2022年4月,端粒到端粒联盟(T2T)在《Science》杂志连发6篇文章,宣布完成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遗留的最后8%。这一里程碑的实现,离不开以长读长为核心的第三代测序技术,它正深刻重塑基因测序产业链上下游的格局。
三代测序如何突破瓶颈
二代测序(短读长)将DNA扩增后切成不超过200BP的片段读取,再用算法还原,但难以精准测出基因组中常见的重复序列。三代测序(长读长)则无需扩增,从头读到尾,最长读长可达2.4M,能直接跨越重复区域,因此成为补齐最后8%序列的关键工具。2023年初,国际顶级期刊《Nature Methods》将长读长测序评选为“2022年度最佳技术”,认为“Long-read sequencing is the future”。
产业链上下游格局变化
上游:仪器与试剂供应商加速布局
三代测序的两条技术路线——PacBio(荧光信号)和Oxford Nanopore(电信号)——在上游占据核心位置。行业巨头illumina在2022年初宣布推出长读长产品Infinity;华大智造、Element Biosciences等也计划或已开始布局长读长领域。纳米孔测序设备小巧便携,如MinION可在极地、海洋等复杂环境实时测序,拓展了应用场景。
中游:测序服务商临床转化提速
测序应用领域老牌选手贝瑞基因持续发力三代测序的临床应用转化。截至2022年底,其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。这一工作得到检验医学顶级期刊《CLINICAL CHEMISTRY》的编辑部文章关注,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:数据解读与AI分析迎来新挑战
长读长测序产生的海量长片段数据,对生物信息学分析和AI算法提出更高要求。同时,由于三代测序可直接对RNA进行测序,避免了逆转录扩增的偏向性,为病毒研究与转录组分析开辟了新路径。
常见问题
三代测序与二代测序的主要区别是什么?
二代测序是短读长,将DNA切成不超过200BP的片段读取后算法还原;三代测序是长读长,无需扩增,从头到尾直接读取一条完整的DNA分子。三代测序能精准检测重复序列和结构变异,但准确率目前仍有提升空间。
三代测序在T2T基因组项目中扮演了什么角色?
T2T联盟利用长读长技术(三代测序)完成了首个真正完整的人类基因组序列,补齐了此前无法测序的8%区域。三代测序的长读长能力是跨越基因组重复区域、实现端粒到端粒完整组装的核心工具。
目前哪些公司在布局三代测序?
上游仪器方面包括PacBio、Oxford Nanopore,以及宣布推出长读长产品的illumina;中游应用端以贝瑞基因为代表,已累计服务三代测序检测样本量突破10万人份;此外,初创公司齐碳生物(纳米孔测序)在2022年完成了7亿元C轮融资。