2022年4月,端粒到端粒联盟(T2T)利用三代测序(长读长测序)技术完成了首个真正完整的人类基因组序列,补齐了此前人类基因组计划中缺失的最后8%。这一里程碑事件凸显了三代测序在解析复杂重复序列中的不可替代作用,也推动了基因测序行业竞争要素向长读长能力迁移。
上游设备:长读长赛道双雄并立
上游测序设备与试剂领域,三代测序(单分子测序)主要有两条技术路线:PacBio 技术(基于荧光信号识别碱基)和 Oxford Nanopore Technologies(ONT)的 Nanopore 技术(基于电流阻断识别碱基)。行业普遍共识,单分子测序技术即为第三代测序技术,ONT 的“第四代”说法更多是商业代际划分。
PacBio 在 2022 年 10 月推出了公司史上最高通量的长读长测序系统 Revio。ONT 则以设备便携性见长,其 MinION 测序仪可在极地、海洋、太空等复杂环境下实时测序。同时,行业巨头 Illumina 在 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领域。国内初创公司齐碳生物(专注纳米孔测序)在 2022 年完成了 7 亿元 C 轮融资,为当年国内生命科学领域一级市场最大单笔融资。
中游服务:三代测序临床应用加速
测序服务领域,以贝瑞基因为代表的老牌选手持续发力三代测序的临床应用转化。截至 2022 年底,贝瑞基因累计服务三代测序检测样本量突破 10 万人份,服务终端客户超过 1500 家。其三代地贫检测效能已受到检验医学顶级期刊 CLINICAL CHEMISTRY 的关注,该刊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”。
下游应用:数据分析与临床转化
下游数据分析与解读环节,三代测序的长读长特性对算法提出了新要求——它可以直接对 RNA 进行测序,避免逆转录引入的突变;同时可实时输出数据,便于突发疫情等场景的快速响应。国内外生物信息公司和 AI 诊疗企业正围绕长读长数据的分析算法、变异检测和临床报告解读展开布局,但具体商业化进展仍需持续观察。
常见问题
T2T 完整基因组为什么重要?
T2T 联盟利用长读长测序技术完成了首个无间隙的人类基因组序列,补齐了此前缺失的最后 8%。这为理解基因组中复杂的重复序列、结构变异提供了全新参考,也证明了长读长测序在基础研究和临床转化中的核心价值。
三代测序相比二代测序的核心优势是什么?
三代测序(长读长)无需 PCR 扩增,可直接从头读到尾,最长读长可达 2.4 M,能精准解析二代测序(短读长)难以处理的重复序列区域。其劣势在于当前准确率仍有约 95%,但已被 Nature Methods 评为 2022 年度最佳技术,产业界普遍认为“长读长测序是未来”。
目前三代测序的应用主要集中在哪里?
目前三代测序主要应用于基础科学研究,如 T2T 基因组项目;在临床转化方面,贝瑞基因等企业已在复杂单基因病(如地中海贫血)的分子诊断中实现规模化应用。随着通量和准确率的持续提升,其临床应用范围有望进一步拓展。