基因测序市场规模的持续扩大,核心驱动力来自应用领域的不断拓宽与测序技术的持续进步。以2003年《Science》封面论文提出的零模波导(ZMW)技术为起点,单分子测序技术(即第三代测序)凭借无需PCR扩增、长读长、可实时测序等独特优势,正从基础科研加速走向临床转化和产业应用,成为市场增长的新引擎。
应用拓展:从科研到临床的跨越
过去,三代测序多局限于基础科学研究,在临床商业转化上寥寥。但近年来,其实用价值已获重大验证。2022年,端粒到端粒联盟(T2T)利用长读长技术完成了首个真正完整的人类基因组序列,补齐了此前无法测出的8%区域,三代测序在其中起到了不可替代的作用。在产业端,以贝瑞基因为代表的测序服务商,截至2022年底累计服务三代测序检测样本量已突破10万人份,服务终端客户超过1500家,其工作甚至获得检验医学顶级期刊《CLINICAL CHEMISTRY》编辑部文章的认可,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”。
技术进步:成本下降与通量提升
三代测序技术本身也在快速迭代。单分子测序技术(包括PacBio的荧光信号路线和Nanopore的电流阻断路线)具备长读长、可实时测序、设备便携(如MinION可在极地、太空等环境下工作)及可直接对RNA测序等突出优势。这些特性不仅简化了文库制备流程,还大幅降低了对样本中核酸进行PCR扩增或逆转录的需求,从而减少了偏向性与突变引入。2023年初,《Nature Methods》将长读长测序评选为“2022年度最佳技术”,并指出“Long-read sequencing is the future”。行业巨头如illumina也宣布推出长读长产品Infinity,多家厂商(华大智造、Element Biosciences、齐碳生物等)已开始布局或获得大额融资,共同推动通量提升与成本下降。
常见问题
什么是零模波导(ZMW)技术?
零模波导(ZMW)是PacBio单分子实时测序的核心单元,其最初模型来源于2003年《Science》封面论文“Zero-Mode Waveguides for Single-Molecule Analysis at High Concentrations”。该技术通过纳米孔结构实现对单个DNA分子荧光信号的实时检测,是第三代测序的重要技术基础。
第三代测序与第二代测序的主要区别是什么?
第二代测序(NGS)是短读长技术,需将DNA扩增后切成不超过200BP的片段读取再还原;第三代测序是长读长技术,无需扩增即可从头到尾直接读取完整序列。三代测序能精准测出基因组中重复序列,但当前准确率仍约为95%,而二代测序准确率更高但难以处理重复区域。
目前三代测序在临床领域有哪些实际应用?
三代测序已开始在临床转化中取得突破。例如,贝瑞基因累计服务三代测序检测样本量超过10万人份,其在地贫等复杂单基因病的分子诊断中展现出巨大价值。此外,纳米孔测序设备便携,可应对突发疫情等场景的实时测序需求。