长读长测序(即三代测序)被国际顶级期刊 Nature Methods 评选为“2022年度最佳技术”,标志着这项技术在全球基因测序格局中完成了从“补充”到“关键拼图”的转身。其核心价值在于解决了二代测序(短读长)无法精准读取基因组重复序列的痛点,并且在2022年4月端粒到端粒联盟(T2T)发布首个真正完整的人类基因组序列中起到了不可替代的作用。全球范围内,PacBio(美国)与 Oxford Nanopore(英国)是长读长测序的两大主导者,而行业巨头 Illumina 的入局以及中国企业的加速追赶,共同构成了当前“双雄主导、多方并进”的全球竞争格局。
技术代际:从“满地找牙”到“年度最佳”
长读长测序之所以能获得权威认可,源于其技术路线的根本性差异。二代测序(NGS)需将 DNA 扩增后切成不超过 200BP 的片段读取,再用算法还原,面对基因组中常见的重复序列时容易“丢数据”;而三代测序(单分子测序)无需 PCR 扩增,可基于单分子的电信号或化学反应信号,对每一条 DNA 分子从头读到尾。
- PacBio 技术:利用荧光标记与零模波导(ZMW)核心单元,通过荧光信号时间差异识别碱基序列。
- Nanopore(ONT)技术:通过蛋白纳米孔置于人造膜上,记录不同碱基穿过时产生的电流变化来识别序列,设备小巧便携,甚至可在极地、海洋等复杂环境下实时测序。
尽管三代测序在过往十年因准确率问题(官方资料表述为“目前准确率仍然只能做到95%”)被二代测序压制,市占率一度不到10%,但 T2T 联盟补齐人类基因组最后 8% 的里程碑事件,证明了其在复杂结构变异检测上不可替代的价值,也直接助推了 Nature Methods 的年度评选。
全球格局:美英双雄主导,巨头入局验证
在全球长读长测序产业版图中,美国 PacBio 与英国 ONT 占据主导地位。值得关注的是,二代测序霸主 Illumina 在收购 PacBio 失败后,于2022年初宣布推出自己的长读长产品 Infinity,外界普遍猜测其将采用“合成长读长”的变通技术路线。这一动作本身即是对长读长技术商业前景的强力背书。
| 领域 | 主要事件(2022年) |
|---|---|
| 科学界 | T2T 联盟完成首个完整人类基因组;Nature Methods 评选年度技术 |
| 制造端 | Illumina 宣布布局 Infinity;PacBio 推出 Revio 系统 |
| 投融资 | 齐碳生物完成 7 亿元 C 轮融资 |
| 应用端 | 贝瑞基因三代测序样本量突破 10 万人份 |
中国参与:应用转化加速,核心差距仍存
中国企业在长读长测序的全球竞赛中,呈现出**“应用端快速突破、核心技术与市占率仍待追赶”**的特点。
- 华大智造已布局长读长测序领域;
- 齐碳生物作为专注纳米孔测序的初创公司,在2022年资本寒冬下完成了当年国内生命科学领域一级市场最大的一笔融资(7亿元);
- 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1500家,其三代地贫检测效能获得检验医学顶级期刊 CLINICAL CHEMISTRY 编辑部文章的专门关注。
尽管中国企业在临床应用转化和市场规模上展现出追赶潜力,但核心技术与全球市场份额相较美英主导者仍存在显著差距。中国企业的差异化机会在于:依托庞大的临床样本资源,在复杂单基因病分子诊断等应用场景中率先跑通商业化闭环。
常见问题
长读长测序和二代测序(NGS)是什么关系?
两者不存在严格意义上的“代差”,而是技术路线的互补。二代测序(短读长)读长短、通量高、成本低,适合大规模筛查;三代测序(长读长)无需扩增、读长可达 2.4M,擅长解析重复序列和结构变异。在 T2T 完整人类基因组项目中,三代测序补齐了二代无法覆盖的 8% 区域。
中国企业在长读长测序领域处于什么位置?
中国企业在应用转化端表现突出:贝瑞基因的三代测序临床样本量已突破 10 万人份,齐碳生物获得 7 亿元融资,华大智造亦在布局。但在核心专利、仪器研发和全球市占率方面,与 PacBio、ONT 两大主导者相比仍有明显差距,处于加速追赶阶段。
Nature Methods 的“年度最佳技术”意味着什么?
这是国际权威学术期刊对技术成熟度与影响力的年度认可。评选基于长读长测序在 T2T 完整人类基因组计划中的关键贡献,以及其在临床转化(如复杂单基因病诊断)中的广阔前景,标志着该技术从科研工具向临床应用的拐点到来。