三代基因测序(单分子测序)之所以能直接读取RNA,核心在于其无需PCR扩增或逆转录的技术路径:以PacBio的荧光标记与Nanopore的电流阻断为代表的两条单分子技术路线,可在测序过程中直接对DNA或RNA分子进行读取,从而避免逆转录引入的偏向性与潜在突变。在竞争格局上,PacBio与ONT是单分子测序的先行者,illumina、华大智造、Element Biosciences、Ultima Genomics等相继布局长读长方向,国内贝瑞基因则持续深耕三代测序的临床应用转化。

技术路线与先发者

三代测序即单分子测序,主要分为两条路线:PacBio技术通过荧光信号时间差异识别碱基,Nanopore技术则通过碱基穿过蛋白纳米孔产生的电流变化确定序列。

从商业化节奏看,PacBio的前身于2000年在美国加州成立,2010年推出首款商业化机型PacBioRS;ONT于2005年从牛津大学衍生独立运营,2012年在AGBT会议上展示首款掌上测序仪MinION,2015年开始正式商业化。二者构成了长读长赛道最早的一批参与者。

巨头入局与产业端布局

在illumina收购PacBio未果后,其于2022年初宣布将推出长读长产品Infinity,外界普遍猜测其采用合成长读长测序的变通方式。华大智造、Element Biosciences、Ultima Genomics也计划或已开始布局长读长测序领域;Element Biosciences于2022年2月收购Loop Genomics,并提示将在原测序仪上提供短读长和长读长测序功能。PacBio则在2022年10月宣布推出公司史上最高通量Revio长读长测序系统。

国内方面,专注纳米孔长读长测序的齐碳生物于2022年12月完成7亿元C轮融资。测序应用领域老牌选手贝瑞基因近年持续发力三代测序的临床应用转化,据官网信息,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;其三代地贫检测效能受到CLINICAL CHEMISTRY关注并获编辑部文章评述。

领域时间对象主要事件
制造端2022年初illumina宣布推出长读长产品Infinity
制造端2022年2月Element Biosciences收购Loop Genomics,提示将提供长短读长功能
制造端2022年10月PacBio推出Revio长读长测序系统
投融资2022年12月齐碳生物完成7亿元C轮融资
应用端2022年贝瑞基因累计服务样本量突破10万人份

常见问题

三代测序为什么能直接读取RNA?

因为单分子测序无需对核酸进行PCR扩增或逆转录,可直接对DNA或RNA测序。以Nanopore技术为例,motor蛋白牵引RNA通过纳米孔,不同碱基产生不同电流变化,据此识别序列,从而避免逆转录带来的偏向性及可能引入的突变。

目前哪些龙头已布局长读长测序?

PacBio与ONT是单分子测序的先行者,分别于2010年和2015年实现商业化。此后illumina宣布推出Infinity,华大智造、Element Biosciences、Ultima Genomics也计划或已开始布局长读长领域,国内齐碳生物与贝瑞基因分别在纳米孔测序和临床转化上持续投入。

三代测序当前的主要局限是什么?

三代测序读长优势明显,但准确率仍有提升空间,目前准确率只能做到95%左右。此外,过去十年间其市占率不到10%,应用多局限于基础科研,临床商业转化仍在推进中。