小片段（fragment）
   這些小片段都是單股的DNA（single-strand DNA）
2. 每個小片段會黏到一個小珠子（bead）上
3. 每個小珠子上面的片段會複製，直到整個珠子上面佈滿相同的片段
   一開始的數百萬個小片段就會放到數百萬個珠子上面
4. 晶片上面有數百萬個小凹槽（well），每個小凹槽只可放一顆珠子
5. 輪流加入DNA四種核酸（G, A, T, C）的其中一種，並加入聚合酶（DNA polymerase）來參與後面的配對反應：
• 例如說加入C，當未讀的序列是G的時候，C會透過聚合酶與G配對，釋出1個氫離子（hydrogen ion），導致凹槽裡面的pH值發生變化；這個變化就可以被晶片讀取到。因為有離子流動，故這個技術叫做ion torrent
• 每15秒會把凹槽的溶液清除，加入下一種核酸
• 例如說加入A，當未讀的序列裡面有2個T的時候，A會透過聚合酶配對2次，釋出2個ions，凹槽的pH值變化會比只有一個T的時候要大；晶片除了可以知道是A配對上，而且還可以知道有幾個配對上去
• 4種核酸，每種15秒，也就是說讀取速率最慢會是1 base/min
6. 上述的反應發生在晶片上面數百萬個凹槽裡面，故同時可以讀取數百萬個序列。晶片做越大，同時可以讀取的片段數目就越多
7. 跑完一個流程是三小時，讀取的片段最小會是60*3 = 180 bases

經過上面的步驟，可以得到許多長度大概在200~300 bases。簡單說，做了三個小時後，得到了一個有數百萬行的檔案，檔案內容如下：

• 每一行對應到一個凹槽（well），也就是一個特定的片段
• 每一行都會有200-300個字元，也就是這個凹槽裡面DNA片段的序列

再來就是用演算法，就像是拼圖一樣，將這數百萬DNA片段序列給連起來，結果就會是最初未知基因體的完整序列～

參考與相關資料

• A Note On The Ion Torrent Flow Order：步驟5裡面的加入核酸的順序，專業名稱叫做flow order。

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