长读长测序赛道正从PacBio与ONT的双雄格局,演变为三方角力:PacBio与ONT分别以荧光单分子与纳米孔电流两条天然长读长路线长期深耕,illumina在收购PacBio失败后,于2022年初宣布推出长读长产品Infinity,外界普遍猜测其将采用合成长读长这一变通方式切入。 三方并非简单的替代关系,而是围绕技术路线、读长能力与临床转化形成差异化卡位,行业龙头地位面临重新梳理。

两条天然路线:PacBio与ONT的技术分野

单分子测序有两条技术路线,按碱基的荧光信号或电流阻断来识别序列,分别对应PacBio技术与Nanopore技术。PacBio将荧光标记的碱基与待测序列、DNA聚合酶一并放入纳米孔底部,通过荧光信号时间差异识别碱基;ONT则改造蛋白通道构成纳米孔,利用不同碱基通过时产生的电流变化,结合模式识别算法确定序列。

两条路线在应用上各有落点。单分子测序原则上对读长没有限制,目前最长读长可达2.4 M,且无需PCR扩增即可直接测序,可边测序边输出结果;纳米孔设备简单便携,MinION测序仪已在极地、海洋甚至太空等复杂环境下完成实时测序。ONT的Nanopore技术有时被称为第四代测序,但业内普遍观点认为这一代际属人造的商业划分,行业共识仍是单分子测序即第三代测序。

illumina的合成长读长:Infinity的卡位逻辑

illumina凭借二代测序系统的出色性能,迅速攻占科研和临床市场,最终占据最大市场份额。但在长读长方向,其收购PacBio未能成行,探索并未停止,2022年年初宣布将推出长读长产品Infinity。与PacBio、ONT的天然长读长不同,外界普遍猜测Infinity将采用合成长读长测序技术。

这一路径的差异决定了卡位逻辑:天然长读长以单分子直接读取见长,而合成长读长更可能依托既有短读长体系做延伸。长读长赛道并非只有这三家,华大智造、Element Biosciences、Ultima Genomics均计划或已开始布局,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与长读长测序功能。

格局变量:临床转化与资本关注

长读长技术正获得科学界与产业界的双重背书。2022年4月,端粒到端粒联盟(T2T)利用长读长技术完成首个真正完整的人类基因组序列,补齐了人类基因组序列最后的8%;2023年初,Nature Methods将长读长测序评选为“2022年度最佳技术”,众多科学家相信“Long-read sequencing is the future”。

产业端的进展同样密集。PacBio于2022年10月宣布推出公司史上最高通量Revio长读长测序系统;应用端,贝瑞基因据官网信息,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获检验医学期刊CLINICAL CHEMISTRY专门发表编辑部文章关注。投融资方面,专注纳米孔长读长测序的齐碳生物在2022年12月完成7亿元C轮融资。

领域时间对象主要事件
科学界2022年4月T2T联盟利用长读长技术完成首个真正完整的人类基因组序列
科学界2023年1月Nature Methods将长读长技术评选为2022年年度最佳技术
制造端2022年初illumina宣布推出长读长相关产品Infinity
制造端2022年2月Element Biosciences收购Loop Genomics,提示将提供短读长与长读长功能
制造端2022年10月PacBio宣布推出公司史上最高通量Revio长读长测序系统
投融资界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三代测序检测样本量突破10万人份

常见问题

Infinity与PacBio、ONT的技术路线有何本质区别?

PacBio与ONT属于天然长读长,分别基于荧光信号与纳米孔电流直接读取单分子序列;Infinity则被外界普遍猜测采用合成长读长这一变通方式。三者路线不同,决定了各自在读长表现与体系兼容性上的定位差异,具体性能需以后续公开数据与第三方实测为准。

长读长测序当前的市场处境如何?

过去十年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。但随着T2T完整人类基因组序列的完成与Nature Methods的年度技术评选,加上贝瑞基因等企业在临床转化上的推进,长读长正迎来新的突破窗口。

长读长赛道的竞争主体是否只有这三家?

并非如此。除illumina、PacBio、ONT外,华大智造、Element Biosciences、Ultima Genomics均计划或已开始布局,齐碳生物等专注纳米孔路线的初创公司也获得资本关注。赛道呈现多方入局、路线并行的态势,龙头卡位仍处于动态演变之中。