单分子测序无需 PCR 扩增,正在重塑基因测序产业链的价值分布:上游建库环节被显著简化,耗材重心从扩增试剂转向测序芯片与酶学体系;中游测序服务的分析环节权重上升,对算法与数据处理能力的要求更高;下游应用场景则因长读长、无扩增偏差的特性而进一步拓宽。

以 PacBio SMRT 技术和 Oxford Nanopore 纳米孔单分子技术为代表的第三代测序技术,其最大特点就是单分子测序,测序过程无需进行 PCR 扩增,并且理论上可以测定无限长度的核酸序列。这与传统 NGS 技术形成本质区别——NGS 在建库过程中需要 PCR 扩增富集序列,整个过程可能错配碱基,且测序过程较复杂。

建库流程与上游耗材的重构

在传统 NGS 流程中,建库环节需要将 DNA 碎片化、添加接头、环化,再通过滚环扩增形成 DNA 纳米球,扩增环节是必需的。而单分子测序直接读取单条 DNA 分子,省去了 PCR 扩增这一步骤,建库流程随之简化。

这带来两个连锁变化:一是扩增相关试剂耗材的需求被压缩;二是测序芯片、聚合酶等核心耗材的价值占比进一步提升。 上游设备与试剂供应商仍然掌握产业链的核心议价权,但耗材结构发生了从“扩增试剂密集”向“酶与芯片密集”的迁移。测序技术的核心壁垒仍在于对测序原理的理解以及围绕测序技术构建的专利网,这一格局并未改变。

中游服务的价值迁移:从测序到解读

无需 PCR 扩增意味着单分子测序避免了扩增过程中的碱基错配累积,但也带来了新的挑战——单条序列的错误率仍较高,且平均成本也较 NGS 高。因此,中游测序服务商的价值重心正在从“跑通测序流程”转向“数据处理与纠错”

由于单分子测序理论上可以测定无限长度的核酸序列,其产生的长读长数据对拼接组装更为友好,但同时也对生物信息分析能力提出了更高要求。中游企业需要投入更多资源在算法开发、数据质控与变异解读上,这在一定程度上改变了中游环节的竞争维度——从设备操作能力转向数据分析能力。

下游应用:长读长打开新场景

单分子测序无需 PCR 扩增的特性,使其在重复序列区域、高 GC 区域等复杂基因组结构的解析上具有独特价值,这些区域恰恰是 NGS 短读长测序的难点。随着第三代测序的测序准确度与 NGS 的差异逐步缩小,其在下游科研级、临床级应用中的渗透有望持续提升。

需要指出的是,NGS 技术仍是目前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。单分子测序与 NGS 在未来一段时间内更可能呈现互补共存、各擅所长的格局,而非简单的替代关系。

常见问题

单分子测序会取代 NGS 吗?

短期内不会。NGS 技术仍是目前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。第三代测序的测序准确度与 NGS 还有差异,单条序列的错误率较高,平均成本也较 NGS 高,两者更可能互补共存。

无需 PCR 扩增对测序准确性有什么影响?

一方面,省去 PCR 扩增避免了扩增过程中可能出现的碱基错配,这是单分子测序的优势;另一方面,单分子测序单条序列的错误率仍较高,需要通过后续的数据分析环节进行纠错,这也是中游分析能力价值上升的原因。

单分子测序对产业链哪一环影响最大?

对上游建库耗材和中游数据分析环节的影响最为直接。上游扩增试剂需求下降、芯片与酶学体系价值上升;中游则从“测序操作”转向“数据处理与解读”,分析能力成为新的竞争焦点。