蛋白纳米孔技术凭借其无需荧光标记、无需光学检测的独特原理，有望绕过二代测序中Illumina等公司的核心专利壁垒，为国内基因测序领域的国产替代与自主可控提供一条可行的技术突破口。然而，要实现这一突破，国内企业必须自主掌握蛋白通道设计、人造膜材料和高精度电流检测三项核心技术。
技术原理：从光学到电信号的路线切换
基因测序的代际划分在行业内存在不同说法。根据行业普遍共识，单分子测序技术（即第三代测序）有两条技术路线：PacBio技术利用荧光标记和光学检测；而Nanopore技术则通过改造蛋白通道形成蛋白纳米孔，将其置于人造膜上，对膜两侧施加电压差产生电流。当motor蛋白牵引DNA或RNA通过纳米孔时，不同碱基会导致不同的电流变化，通过记录电流变化并用模式识别算法确定碱基序列。这种基于电信号而非光信号的检测方式，从根本上摆脱了对进口光学系统和荧光试剂的依赖。
国产替代的三大核心技术壁垒
国内企业若要通过蛋白纳米孔路线实现自主可控，需要攻克三项核心技术：蛋白通道设计（改造出对碱基差异敏感的蛋白孔道）、人造膜材料（为纳米孔提供稳定、可重复的支撑环境）以及高精度电流检测（从微弱的电流变化中准确识别碱基序列）。这三项技术共同决定了测序的准确性、稳定性和成本，是国产替代能否成功的关键。
常见问题
蛋白纳米孔技术与二代测序（NGS）相比，核心优势是什么？
蛋白纳米孔技术无需PCR扩增，可直接对单分子进行测序，理论上对测序长度没有限制，最长读长可达2.4 M。同时，设备简单便携，可边测序边输出结果，实现实时分析。二代测序则需要将DNA扩增后切成不超过200BP的片段再读取，文库构建复杂，且对重复序列的测序存在困难。
目前国内在蛋白纳米孔测序领域有哪些进展？
在产业端，国内已有专注于纳米孔长读长测序的初创公司获得大额融资。例如，2022年，齐碳生物完成了当年国内生命科学领域一级市场上最大的一笔融资，金额高达7亿元。同时，测序应用领域的贝瑞基因也持续发力三代测序的临床应用转化，截至2022年底，累计服务三代测序检测样本量突破10万人份。
蛋白纳米孔测序技术的准确性如何？
目前，三代测序最大的问题是准确率，目前准确率仍然只能做到95%。相比之下，二代测序在短片段上的准确率更高。不过，三代测序在长读长、无GC偏好性、可直接测序RNA等方面的独特优势，使其在基因组重复序列、结构变异等复杂区域的分析中具有不可替代的价值。