纳米孔蛋白通道测序从1996年的学术概念到掌上测序仪落地，经历了技术原型确立、产业化起步、产品化落地和主流化认可四个关键拐点。这条技术路线如今以Oxford Nanopore Technologies（ONT）的Nanopore技术为代表，被行业普遍共识为第三代测序技术（单分子测序技术），其核心价值在于长读长、实时测序、设备便携和可直接对RNA测序的差异化能力。
从论文到产品：三个关键拐点
第一个拐点是技术原型的提出。 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，题为“用膜通道检测多核苷酸序列”。这一研究奠定了通过蛋白通道检测核酸序列的基本原理：将蛋白纳米孔置于人造膜上，对膜两侧施加电压差产生电流，不同碱基穿过纳米孔时会引起不同的电流变化，通过记录并识别这些电流信号即可确定碱基序列。
第二个拐点是产业化起步。 2005年，Oxford Nanopore（简称ONT）从英国牛津大学衍生出来，开始独立运营，纳米孔测序由此从学术概念走向产业化轨道。相比之下，同属单分子测序路线的PacBio技术，其前身Nanofluidics, Inc.于2000年在美国加州成立，核心技术零模波导ZMW的最初模型于2003年以封面文章形式发表于《Science》。
第三个拐点是产品化落地。 ONT直到2012年的AGBT会议上才展示了第一款掌上测序仪MinION，其后到2015年才开始正式商业化。目前使用最成熟的MinION测序仪已可在极地、海洋甚至太空等各种复杂环境下完成实时测序，体现了纳米孔测序设备简单便携的突出特点。
与二代测序的路线分野
要理解纳米孔测序的拐点意义，需要对照二代测序（NGS）的同期发展。行业内有句通俗比喻：二代测序是短读长，三代测序是长读长。二代测序将DNA扩增后切成不超过200BP的片段读取，再用算法还原，如同把一首歌切成三字片段再复原；三代测序则不用扩增、从头读到尾。二代测序的问题在于基因组中常见的重复序列难以精准测出，而三代测序凭借长读长优势恰好能补齐这一短板。
不过，在过去十年中，三代测序在市场上被二代测序大幅压制，市占率不足10%，应用多局限于基础科学研究，临床商业转化寥寥。但这一局面正在改变——三代测序当前最大的技术瓶颈在于准确率，官方资料显示目前准确率仍只能做到95%。
从边缘走向主流
纳米孔蛋白通道测序从边缘走向主流的标志性事件发生在2022年前后。2022年4月，《Science》杂志连发6篇文章，报道了端粒到端粒联盟（T2T）完成的首个真正完整的人类基因组序列，这是人类基因组计划发起30年后的又一重大里程碑——为了补齐人类基因组序列最后的8%，三代测序起到了不可替代的作用。2023年初，国际顶级期刊《Nature Methods》将长读长测序（三代测序）评选为“2022年度最佳技术”，众多科学家相信“Long-read sequencing is the future”。
产业端同样在迎来突破。在制造端，illumina于2022年初宣布将推出自己的长读长产品Infinity；华大智造、Element Biosciences、Ultima Genomics等也计划或已开始布局长读长测序领域。在投融资端，专注纳米孔长读长测序的初创公司齐碳生物，于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，金额高达7亿元。在应用端，测序老牌选手贝瑞基因截至2022年底累计服务三代测序检测样本量突破10万人份，其三代地贫检测效能受到检验医学国际期刊《CLINICAL CHEMISTRY》关注，该刊专门发表编辑部文章，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
纳米孔测序和二代测序的根本区别是什么？
核心区别在于读长策略。二代测序（短读长）把DNA扩增后切成不超过200BP的片段读取再用算法还原；纳米孔测序（长读长）不用扩增，从头读到尾，能精准测出基因组中常见的重复序列，这是二代测序的短板。
MinION掌上测序仪有什么独特优势？
MinION是ONT推出的掌上测序仪，其突出特点是设备简单便携，可在极地、海洋甚至太空等各种复杂环境下完成实时测序，对突发疫情处理具有时效性优势。此外，纳米孔测序无需PCR扩增，可直接对DNA或RNA进行测序。
纳米孔测序目前的主要局限是什么？
主要是准确率问题。官方资料显示，三代测序目前准确率仍只能做到95%，这也是过去十年其市占率不到10%、应用多局限于基础科研的原因之一。不过随着T2T完整人类基因组等标志性成果的取得，这一技术正加速走向临床应用。