幕后文章是与国家科学基金会合作提供给生活方面的。
第一个人类基因组花了13年和30亿美元的生产。如今，遗传学家可以在几个月内以一小部分成本生成相同的信息。
随着“下一代”基因测序仪开始在生命科学上留下自己的印记，世界各地的团队正在竞争开发新的和改进的DNA测序仪，这些序列可以摄取核苷酸碱基的束缚，并直接以低于1,000美元的价格“读取”一个人的遗传代码。
医学界预测，$ 1000的出现个人基因组将导致理解和治疗疾病的重大变化。研究人员将能够进行广泛的比较研究，以将疾病与基因表达相关。化学家将设计遗传靶向药物，医生将基于患者的特定遗传处置。
伊利诺伊大学Urbana-Champaign（UIUC）的计算物理学家Aleksei Aksimentiev正在努力开发一种新型的音序器，这将使$ 1000基因组的梦想成为现实。
音序器使用电场将一条DNA驱动通过膜上的小孔或“纳米孔”。如果可以控制此过程，则测序仪将能够通过测量电流的变化来读取基本对，因为每对穿过膜的孔。
一个很棒的概念 - 但是它起作用了吗？
根据Aksimentiev的说法，还没有。这些音序器的实验设计受到嘈杂的信号，阻塞和DNA碱基对的困扰，这些信号通过孔隙过快。
Aksimentiev说：“这种直观的简单物理图片在实践中不适用。”
由于实验无法确切显示纳米孔内部发生的事情，因此Aksimentiev生产纳米孔设计的原子模型，并使用国家科学基金会赞助的Ranger SuperCupter在德克萨斯州高级计算中心（TACC）。他的模拟揭示了DNA通过纳米孔蠕动时的原子级运动，从而洞悉了如何改善系统的设计。
他说：“模拟解释了哪些过程产生了我们衡量的信号。” Aksimentiev发现，直接测序DNA的关键要求是将链中的链保持在孔中的时间足够长，以读取其顺序。
他说：“如果DNA移动得太快，那么就无法读出信号以区分碱基对之间的差异。” “我们必须找到一种方法来捕获DNA。”
Aksimentiev和他的同事认为他们找到了一种方法。
当DNA与电场接触时，它会伸展。在膜的一侧施加该田，将链压成比通常适合的小孔。另一方面，关闭田野会导致DNA放松并将分子捕获到孔中。通过脉冲田地，伸展和放松DNA，链以足够慢的速度移动，逐个基底移动，以清晰地读取。
该团队于2009年申请了一项临时专利，以设计能够容纳双链DNA的第一个纳米孔测序器。 Aleksei Aksimentiev，伊利诺伊大学的Urbana-Champaign}}
这种研究需要高性能计算系统，因为要区分四个DNA核苷酸所需的精确性，这仅有几个原子。
“ Aksimentiev博士的模拟代表了我们的眼睛，” Aksimentiev的合作者兼巴黎圣母院电气工程教授Greg Timp说。 “没有他们，我们看不到。”
Aksimentiev的改进的纳米孔设计有望大大降低基因测序成本，并相应地提高速度。这种测序师的发展将对医学，生物学和人类健康产生重要的影响。
Aksimentiev说：“这将对我们理解和治疗人类疾病的方式产生明显的影响。” “每个人都能负担得起他们的DNA序列。”
如果这听起来像科幻小说，那么您将不必等待很长时间才能了解情况。美国国家卫生研究院（NIH）设定了一个目标，即到2013年使用Nanobore测序仪生产1,000美元的基因组。
很快，我们都可以访问我们的遗传信息。我们对这些知识的作用还有待观察。
这项工作得到了NIH的“革命基因组测序技术”计划的赠款，以及NSF的“物理边界中心”授予活细胞物理中心。
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编者注： 这项研究得到了国家科学基金会的支持（NSF），联邦机构负责在科学和工程领域的所有领域资助基础研究和教育。本材料中表达的任何观点，发现和结论或建议都是作者的意见，不一定反映了国家科学基金会的观点。看到幕后存档。
