从人类基因组计划到单例成本100美元，基因测序行业经历了几次关键拐点？

从人类基因组计划到单例成本100美元，基因测序行业经历了两次关键拐点：第一次是以人类基因组计划完成为标志，验证了大规模测序的可行性；第二次是高通量测序技术（NGS）商用化，将成本从千万美元级拉低至100美元级，推动行业进入规模化应用时代。

第一代测序：从桑格法到人类基因组计划

基因测序的起点是1975年桑格（Sanger）和考尔森（Coulson）开创的链终止法。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，人类由此步入基因组学时代。

第一代测序技术（Sanger法）的优点是读长可达1000bp、准确性高达99.999%，在单基因病的基因诊断和产前诊断中仍广泛应用；缺点是通量小、自动化程度低、成本高，无法支撑大规模测序。

转折点出现在2001年：以改进的Sanger法为基础，首个人类基因组计划（HGP）完成，总费用30亿美元。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98%获得测定，精确度99.99%。人类基因组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。

高通量测序：超摩尔定律下的成本断崖

人类基因组计划完成后，基因测序行业迎来“鸟枪换炮”的时代。高通量测序技术（High-throughput sequencing）是对传统Sanger测序的革命性改变，可一次对几百万到几十亿条核酸分子进行序列测定，因此也被称为大规模并行测序（MPS）或下一代测序技术（NGS）。

高通量测序技术诞生后，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断崖式下跌：2001年成本约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。

2023年2月7日，华大智造发布超高通量测序仪DNBSEQ-T20×2，每年可完成高达5万例人全基因组测序，单例成本低于100美元，为行业构筑了一款“超级测序工厂”。

常见问题

第一代测序和高通量测序的本质区别是什么？

第一代测序（Sanger法）只能分析单个DNA片段，通量小、成本高，但准确率极高；高通量测序则采用大规模并行策略，一次可测定几百万到几十亿条核酸分子，通量提升的同时成本大幅下降，代价是读长相对缩短。

人类基因组计划为什么重要？

人类基因组计划是首个完成的人类全基因组测序项目，总费用30亿美元，精确度达99.99%。它不仅验证了大规模测序的可行性，还与曼哈顿原子弹计划、阿波罗计划并称为三大科学计划，奠定了基因组学时代的基础。

单例成本100美元意味着什么？

当基因测序成本降到100美元后，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范畴，推动中下游诊断、健康管理等应用领域的爆发性增长。