纳米孔测序(单分子测序、第三代测序的共识口径)无需PCR扩增或逆转录,可直接对DNA或RNA测序;文库制备过程简单,设备简单便携,并可边测序边输出结果。这些特性从试剂耗材、设备投入与人力时间三个环节改变了测序的成本构成:省去扩增与逆转录相关试剂步骤,简化文库制备,压缩样本处理与等待时间,并使设备更易部署到极地、海洋乃至太空等复杂环境。盈利模式也随之从单纯卖仪器、卖试剂,转向设备与耗材、现场快速检测服务并重的结构。
成本结构:三个环节被重新分配
试剂耗材端:文库制备简单,无需对样品核酸进行PCR扩增或逆转录,直接对DNA或RNA测序,意味着扩增与逆转录环节对应的试剂消耗与操作步骤相应减少;同时可直接对各类形式的RNA测序,避免将RNA逆转录为DNA扩增所产生的偏向性及可能引入的突变。
设备与部署端:纳米孔测序设备简单便携,目前使用最成熟的MinION测序仪可在极地、海洋甚至太空等各种复杂环境下完成实时测序,可保证对突发疫情处理的时效性。设备形态的变化,使固定资产投入与使用场景的匹配方式不同于传统实验室集中式测序。
人力与时间端:可边测序边输出结果,能够实现对测序数据的实时分析,缩短从样本到结果的等待周期;对测序长度原则上没有限制,目前最长读长可达2.4 M。
与二代测序的路线差异
二代测序文库构建复杂繁琐、测序读长短、序列分析时间长;三代测序不用扩增,从头读到尾。二者在成本结构上的差异,正来自文库环节与读长、分析时间的不同。需注意,三代测序目前准确率仍只能做到95%,这是评估其应用边界时不可忽略的一点。
| 维度 | 二代测序(短读长) | 三代测序(长读长) |
|---|---|---|
| 扩增/逆转录 | 需扩增,RNA需逆转录 | 无需PCR扩增或逆转录 |
| 文库制备 | 复杂繁琐 | 简单 |
| 读长 | 切成不超过200BP片段读取 | 原则上无长度限制,目前最长可达2.4 M |
| 结果输出 | 序列分析时间长 | 可边测序边输出,实时分析 |
| 设备形态 | — | 简单便携,可在复杂环境完成实时测序 |
常见问题
纳米孔测序为什么能省掉文库简化环节?
因为单分子测序不需要PCR扩增,而是基于单分子的电信号或化学反应信号检测,实现对每一条DNA分子的单独测序;文库制备过程简单,无需对样品核酸进行PCR扩增或逆转录,可直接对DNA或RNA测序。
成本结构重构后,商业模式会怎么变?
设备简单便携、可实时输出结果,使测序更易进入现场与复杂环境场景,例如突发疫情处理的时效性保障;同时省去扩增与逆转录步骤、简化文库制备,使试剂与人力时间的成本占比发生变化。具体盈利结构如何演变,需结合后续公开数据与第三方实测观察。
三代测序目前的主要局限是什么?
三代测序最大的问题是会唱错,目前准确率仍只能做到95%;过去十年其市占率不到10%,应用多局限于基础科学研究,临床商业转化寥寥。不过长读长测序已被Nature Methods评为“2022年度最佳技术”,临床应用转化也在迎来新的突破。