基因测序建库PCR扩增碱基错配是共性难题，国产测序仪如何实现自主可控？

基因测序建库过程中的PCR扩增确实可能引入碱基错配，这是NGS主流技术路线的共性难题。以华大智造为代表的国产厂商，通过DNA纳米球与联合探针锚定聚合相结合的差异化技术路线，在建库扩增环节实现无损复制，检测准确性高且产出数据重复序列率低，能有效减少数据浪费。掌握测序原理与构建自主专利网，是国产测序仪实现自主可控的核心。

PCR错配为何是共性难题

NGS技术通量高、准确性高、成本低，是目前基因测序大规模商业化应用普及的主要推动力。但NGS读长短、拼接组装难度大，建库过程中需通过PCR扩增富集序列，这一过程可能错配碱基。以Illumina桥式PCR扩增与边合成边测序结合的路线为例，PCR扩增会导致错误累积，搭配的生化技术还会产生标签跳跃，需使用双接头弥补；Thermo Fisher的乳液PCR扩增与半导体测序路线同样存在PCR扩增导致的错误累积，且半导体信号读取对连续相同碱基的识别错误率较高。

国产测序仪的差异化路线

华大智造采用DNA纳米球与联合探针锚定聚合相结合的技术路线。建库时将待测DNA碎片化并添加接头，环化得到单链环状DNA；扩增环节通过滚环扩增对待测序列进行无损复制，形成DNA纳米球；测序时将纳米球固定在阵列化测序芯片上，每轮与特定酶和荧光探针反应发出荧光信号，由高分辨率成像系统采集识别，重复数百次后经生物信息处理获得序列。该路线检测准确性高，产出数据重复序列率低，能有效减少数据浪费。

自主可控的核心壁垒

测序技术的核心壁垒在于对测序原理的理解以及围绕测序技术构建的专利网。上机测序阶段集成在测序仪内部，需要测序芯片、相适配的图像处理系统与算法协同配合。即使掌握专利和早期技术，也不意味着能直接转化出量产且成功的基因测序仪——未被华大收购前的CG公司即是例证。全球竞争格局方面，按销售额计，2019年Illumina、Thermo Fisher、华大智造的全球市占率分别为74.1%、13.6%、3.5%；同期中国市场华大智造份额达24%。先发企业还会通过专利诉讼限制后进入者，Illumina曾多次对华大智造发起针对核酸测序信号放大技术专利的诉讼。

常见问题

国产测序仪如何绕开PCR扩增的错配问题？

华大智造采用DNA纳米球与联合探针锚定聚合相结合的路线，通过滚环扩增对待测序列进行无损复制，而非传统PCR扩增。该路线检测准确性高，产出数据重复序列率低，能有效减少数据浪费。

国产测序仪在市场上的竞争力如何？

按销售额计，2019年华大智造全球市占率为3.5%，在中国市场占比达24%。基因测序设备及耗材市场目前主要被海外龙头占据，国产厂商处于头部梯队的重要参与者位置。

自主可控的关键难点在哪里？

核心壁垒在于对测序原理的理解以及围绕测序技术构建的专利网，同时需要突破上机测序芯片、图像处理系统与算法的集成制造工艺。产品还需通过与使用者的磨合来打磨和迭代，才能持续提升性能。