从Sanger测序到Illumina桥式PCR边合成边测序，再到纳米孔单分子测序，基因测序行业经历了三次关键拐点：从低通量高成本走向高通量低成本，再走向单分子长读长。NGS（下一代测序技术）凭借高通量、高准确性等优势，成为当前基因测序大规模商业化应用的主要推动力，并在未来一段时间内仍是主流技术。
从Sanger到NGS：通量与成本的双重革命
早期Sanger测序技术成本高、通量低、对人力需求大，难以支撑大规模基因组学研究。高通量测序技术（NGS）的出现从根本上改变了这一局面，其核心优势包括：高通量、高准确性、高灵敏度，自动化程度高，成本低，且可用于未知物种和未知基因的检测。
在NGS的多种技术路线中，Illumina的桥式PCR扩增与边合成边测序结合技术是代表性路线之一，具有检测准确性高、通量覆盖广的特点。NGS技术推动了个人全基因组测序成本快速降低，从而促进了基因组学的临床推广。当然，NGS也存在读长短、拼接组装难度大等局限，建库过程中PCR扩增可能产生碱基错配。
三代测序兴起：单分子长读长
2011年后，以PacBio公司的SMRT技术和Oxford Nanopore Technologies公司的纳米孔单分子技术为代表的新一代测序技术兴起，被称为第三代测序技术。与前两代相比，其最大特点是单分子测序，无需PCR扩增，理论上可测定无限长度的核酸序列。
不过，第三代测序的测序准备度与NGS仍有差异，单条序列错误率较高，平均成本也高于NGS。因此，NGS技术仍是目前基因测序技术大规模商业化应用普及的主要推动力，并在未来一段时间内仍是主流技术。
技术路线分化与行业格局
按测序原理划分，NGS主要分为四大类：
| 技术路线 | 代表企业 | 技术特点 |
|---|---|---|
| 焦磷酸测序 | 罗氏454 | 通量和成本限制技术推广，罗氏于2016年底终止454公司的NGS测序业务 |
| 桥式PCR与边合成边测序 | Illumina | 检测准确性高，通量覆盖广 |
| 乳液PCR与半导体测序 | Thermo Fisher | 运行速度快，通量适中 |
| DNA纳米球与联合探针锚定聚合 | 华大智造 | 检测准确性高，重复序列率低，通量覆盖广 |
罗氏在2016年底终止了454公司的NGS测序业务，而Illumina成长为基因测序仪领域的领导者，其专利布局密集，并多次对同行发起专利诉讼。测序技术的核心壁垒在于对测序原理的理解以及围绕测序技术构建的专利网。从产业链看，上游设备与试剂供应端议价能力较强，价值链中以上游企业毛利率和净利率最高。
常见问题
NGS和第三代测序技术的主要区别是什么？
NGS读长短、准确性高、成本较低，但建库过程需要PCR扩增，可能引入错配；第三代测序（如纳米孔单分子技术）无需PCR扩增，理论上可测定无限长度的核酸序列，但单条序列错误率较高、平均成本也更高。
为什么说NGS在未来一段时间内仍是主流技术？
尽管第三代测序技术已兴起，但其测序准备度与NGS仍有差异，单条序列错误率较高、平均成本较高。相比之下，NGS技术凭借高通量、高准确性、低成本等优势，仍是目前基因测序大规模商业化应用普及的主要推动力。
基因测序行业的技术壁垒主要体现在哪些方面？
测序技术的核心壁垒在于对测序原理的理解以及围绕测序技术构建的专利网。上机测序部分集成在测序仪中，需要测序芯片、图像处理系统、算法等协同，同时依赖整个过程的集成及制造工艺。先发企业通过密集的专利布局和诉讼等方式限制后进入者发展。