从Sanger到NGS再到单分子测序,基因测序中游服务形态经历了三次关键拐点:Sanger时代服务商依赖人工与低通量设备,NGS时代服务商必须持续投入重资产以跟上超摩尔定律的降本节奏,而第三代单分子测序的出现目前尚未改变NGS作为商业化主流技术的格局,中游服务商仍以NGS为核心承载业务。每一次设备迭代,都意味着中游测序服务商在资本开支、技术能力和服务模式上面临重新调整。
技术跃迁带来的三次拐点
第一次拐点:从Sanger到NGS。 传统Sanger测序技术成本高、通量低、对人力需求大。高通量测序技术(NGS)以其通量高、准确性高、自动化程度高、成本低等优势,有效克服了Sanger的瓶颈,使个人全基因组测序成本快速降低,推动了基因组学的临床推广。对中游服务商而言,这意味着从“人工作坊”转向“平台化运营”,设备投入与数据处理能力成为核心竞争力。
第二次拐点:NGS内部的路线分化与洗牌。 NGS并非单一技术,而是涵盖罗氏454焦磷酸测序、Illumina桥式PCR扩增与边合成边测序、赛默飞乳液PCR与半导体测序、华大智造DNA纳米球与联合探针锚定聚合等多种路线。其中罗氏454因测序通量和成本受限,其NGS测序业务已终止。中游服务商在这一阶段面临的不是单一升级,而是在多种技术路线中做选择与押注,选错路线的代价可能是被淘汰。
第三次拐点:第三代单分子测序的兴起。 以PacBio SMRT技术和Oxford Nanopore纳米孔单分子技术为代表的新一代测序技术,最大特点是无需PCR扩增,理论上可测定无限长度的核酸序列。但官方资料指出,目前第三代测序的测序准备度与NGS仍有差异,单条序列错误率较高,平均成本也高于NGS。因此NGS仍是基因测序技术大规模商业化应用普及的主要推动力,并在未来一段时间内仍是主流技术。 对中游服务商而言,三代测序目前更多是补充性布局,而非替代性拐点。
中游服务商的两难处境
基因测序产业链中,上游是仪器和试剂耗材供应商,中游是测序服务提供商,下游是终端应用场景。华大智造、因美纳属于典型上游企业,华大基因、贝瑞基因属于中游企业。上游设备制造集多种交叉学科于一体、研发周期长、技术壁垒高,议价能力较强,而中下游企业竞争较为激烈。
上游的强势直接传导为中游的压力:当上游不断推出新品,中游刚采购的设备可能在到货前就已面临代际落后。这正是华大在2013年收购Complete Genomics、向产业链上游延伸的重要原因——通过掌控上游制造来对冲设备迭代带来的被动局面。对中游服务商来说,每一轮设备升级都意味着新一轮重资产投入,同时还要应对服务价格的持续下行压力。
常见问题
NGS相对于Sanger的核心优势是什么?
NGS的主要优势包括高通量、高准确性、高灵敏度、自动化程度高、成本低,并且可用于未知物种和未知基因的检测,有效克服了Sanger成本高、通量低、对人力需求大的缺点。
第三代测序会很快取代NGS吗?
短期内不会。第三代单分子测序虽然无需PCR扩增且理论上可测无限长度序列,但目前单条序列错误率较高、平均成本高于NGS,测序准备度与NGS仍有差异。NGS仍是目前大规模商业化应用普及的主要推动力。
中游测序服务商如何应对设备迭代压力?
面对上游设备快速迭代和议价能力强的局面,部分中游企业选择向上游延伸,例如华大在2013年收购Complete Genomics进入设备制造领域。此外,中游服务商也需要在多种NGS技术路线中做出选择,并持续投入以维持平台竞争力。