单分子测序(即第三代测序技术)无需 PCR 扩增或逆转录即可直接对 DNA 或 RNA 测序,能够规避 RNA 病毒研究中逆转录扩增带来的偏向性及可能引入的突变;但这条路线的主要风险与不确定性集中在准确率仍有提升空间、临床商业转化尚不充分、规模化应用基础较薄弱三个方面,同时还要面对二代测序长期占据最大市场份额的现实格局。
技术层面的不确定性:准确率与验证
单分子测序的两条技术路线——PacBio 技术与 Nanopore 技术——分别依据碱基的荧光信号或电流阻断信号识别序列,原理上各有侧重。其突出优势是读长长、可实时测序、设备简单便携,MinION 测序仪可在极地、海洋甚至太空等复杂环境下完成实时测序。
但长读长路线的短板同样明确:目前准确率仍只能做到 95%,存在“会唱错”的问题。这意味着在需要高置信度碱基判读的场景中,单分子测序的结果仍需与其它手段交叉验证,其准确性的边界与适用条件,也有待更多公开数据与第三方实测来确认。
产业层面的不确定性:临床落地与规模化
从市占率看,过去十年间三代测序市占率不到 10%,应用多局限于基础科学研究,临床商业转化寥寥。这一格局的成因不只是技术指标,还包括成本与规模化能力——而这两项目前均缺乏公开的统一口径数据,实际水平需以厂商公布及第三方实测为准。
变化正在发生:T2T 联盟利用长读长技术完成了首个真正完整的人类基因组序列;Nature Methods 将长读长测序评为“2022 年度最佳技术”;制造端 illumina、华大智造、Element Biosciences、Ultima Genomics 等纷纷布局长读长方向;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。这些进展说明路线方向受到重视,但从科研工具走向规模化临床常规应用,仍需时间验证。
| 维度 | 已明确的进展 | 尚存的不确定性 |
|---|---|---|
| 准确性 | 长读长可覆盖重复序列等短读长难点 | 准确率目前仍只能做到 95% |
| 临床应用 | 复杂单基因病分子诊断受到期刊关注 | 临床商业转化此前寥寥,路径仍在探索 |
| 产业格局 | 多家厂商布局长读长领域 | 二代测序仍占据最大市场份额 |
| 规模化 | 检测样本量与客户数已有积累 | 成本与规模化能力缺乏公开统一口径 |
常见问题
单分子测序为什么能避免逆转录偏向性?
因为该技术无需对样品中核酸进行 PCR 扩增或逆转录,可直接对 DNA 或 RNA 测序,因此能避免对 RNA 病毒测序时必须将 RNA 逆转录为 DNA 扩增所产生的偏向性及可能引入的突变。
第三代测序和第四代测序是两代技术吗?
不是。行业普遍共识是单分子测序技术就是第三代测序技术;所谓“第四代”属于人造的商业代际,主要造成概念混淆,并无实质代际意义。
这条路线当前最大的落地障碍是什么?
一方面准确率目前仍只能做到 95%,另一方面三代测序过去十年市占率不到 10%、临床商业转化寥寥,成本与规模化能力也尚待更充分的公开数据验证。