認識三代定序: 揭開基因密碼的下下一步_侯宜欣醫檢師
一、什麼是三代定序?
三代定序(Third-generation sequencing systems)是目前最先進的DNA定序技術之一，用來解讀我們身體裡的基因密碼。與第一代(桑格定序，Sanger sequencing)及二代定序(次世代定序，Next generation sequencing，NGS)不同之處在於: 三代定序能直接讀取單一DNA分子，不需要像前幾代技術，需先將DNA大量複製後再進行分析。這種「直接讀取」的方式不但可以縮短定序時間，更能獲得更長、更完整的DNA序列，為遺傳疾病診斷、癌症基因分析與病原體檢驗等應用提供全新視野。
二、三代定序的代表技術
- 奈米孔定序（nanopore-based platform）
由Oxford Nanopore Technologies 開發，讓DNA穿過一個只有奈米大小的孔洞，通過測量電流變化來判斷DNA序列。這種方式具有即時(Real-time)定序、超長讀長(ultra-long reads)等特點，正快速應用於基因體學、疾病檢測與微生物分析等領域。
2. SMRT定序(single-molecule real-time platform)
由Pacific BioSciences (PacBio)推出的第三代定序，利用特殊酵素與螢光標記，觀察單個DNA分子的合成過程，並即時讀取鹼基序列。此技術以高讀長與高準確度聞名，廣泛應用於基因體學、結構變異分析與臨床研究。
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三、三代定序的優勢
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可一次讀取上萬個鹼基，有利於分析重複序列和結構變異 |
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減少放大過程中的偏誤，提升精準度 |
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可邊定序邊進行資料分析，大幅縮短檢驗時間 |
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四、三代定序的應用領域
- 罕見遺傳疾病診斷
傳統定序無法偵測的基因異常。例如:在罕見肌肉疾病的患者，有研究發現傳統NGS無法識別到基因中重複區片段insertion的突變，因三代定序讀長長可跨過重複序列或高GC區域，使得可完整讀取序列。
- 癌症基因分析
用於檢測染色體重排(rearrangement)、融合基因與突變偵測。
3. 病原體偵測
新興病毒變異株分析，例如:新冠病毒變異株偵測。
五、三代定序的挑戰與分析
雖然三代定序有許多優勢，但目前仍面臨一些挑戰，例如:
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- 成本較高，儀器與試劑價格仍不低。
- 資料分析複雜，需要更專業的演算法與技術支援。
- 單次定序錯誤率較高，需重複讀取同一段DNA片段多次，糾正錯誤。