从桑格法到高通量测序，基因测序行业经历了哪些关键技术与成本拐点？

从第一代桑格法到高通量测序，基因测序行业的关键拐点集中在读长与准确率的成熟、人类基因组计划带来的工程化验证，以及通量与成本沿“超摩尔定律”快速下降。第一代测序读长可达1000bp、准确率高达99.999%，但通量低、成本高，只能分析单个DNA片段；高通量测序可一次对几百万到几十亿条核酸分子进行序列测定，又称大规模并行测序或下一代测序，使基因组层面的分析成为可能。以改进桑格法为基础完成的首个人类基因组计划总费用30亿美元，此后测序成本进入断崖式下降通道。

第一代桑格法：读长与准确率的起点

第一代DNA测序技术包括1975年桑格和考尔森开创的链终止法，以及1976—1977年马克西姆和吉尔伯特发明的化学法。1977年，桑格测定了第一个基因组序列——噬菌体phiX-174，全长5375个碱基，人类自此真正步入基因组学时代。

第一代测序的主要特点是测序读长可达1000bp，准确性高达99.999%，可用于未知或已知突变的检测，基本适用于所有突变类型，在单基因病的基因诊断和产前诊断中仍广泛使用。但其短板同样突出：离不开PCR扩增，只能分析单个DNA片段，通量小，无法进行基因组层面分析；自动化程度低、检测速度慢；成本高，不适用于大规模测序。

人类基因组计划：工程化验证与成本起点

2001年，以改进的桑格法为基础完成的首个人类基因组计划总费用为30亿美元，我国科学家承担了1%的工作量。该计划与曼哈顿原子弹计划、阿波罗计划并称为三大科学计划。2003年4月14日，中、美、日、德、法、英6国科学家宣布人类基因组序列图绘制完成，人类基因序列中的98%获得测定，精确度为99.99%。

完成该计划的主要测序方法是全基因组鸟枪法测序，即先把DNA打成碎片、并行读取每个碎片序列，再像拼图一样还原。这一思路为后续高通量测序奠定了方法论基础。

高通量测序与超摩尔定律：通量与成本的断崖

高通量测序是对传统桑格测序技术的革命性改变，可一次对几百万到几十亿条核酸分子进行序列测定。其诞生后，基因测序通量及成本以**“超摩尔定律”（More than Moore，MtM）**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真正意义上的断崖式下跌：2001年高达9526.3万美元，2009年降低至10万美元左右，2015年已降低至1000美元左右，2022年降低到100美元。2023年2月7日，华大智造发布超高通量测序仪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”。

常见问题

桑格法和高通量测序最核心的区别是什么？

桑格法读长可达1000bp、准确性高达99.999%，但只能分析单个DNA片段，通量小、成本高。高通量测序可一次对几百万到几十亿条核酸分子进行序列测定，别名大规模并行测序或下一代测序，能支撑基因组层面的分析。

人类基因组计划为什么被视为行业拐点？

它以改进的桑格法为基础，总费用30亿美元，首次完成了人类基因组序列图的绘制，98%的序列获得测定，精确度99.99%。这一工程既验证了全基因组鸟枪法的可行性，也成为后续成本快速下降的起点。

“超摩尔定律”在基因测序中指什么？

指高通量测序技术诞生后，基因测序通量及成本以快于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从2001年的9526.3万美元，降至2022年的100美元；华大智造DNBSEQ-T20×2单例成本低于100美元，每年可完成高达5万例人全基因组测序。