瀚海基因三代测序平台

核心技术

全内反射荧光显微技术

单分子荧光测序采用高灵敏度宽视野的全内反射荧光（TIRF——total internal reflection fluorescence）显微成像技术，可直接观测到极微弱的碱基单分子荧光信号。通过精心设计的TIRF照明系统在芯片表面产生倏逝波，仅允许芯片表面200nm深度以内的荧光分子被激发，消除了光路中的绝大多数背景噪声，因而能获得极佳的信噪比以识别出单个碱基信号。

虚拟终止碱基

瀚海基因的“虚拟终止碱基”技术为合成测序过程提供更高的保真度和反应效率。这种类碱基在单个位置同时连接了终止结构和荧光标记，具有更加接近天然的酶反应活性位点。通过可精确单步控制的碱基延伸、合成终止、荧光激发过程之后，仅需一步切除，即可去除碱基修饰，允许下一轮的延伸和测序。

单分子碱基识别

DirectCall是专门为单分子荧光测序定制的碱基识别算法，能够精确的检测、定位、配准和识别单个碱基信号。DirectCall不仅避免了传统二代测序中相位不一致和GC偏好的顽疾，并且在现有的单分子测序领域可实现目前最高的测序准确率。

应用领域

RNA直接测序

我们对于人体生理和疾病的最终认知取决于对于人类基因组以及其功能的完整理解，RNA测序的重要性已被人们所认识。现有的RNA分析方法仍需将RNA反转录成cDNA，而这一步会引入错误，且效率不高，这阻碍了我们更真实地了解转录组信息。基于单分子测序平台可开发RNA直接测序技术（Direct RNA Sequencing），直接读取单个RNA分子，不会再有反转录、扩增、连接以及其他cDNA合成步骤的相关困难，极大简化样品处理步骤，且能利用极少量的总RNA来综合、无偏差的浏览转录组。同时RNA直接测序也更加适用于多聚腺苷酸化（Polyadenylation）、IncRNA等新型应用的研究。

直接单细胞测序

细胞是生物学的基本单位，单细胞测序为肿瘤演化、生殖诊断、干细胞、免疫学等一系列领域研究提供了全新的技术手段。单个细胞的总RNA量只有10个皮克左右，而mRNA仅占2%，当前的技术无法直接进行测序，必须要扩增上千倍，达到至少1纳克才可进行建库测序。单细胞的扩增会带来严重的扩增偏好性，导致实验重复性差、覆盖度不均一等问题，从而成为限制单细胞RNA测序广泛应用的一个壁垒。基于单分子测序平台可开发直接单细胞测序技术（Direct Single-Cell Sequencing），无需扩增，对单细胞10皮克的RNA进行直接测序，从根本上解决当前单细胞扩增技术带来的不均一问题。

原位RNA测序

在生物学研究中，除了核酸序列信息以外，核酸的位置信息也十分重要。mRNA作为功能基因的转录产物，它的位置信息与组织和细胞的发育调控等密切相关。常规的测序方法需要首先将细胞裂解才能进行RNA序列的分析，无法获得RNA在细胞中的位置，而传统的原位杂交技术通量低，仅能针对少量基因进行检测。基于单分子测序平台可开发原位RNA测序技术（In Situ RNA Sequencing），该技术可对固定的细胞或组织中的所有RNA进行直接测序，在全基因组水平同时获得RNA的序列信息和位置信息，帮助研究者更加精细地研究细胞和组织表型与基因调控的关系。