T2T联盟通过三代测序(长读长技术)补齐了人类基因组最后8%的序列,这一突破的核心在于长读长技术能够直接读取复杂重复区域,而这是二代短读长测序无法完成的。2022年4月,《Science》杂志连发6篇文章,报道了由端粒到端粒联盟(T2T)完成的首个真正完整的人类基因组序列,三代测序在其中起到了不可替代的作用。2023年初,《Nature Methods》将长读长测序评为“2022年度最佳技术”。

技术路线对比:短读长 vs 长读长

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。三代测序(长读长)无需扩增,从头读到尾。以歌曲比喻:二代测序是把一首歌切成三个字的片段唱出来再用算法复原;三代测序则是从头唱到尾。二代测序在基因组中常见的重复序列(如着丝粒、端粒、核糖体DNA重复序列)上无法精准测出——就像把《嘻唰唰》切成三字片段,无法判断“嘻唰唰”重复了多少次,算法可能忽略结果。而三代测序能完整读取重复区域,但准确率仍存在局限(目前官方表述为“准确率仍然只能做到95%”)。

竞争壁垒与产业格局

长读长测序的核心壁垒在于读长、准确率、通量与成本的平衡。单分子测序技术利用碱基穿过纳米孔时电信号的改变实现测序,原则上对测序长度没有限制,目前最长读长可达2.4 M。三代测序的技术特点包括:较长的测序读长、可实时测序、纳米孔测序设备简单便携(如MinION可在极地、海洋甚至太空完成实时测序)、可直接对RNA进行测序。

产业端,2022年illumina宣布推出长读长产品Infinity;Pacific Biosciences推出Revio长读长测序系统;齐碳生物(纳米孔测序)完成7亿元C轮融资。在应用端,贝瑞基因截至2022年底累计服务三代测序检测样本量突破10万人份,其三代地贫检测效能受到《CLINICAL CHEMISTRY》编辑部文章关注。

常见问题

三代测序与二代测序的根本区别是什么?

二代测序(短读长)需将DNA扩增后切成不超过200BP的片段读取再算法还原;三代测序(长读长)无需扩增,直接从头读到尾,能完整解析重复序列区域。

为什么补齐最后8%的基因组只能靠三代测序?

最后8%的基因组包含着丝粒、端粒、核糖体DNA重复序列等复杂区域。二代测序因读长短,无法精准测出重复次数;三代测序的长读长特性使其能完整跨越这些区域。

长读长测序目前的主要局限是什么?

长读长测序的准确率目前仍只能做到95%,存在“唱错”的问题(如把“嘻唰唰”唱成“喜剧刷”),但技术迭代正在持续改善。

延伸阅读