纳米孔测序常被冠以“第四代基因测序”之名,但这更多是商业包装而非行业共识。行业的普遍共识是,单分子测序技术(含纳米孔测序)就是第三代测序技术;所谓“第四代”属于人造的商业代际。在全球版图中,英国牛津纳米孔公司(ONT)以 Nanopore 技术占据引领地位,美国 Illumina 在短读长市场占据最大份额并布局长读长防御,中国则有齐碳生物等企业在纳米孔长读长赛道加速追赶。

代际话语权:商业包装与行业共识的错位

“第四代测序”的说法主要来自 ONT 的商业推广。业内观点普遍认为,这个第四代属于人造的商业代际,主要用于商业叙事,并没有实质性的代际差异。事实上,不仅第三代和第二代之间不存在其他领域通常理解的代际差异,三代测序的起步甚至更早:PacBio 的前身 2000 年在美国加州成立,ONT 于 2005 年从英国牛津大学衍生出来,而纳米孔测序的技术原型可追溯到 1996 年发表于 PNAS 的一篇文章。

全球格局:ONT 引领、Illumina 防御、中国追赶

在技术路线上,单分子测序有两条路径:PacBio 的荧光标记技术和 ONT 的 Nanopore 蛋白纳米孔技术。ONT 的 MinION 掌上测序仪可在极地、海洋甚至太空等复杂环境下完成实时测序。在产业端,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;华大智造、Element Biosciences、Ultima Genomics 等也计划或已经开始布局长读长测序领域。中国方面,专注于纳米孔长读长测序的初创公司齐碳生物,在 2022 年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。

技术实力:长读长优势与准确率瓶颈

三代测序的核心优势在于长读长与实时测序:无需 PCR 扩增,可边测序边输出结果,且能直接对 RNA 测序,避免逆转录带来的偏向性。其短板同样明显——目前准确率仍只能做到 95%,这也是过去十年三代测序市占率不足 10%、应用多局限于基础科研的原因。但这一局面正在改变:2022 年,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,国际顶级期刊 Nature Methods 将长读长测序评选为“年度最佳技术”。在应用端,贝瑞基因持续发力三代测序的临床应用转化,其三代测序检测样本量已突破 10 万人份。

常见问题

纳米孔测序到底是第三代还是第四代?

行业普遍共识是第三代。单分子测序技术(包含 PacBio 和 Nanopore 两条路线)就是第三代测序技术,“第四代”的说法主要来自 ONT 的商业包装,业内认为其并无实质代际意义。

中国在纳米孔测序领域处于什么位置?

中国处于追赶者位置。以齐碳生物为代表的纳米孔测序初创公司已获得大额融资,测序应用端贝瑞基因在三代测序临床应用转化上持续发力,但全球技术引领仍以英国 ONT 和美国 Illumina 为主导。

三代测序目前最大的瓶颈是什么?

准确率。目前三代测序准确率仍只能做到 95%,这也是其过去十年市占率不到 10%、临床转化有限的主要原因。但其长读长优势在完整基因组组装等场景中已发挥不可替代的作用。