[发明专利]一种通过检测焦磷酸电荷的基因测序方法

权利要求书

1.一种通过检测焦磷酸电荷的基因测序方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一：将一种焦磷酸PPi受体固定在电荷敏感传感器的表面，形成焦磷酸敏感传感器；

步骤二：在每一轮测序反应体系中加入四种脱氧核苷酸三磷酸dNTP中的一种，以及DNA扩增反应所需的聚合酶和催化剂；如果加入的dNTP刚好能与当前DNA模板的碱基配对，则会在DNA聚合酶的作用下，添加到测序引物的3’末端，同时释放出一份焦磷酸PPi；如果加入的dNTP不能和当前DNA模板的碱基配对，则上述反应不会发生；重复上述步骤直至找到可以与当前DNA模板的碱基成功配对的dNTP，并释放出焦磷酸PPi；

步骤三：步骤二反应生成的焦磷酸PPi在溶液中发生水解反应，一份焦磷酸PPi与水反应生成两份磷酸氢盐离子；

步骤四：水解得到的磷酸氢盐离子与步骤一中固定在电荷敏感传感器表面上的受体结合，使传感器的电流，电容，或电压发生变化，从而将化学信号转换为电信号；

步骤五：焦磷酸敏感传感器将碱基延伸反应释放的焦磷酸PPi直接转换为电信号，进一步翻译为对应的碱基；

步骤六：重复步骤二至四对DNA模版进行快速连续测序。

2.根据权利要求1所述的通过检测焦磷酸电荷的基因测序方法，其特征在于，所述方法步骤一中的电荷敏感传感器选用离子敏感场效应晶体管ISFET，交错双电极传感器，二维结构石墨烯超薄传感器，或过渡金属硫化物TMDC超薄传感器中的一种。

3.根据权利要求1所述的通过检测焦磷酸电荷的基因测序方法，其特征在于，所述方法步骤一中的焦磷酸PPi受体选用与焦磷酸PPi有较强的结合能力，并不与dNTP、H⁺、焦磷酸盐、酶和Mg²⁺结合或结合力较弱的受体材料。

4.根据权利要求1所述的通过检测焦磷酸电荷的基因测序方法，其特征在于，所述方法步骤一中的焦磷酸PPi受体选用抗体、酶、核酸适体、肽酶或受体分子中的一种。

5.根据权利要求1所述的通过检测焦磷酸电荷的基因测序方法，其特征在于，所述方法步骤二中，每轮反应结束后需加入清洗液将dNTP溶液冲洗掉，清洗液将焦磷酸PPi受体回归原始状态，可持续在下轮配对步骤中与焦磷酸PPi进行结合。

6.根据权利要求1所述的通过检测焦磷酸电荷的基因测序方法，其特征在于，所述方法步骤二中催化剂为Mg²⁺。

7.根据权利要求1所述的通过检测焦磷酸电荷的基因测序方法，其特征在于，所述方法适用于大规模传感器阵列，对多个不同DNA模版进行并行测序。

8.根据权利要求2所述的通过检测焦磷酸电荷的基因测序方法，其特征在于，所述离子敏感场效应晶体管为传统的金属栅极离子敏感场效应晶体管。

9.根据权利要求2所述的通过检测焦磷酸电荷的基因测序方法，其特征在于，所述离子敏感场效应晶体管为硅纳米线离子敏感场效应晶体管。

10.根据权利要求5所述的通过检测焦磷酸电荷的基因测序方法，其特征在于，所述清洗液为盐浓度低于10μM的电解质，或加温后的去离子水。