纳米孔测序常被冠以“第四代基因测序”标签,但行业普遍共识是:单分子测序技术(含纳米孔)就属于第三代测序技术,所谓“第四代”更多是商业包装而非技术代际的实质跃迁。 在国产替代层面,以齐碳科技为代表的国内企业已在蛋白孔等核心部件上实现自主突破,并在资本寒冬中逆势完成大额融资;但整体而言,算法优化、生态建设仍是短板,代际话语权仍由海外巨头主导。

代际之争:被包装的“第四代”与真实的第三代

基因测序技术演进中,第一代是Sanger法,第二代是NGS(下一代测序),第三代则是单分子测序。单分子测序有两条技术路线:PacBio 技术和 Nanopore 技术。其中 Oxford Nanopore Technologies(ONT)发明的 Nanopore 技术经常被称为“第四代”,但业内人士普遍认为这是人造的商业代际,主要用于商业叙事,行业共识是单分子测序技术就是第三代测序技术。

三代测序的核心特征在于:无需 PCR 扩增,基于单分子的电信号或化学反应信号检测,实现对每一条 DNA 分子的单独测序。以 Nanopore 技术为例,其通过改造蛋白通道形成蛋白纳米孔,置于人造膜上施加电压差,不同碱基穿过时产生不同电流干扰,再通过模式识别算法确定碱基序列。

国产替代的真实进度:突破与瓶颈并存

国产替代的实质性突破集中在核心硬件——蛋白孔技术上。 齐碳科技作为专注于纳米孔长读长测序的国内初创公司,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一笔融资,金额达7亿元。这一融资事件本身说明资本市场对国产纳米孔技术路线的认可。

三代测序相对二代的核心优势包括:较长测序读长(原则上对测序长度没有限制)、可实时测序、设备简单便携(可在极地、海洋甚至太空等复杂环境完成实时测序)、可直接对 RNA 测序。

但国产替代的难点同样清晰:三代测序目前准确率仍只能做到95%,在算法层面仍有提升空间;应用层面多局限于基础科学研究,在临床商业转化上仍属早期。此外,代际话语权仍由海外企业主导——ONT 从英国牛津大学衍生、PacBio 源自美国加州,两家公司在长读长测序领域拥有先发优势和生态积累。

驱动力:政策与下游需求的双重牵引

国产替代的推进有两条牵引线。一是政策与自主可控的战略需求:在基因测序这一生命科学基础设施领域,核心技术的自主可控已成为产业共识。二是下游应用需求的真实拉动:长读长测序在科学界的地位持续攀升——2022年4月,端粒到端粒联盟(T2T)利用长读长技术完成了首个真正完整的人类基因组序列;2023年初,Nature Methods 将长读长测序评为“2022年度最佳技术”。

在应用端,测序领域老牌选手贝瑞基因持续发力三代测序的临床应用转化,其三代测序检测服务已获得检验医学国际期刊 CLINICAL CHEMISTRY 的关注,该刊发表编辑部文章认为“三代测序技术为复杂单基因病的分子诊断带来了全新机遇”。

常见问题

纳米孔测序和“第四代”是什么关系?

所谓“第四代”是商业包装。行业普遍共识是,单分子测序技术(含纳米孔)就是第三代测序技术。ONT 发明的 Nanopore 技术常被称为第四代,但业内人士认为这一代际划分主要是商业叙事,并无实质技术代际差异。

国产纳米孔测序做到什么程度了?

齐碳科技等国内企业在蛋白孔等核心硬件上已实现自主突破,2022年完成7亿元C轮融资,为当年国内生命科学领域一级市场最大一笔融资。但在算法优化、生态建设方面仍是短板,整体产业链成熟度与海外先发企业仍有差距。

三代测序相比二代的核心优势是什么?

三代测序读长长、可实时测序、设备便携、可直接对 RNA 测序,无需 PCR 扩增。其代价是准确率目前仅能做到95%,因此在过去十年市占率不足10%,应用多集中于基础科研。随着 T2T 完整人类基因组等里程碑成果的推动,长读长测序正加速向临床转化。