NGS建库过程中的PCR扩增确实可能引入碱基错配,这是当前主流测序技术路线的共性局限。围绕这一痛点,竞争焦点主要集中于高保真酶与建库试剂方案、测序仪自身的扩增与信号读取设计,以及下游生信纠错能力。产业链上游的Illumina、Thermo Fisher、华大智造凭借技术路线与专利积累占据关键卡位,中游的华大基因、贝瑞基因则依托建库与测序服务能力参与竞争。
局限从何而来
高通量测序(NGS)具有通量高、准确性高、灵敏度高、自动化程度高、成本低等优势,但读长短、拼接组装难度大。其建库环节需通过PCR扩增富集序列,这一过程可能造成碱基错配;同时整个测序流程较为复杂,对试剂、设备与算法协同要求高。
上游龙头的技术卡位
不同技术路线对扩增误差的处理方式各异。Illumina采用桥式PCR扩增与边合成边测序结合的路线,其PCR扩增会导致错误累积,搭配的生化技术还会产生标签跳跃(Index Hopping),需使用双接头弥补。Thermo Fisher采用乳液PCR扩增与半导体测序结合的路线,同样存在PCR扩增导致的错误累积,且半导体信号读取对连续相同碱基的识别错误率较高。华大智造采用DNA纳米球与联合探针锚定聚合结合的路线,检测准确性高、数据重复序列率低,能有效减少数据浪费,相比其他产品增加了一个环化步骤,但可支持自动化。
专利网构成另一重壁垒。Illumina通过数据库检索,专利数量超12000项,其中在美国2900多项、欧洲1174项、中国1065项、澳大利亚883项,并多次对同行发起专利诉讼。以销售额计,2019年全球基因测序仪器耗材市场中,Illumina、Thermo Fisher、华大智造的市占率分别为74.1%、13.6%、3.5%;中国市场同期Illumina占61%、华大智造占24%。
中下游的纠错与整合能力
中游测序服务商华大基因、贝瑞基因,以及下游生信分析环节,承担着去重与拼接等生物信息处理工作,是控制错配影响、提升数据可用性的重要一环。整体来看,上游设备与试剂供应端毛利率和净利率最高,Illumina在测序技术、数据积累、渠道等方面均形成较高壁垒。
常见问题
NGS建库为什么会出现碱基错配?
因为建库需通过PCR扩增富集序列,扩增过程本身可能引入错配碱基,这是Illumina、Thermo Fisher等技术路线均面临的共性问题,通常需通过双接头等方案或下游生信处理加以弥补。
哪些企业在高保真建库与纠错上更具优势?
Illumina、Thermo Fisher、华大智造分别掌握桥式PCR、乳液PCR、DNA纳米球等核心技术路线,在扩增设计与纠错方案上各有布局;华大基因、贝瑞基因等中游企业则依托建库与测序服务能力参与竞争,具体性能表现需以第三方实测与公开数据为准。
上游龙头的市场地位如何?
以2019年销售额计,全球基因测序仪器耗材市场由Illumina、Thermo Fisher、华大智造主导,三者市占率分别为74.1%、13.6%、3.5%,上游凭借高研发壁垒保持较强议价能力。