2003年《Science》封面文章提出的零模波导（ZMW）技术，为单分子实时测序奠定了基础，并直接催生了PacBio（Pacific Biosciences）这一长读长测序龙头。基因测序行业的龙头格局，本质上是短读长（二代测序）与长读长（三代测序）两条技术路线竞争演化的结果：Illumina凭借出色的测序系统性能，率先攻占科研和临床市场，占据最大市场份额；而PacBio与牛津纳米孔（ONT）则在长读长领域形成双雄格局，并在近年迎来突破性增长。
从ZMW到PacBio：长读长测序的起点
2003年《Science》封面论文“Zero-Mode Waveguides for Single-Molecule Analysis at High Concentrations”是PacBio单分子实时测序核心单元——零模波导（ZMW）的最初模型。PacBio的前身Nanofluidics, Inc.于2000年在美国加州成立，2010年推出第一款商业化机型PacBio RS。与此同时，ONT于2005年从牛津大学衍生，其纳米孔测序的技术原型可追溯到1996年的PNAS论文。两条路线均属于单分子测序（第三代测序技术），其核心区别在于：PacBio利用荧光信号识别碱基，ONT则通过电流阻断变化进行测序。
短读长与长读长：竞争格局的形成
二代测序（NGS）以Illumina为代表，靠短读长（将DNA切成不超过200BP的片段读取后算法还原）实现了高准确率与低成本，迅速占据科研和临床市场，成为行业绝对龙头。相比之下，三代测序（长读长）无需PCR扩增，可从头到尾直接读取DNA序列，读长不受限制（目前最长可达2.4M），但准确率一度仅约95%。在过去十年中，三代测序市占率不到10%，应用多局限于基础科学研究。然而，2022年端粒到端粒联盟（T2T）利用长读长技术完成首个真正完整的人类基因组序列，补齐了二代测序无法读取的重复序列区域；2023年初《Nature Methods》将长读长测序评为“2022年度最佳技术”，行业共识认为“Long-read sequencing is the future”。
产业端新动向：龙头格局正在重塑
在产业端，长读长测序的临床应用转化正在加速。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（外界猜测为合成长读长技术）。PacBio则在2022年10月推出公司史上最高通量的Revio长读长测序系统。此外，华大智造、Element Biosciences、Ultima Genomics等也计划或已开始布局长读长领域。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国际期刊关注。
常见问题
零模波导（ZMW）技术为什么重要？
ZMW是PacBio单分子实时测序的核心单元，它使得在单分子水平上对DNA聚合酶结合荧光标记dNTP的过程进行实时观测成为可能，是长读长测序技术的物理基础。
三代测序与二代测序的核心差异是什么？
二代测序（短读长）需将DNA扩增后切成不超过200BP的片段再算法还原，对重复序列测不准；三代测序（长读长）无需扩增，可从头读到尾，直接检测长片段，但准确率相对较低（约95%），两者在应用上互补。
当前基因测序行业的龙头是谁？
Illumina凭借短读长测序系统在科研和临床市场占据最大市场份额，是行业龙头。在长读长领域，PacBio和ONT是主要技术代表，而PacBio的ZMW技术路线使其在长读长测序中具有独特地位。随着长读长技术被评选为年度最佳技术，行业格局正在发生变化。