螺旋状的DNA分子结构上包含着几十亿个有关人类健康的核苷酸碱基对序列，研究学者们一直努力寻求解读这些基因密码的方法，也因此诞生了上世纪末著名的人类基因组计划。然而，为了显示个体的全基因组信息，而要解读30亿对核苷酸序列的方式过于昂贵及复杂。

　　而今，美国亚利桑那州立大学生物设计研究所（Biodesign Institute at Arizona State University）的生物物理学家斯图尔特·林赛（Stuart Lindsay）领导的实验小组推出了全新的解读全基因组的方式，并且低价、迅速。这项经济型DNA测序技术将会对生物医药的发展有巨大的推动作用，可以应用于日常基因测序诊断，新一代的个性化药物定制设计，以及为增强细胞对于病毒的抵抗力而进行的基因修复。该技术发表于最近的《自然-纳米技术》（Nature Nanotechnology）杂志上。

　　这项新技术基于原子内水平上的量子隧道（quantum tunneling）原理，解读DNA密码的基本属性。根据量子学说，由于兼具波粒二象性，像电子一类的基本粒子经常会有违背经典物理学的表现。例如电子可以越过壁垒，无论壁垒的高度为多少。量子隧道的原理是，即使粒子的动能低于势垒的能量，粒子仍有可能穿越该势垒。势垒限制在一小段足够读出1个碱基的距离里。出于对距离的敏感性，DNA的振动会破坏隧道信号，因此林赛的小组开发出“识别分子”（recognition molecules），轮流抓住每个碱基，用以平衡读出信号的电极，他们称该方法为“识别隧道”（recognition tunneling）。

　　通过量子隧道，DNA链上的每个碱基都可以被单独读出，而不需要两边的相邻碱基（3个碱基决定1个氨基酸）。每个碱基都形成独立的具特殊形状及频率的电极信号。令人惊讶的是，该技术可以识别经自然微调后的基因表达引发的化学变化，也就是“后生密码”(epigenetic code)。虽然个体每个细胞中的遗传密码是相同的，但携有后生密码的细胞和组织却是不同的，和个体本身的基因组也不太一样。这有助于表观遗传组学的研究，了解个体因环境而产生的变化。为了解读更长的DNA片段，研究人员们将隧道效应和纳米孔结合解读DNA，速度为每秒1个碱基。

　　目前，DNA的测序方式都是将完整的序列剪切为大量的短序列，接下来再进行细致的装配，需要耗费大规模的计算进行解读。林赛说，在相同基因组的前提下，直接解读后生密码的方式，将会成为了解异常细胞及组织的关键。目前，林赛的研究小组只能使用隧道探针解读2-3个碱基。他们希望不久之后能提高分子识别水平，将这一技术推广到临床应用上。林赛接着表示，该技术的物理学原理现在已得到证明，下一步也许有可能结合大批量生产的电子芯片，未来也许很快就会出现“笔记本基因组”（genome on a lap-top）。