DNA测序是揭示分子水平遗传变异的最有力的方法，使我们在生理环境和病理状态下更好地了解我们的身体。这也是是通往更好的诊断和个性化医疗漫漫长路的开端。
尽管DNA测序技术已经取得了巨大的进步，但仍然面临很多挫折。比如耗时的样品制备、复杂的数据处理算法、生产能力低、高成本和读取长度短。例如桑格法，是DNA测序的常用方法，通常需要两个工作日，一个PCR步骤和大量核酸片段，产生可以通过凝胶电泳检测的条带。可以说，仍然有一些调整需要做。
桑格测序被认为是第一代测序方法，以扩增为基础的大规模平行测序技术是第二代测序，单分子测序是第三代。经过三代测序技术的发展，DNA测序技术正在进入单分子纳米孔测序技术的时代——第四代。
纳 米 孔 测 序 原 理
从20世纪90年代，纳米孔测序就已经发现，Church et al和Deamer and Akeson分别提出了利用纳米传感器对DNA进行测序的可能性。
纳米孔测序的原理是如果每个碱基在通过一个小通道(纳米孔)的DNA传输过程中产生不同的离子电流，这样就可以区分不同的核苷酸。纳米孔通常存在于生物膜或者固态薄膜上，分离出含有导电电解质的两个隔间。电极浸在每个隔间里，由此产生的电场使溶液中的电解质离子通过电泳的方式穿过孔隙，产生离子电流信号。当孔隙被堵塞时，由于生物分子的通过，电流也会被阻塞。通过分析阻塞的幅值和持续时间，可以确定目标分子的物理和化学性质。在测序中，每一个核苷酸都以不同的方式阻断通道，从而产生不同的振幅和持续时间，这些信息再转化为DNA序列信息。纳米技术大致分为两类:生物和固态。
应 用
1.医疗诊断
基于纳米孔的诊断工具有如下优点:
- 可以检测低浓度的目标分子；
- 可以再屏幕上显示生物标记或基因；
- 以低成本提供快速分析；
- 它消除了繁琐的放大与转换步骤，减少偏差和错误。
- 纳米孔测序有潜力成为在基因组和表观基因组学中有力的工具。
- 这项技术可用于癌症诊断和治疗，通过对MicroRNA（miRNA—癌症生物标记物）的检测和准确定量，以及对异常DNA甲基化的检测（可作为强大的癌症标志物）。因此，在肿瘤诊断、分期、进展、预后和治疗反应方面，有很广阔的发展前途。
- 由于纳米孔测序可以快速产生结果，它是一种诊断传染病的强有力的工具。实际上，阅读长度的优势和病原体识别的时间在医院环境中是至关重要的，时间可能意味着成功治疗和死亡的区别。
- Oxford Nanopore Technologies公司开发了第一个使用纳米孔技术的便携式DNA测序仪MinION，成功地分析了非洲的埃博拉病毒样本。令人惊讶的是，对埃博拉病毒序列的确认只需要15分钟的时间。
优 缺 点
纳米孔的显著优势包括无标记、超长阅读、高通量、低的材料需求，并且不会受PCR所引入的扩增偏差的影响，每一个都大大简化了实验过程，并且可以很容易地用于DNA测序应用。
然而，有两大挑战需要克服：传输速度非常快、信号灵敏度低。DNA分子通过通道的速度大约1base/μs, 对于可靠地探测不同的核苷酸来说速度太高了。这就使得很难区分四种核苷酸，导致低灵敏度。此外，尽管已经有一些很好的纳米粒测序的应用，但它很容易出错。它的错误率比目前的生化测序平台高，对全长测序来说并不是一个好的选择，例如SNP测序。但是，仍有改进的余地，纳米孔测序正在逐日改进，真正进入第四代测序方法的时代只是一个时间问题。
