中心法则确立了遗传信息从DNA到RNA再到蛋白质的流动方向,让读取DNA序列成为生命科学研究和医学诊断的基础设施,也由此催生了基因测序这一高壁垒行业。全球基因测序竞争格局中,因美纳(Illumina)长期占据主导地位,而华大智造等中国企业正凭借自主技术加速追赶,成为不可忽视的重要参与者。
中心法则与基因测序的诞生
1953年,沃森和克里克提出DNA双螺旋结构模型,开启了分子生物学新时代。此后,克里克提出中心法则,明确了遗传信息从DNA经转录产生mRNA、再翻译为蛋白质的基本规律。带有遗传信息的DNA片段即为基因,而基因测序(即DNA测序)就是把目标DNA片段中A、T、C、G的排列顺序读取出来的技术,本质上是"将人和生物代码化"的过程。
人类DNA约有30亿对核苷酸,其中仅约2%的DNA能够编码RNA或蛋白质,人类基因组上共有20000~25000个编码基因。测序技术在基础生物学研究、医学诊断、法医生物学等领域都是最为重要的基础技术之一。
全球竞争格局:谁在领跑?
因美纳(Illumina) 是基因测序仪器行业的绝对龙头。在过去的20年中,因美纳作为行业领导者,最大上涨幅度达到80倍。其NOVA系列曾将人类全基因组测序成本降至1000美元水平。因美纳CEO曾预测,当成本降到100美元后,基因测序的普及度将大幅提升。
然而,超摩尔定律带来的后发优势,使得因美纳只有不断狂飙才能守住领先地位。最终将基因测序成本推进到100美元的,是后来者Ultima Genomics和华大智造。
华大智造 于2023年发布了超高通量测序仪DNBSEQ-T20×2,该产品每年可完成高达5万例人全基因组测序,创造了全球基因测序仪通量的新纪录;单例成本低于100美元,实现了最佳的规模成本,为行业构筑了一款"超级测序工厂"。
测序成本:超摩尔定律下的断崖式下跌
高通量测序技术(NGS)诞生后,基因测序通量及成本以"超摩尔定律"的速度发展。根据美国国家卫生院数据,人类全基因组测序成本出现断崖式下跌:
| 时间 | 单个人类基因组测序成本 |
|---|---|
| 2001年 | 约9526.3万美元 |
| 2009年 | 降至10万美元左右 |
| 2015年 | 降至1000美元左右 |
| 2022年 | 降至100美元 |
第一代测序技术(Sanger法)测序读长可达1000bp,准确性高达99.999%,但成本高、通量低,难以大规模应用。高通量测序技术可一次对几百万到几十亿条核酸分子进行序列测定,是革命性的改变。
常见问题
龙头企业的壁垒在哪里?
龙头企业的核心壁垒在于专利组合、数据库积累与生态系统的构建。因美纳凭借先发优势建立了庞大的专利护城河和用户生态;华大智造则通过自主DNBSEQ技术路线,在核心知识产权上实现独立,并持续刷新通量与成本纪录。
测序成本降到100美元意味着什么?
当人类全基因组测序成本降至100美元级别,基因测序的普及度将大幅度提升。基因组数据的快速积累,将使得人类基因组的解读超越生物学的范畴,推动中下游应用企业爆发性增长。
中国企业在全球格局中处于什么位置?
华大智造是其中最具代表性的中国企业。其推出的超高通量测序仪创造了全球通量新纪录,并将单例测序成本压至100美元以下。凭借超摩尔定律带来的后发优势,中国企业正从追赶者成长为全球竞争格局中的重要一极。