北大課題組改進ECC測序法，利用信息冗余大幅增加測序精度

ECC編碼和解碼策略已被廣泛應用在信息通訊和存儲等其它領域中。

近日，北京大學黃巖誼教授課題組在DNA測序方法的研究上取得重要突破，該團隊在此前熒光發生測序技術基礎上發展了一種全新概念的測序方法——糾錯編碼（簡稱ECC）測序法。據了解，ECC測序法采取一種獨特的邊合成邊測序（SBS）策略，利用多輪測序過程中產生的簡并序列間的信息冗余，大幅度增加了測序精度。

其中，DNA測序是指分析特定DNA片段的堿基序列，也就是腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、胞嘧啶(C)與鳥嘌呤的(G)排列方式。值得注意的是，快速的DNA測序方法將會極大推動生物學和醫學的研究和發現，因此，在保證測序的速率基礎上，如何提高和確保DNA測序過程的精度也是研究的關鍵。

據悉，ECC測序法以熒光發生測序技術為基礎，其中，熒光發生測序技術的巧妙之處在于在DNA互補鏈合成時可以釋放同所延伸核苷酸數目相等的熒光分子，利用這一反應可以實現低錯誤率的SBS。

A、C、T、G4種堿基，抽象成圖中4個不同顏色不同結構的鏤空立方體，可以通過3種正交的方式解構為兩兩組合。在ECC測序中，每個堿基均通過3次“投影”進行了測量，再通過3個投影重構出原來的序列。

在ECC測序法中，序列信息的冗余來自“對偶堿基熒光發生”SBS測序流程，該流程通過對測序試劑按對偶堿基分為兩兩匹配的三組，并對待測DNA序列進行三輪獨立測序，繼而產生三條互相正交的簡并序列編碼。

而這三條編碼可互為校驗，后續不但能夠通過解碼推導出真實堿基序列信息，而且具備對單輪測序錯誤位點的校正能力。

目前，ECC編碼和解碼策略已被廣泛應用在信息通訊和存儲等其它領域中，并被證實可以有效檢測和糾正數據傳輸或存儲時發生的錯誤。此次黃巖誼團隊在測序技術中首次引入冗余編碼概念，將進一步推動通信和存儲技術的發展。據了解，相關研究成果已經公布在《自然》雜志上。

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