三代测序的起步确实早于二代测序的商业化,但行业关键拐点并未出现在技术原型诞生之时,而是出现在完整基因组测序(T2T)完成之后。PacBio前身于2000年成立,其核心单元零模波导ZMW的模型于2003年登上Science封面;ONT于2005年从牛津大学衍生,纳米孔测序原理更可追溯至1996年PNAS论文。然而PacBio首款商业化机型PacBioRS直到2010年才推向市场,ONT直到2015年才开始正式商业化。在此之前,以illumina为代表的二代测序已凭借短读长方案占据最大市场份额,三代测序市占率不到10%。真正的转折发生在2022年4月,端粒到端粒联盟(T2T)利用长读长技术完成首个真正完整的人类基因组序列,补齐了此前人类基因组序列最后的8%;2023年初,Nature Methods将长读长测序评选为“2022年度最佳技术”。技术就绪与市场爆发之间的时间差,正是由完整基因组测序这一里程碑事件所弥合。
起步早不等于商业化早
三代测序的两条技术路线——PacBio的单分子荧光检测与Nanopore的电流阻断检测——其原理探索均可追溯至二代测序大规模商业化之前。2000年PacBio前身成立,2003年ZMW模型登上Science封面;ONT于2005年从牛津大学衍生,纳米孔测序原理可追溯至1996年PNAS论文。但直到2010年PacBioRS才商业化,ONT直到2015年才正式商业化。而此时illumina已密集推出多款机型,凭借短读长方案迅速攻占科研和临床市场。
完整基因组测序为何成为拐点
二代测序的局限在于:将DNA扩增后切成不超过200BP的片段读取,再用算法还原,基因组中常见的重复序列不能精准测出。三代测序不用扩增、从头读到尾,但准确率目前仍只能做到95%,容易“唱错”。在过去十年中,三代测序市占率不到10%,应用多局限于基础科学研究。
2022年4月,Science杂志连发6篇文章,报道T2T联盟完成的首个真正完整的人类基因组序列,这是人类基因组计划发起30年后的又一重大里程碑。为了补齐人类基因组序列最后的8%,三代测序起到了不可替代的作用。2023年初,Nature Methods将长读长测序评选为“2022年度最佳技术”。完整基因组测序的完成,首次以权威成果形式证明了长读长在复杂区域解析中的不可替代性,从而将三代测序从“基础科研工具”推向产业关注的中心。
产业端的连锁反应
拐点之后,产业端动作密集。illumina在收购PacBio失败后,于2022年初宣布将推出长读长产品Infinity;Element Biosciences于2022年2月收购Loop Genomics;Pacific Biosciences于2022年10月推出公司史上最高通量Revio长读长测序系统。华大智造、Ultima Genomics也计划或已开始布局长读长领域。投融资方面,齐碳生物在2022年12月完成7亿元C轮融资。应用端,贝瑞基因截至2022年底累计服务三代测序检测样本量突破10万人份,服务终端客户超过1500家;检验医学顶级国际期刊CLINICAL CHEMISTRY专门发表编辑部文章,认为三代测序技术为复杂单基因病的分子诊断带来了全新机遇。
常见问题
三代测序起步早于二代商业化,为什么长期落后?
PacBio和ONT的技术原型分别可追溯至2003年和1996年,但商业化节点分别为2010年和2015年,晚于illumina二代测序的大规模市场占领。加之三代测序准确率目前仍只能做到95%,过去十年市占率不到10%,应用多局限于基础科研。
T2T完整基因组测序为什么被视为行业关键拐点?
T2T联盟于2022年4月完成首个真正完整的人类基因组序列,补齐了此前人类基因组序列最后的8%,三代测序在其中起到了不可替代的作用。这是人类基因组计划发起30年后的又一重大里程碑,首次以权威成果形式证明了长读长在复杂区域解析中的价值。
长读长测序被评为年度最佳技术意味着什么?
2023年初,Nature Methods将长读长测序评选为“2022年度最佳技术”,众多科学家相信“Long-read sequencing is the future”。这一评选反映了学术界对长读长技术路线的认可,但临床商业转化的节奏仍需以实际产品落地和第三方验证为准。