从被二代测序压制到获评年度最佳技术,三代测序的行业拐点并非来自准确率的单点突破,而是长读长技术在“完成完整基因组”这一不可替代的场景中证明了自己。准确率95%的瓶颈至今仍存在,但当应用目标从“大规模平行测序”转向“组装无间隙的完整基因组”时,三代测序“从头读到尾”的独有能力便从短板变成了刚需,行业共识也随之从“被二代压制”转向“Long-read sequencing is the future”。

技术路线的代际之争:短读长与长读长

三代测序(单分子测序)有两条技术路线:PacBio 技术利用零模波导(ZMW)捕获荧光信号,Oxford Nanopore Technologies(ONT)则通过蛋白纳米孔检测电流变化识别碱基。行业普遍共识是,单分子测序技术就是第三代测序技术;所谓“第四代”属于人造商业代际,并无实质技术代差。

三代与二代的本质差异在于读长:二代测序把 DNA 扩增后切成不超过 200BP 的片段读取再还原(短读长),三代测序无需扩增、从头读到尾(长读长)。用歌曲比喻,二代是把一首歌切成三字片段再算法复原,三代则是从头唱到尾。二代对基因组中常见的重复序列难以精准测出,三代则没有这个问题,但代价是准确率曾长期停留在95%左右,导致其在过去十年市占率不到10%,应用多局限于基础科研。

两个标志性事件:T2T 完整基因组与年度最佳技术

行业拐点的核心标志发生在科学界。2022年4月,端粒到端粒联盟(T2T)在 Science 发表首个真正完整的人类基因组序列,补齐了人类基因组计划发起30年来最后的8%——这8%恰恰是重复序列密集的区域,三代测序在其中起到了不可替代的作用。2023年初,Nature Methods 将长读长测序评选为“2022年度最佳技术”,科学家普遍认为“Long-read sequencing is the future”。

这两个事件共同指向一个结论:当测序目标从“拼图”升级为“完整组装”时,长读长技术从可选方案变成了必选工具。准确率95%的短板仍在,但在完整基因组这一场景下,读长优势压过了单碱基准确率的劣势。

产业端的商业化信号

产业端同样出现了拐点信号。在制造端,illumina 在收购 PacBio 失败后,于2022年初宣布推出自己的长读长产品 Infinity;PacBio 也在2022年10月推出公司史上最高通量的 Revio 长读长测序系统。在投融资端,专注纳米孔长读长测序的齐碳生物在2022年资本寒冬下完成7亿元C轮融资,为当年国内生命科学领域一级市场最大一笔融资。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,服务终端客户超1500家,其三代地贫检测效能获得检验医学期刊 CLINICAL CHEMISTRY 编辑部文章的专门关注。制造端巨头入局、一级市场大额融资、临床应用样本量突破,共同构成了从科研走向商业化的产业拐点。

常见问题

三代测序准确率95%的瓶颈解决了吗?

官方资料显示,目前三代测序准确率仍只能做到95%,这一瓶颈尚未被完全攻克。行业拐点的逻辑并非准确率追平二代,而是长读长技术在完整基因组组装、重复序列解析等二代无法胜任的场景中确立了不可替代的价值。

三代测序会取代二代测序吗?

不会。二代测序(短读长)与三代测序(长读长)各有适用场景:二代在成本和大规模平行测序上具备优势,三代在长片段、重复序列和直接RNA测序上不可替代。行业趋势更可能是互补共存,而非单向替代。

三代测序的临床应用到了什么阶段?

已从科研走向临床转化初期。以贝瑞基因为例,其截至2022年底累计服务三代测序检测样本量突破10万人份,并因三代地贫检测效能获得国际检验医学期刊编辑部文章的正面评价,说明三代测序在复杂单基因病的分子诊断中正获得临床认可。