Coherent生物儀器分享半導(dǎo)體激光技術(shù)在DNA測(cè)序領(lǐng)域進(jìn)展

繼相干公司日前宣布Sapphire系列半導(dǎo)體激光器出貨量突破50,000臺(tái)這一里程碑式的成就之后，近日，該公司生物儀器市場(chǎng)總監(jiān)Matthias Schulze博士又分享了半導(dǎo)體激光技術(shù)在DNA測(cè)序領(lǐng)域的最新進(jìn)展，獲得業(yè)內(nèi)高度關(guān)注。

據(jù)Matthias介紹，上世紀(jì)90年代，全球多個(gè)研究實(shí)險(xiǎn)室的科研人員投入數(shù)百萬工時(shí)的努力，終于繪制完成了第一個(gè)完整的人類基因組序列。而隨著科技的發(fā)展，借助于多種自動(dòng)化儀器，個(gè)人DNA測(cè)序的時(shí)間和成本都已降低多個(gè)數(shù)量級(jí)。同時(shí)全球市場(chǎng)對(duì)DNA測(cè)序需求也不斷增長(zhǎng)。比如，許多美國(guó)人是移民后代，希望通過DNA分析了解自己地域沿襲狀況和族譜情況。這是該技術(shù)在商業(yè)化族源分析領(lǐng)域的一個(gè)應(yīng)用。在中國(guó)，許多產(chǎn)婦，特別是高齡產(chǎn)婦，不再采用從羊膜腔抽取羊水的方法，而是改為通過簡(jiǎn)單的抽血，對(duì)母親DNA進(jìn)行基因分析，來規(guī)避嬰兒出生缺陷風(fēng)險(xiǎn)。這是DNA基因測(cè)序在產(chǎn)前基因篩查領(lǐng)域的應(yīng)用。

此外，DNA基因測(cè)序也被廣泛應(yīng)用于司法鑒定領(lǐng)域。在許多國(guó)家或地區(qū)，罪犯的 DNA 都會(huì)被分析、存儲(chǔ)在國(guó)家數(shù)據(jù)庫(kù)中。事實(shí)證明，這對(duì)解決“懸案”以及“冤案”極其有用。

 
  目前，大多數(shù) DNA 測(cè)序方法依賴于激光熒光技術(shù)，不同的熒光染料分別標(biāo)的四種不同的核苷酸 (ACGT)。    

Matthias表示，很多人不知道的是，就某種程度而言，幾乎所有用于DNA測(cè)序的儀器都依賴于通常以激光為光源的熒光檢測(cè)。而在眾多DNA測(cè)序儀器中，Coherent相干公司獨(dú)有的光泵半導(dǎo)體激光器  (OPSL) 專利技術(shù)具有很多突出特性，使其非常適合用于測(cè)序中的熒光激發(fā)。

首先，與許多早期激光器不同，OPSL  技術(shù)具有靈活的功率擴(kuò)展性，使激光器的功率范圍可以從幾毫瓦擴(kuò)展到幾十瓦。出貨量突破50,000臺(tái)的Sapphire系列就是其中的代表。該系列產(chǎn)品于十多年前推出，是第一款提供藍(lán)光（488  nm 波長(zhǎng)）的固態(tài)激光器，輸出功率達(dá)數(shù)十毫瓦。經(jīng)過不斷改進(jìn)，現(xiàn)在該產(chǎn)品功率已高達(dá) 500  mW、體型小巧、功耗低且傳導(dǎo)冷卻簡(jiǎn)單。這種高功率的儀器可以大幅提高DNA 測(cè)序的速度，同時(shí)大幅降低相應(yīng)的檢測(cè)成本。

 
  OPSL 技術(shù)具有波長(zhǎng)靈活性，可使用許多標(biāo)準(zhǔn)波長(zhǎng)的激光，并可根據(jù)要求提供定制 OEM 波長(zhǎng)。    

其次，OPSL 技術(shù)另一個(gè)重要特性是波長(zhǎng)靈活性。氣體激光器和早期固態(tài)激光器僅限于原子物理學(xué)確定的固定頻率，而OPSL 基于半導(dǎo)體芯片，使輸出波長(zhǎng)可在從紫外波長(zhǎng)到近紅外波長(zhǎng)的光譜范圍內(nèi)定制。

測(cè)序取決于能否通過激光激發(fā)分別針對(duì)四種 DNA核苷酸 （ACGT）  化學(xué)標(biāo)記的熒光，所以集成合適波長(zhǎng)激光器的儀器可以更高效、更準(zhǔn)確地進(jìn)行DNA測(cè)序。而相干公司研發(fā)的 OBIS  系列激光器可提供20多種不同的波長(zhǎng)，其智能化、“即插即用”的標(biāo)準(zhǔn)配置，可實(shí)現(xiàn)儀器的快速集成和開發(fā)。更重要的是，大多數(shù)OBIS激光器都提供自由空間或光纖偶合輸出選項(xiàng)，從而進(jìn)一步簡(jiǎn)化了在當(dāng)下和未來測(cè)序儀器中的使用。