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纳米孔测序原理
一、纳米孔测序关键字 读长超长、速度快、准确性低、通量高、价格高、电信号、无GC偏向性、小的插入缺失错误、更新快 当前市场主流测序平台 纳米孔原理 之前的illumina测序是利用荧光信号的测序原理 测序； 5、测序仪=光学系统+化学反应体系+自动控制系统+计算系统+电力系统等 6、需要等待合成反应时间，无法快速测序； 7、测序原始结果存储为荧光值信号，无法实时处理 ；（优点） 纳米孔是目前唯一使用电信号进行测序的设备，下面介绍纳米孔测序的原理 二、选择合适的纳米孔 所谓纳米孔测序，就是让一条 DNA 链穿过一个纳米孔，因为构成 DNA 的四种碱基 ATCG 纳米孔技术三大难题 1、纳米孔材料 2、碱基识别精度 3、控制碱基流动速度 纳米孔测序是如何工作的？ 碱基流过纳米孔引起电流变化 三、纳米孔测序发展阶段 纳米孔测序技术开始于 90 年代，经历了三个主要的技术革新：1、单分子 DNA 从纳米孔通过；2、纳米孔上的酶对于测序分子在单核苷酸精度的控制
2.6K30编辑于 2021-12-27 - 来自专栏生信喵实验柴
纳米孔测序SNP与SV检测
sniffles 输入也是排序后的 bam 文件，不过 sniffles 一般与 NGMLR 一起组合使用，NGMLR 也是一款比对软件，将测序得到的数据比对到基因组上，与 minimap2 类似，能更准确地分辨长读长技术的测序错误 bcftools query -f '%SVTYPE\n' sniffles.vcf | sort | uniq -c 三、利用 cuteSV 检测 SV 3.1 软件介绍 cuteSV 是一款基于长测序片段比对的基因组 SV 检测工具，运行速度快，在准确度和灵敏度等指标上均有优异的表现，同时在低测序深度数据上仍保持着良好的结构变异检测率。 cuteSV 展现出了三大主要优势： 1、相较于其他工具，cuteSV 在不同测序深度数据中能够检测出更多的 SV。 测序数据：使用nglmr比对后排序数据 #cuteSV检测SV,软件暂时conda没装上 mkdir work_dir echo "cuteSV ngmlr.sorted.bam /share/home
76530编辑于 2023-09-04 - 来自专栏生信技能树
全长转录组分析之牛津纳米孔测序介绍
ONT全称Oxford Nanopore Technologies，直译就是牛津纳米孔技术，是三代测序平台中一种。公司官网为https://nanoporetech.com/。 ：纳米孔每次只通过一个碱基 2.测序读长长：相比于二代测序最常见的150bp，三代ONT全长转录组平均读长为1-1.5kb(分析项目经验值)，最长读长约为10-20kb 3.测序速度快：不同系列时间有差异 一次可运行24 (PromethION 24) 到48 (PromethION 48) 个测序芯片，按照每张测序芯片包含3,000个纳米孔通道，所有芯片同时运行将可产出高达7.6Tb甚至是15Tb的数据 2.测序基本原理 简单概括：基于纳米孔的单分子实时电信号测序技术。 详细一点：DNA/RNA双链在马达蛋白的带领下与镶嵌在生物膜上的纳米孔蛋白结合并解螺旋，在生物膜两侧电压差的作用下，DNA/RNA链以一定的速率通过纳米孔通道蛋白。
4K30发布于 2020-02-20 - 来自专栏智能生信
用纳米孔RNA测序直接识别A-I编辑位点
identification of A-to-I editing sites with nanopore native RNA sequencing 今天给大家带来一篇新加坡南洋理工大学有关RNA修饰使用纳米孔测序进行检测的文章 作者使用了牛津纳米孔直接对RNA测序，用于鉴定天然转录组中含肌苷的位点，提出了Dinopore (Detection of inosine with nanopore sequencing)。 图5 不同模型之间的比较 如图6，对于未知上下文加入训练的数据集上进行训练，发现与测序深度成正相关，最好可以达到0.79到0.82。 图6 测序深度对结果比较图 如图7、8 所示作者将自己的模型和EpiNano进行了比较，当在相同数据集下进行训练时，作者的模型超过了EpiNano。 图11 过滤器对最终结果的影响 图12 其他措施对结果的影响 三、总结 Dinopore是一个基于位点的肌苷位点检测工具，作者选择了CNN网络用来处理和分类信号读取，使用纳米孔测序技术从真实的转录组中生成电信号
1K10编辑于 2022-12-29 - 来自专栏智能生信
使用纳米孔进行长读长单分子 RNA 结构测序
使用酶促或化学探测以及高通量测序，可以在整个转录组中绘制二级结构。然而，一个限制因素是只能获得总体平均值，因为每次读取都是独立的测量值。 尽管最近使用长读长测序来确定 RNA 结构，但这些方法仍然使用跨链的聚合信号来检测结构。对总体进行平均还意味着只能获得有关分子间结构异质性或每个分子内依赖性的有限信息。 在这里，我们提出了单分子结构测序 (SMS-seq)，它将结构探测与天然 RNA 测序相结合，通过新的分析方法提供单个分子的非扩增结构图谱。我们使用互信息的新方法支持单分子结构询问。
38110编辑于 2022-12-29 - 来自专栏天意生信俱乐部
三代测序100问（17）：纳米孔测序平台自适应采样技术的应用
在上一期《三代测序100问》中，我们揭示了纳米孔测序平台自适应采样（Adaptive Sampling） 技术的革命性原理——它将靶向富集从繁琐的湿实验台，巧妙地转移到了测序仪内部的实时计算中。 重塑靶向测序：从临床检测到病原体追踪 理论上，任何需要进行靶向富集测序的应用，都可以通过自适应采样技术来实现，并且往往能带来更高的效率和灵活性。 它可以在测序过程中实时识别并“拒绝”宿主片段，让有限的测序通量优先流向我们真正关心的病原体或微生物基因组。 终极优势：序列与修饰的“双剑合璧” 上一期我们在讲解自适应采样原理时，也提到了它完美继承了纳米孔测序平台的另一大核心优势——保留天然的碱基修饰信息。 结语：从“测什么”到“分子状态如何”的认知飞跃 李老师最后为我们做了精辟的总结：自适应采样技术，解决的是“测什么”的问题，它让我们能够高效地聚焦于我们感兴趣的基因组区域；而纳米孔固有的修饰检测能力，回答的则是
27810编辑于 2025-09-30 - 来自专栏天意生信俱乐部
三代测序100问（15）：三代纳米孔测序平台的DRS测序适合什么研究？
碱基修饰信息的丢失： RNA分子上存在着超过170种化学修饰（如m6A, m5C, ψ等），这些修饰在调控基因表达、蛋白质翻译等方面扮演着至关重要的角色。 02 直接RNA测序（DRS）：直击RNA的“原始手稿” Direct RNA Sequencing（DRS），即直接RNA测序技术，其最大的不同点就在于——它彻底绕开PCR过程，直接将天然的RNA链送入纳米孔通道进行信号的采集和序列的测定 由于测序的是原始RNA分子，其上携带的各种化学修饰（如大家最熟悉的m6A、m5C等）会引起纳米孔电流信号产生特征性的微小变化。 04 平台现状 李老师指出：“现阶段，牛津纳米孔（ONT）是目前唯一能够商业化提供直接对天然RNA链进行测序的技术平台。 这项技术在国产的纳米孔测序平台上尚未商业化应用，因此各位老师和同学若想开展相应研究，暂时只能在ONT平台上进行。”
69710编辑于 2025-09-30 - 来自专栏生信喵实验柴
纳米孔碱基识别
背景 上周五我们介绍了纳米孔测序原理，作为唯一一个基于电信号的测序，它又是怎么识别碱基的呢？优缺点又在哪里。接下来进入我们的正文了解它吧。 能够做纳米孔碱基识别的软件有很多，也是目前纳米孔测序研究中非常重要的一个研究方向。 不同碱基识别算法及准确性比较 三、关于纳米孔测序错误 纳米孔官方对于测序错误的描述：https://nanoporetech.com/accuracy 3.1 测序错误来源 纳米孔测序的错误率到底有多高呢 化学反应体系的影响，比如测序一段时间之后，马达蛋白，ATP 酶活性下降，每次流过纳米孔的碱基数不是 450bp 了，这些都会影响碱基准确性。 6. 第一：提高纳米孔的性能，也就是寻找到更好的纳米孔，从 R6 到 R9，测序准确性从 60%多到 95%，提高了非常多。 第二：建库方法上使用 2D 或者 1D2 的方式。
2.1K30编辑于 2021-12-27 - 来自专栏科技记者
2023牛津纳米孔16S测序数据新的探索
有同学和我交流离线的牛津纳米孔16S测序数据分析的问题，感慨的确这种方案还是少的，我想主要原因之前大家的印象还是相比Pacbio和短读长，成本高，准确性还是差了一点吧，16S对准确性要求还是相对高的。 : in situ analysis of 16S rRNA amplicons obtained by nanopore sequencing (github.com) Spaghetti 是用于纳米孔测序数据的自动生物信息学分析以及半自动探索性分析和数据可视化的定制管道 该管道专为原位分析MinION（牛津纳米孔技术公司，ONT）获得的16S rRNA基因序列而创建。出于这个原因，意大利面包括提供快速结果并且可以在笔记本电脑上运行的工具。 NanoRTax porefile，又一个Nextflow的流程 porefile包装了一堆第三方软件，以处理和分类使用牛津纳米孔测序生成的全长16S（SSU）长读段，而不是SILVAdb SSU NR99 然后通过MEGAN6 CE工具对读取进行分类，并使用动态生成的SILVA到NCBI加入映射文件。
88031编辑于 2023-08-26 - 来自专栏天意生信俱乐部
三代测序100问（13）：三代纳米孔测序到底能测多长？
在三代测序技术的璀璨星空中，纳米孔测序以其独特的“实时、长读长”特性而备受瞩目。一个常常萦绕在研究者，特别是初学者心头的问题便是：“纳米孔测序到底能测多长？ 这个看似简单的问题，实则触及了纳米孔测序技术的核心原理与实践边界。今天，我们就跟随李冕老师的思路，一同探寻答案。 纳米孔测序的“无限”潜力：原理上的“无天花板” 首先，我们需要明确纳米孔测序的一个显著优势：其读长在理论上并不受仪器本身的限制。 从这个过程中我们可以看出，只要输入的核酸分子足够长且不发生断裂，马达蛋白和纳米孔蛋白的复合体能够持续工作，那么信号采集就能一直进行下去。因此，纳米孔测序的读长上限并没有一个固定的“天花板”。 实际数据表现：从常规到极限 综合以上因素，我们来看看纳米孔测序在实际应用中的读长表现： 常规读长分布：目前，在大多数应用中，纳米孔测序的平均读长通常控制在10kb到30kb之间，这与常规柱式法提取的DNA
54610编辑于 2025-09-30 - 来自专栏天意生信俱乐部
三代测序100问（16）：纳米孔测序平台自适应采样技术的原理
而实现这一目标的“黑科技”，便是牛津纳米孔（ONT）测序平台独有的自适应采样（Adaptive Sampling）技术。 自适应采样：在测序中完成“实时富集” 纳米孔测序的自适应采样技术，则彻底颠覆了这一“先富集，后测序”的传统模式。它是一种在测序过程中（on-the-fly） 完成的计算驱动型富集方法。 常规测序模式：在传统的过孔测序中，测序仪像一个开放的通道，无差别地接受所有进入纳米孔的DNA片段。最终能读到什么序列，完全取决于该片段在文库中的相对丰度。 这个操作会瞬间改变孔内的电场方向，将这条正在进入的DNA分子“弹出”或“拒绝” ，让纳米孔迅速恢复空闲状态，准备迎接下一条分子的到来。 结语 这一期，我们一同了解了纳米孔自适应采样技术的基本原理。它将测序仪从一个被动的“记录者”变成了一个主动的“筛选者”，为靶向测序，特别是靶向表观遗传学研究，开辟了全新的道路。
43710编辑于 2025-09-30 - 来自专栏生信宝典
师弟新作 | NBT：王运浩、区健辉等综述纳米孔测序技术
目前的纳米孔测序技术主要包括两个核心组分：纳米孔蛋白和分子马达蛋白。 第一个被用于纳米孔测序的纳米孔蛋白为alpha-hemolysin, 其内部直径为1.4至2.4纳米；随后，另外一个具有相似内部直径（1.2纳米）的蛋白MspA也被证实可以用于纳米孔测序。 纳米孔测序原理图 图2. 纳米孔测序发展 截至目前，ONT公司相继更新了8个版本的测序系统（从最初的R6到最新的R10.3版本），并推出了适合不同测序通量需求的测序仪 （比如，中等通量的GridION、高通量的PromethION 特别值得注意的是，ONT可以对RNA分子直接进行测序，因此保留了RNA上的表观修饰信息（比如, m6A）。 图3. 纳米孔测序建库流程 图4.
1.1K20编辑于 2022-01-19 - 来自专栏天意生信俱乐部
三代测序100问（14）：三代纳米孔测序是否适用于短片段DNA？
最近，李老师就被问及一个非常具体且前沿的问题：“我想做人体体液中cfDNA的测序，三代纳米孔测序是否适用于这类短片段DNA呢？” 今天，我们就来深入探讨纳米孔测序在片段大小“下限”上的表现。 纳米孔测序的“全覆盖读长”特性与物理限制 纳米孔测序的一个核心特性是“全覆盖读长” ——它既能测长片段，也能兼顾短片段。 因此，对于以167bp为峰值的cfDNA，纳米孔测序是可以进行的，但在分析结果时，需要对可能出现的效率和准确性相对偏低的情况有所预期。 应用前景：cfDNA与纳米孔测序的“黄金组合” cfDNA的微创获取方式，结合纳米孔测序仪便携、快速、实时输出的独特优势，正催生出一个充满想象力的“黄金组合”。 可以预见，随着建库化学、测序芯片和碱基识别算法的不断迭代更新，纳米孔测序在处理cfDNA等体液游离核酸方面的性能将持续提升。
41510编辑于 2025-09-30 - 来自专栏智能生信
识别和纠正在端粒的纳米孔测序中的重复调用错误
李仲深 论文题目 Identifying and correcting repeat-calling errors in nanopore sequencing of telomeres 论文摘要 纳米孔长读长测序是研究基因组的一种新兴方法 作者发现了跨纳米孔数据集、测序平台、碱基识别器和碱基识别模型的端粒重复序列中广泛的碱基识别错误，包括许多生物体中的端粒经常被错误判别。 作者开发了纳米孔碱基识别模型可以改善端粒区域的恢复和分析，而对其他基因组区域的负面影响最小。作者认为工作中在长、重复和定义不明确的区域中验证纳米孔碱基调用是十分重要的。 论文同时展示如何通过改进纳米孔碱基调用模型来解决伪影。 论文链接 https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-022-02751-6
1.1K30编辑于 2022-12-29 - 来自专栏天意生信俱乐部
三代测序100问（19）：纳米孔直接RNA测序分析流程（下）——从序列到生物学洞见
在上一期节目中，我们一同梳理了纳米孔直接RNA测序（DRS）数据从原始信号到高质量碱基序列的预处理流程。今天，我们将接续上期内容，深入探讨如何从这些信息丰富的序列数据中，挖掘出有价值的生物学发现。 修饰信息的提取： 在最初使用Dorado进行basecalling并启用--modified-bases选项后，识别出的碱基修饰信息（如m6A）已经被编码在输出的BAM文件中。 总结与展望 通过这两期节目，我们带领大家系统地梳理了纳米孔直接RNA测序从原始数据到生物学结论的完整分析内容和流程，并为每个关键步骤推荐了相应的常用软件工具。
48410编辑于 2025-11-20 - 来自专栏天意生信俱乐部
三代测序100问（18）：纳米孔直接RNA测序分析流程（上）——从原始信号到高质量序列
在前面的系列文章中，我们一同领略了纳米孔直接RNA测序（Direct RNA Sequencing, DRS）技术如何为我们打开一扇直视RNA“原始手稿”的窗户。 正如我们所知，DRS技术能够在一个测序反应中，完整地记录RNA分子的多维度信息。 它不仅可以准确鉴定转录本并定量其表达水平，还能同步解析RNA上的天然化学修饰（如m6A），并精确计算每个分子的poly(A)尾长度。 在纳米孔测序的历史中，存储这些信号的格式经历了一次重要的演进： FAST5格式： 这是早期纳米孔测序平台采用的标准格式。 例如，要检测经典的m6A修饰，就需要指定其所在的DRACH基序模型（如6mA_DRACH）。只有这样，Dorado才会在输出的BAM文件中，为检测到的修饰碱基打上相应的标签。
62810编辑于 2025-11-20 - 来自专栏用户7627119的专栏
纳米孔RNA直接测序技术揭示了新冠病毒的转录组和表观转录组信息
SARS-CoV-2的转录组结构 用MinION纳米孔测序仪进行了DRS测序，获得了879,679个reads（1.9 Gb）（图1A）。 已知DRS无法对末端12 nt进行测序，因此序列的5’末端缺失了12 nt（图1B）。病毒基因组3’端的覆盖度明显高于5’端，这也反映了RNA直接测序从RNA3’端开始测序的特点。 SARS-CoV-2的poly(A)长度 由于纳米孔DRS基于RNA的单分子检测，因此它提供了独特的机会来检查单个RNA分子的多个转录组特征。 为了明确研究RNA修饰，作者通过体外转录病毒序列生成了阴性对照RNA，并对阴性对照进行了直接RNA测序。注意到阴性对照和病毒转录本之间的离子电流之间的差异非常有趣（图6A）。 图6A–6C，S RNA上比N RNA修饰的位点更多，与S RNA相比ORF8 RNA上的修饰频率更高。
1.2K20发布于 2020-08-07 - 来自专栏天意生信俱乐部
国产纳米孔测序黑马崛起！普译生物如何用"中国芯"打破国际垄断？
2016年，团队成功鉴定出具有测序潜力的新型纳米孔道蛋白OpX等，并与中国科学院生物物理研究所娄继忠研究员团队合作，开展纳米孔测序仪的原理验证和全流程单通道测序实验，并最终为普译生物的国产纳米孔技术奠定关键基础 ，确保公司在纳米孔测序精度提升的赛道上保持持续创新能力。 对标ONT：打造国产纳米孔测序新高度 在纳米孔测序领域，用户的核心关注点集中于碱基识别质量、芯片通量和测序速度三大指标。 表观遗传修饰检测是纳米孔测序的另一天然优势领域，无需化学转化或富集步骤即可直接识别5mC（DNA）、m6A(RNA)等关键修饰，从源头规避了传统方法因样本预处理导致的信息丢失。 随着技术迭代，纳米孔测序正从“做二代测序不能做的事”逐步走向主流应用场景。国际巨头如罗氏等也正转向高效、快速的纳米孔路线，意图挑战现有市场格局。
78610编辑于 2025-05-18 - 来自专栏科技记者
使用纳米孔测序数据进行16S-DNA条形码研究的计算方法
小编重点提示: 1.纳米孔测序低价格，便携性和快速测序; 2.缺乏专门用于分析纳米孔16S序列的生物信息学工具和流程; 3.Centrifuge和Minimap2是处理纳米孔数据的最合适工具，并且可以认为它们是当前的最佳选择 ，但是它对于纳米孔数据分析是不可行的，唯一可用的选择是基于OTU的聚类方法的应用; 6.最后要考虑的重要一点是Illumina和Nanopore测序技术产生的读取方向的差异; ? 近年来，已经开发出第三代测序技术，并已与前一种测序策略并行和互补地应用。尤其是，牛津纳米孔技术公司（ONT）推出了纳米孔测序技术，该技术已在分子生态学家中广为流行。 重要的是要注意，还有其他的ONT平台可以产生比MinION平台更多的具有相同特性的测序数据，例如GridION（100 Gb）和PromethION（6 Tb）。 3 纳米孔测序技术在16S rRNA研究中的潜力 纳米孔测序为16S rRNADNA条形码研究带来了第一代和第二代测序的好处。
1.8K31发布于 2020-04-14 - 来自专栏智能生信
Genome Biology | DeepRepeat: 对纳米孔测序信号数据的短串联重复进行直接的量化分析
作者 | 尹成林 编辑 | 龙文韬 校对 | 李仲深 作者针对短串联重复序列这个生物学中的特殊motif和最新一代的纳米孔测序相结合，开发了DeepRepeat，讲纳米孔测序的电信号转化为RGB通道的图像 纳米孔测序的输出满足长度的需求，但是存在basecalling的较高的错误率，随着STR重复区域的长度增加，错误率也随之增加。 目前可以使用的工具使用的是合成信号而不是测序信号本身，有一定的误差可能。 二、总览 作者提出了一种深度学习工具DeepRepeat，可以直接从纳米孔电信号中准确检测STRs，而不使用合成信号。 作者使用了11HDce的HTT外显子-1区域的高覆盖率(~4000X)靶向纳米孔测序数据并进行了Sanger测序以确定重复计数。 ---- 参考文献 https://doi.org/10.1186/s13059-022-02670-6
1K10编辑于 2022-12-29
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