第三代基因测序仪

p 　　在国家重点研发计划“蛋白质机器与生命过程调控”重点专项以及深圳市孔雀团队的支持下，南方科技大学贺建奎教授的团队经过刻苦攻关，成功研发出具有完全自主知识产权的亚洲第一台第三代基因测序仪GenoCare并批量投产。 /p p 　　基因测序仪是基因行业上游的核心。我国的基因测序仪基本依靠进口，每年向欧洲、美国支付上百亿的试剂费用。目前全球应用最成熟的是二代基因测序技术，第三代基因测序技术正在兴起。贺建奎教授团队研发成功第三代基因测序仪GenoCare，是当今世界上准确率最高(准确率达99.9985%)的第三代测序仪，并且率先在全世界取得政府医疗器械证备案、初步实现产业化并已应用于临床检测。该测序仪开发出基于全内反射先进光学的技术，可检测到单个DNA分子的微弱信号，读取DNA序列编码，为健康和疾病提供解读和诊断信息，其技术水平在亚洲乃至世界都居于领先地位。 /p p br/ /p

p 　　近日，由南方科技大学、中国科学院北京基因组研究所、浙江大学医学院附属妇产科医院(以下简称“浙大妇产科医院”)等多家单位联合完成的“第三代单分子测序仪的无创产前检测研究”结果显示，使用我国完全自主研发的第三代单分子基因测序仪，可成功应用于无创产前检测(英文简称NIPT)，且检测结果100%准确。相关研究成果已发表在由非营利机构美国冷泉港实验室运营的BioRxiv网站上。 br/ /p p 　　“这是世界上首次利用单分子测序技术进行NIPT临床检测并获得成功的案例。”中国科学院北京基因组研究所研究员、项目测序技术负责人于军说，作为中国第三代基因测序技术研究在国际研究领域的一次引领性重大突破和原创成果，这项研究“将实质性地开启健康与医疗体系的个体化时代”。 /p p 　　目前，基于二代测序的NIPT还存在着一些不足，如检测胎儿18-三体综合征(爱德华氏综合征)及13-三体综合征(帕陶氏综合征)的假阳性率还明显高于21-三体综合征，胎儿性染色体异常以及微缺失、微重复检测的准确性有待提高等。 /p p 　　论文第一作者、项目临床负责人、浙大妇产科医院主任医师董旻岳表示，三代测序仪摒弃了二代测序的PCR扩增环节，不受GC偏好影响，在保证了21-三体的精确检测基础上，对18-、13-三体综合征的检出率更高，可有效降低假阳性率。此外，使用二代基因测序仪做NIPT，至少需要在孕12周后才能获得比较准确的检测结果 相比之下，三代基因测序仪灵敏度更高，可检测的cffDNA(母体血浆中存在胎儿游离DNA)浓度低至2%，使得NIPT的检测时间有可能被提前至孕8周。这无疑有利于及早发现、及早处置，将为临床诊治争取到更多宝贵的时间。 /p p 　　董旻岳同时表示，三代测序技术还有望提高胎儿性染色体异常、微缺失、微重复无创检测的灵敏度，拓宽NIPT检测的疾病谱。 /p p 　　在10月26日~29日于深圳举行的第12届基因组学国际会议上，美国梅奥医学中心教授David Smith在其报告中提出，美国Illumina公司基因测序仪全球垄断的现状会带来诸多问题，如科研及医疗机构缺乏选择、试剂成本居高不下等。对此，于军认为，本项研究的成功是基因测序领域的重大利好，意味着我国自主研发的第三代基因测序仪打破美国Illumina公司在NIPT领域一家独大局面的未来可期。 /p p 　　据介绍，该项目所使用的第三代基因测序平台是由深圳市瀚海基因生物科技有限公司(下简称“瀚海基因”)今年7月宣布研发成功并投入小批量样机生产、拥有完全自主知识产权的第三代单分子基因测序仪GenoCare。中国科学院院士陈润生评价说，基于GenoCare的NIPT研究获得成功，证明了无需扩增就可以实现NIPT，这是重大的技术创新，是中国基因测序技术研究领域一次真正意义上的弯道超车。 /p p 　　南方科技大学副教授、瀚海基因董事长贺建奎告诉《中国科学报》记者，第三代基因测序仪及试剂的完全国产化可使检测成本大幅下降并远低于二代测序仪，此外专门为临床进行的设计也使操作更为方便，这些优点都令三代测序仪便于大规模普及。未来，除了NIPT，第三代单分子基因检测技术还有望应用于单基因病、ctDNA肿瘤早筛、传染病检测、农业育种、法医鉴定等方面。 /p p br/ /p

为加速我国基因科学研究的进程，12月3日，中科院北京基因组所与浪潮成立“中科院北京基因组研究所—浪潮基因组科学联合实验室”仪式在京举行。该实验室将研发国产第三代基因测序仪，第一台样机预计2013年问世。这不仅将填补我国在基因测序基础装备领域的空白、提升装备自主化水平，同时也将使国内生命科学研究机构能获得低成本、高效率的测序工具，更有效地开发和利用我国丰富的基因资源，加速我国基因战略的发展。 　　科技部高新司副司长杨咸武指出，作为基因科学的基础性战略装备，具有国际先进水平的第三代基因测序仪的研制，将使我国在该领域建立先发优势，在未来的国际竞争中占据有利位置。 　　中科院生物科学与生物技术局局长张知彬表示，很支持研究所和企业合作，个性化医疗时代需要更便捷的基因测序仪。 　　当前，我国从事基因研究使用的第二代基因测序仪完全依靠进口。在经费受限的情况下，足够数量的基因测序设备难以获得，科研进度缓慢。更严重的是，由于基因资源具有唯一性，国外公司利用基因测序设备方面的先发优势，抢先申请基因专利，垄断未来全球的基因产业。 　　中科院北京基因组研究所副所长于军介绍，目标研发的第三代基因测序仪仅需几十分钟即可完成一个人的完整基因组测序，短于第二代产品1个月以上的测序周期。同时，测试成本也将下降到5000元左右，仅为当前的1%。 　　于军还指出，国产第三代基因测序仪在测序原理、测序读长以及测序成本等方面能达到国际先进水平，也将引发基因组科学应用领域的革命性改变，开启个体化医疗时代。 　　据悉，目前国际上对第三代基因测序仪的争夺十分激烈，美国宣称要在2012年推出成熟的第三代基因测序仪，日本和欧洲也有相关的研发计划。基因测序仪的研发是系统工程，涉及生物、半导体、计算机、化学、光学等多个领域，需要不同学科顶尖力量的合作。中科院北京基因组研究所是国内权威的基因组学研究机构，而浪潮集团则依托服务器存储国家重点实验室，是国内唯一具备半导体、集成电路和光电子仪器设计，以及服务器整机、存储和芯片研发能力等多领域技术的IT厂商。 　　除第三代基因测序仪的研制以外，中科院与浪潮还将联合开展生物信息算法在新技术架构下的应用开发，以及生物信息专用机的研制。浪潮集团高级副总裁王恩东表示，与中科院的合作，能够有效促进生命科学与IT技术的融合，推动生命科学和IT产业的互动式发展。

据《自然》杂志网站2月8日报道，在上周末于美国佛罗里达州马可岛召开的&ldquo 基因组生物学与技术进展大会&rdquo 上，来自加利福尼亚门洛帕克市的太平洋生物科技公司介绍了其研制的第三代基因组测序仪，该测序仪实现了一次标记一个分子式的单分子速读。 　　研究人员指出，第三代测序仪的关键优势是能够对单个DNA(脱氧核糖核酸)分子进行测序，而目前市场上的主流测序仪只能对分子群体进行平均测序。单分子测序能对DNA中罕见的序列变异进行分析，也不需要在测序之前对DNA样本进行放大，因为放大过程可能引发错误，导致对某个DNA序列检测失败。其工作原理是用一种聚合酶将DNA的复制限制在一个微小的间隙中，给各种碱基加上荧光示踪标记，当碱基合成DNA链时，这些荧光标记就会发出不同颜色的闪光，根据闪光颜色就可识别出不同的碱基。 　　用户使用报告表明，新仪器读出碱基对的平均长度是1500对，这是代表该领域目前技术发展水平的伊鲁米那公司(Illumina)所生产测序仪的10倍。阅读长度越长，将DNA序列片段拼接成完整基因组序列就越容易。去年12月，公司首席科学官埃里克· 斯凯德和研究小组用这些新仪器来追踪海地霍乱的起源。他们对5个S型霍乱菌种进行了基因组测序，不到一个小时就完成了全部测序任务，而用伊鲁米那的150碱基测序仪则需要一个星期。太平洋生物科技公司曾在2008年提出，到2013年将实现15分钟内完成对一个人的全基因组测序，而当时这项工作需要一个月。 　　得克萨斯州休斯顿贝勒医学院测序技术专家迈克尔· 麦茨科表示，单分子测序仪代表了DNA测序的未来，但目前这项技术的最大障碍是失误率高。现有其他测序仪准确率能达到99%以上，而根据使用报告，太平洋生物科技公司的仪器准确率约为85%。但斯凯德认为，这一缺点能通过重复测序来克服。 　　研究人员称，该仪器有望于今年第二季度进入市场，每台成本70万美元，将比伊鲁米那公司的最新测序仪低12.5万美元，虽然短期内不大可能会对市场造成冲击，但它能检测DNA的某些化学改变，因而在如表观遗传学等目前传统测序仪难起作用的领域将大显身手。

p 　　近日，由中国医药生物技术协会、《中国医药生物技术》杂志主办的“2017年中国医药生物技术十大进展评选”揭晓。深圳瀚海基因公司的第三代基因测序仪技术榜上有名。 /p p 　　深圳市瀚海基因生产的第三代基因测序仪采用单分子荧光测序技术，该技术基于全内反射先进光学，利用光学信号进行碱基识别，可实现边合成边测序。操作简便、测序时间短、无交叉污染、灵敏度高。第三代基因测序仪无需像二代那样靠聚合酶链式反应PCR扩增，将待测基因扩增几十万乃至上百万倍，来提高基因诊断的灵敏度。 /p p 　　基因测序仪是基因行业上游的核心，如同CPU于电脑一样重要。目前我国的基因测序仪几乎全部依靠进口，每年向欧洲、美国支付上百亿的仪器试剂费用。全球目前应用最成熟的是二代测序技术，而第三代测序技术正在兴起。瀚海基因研发的第三代基因测序仪GenoCare是全球准确率较高的三代基因测序仪。第三代基因测序仪已经于2017年11月被评为高交会十大人气产品，并受到国内外人士的关注。 /p

p 　　近日，由南方科技大学、中国科学院北京基因组研究所、浙江大学医学院附属妇产科医院(以下简称“浙大妇产科医院”)等多家单位联合完成的“第三代单分子测序仪的无创产前检测研究”结果显示，使用我国完全自主研发的第三代单分子基因测序仪，可成功应用于无创产前检测(英文简称NIPT)，且检测结果100%准确。相关研究成果已发表在由非营利机构美国冷泉港实验室运营的BioRxiv网站上。 /p p 　　“这是世界上首次利用单分子测序技术进行NIPT临床检测并获得成功的案例。”中国科学院北京基因组研究所研究员、项目测序技术负责人于军说，作为中国第三代基因测序技术研究在国际研究领域的一次引领性重大突破和原创成果，这项研究“将实质性地开启健康与医疗体系的个体化时代”。 /p p 　　目前，基于二代测序的NIPT还存在着一些不足，如检测胎儿18-三体综合征(爱德华氏综合征)及13-三体综合征(帕陶氏综合征)的假阳性率还明显高于21-三体综合征，胎儿性染色体异常以及微缺失、微重复检测的准确性有待提高等。 /p p 　　论文第一作者、项目临床负责人、浙大妇产科医院主任医师董旻岳表示，三代测序仪摒弃了二代测序的PCR扩增环节，不受GC偏好影响，在保证了21-三体的精确检测基础上，对18-、13-三体综合征的检出率更高，可有效降低假阳性率。此外，使用二代基因测序仪做NIPT，至少需要在孕12周后才能获得比较准确的检测结果 相比之下，三代基因测序仪灵敏度更高，可检测的cffDNA(母体血浆中存在胎儿游离DNA)浓度低至2%，使得NIPT的检测时间有可能被提前至孕8周。这无疑有利于及早发现、及早处置，将为临床诊治争取到更多宝贵的时间。 /p p 　　董旻岳同时表示，三代测序技术还有望提高胎儿性染色体异常、微缺失、微重复无创检测的灵敏度，拓宽NIPT检测的疾病谱。 /p p 　　在10月26日~29日于深圳举行的第12届基因组学国际会议上，美国梅奥医学中心教授David Smith在其报告中提出，美国Illumina公司基因测序仪全球垄断的现状会带来诸多问题，如科研及医疗机构缺乏选择、试剂成本居高不下等。对此，于军认为，本项研究的成功是基因测序领域的重大利好，意味着我国自主研发的第三代基因测序仪打破美国Illumina公司在NIPT领域一家独大局面的未来可期。 /p p 　　据介绍，该项目所使用的第三代基因测序平台是由深圳市瀚海基因生物科技有限公司(下简称“瀚海基因”)今年7月宣布研发成功并投入小批量样机生产、拥有完全自主知识产权的第三代单分子基因测序仪GenoCare。中国科学院院士陈润生评价说，基于GenoCare的NIPT研究获得成功，证明了无需扩增就可以实现NIPT，这是重大的技术创新，是中国基因测序技术研究领域一次真正意义上的弯道超车。 /p p 　　南方科技大学副教授、瀚海基因董事长贺建奎告诉《中国科学报》记者，第三代基因测序仪及试剂的完全国产化可使检测成本大幅下降并远低于二代测序仪，此外专门为临床进行的设计也使操作更为方便，这些优点都令三代测序仪便于大规模普及。未来，除了NIPT，第三代单分子基因检测技术还有望应用于单基因病、ctDNA肿瘤早筛、传染病检测、农业育种、法医鉴定等方面。 /p p /p

p 　　中科院昆明动物研究所研究员马占山与美国马里兰大学叶承曦博士在基因测序领域的合作再次取得重要突破。合作团队近日正式发布了一款代号为 Sparc 的软件。 /p p 　　针对第三代基因测序仪硬件错误率高达15%~40%的问题，该团队研发出了一套“线性复杂度”(复杂性最低)的算法，Sparc软件即基于该新算法完成。综合测试显示：采用测序深度仅为30x的三代基因测序数据，Sparc取得组装共识(Consensus)时错误率低于0.5% 同时与目前最优秀的同类软件相比，Sparc可节省计算时间和内存达80%。这一重要突破为推进基因测序技术迈向三代技术的产业升级提供了又一关键软件技术。 /p p 　　Sparc 研发获得了中科院、遗传资源与进化国家重点实验室、国家自然科学基金以及云南省高端科技人才、海外高层次人才、云岭产业领军人才以及创新团队等项目的支持。由于该研究属于计算机科学、数学和生物学的交叉领域，因此创新团队成员间的跨界合作自然起到了关键作用。 /p p & nbsp /p

据悉，深圳华因康基因科技有限公司内的研发人员最近十分忙碌，华因康的超高通量基因测序仪第三代机型年底将推出，他们正忙着测序仪的组装和调试。作为曾填补国内基因测序设备制造空白的华因康基因测序仪，第三代仪器将让国产基因测序仪再上一个新台阶。国家&ldquo 千人计划&rdquo 创业人才、华因康技术总裁盛司潼正是这台超高通量基因测序仪的研发领头人。 　　填补国内基因测序设备空白 　　1973年出生的盛司潼可谓少年英才，14岁便进入清华大学学习物理。在美国弗吉尼亚大学、约翰霍普金斯大学先后攻读物理、分子生理与生物物理等学科十余年后，2008年，盛司潼入选国家&ldquo 千人计划&rdquo 创业人才并创办华因康。盛司潼说，&ldquo 之所以选择回到国内，除了深感国内生物基因产业发展逐步成熟的环境因素外，另一个重要原因是，我在国外始终忘不了要回国开创一番事业，尤其是生物基因产业，中国需要自己的企业。&rdquo 　　基因测序设备制造，在2008年前的国内尚属空白。早在2003年，盛司潼就投身到基因测序设备的研发中，在高强度技术积累的基础上，盛司潼在创办华因康的同一年推出了第一代高通量基因测序仪，并在国内引起轰动。这也打破了国内医疗机构、科研机构只有国外仪器可供购买的垄断。 　　据了解，人类的基因99%是相同的，个体差异由剩下的1%决定，也正是这1%的差异，就可能让有的人一辈子健健康康，有的人却莫名其妙患上重病。盛司潼说，有些长期抽烟的人没有肺癌，但有些人一辈子从未抽烟却得了肺癌，生来所携带的致病基因是非常重要的原因。基因测序仪的应用功能之一，便是读取人们的基因信息，通过筛查人们的特定基因，确定是否存在致病可能。&ldquo 很多肿瘤疾病并非不能治好，如果通过基因测序技术发现得早，及时调理、治疗，完全有可能挽救生命。&rdquo 他说，治疗同一种疾病的众多品类的药物，并不一定适用于每一个人，由于个体的耐受性不一样，基因测序技术可以为病人找到适合他们的药物。 　　在华因康的测序中心，记者看到了正在组装调试的第三代机型。据了解，第三代华因康超高通量基因测序仪不仅将测序通量提升十余倍，其测序精确性也大大提升，国产基因测序设备的品质可谓再上了一个新台阶。 　　向单分子测序技术推进 　　盛司潼说，华因康基因测序仪的硬件都是外包生产，组装由华因康自己完成，&ldquo 深圳拥有强大的硬件制造环境，高科技企业不要依靠生产线的规模，而要依靠自己的核心技术实力。&rdquo 目前，华因康正将基因测序技术向单分子测序阶段推进，这种技术将不再需要放大基因进行酶切，&ldquo 样品送过来，直接就可以测序。&rdquo 这将大大提高基因测序的效率。 　　据了解，专门生产基因测序设备和生化试剂的企业目前在中国仅有华因康一家。经过四年的摸索和发展，盛司潼组建了一支由海外教授、博士后、博士等组成100多人研究团队，成为首批广东省创新科研团队。在盛司潼的带领下，华因康已申请80多项专利，其中90%以上为发明和实用新型专利，开发出高通量基因测序仪、乳浊液制备仪等设备类产品，短标签建库试剂盒、单分子扩增试剂盒等试剂类产品共100多项。

p style=" text-align: center " img width=" 450" height=" 300" title=" 1.jpg" style=" width: 450px height: 300px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/8cd1e332-10c5-4c3c-8bfd-4c42862d572e.jpg" border=" 0" vspace=" 0" hspace=" 0" / /p p 　　7月31日上午，南方科技大学孔雀团队第三代基因测序仪重大成果发布会在深圳市民中心举行，南科大生物系副教授、瀚海基因董事长贺建奎推出自主研发的第三代基因测序仪GenoCare。第三代基因测序仪是目前全球准确率最高且唯一用于临床应用的第三代基因测序仪，其技术水平已经达到“亚洲第一，世界领先”，占据基因产业的创新制高点。 /p p 　　深圳市政府副秘书长吴优，罗湖区委书记贺海涛，罗湖区副区长宋强，中国科学院院士陈润生，美国科学促进会会士 Michael Deem，罗湖医院集团院长孙喜琢，原中国科学院北京基因组研究所副所长于军，深圳市委组织部、市发改委、市科创委、市教育局、市卫计委、市药监局，罗湖区科技局，南方科技大学副校长兼研究生院院长汤涛及相关部门负责人，瀚海基因研发团队等参加了发布会。发布会由南方科技大学规划发展部部长兼重大项目办主任王苏生主持。 /p p 　　近两年来，南科大有10个团队入选孔雀团队，其中团队核心成员大部分为青年教授，“80”后的生物系副教授、瀚海基因董事长贺建奎教授就是他们团队里最核心的成员。南科大创新体制机制，鼓励教授创新创业，支持教授每周有一天在校外从事成果转化工作，明确教职工可以获得以职务发明成果及技术作价入股企业进行转化收益的70%。目前，南科大已注册成立了近二十家高科技项目公司，包括六家孔雀团队科技公司。通过和教师共同发起公司，实现了科技成果市场价值近八亿元。其中一些公司成长迅速，生物系贺建奎副教授今年入选国家千人计划“创业千人”，他创办的瀚海基因生物科技有限公司，以海归团队为其核心研发队伍，已完成5轮融资。 /p p 　　据悉，由南科大贺建奎团队研发的第三代基因测序仪在光学和生物制剂等领域取得关键性突破，能够直接读取最原始的DNA或RNA分子序列，降低临床基因测序成本。为目前全球准确率最高、唯一针对临床应用的第三代基因测序仪。第三代基因测序仪量产后，基因测序价格有望降到100美元，并打造每个人专属的“基因身份证”。 /p p 　　深圳市政府副秘书长吴优代表市委市政府向贺建奎教授团队祝贺。他表示，生物和生命健康产业是继信息技术产业之后在全球范围发展最迅速、前景最广阔、影响最深刻的领域之一，也是国家和深圳创新型经济发展的重点方向。深圳作为国家自主创新示范区，国家创新型城市和全国战略性新兴产业集聚性最强的城市，长期以来高度重视生物和生命健康产业的发展，把生物产业和生命健康产业分别作为战略性新兴产业和未来产业予以重点培育和支持。南方科技大学贺建奎教授团队是在深圳市孔雀团队计划支持下，所取得的又一重大科技转化成果。 /p p style=" text-align: center " img width=" 450" height=" 300" title=" 2.jpg" style=" width: 450px height: 300px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/7d0dc888-f211-4b30-b191-ad7f5abccfcd.jpg" border=" 0" vspace=" 0" hspace=" 0" / /p p 　　南方科技大学副校长兼研究生院院长汤涛表示，第三代基因测序仪的成功投产，是以深圳市政府创新驱动发展战略为导向，以“孔雀团队”为依托，以政府资助和政府辅助、扶持为推手，通过南科大产学研合作体系对科技成果转化的创新与协同运作。今后南科大将进一步加大研发攻坚力度，完善产学研合作体系，创优、创新，创造出更多的高端科研成果，培养更多的拔尖创新人才，为深圳现代化建设和国家创新型城市和科技发展作出更大的贡献。 /p p 　　罗湖区副区长宋强指出，近年来，罗湖区积极引进与大力支持科技创新成果落地罗湖，作为第三代基因测序创新成果产业化的载体，深圳市瀚海基因生物科技有限公司已在罗湖区注册发展。南科大构建了以学术研究、成果转化、企业孵化为核心模式的产学研合作体系，罗湖区期待与南科大建立更加紧密的合作关系，助推罗湖创新驱动发展。 /p p 　　中国科学院院士陈润生从产业革新角度，评价了贺建奎教授团队研究成功的历史意义。五年前，贺建奎教授首次提出第三代基因测序仪的想法，现在贺建奎团队经历艰苦奋斗，极具创新创业的示范意义。从第一代基因测序到现在，整个的测序的能力与成本大约降低了100万倍。历史将会记住人类遗传密码的发展，一定是永远会载入人类生物医学发展的史册当中来，而测序仪就是它的核心的不可或缺的设备。 /p p 　　随后，与会嘉宾们观看第三代基因测序仪影像视频，与会领导为南方科技大学孔雀团队重大成果第三代基因测序仪揭幕。 /p p 　　原中国科学院北京基因组研究所副所长于军介绍瀚海第三代基因测序仪。他说，第三代基因测序仪的技术优势包括：单分子分辨率、没有GC偏好、样本处理简单快速等。这款设备不仅克服了单分子测序相对低通量的缺点，同时也提供了RNA直接测序的可能性。其应用将覆盖科研和临床两个领域，商业前景无限。 /p p style=" text-align: center " img width=" 450" height=" 300" title=" 3.jpg" style=" width: 450px height: 300px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/c4120b29-7edc-4583-8d76-176bbc46cbd0.jpg" border=" 0" vspace=" 0" hspace=" 0" / /p p 　　随后，贺建奎从“100美元改变世界”、“瀚海基因成长密码”两个层面介绍第三代测序仪研发经历。贺建奎教授2012年加入南科大，并成立了瀚海基因公司来产业化第三代基因测序仪。这个平均年龄28岁的团队，历经数年艰苦攻关，已完成了三代测序仪和配套试剂的所有研发，目前已经完成小批量样机生产，接下来就是要大批量投产，实现三代测序仪的国产化，彻底打破国内测序仪市场长期被外国测序仪垄断的局面。 /p p 　　目前第三代基因测序仪已取得包括授权和申请中的专利总数达到92件，以及有10余件海外专利申请。本次发布会第三代基因测序仪Genocare的正式亮相，让中国三代基因测序技术与美国、英国行成“三足鼎立”之势。 /p p & nbsp /p

&emsp &emsp 目前市面上唯一的第三代测序设备供应商Pacific Biosciences于2014年10月下旬再度升级了测序聚合酶和化学染料(P6-C4)，PacBio的新试剂旨在进一步增加其原本就傲视群雄的序列读取长度，这无疑是测序届爆发的又一磅重弹，长度长对于测序后序列拼装的巨大意义大家都十分清楚了。下面让我们来看看新试剂的表现如何： 　　&emsp &emsp P6-C4试剂可以将PacBio的平均读取长度提高到10000bp或者更长，有50%的序列长度都超过了14000bp，最长读长40000bp，在业界遥遥领先。并且，在通量上也有了进一步提高，升级后每个SMRT Cell的有效数据产出量可以大于550M。这种性能的提高，其中一部分原因是PacBio在原有C3试剂的光保护染料(photo-protected dyes of the C3 chemistry)基础上进行了升级，新的化学试剂同时结合了C2的精确度与C3的读取长度两种优点。PacBio建议用户采用新的化学试剂来实现所有基于PacBio测序仪的相关应用。 　　&emsp &emsp 本次升级同时发布的还有新的软件SMRT Analysis v2.3。软件包括改进的长扩增子分析，Iso-Seq应用，Quiver以及CCS，同时还有性能的提升。这些更新进一步增强了结果的准确度，加快了分析速度，并且为混合的各种大小的扩增子分析如全长HLA Class I 和Class II 基因提供了更多的选择。

最近的一项研究发现，在低NaCl浓度下长链DNA更利于纳米孔测序，这为纳米孔测序技术的发展提供了线索。 　　这篇名为&ldquo 链长对DNA构象及摩擦行为的影响&rdquo 的研究论文发表于《中国科学：技术科学》英文版2013年第12期，从摩擦学角度初步探讨了不同链长DNA在纳米孔测序过程中的构象及摩擦行为的变化，由西南交通大学机械工程学院钱林茂教授担任通讯作者撰写。 　　作为遗传信息的载体，准确探测DNA序列能从根本上治疗及预防诸多疾病。人类基因组计划使用第一代Sanger测序技术，耗时十几年，直接花费超过10亿美元。以Roche公司454技术为代表的第二代基因测序技术仅需一周就能完成人类个体基因组测序，花费不到100万美元。近年来崭露头角的基于纳米孔的第三代基因测序技术通过检测DNA分子通过纳米孔时产生的特征阻塞电流来探测DNA序列。此项技术凭借快速、精确、低成本的优势，有望完成美国国立卫生研究院(NIH)设定的只用1000美元完成个人基因组测序的目标。然而目前仍有一些关键问题亟需解决：例如弯曲缠绕的DNA分子难以进入纳米孔 过快的过孔速度使电流信号的检测更加困难。因此，DNA分子的构象及其与纳米孔孔壁间的作用力对测序过程有着重要影响，研究盐浓度及链长对DNA分子构象及其摩擦学行为的影响十分必要。 典型的纳米孔测序过程示意图 　　在之前的研究中，钱林茂教授与其团队发现，较低的NaCl浓度能使DNA形成更为伸展的分子构象并且增大DNA与纳米孔孔壁间摩擦力，这些均利于纳米孔测序的进行。在该项研究中，钱教授与其团队发现随着链长的增大，DNA分子较为伸展，使其能够更为顺利地进入纳米孔 同时在低载下链长对DNA与孔壁间的摩擦力影响较小，说明纳米孔测序技术能适用于各种链长的DNA分子。因此，在低NaCl浓度下长链DNA更利于纳米孔测序。 　　&ldquo 今后，随着纳米孔测序技术的发展，每个人都能负担得起自身的基因测序。&rdquo 钱教授说道，&ldquo 基于我们的研究结果，纳米孔测序技术不会被DNA的链长所限制，也就是说更长的读取长度有望实现，有助于提高测序效率，从而降低测序的成本。&rdquo 　　该研究结果有助于理解NaCl浓度及链长对DNA分子构象及其摩擦学行为的调控机理，并对基于纳米孔的第三代基因测序技术的发展具有重要的指导意义。目前，该团队已开始进一步地研究纳米孔测序中各项参数的优化。 　　钱教授表示，除了优化纳米孔测序过程中的各个参数，还有很多基础研究需要完成，他们的团队也将进行进一步的探索。

项目编号：BIECC-22ZB1200/清设招第20221106号项目名称：清华大学第三代测序仪与大容量生命组学测序数据服务器购置项目预算金额：495.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：495.0000000 万元（人民币）采购需求：应用于全基因组测序、外显子测序、靶向测序、宏基因组、全长转录体（cDNA）、直接RNA测序、表观遗传学等多个研究领域；可实现基因组DNA、扩增子/PCR产物、cDNA、RNA等类型的样本测序。测序数据服务器主要用于超大存储容量，应对数据爆炸式增长，即时在线扩展，避免资源闲置、浪费，容量可达EB级。支持文件分级存储功能，可以同时支持块、文件、对象三种接口的存储，能够构建大规模、高性能、动态可扩展的存储架构,可对接云平台、大数据、虚拟化、容器等应用。具体要求详见第四章。包号名称数量01第三代测序仪1台大容量生命组学测序数据服务器1 套合同履行期限：合同签订后90日内交付。本项目( 不接受 )联合体投标。

项目编号：GDYD220603项目名称：广东省疾病预防控制中心第三代测序仪采购项目采购方式：公开招标预算金额：1,400,000.00元采购需求：合同包1(广东省疾病预防控制中心第三代测序仪采购项目):合同包预算金额：1,400,000.00元品目号品目名称采购标的数量（单位）技术规格、参数及要求品目预算(元)最高限价(元)1-1其他分析仪器第三代测序仪1(台)详见采购文件1,400,000.00-本合同包不接受联合体投标合同履行期限：2022年9月30日前交货，提供设备正常运转所需的标准配件/消耗品/部件。

p 　　中美科学家近日联合在生物医学杂志BioRxiv上发表论文，展示了使用深圳瀚海基因GenoCare第三代单分子测序仪完成的大肠杆菌基因组测序，准确率达到99.7%，表明这是目前准确率最高的第三代测序仪。18日，这款桌面式测序仪研发带头人，南方科技大学80后教授贺建奎告诉记者，这是目前唯一可以应用于临床医学的三代基因测序仪。 /p p 　　贺建奎介绍，第一代DNA测序技术2001年完成首个人类基因组图谱，耗时3年，花费数十亿美元 二代测序技术将一个人基因组测序的时间和费用降为1周以内和1000美元 而他们的三代测序仪可在24小时内完成这一工作，费用降至100美元。 /p p 　　贺建奎说，瀚海基因GenoCare第三代基因测序仪的核心技术为单分子荧光测序。他们在光学技术领域实现突破，使用全内反射成像方法，能够实现对单个荧光分子的检测，无需像二代那样靠聚合酶链式反应PCR扩增，将待测基因扩增几十万乃至上百万倍，来提高基因诊断的灵敏度。瀚海基因GenoCare测序仪让基因测序成本大幅度下降。凭借这个“绝技”，瀚海基因自主研发的通用测序试剂盒已经顺利完成第一类医疗器械备案并审核通过，成为首个通过我国医疗器械注册备案的三代单分子测序系统试剂盒。 /p p 　　北京基因组研究所研究员于军说：“这款设备不仅克服了单分子测序相对低通量的缺点，也提供了RNA直接测序的可能性。其应用将覆盖科研和临床两个领域，商业前景无限。” /p p 　　这是深圳本土原创的一项国际级重大科技成果，其创始团队成员平均年龄只有28岁。 /p

2012年1月11日消息 第三代测序公司Pacific Biosciences上周五宣布，Applied Biosystems（现属于Life Technologies，以下简称为ABI）前总裁兼总经理Michael Hunkapiller先生将接替Hugh Martin先生，成为Pacific Biosciences公司总裁兼CEO，同时任命立即生效。 Michael Hunkapiller先生 　　据悉此前，Michael Hunkapiller先生在ABI公司任职已有21年，在1995-2004年期间，Michael Hunkapiller先生担任ABI的总裁兼总经理，并协助ABI成为生命科学行业的市场领先者。而对于Pacific Biosciences公司而言，Michael Hunkapiller先生并不是陌生人，Michael Hunkapiller先生在2005年就加入了Pacific Biosciences公司董事会；2011年10月便被任命为该公司董事会的执行主席。另据了解，Michael Hunkapiller先生的女儿Kathryn Keho现在Pacific Biosciences公司担任科学合作部门总监。 　　此外，Pacific Biosciences公司前总裁Hugh Martin先生于2004年加入该公司，已于1月5日递交辞呈，之后，Hugh Martin先生将继续留在公司董事会，直至下一次股东大会召开。虽然Hugh Martin先生辞职的具体原因并未透露，但据了解2009年Hugh Martin先生被诊断出患有多发性骨髓瘤，此后一直和病魔斗争。

在“二代测序”(NGS)尚未迎来投资热潮的情况下，技术突破捷报连连的“三代测序”(3GS)又进入到了投资人的视野中。1986年，第一台商用基因测序设备正式出现，到第二代测序设备出现，期间间隔了19年时间。而第二代设备问世，到第三代设备的诞生，仅仅用了5年，基因测序设备的更新换代速度正在不断加快。这就好比“2G”手机跳过“3G”，直接跨越到了“4G”时代。　　报告通过四个方面对第三代基因测试技术进行分析：　　1、第三代基因测试技术的发展现状 　　2、第三代基因测试方法原理 　　3、第三代极影测试技术优势和劣势 　　4、国内外布局第三代基因测试技术的公司情况。　　1、第三代基因测试技术的发展现状　　以Helicos公司的Heliscope单分子测序仪、Pacific Biosciences公司的SMRT技术和Oxford Nanopore Technologies公司的纳米孔单分子技术为代表的三代测序技术在经过了多年发展后，已经逐步趋于成熟。　　尽管当下该技术还有成本偏高、错误率较高、生物信息学分析软件不够丰富的问题，但其在读长、测序速度等方面都具有明显优势。　　三代测序设备已实现稳定性、小型化，未来随着准确度提升、平行测序能力和酶活性等问题的解决，第三代测序技术将成为未来发展的重要技术趋势，实现大规模商业化将是大势所趋。　　2、第三代基因测序方法原理　　Helicos公司的Heliscope单分子测序仪、Pacific Biosciences公司的SMRT技术和Oxford Nanopore Technologies公司的纳米孔单分子技术，被认为是第三代测序技术。　　与前两代技术相比，他们最大的特点是单分子测序，其中，Heliscope技术和SMRT技术利用荧光信号进行测序，而纳米孔单分子测序技术利用不同碱基产生的电信号进行测序。　　PacBio SMRT技术应用了边合成边测序的思想，并以SMRT芯片为测序载体，芯片上有很多小孔，每个孔中均有DNA聚合酶。　　测序基本原理是：DNA聚合酶和模板结合,4色荧光标记4种碱基(即是dNTP),在碱基配对阶段,不同碱基的加入,会发出不同光,根据光的波长与峰值可判断进入的碱基类型。DNA聚合酶是实现超长读长的关键之一,读长主要跟酶的活性保持有关,它主要受激光对其造成的损伤所影响。　　另外，可以通过检测相邻两个碱基之间的测序时间，来检测一些碱基修饰情况，既如果碱基存在修饰，则通过聚合酶时的速度会减慢，相邻两峰之间的距离增大，可以通过这个来之间检测甲基化等信息。SMRT技术的测序速度很快，每秒约数个dNTP。　　但是，同时其测序错误率比较高(这几乎是目前单分子测序技术的通病)，达到15%。但好在它的出错是随机的，并不会像第二代测序技术那样存在测序错误的偏向，因而可以通过多次测序来进行有效的纠错(代价是重复测序，也就是成本会增加)。SMRT技术原理图　　Oxford Nanopore Technologies公司所开发的纳米单分子测序技术与以往的测序技术皆不同，它是基于电信号而不是光信号的测序技术。　　该技术的关键之一是，设计了一种特殊的纳米孔(只能容纳单分子通过)，孔内共价结合有分子接头。当DNA碱基通过纳米孔时，它们使电荷发生变化，从而短暂地影响流过纳米孔的电流强度(每种碱基所影响的电流变化幅度是不同的)，灵敏的电子设备检测到这些变化从而鉴定所通过的碱基。Nanopore技术原理图　　3、第三代基因测序技术的优势和劣势　　相比于二代测序，三代测序具有如下优势：　　1、第三代基因测序读长较长。如Pacific Biosciences公司的PACBIO RS II 的平均读长达到10kb，可以减少生物信息学中的拼接成本，也节省了内存和计算时间。　　2、直接对原始DNA样本进行测序，从作用原理上避免了PCR扩增带来的出错。　　3、拓展了测序技术的应用领域。二代测序技术大部分应用基于DNA，三代测序还有两个应用是二代测序所不具备的：第一个是直接测RNA的序列，RNA的直接测序，将大大降低体外逆转录产生的系统误差。第二个是直接测甲基化的DNA序列。实际上DNA聚合酶复制A、T、C、G的速度是不一样的。正常的C或者甲基化的C为模板，DNA聚合酶停顿的时间不同，根据这个不同的时间，可以判断模板的C是否甲基化。　　4、三代测序在ctDNA，单细胞测序中具有很大的优势：ctDNA含量非常低，三代测序技术灵敏度高，能够对于1ng以下做到监测 在单细胞级别：二代测序要把DNA提取出来打碎测序，三代测序直接对原始DNA测序，细胞裂解原位测序，是三代测序的杀手应用。　　同时，第三代基因测序也存在一定的缺陷：　　1、总体上单读长的错误率依然偏高，成为限制其商业应用开展的重要原因 第三代基因测序技术目前的错误率在15%-40%，极大地高于二代测序技术NGS的错误率(低于1%)。不过好在三代的错误是完全随机发生的，可以靠覆盖度来纠错(但这要增加测序成本)。　　2、三代测序技术依赖DNA聚合酶的活性。　　3、成本较高，二代Illumina的测序成本是每100万个碱基0.05-0.15美元，三代测序成本是每100万个碱基0.33-1.00美元。　　4、生信分析软件也不够丰富(如图所示)：一、二、三代基因测序技术对比图　　4、国内外布局三代测序的公司情况　　国外布局三代测序的主要有Pacific Biosciences、Oxford Nanopore Technologies等公司，2015年10月27日，国内公司瀚海基因(Direct Genomics)公布了基于Helicos技术研发的专门用于临床的第三代单分子测序仪GenoCare 原理样机。　　中科院北京基因组研究所与浪潮基因组科学也在共同研制国产第三代基因测序仪。在测序仪价格方面，PACBIO 2011年的第一台三代测序仪PacBioRS在美国价格80万美金，2015年生产的sequel测序仪价格35万美金，大幅下降。在测序成本方面，预计未来5年内三代测序能达到100美元全基因组测序的价格。国内外布局三代测序的公司　　第三代测序技术是大势所趋　　从兴证医药健康这份报告中可以看到：目前，第三代测序在技术上相对于二代在读长和测序速度等方面有明显优势，但在成本和准确率等方面还有待提升。目前国内只有瀚海基因在三代测序上有临床成果，而国外已经初步实现技术商业化。总体而言，第三代测序技术是未来发展趋势，实现大规模商业化将是大势所趋。　　本篇报告内容由动脉网整理自兴证医药健康投资报告

DNA基因测序技术从上世纪70年代起，历经三代技术后，目前已发展成为一项相对成熟的生物产业。测序技术的应用也扩展到了生物、医学、制药、健康、农林、园艺、花卉、环保、法医等许多领域，并成为一项与我们衣食住行密切相关的高技术产业。据最新统计，2012年全球基因测序市场的产值已超过百亿，按最近几年增长速度，预计2017年市场产值将加倍。在测序产业占世界市场份额第一的正是总部设在深圳的我国华大基因研究院。因此可以说，基因测序在我国生物科技领域具有非常重要的战略意义。 　　&ldquo 第三代测序技术&rdquo 的研发已有近十年时间，商业化的第三代测序仪上市也有三年。但目前测序市场仍为二代测序技术所垄断(我国顶级科研机构和商业公司所拥有的三代测序仪可能仅有数十台)。三代测序技术产生的读段更长，测序成本更低，其取代二代技术是测序技术发展的必然趋势。然而由于三代测序技术错误率高，现有的组装软件多是对第二代测序数据组装软件的&ldquo 修补&rdquo 而并没有充分考虑到三代测序技术的数据特征。事实上，基因组装算法问题被广泛认为是计算生物学和生物信息学领域最复杂的计算难题之一，也是目前阻碍基因测序产业从二代技术升级到三代技术最大的技术障碍。 　　最近，美国马里兰大学 Chengxi Ye, James A. Yorke, Aleksey Zimin 等与中国科学院昆明动物研究所遗传资源与进化国家重点实验室马占山研究员在这一领域的合作研发取得新突破。该研究团队在一篇题为DBG2OLC: Efficient Assembly of Large Genomes Using the Compressed Overlap Graph 的文章中引入了一种新的针对三代测序技术的基因组装算法，并开发出一款软件(DBG2OLC)。另外作者(Ye et al. 2011, 2012)于2011年发布的SparseAssembler曾经比当时主流的基因组装软件节省90%的内存空间，而其计算时间和组装质量却毫不逊色。著名的SOAPdenovo的升级版，也是目前最广泛应用的基因组装软件SOAPdenovo2即采用了SparseAssembler算法。 　　多组测序数据的测试表明：与目前用于三代测序最优秀的一些基因组装软件(例如PacBio2CA, HGAP, ECTools)相比，DBG2OLC在计算时间和内存空间的消耗通常仅为其它算法的1/10。理论上，DBG2OLC在时间和空间的使用上相对其它同类软件可减少达1000倍。例如组装关键步骤之一的&ldquo 两两比对&rdquo 计算，采用一组由 PacBio提供的人类基因组数据，DBG2OLC 使用一台普通PC仅用了6小时完成。而同样计算，Pacific Biosciences所报道的时间为 405000 CPU小时，而且是在Google的计算集群上完成。因此，DBG2OLC 算法基本解决了目前三代测序技术所面临的计算技术挑战，从而为推进基因测序技术的产业升级奠定了良好的技术基础。

p style=" text-indent:2em" 千年基因购置的两台PacBio RS II三代测序仪目前已经成功通过了一系列严格的R& amp D测试，现已正式对外提供三代测序、组装以及后续全套的信息分析服务。据称，千年基因PacBio测序平台可提供的平均测序读长已稳定在8-10kb，最高读长可达40kb，一致准确性& gt 99.999%。 /p p style=" text-indent:2em" strong 千年基因三代测序平台 /strong /p p style=" text-indent:2em" 基于千年基因丰富的科研项目经验和PacBio RS II的读长优势，目前千年基因可将该平台应用于全基因组de novo测序、基因组草图的优化或基因组完成图绘制、宏基因组测序、全长转录本测序、16S rDNA全长测序、细胞器基因组测序、全基因组重测序及稀有变异鉴定、甲基化测序等表观遗传学研究。在全基因组和宏基因组de novo项目应用上，千年基因的信息分析团队通过大量实践成功实现了对二代及三代平台数据的高效整合组装，使得Contig及Scaffold数量可显著减少。在甲基化测序等碱基修饰相关的研究中，首次实现了对碱基修饰进行直接测序。 /p p style=" text-indent:2em" strong 将完成亚洲人基因组de novo测序 /strong /p p style=" text-indent:2em" 千年基因已应用第三代测序仪PacBio RS II开展了多个动植物基因组de novo测序项目，目前千年基因即将应用该平台完成亚洲人基因组de novo测序。该项目旨在利用PacBio RS II长读长的优势构建高质量的亚洲人基因组图谱，以推动黄种人癌症及复杂疾病的研究。 /p p style=" text-indent:2em" 疾病研究需要将患者的基因组序列与人类基因组参考序列进行比对以挖掘致病基因，目前全球医学研究人员广泛应用的人类基因组参考序列主要来源于白种人个体。然而，近年来大量研究表明很多复杂疾病在不同种族的人群间也存在遗传差异性，Macrogen于2009年发表在Nature杂志的基因组学文章“Highly annotated whole-genome sequence of a Korean individual”也验证了这一点。对于这些存在种族差异性的疾病，如果以现有的白种人基因组作为参考序列来研究亚洲人的致病基因，研究结果将会受到一定程度的影响。因此，千年基因计划构建的亚洲人基因组图谱将对黄种人的疾病研究起到巨大的推动作用。 /p p style=" text-indent:2em" 千年基因总部Macrogen创始人Jeong-Sun Seo教授表示：“由于第三代测序仪PacBio RS II的读长较长，可以轻松跨越基因组复杂区域，因此该平台可以得到更高质量和更完整的人类基因组图谱。同时也希望PacBio RS II能够显著增强我们的整体测序实力，并为全球科研工作者提供更全面的测序技术服务。” /p p style=" text-indent: 2em " PacBio RS II三代测序的正式提供进一步奠定了千年基因在测序领域的领导地位，使其成为国内唯一一家同时拥有所有主流二代测序平台及三代测序平台的公司。 /p

根据罗氏公司向美国证券交易委员会提交的文件，它已经终止了与Pacific Biosciences的开发、商业化和许可协议。终止将在2017年2月10日生效。　　消息一出，对PacBio的股票是个重创。周四一开盘，PacBio的股价从6.90美元跌至4.22美元，并以3.89美元收盘，跌幅达到43.62%。　　2013年9月，PacBio与罗氏签订协议，以它的单分子实时测序技术(SMRT)技术为基础开发一款诊断用的测序系统。包括前期、里程碑和供应付款在内，罗氏向PacBio支付7500万美元。同时，罗氏保留了以任何理由退出的选择权，只要提前60天通知。　　去年，PacBio向科研市场推出了Sequel测序系统。这款仪器是由PacBio与罗氏合作开发的。当时罗氏测序部门的负责人Dan Zabrowski表示，这款测序平台将作为罗氏测序仪器的基础，最初用于临床研究，之后才用于体外诊断。　　在一项声明中，PacBio的CEO Mike Hunkapiller表示，尽管公司对罗氏决定终止协议感到失望，但是“我们对这个市场已经很熟悉，罗氏的决定不会明显改变我们近期的业务扩张计划，以满足临床市场”。　　“我们准备立即在临床研究和测序市场寻求机会，这不需要供应分析特异的试剂盒，而我们已经看到了这个领域的客户有很大兴趣。”Hunkapiller补充道。“我们与罗氏合作期间开发的质量框架以及我们现有的ISO 13485和ISO 9001认证让我们能很好地立足于这个市场。”　　罗氏当然还有另外的选择。它在2014年收购了纳米孔测序公司Genia。今年4月，Genia与哥伦比亚大学的车靖岳(Jingyue Ju)和哈佛大学的George Church合作，在《PNAS》杂志上发表了纳米孔测序的原理论证研究。　　罗氏测序解决方案部门的主管Neil Gunn表示，罗氏将更加专注于其内部的研发工作，以“推动我们的长期战略，也就是成为临床诊断测序的领导者“。”我们正积极地从内部和外部寻求多种技术和商业战略，以确保我们能够满足临床诊断测序市场上客户的特定需求，“他说。　　另据消息，罗氏将在近期推出新的面向临床应用的第三代测序。不过，这对于PacBio来说也是一个好的机会，因为PacBio原来受制于协议而不能开发临床市场，如今也因协议被终结重新获得进军临床市场的权利。　　由于NGS的短序列读长在大量的染色体变异疾病检测上无能为力，长片段测序在临床应用已经拉开帷幕，最近由奥巴马精准医疗计划的军师之一Euan Ashley发的一篇文章里介绍了PacBio首例临床应用，对用Illumina的Hiseq测序深度达36x也无法找出病因的临床病例，用PacBio找到了答案。在遗传疾病中，一般看法染色体结构变异占至少5成以上，用NGS也无法找出病因(RNAseq也不能解决的问题)。如今随着三代测序价格的不断下降以及开始对临床市场的争夺，想必很快会有更多精彩的研究结果涌现。

作为今年海科会的重磅项目之一，首次举办的“海科杯”全球华侨华人创新创业大赛吸引了众多人关注。9月25日，从省长魏宏手中接过奖牌，川籍博士雷明说，这个奖牌是此行最大的惊喜。从川大毕业到留校任教，再到公派出国，雷明博士已在美国工作生活多年，且从事基因测序研究十多年。这次打飞的回国参加比赛，他带来的正是自己的最新研究：第三代快速廉价高通量高精度的DNA测序仪。作为当今最火爆、最前沿的基因检测技术，目前，雷明说，该项技术在国内还算一片空白。这次来参加比赛，他希望能在国内寻找投资人和合作伙伴。目前，他已决定能回川创业。　　国内富豪打飞的做检测 最贵可达十万美金或许你不知道基因测序，但是你肯定听说过这个新闻。美国影星安吉丽娜朱莉为了预防乳腺癌的困扰，预防性地切除了自己的乳腺。而之所以切除乳腺，原因就是她采用基因测序方法提前预知到了体内乳腺病变的先兆。这次从美国飞到成都参加比赛，雷明带来的就是目前最火的基因测试技术——第三代快速廉价高通量高精度的DNA测序仪。“每个人体内的基因都是不一样的，譬如某一种药物，有人吃了过敏，也有人吃了完全没问题。”雷明说，这就是体内基因构成不一样。这项技术，通过从血液或唾液中分析测定基因全序列，可以预测罹患多种疾病的可能性，个体的行为特征及行为合理，如癌症或白血病，运动天赋、酒量等，从而进行靶向治疗。利用这项技术，糖尿病患者不必等到发现胰岛素缺失才开始治疗，如提前预知，一开始注意饮食，多吃一些补充的药物或者食物，避免糖尿病的发生就变得不是那么遥不可及。目前，哈佛的专家正在利用基因测序仪，进行一项名为复活猛犸象的实验。通过提取猛犸象的基因，在试管里培养，植入亚洲象体内，复活猛犸象。而业界普遍认为，基因测序仪未来将和计算机一样普及，成为科研机构、医院等场所的“标配”。雷明说，基因测序用处非常广，目前主要是健康检查，很多国内富豪甚至打飞的到美国做基因检测。目前，这项检测的成本约是3000美金。如果检测的项目很多，花费最高可达到十万美金。　　国内已开始临床试点 未来市场可达千亿美金作为四川乐山夹江人，雷明的大学本科和研究生都是在四川大学度过的。1982年，原本本科学习土木工程的他，成功跨学科，研究生读了生命医学，并且一发不可收拾。“我们那个年代工作包分配，专业无法自己选择。”雷明说，自己一直喜欢生命医学，上本科的时候，就看了大量这方面的书籍。所以，这个专业一 开始招硕士，他就立马决定转专业。研究生毕业后，雷明在川大留校任教，并且参与了国内最早的人工心脏瓣膜研究。后来，他辗转到欧洲、美国，如今雷明所在的机构拥有基因测序方面顶尖的科研实力，并曾在全球率先发布了基因测序仪。但目前，这项技术在推广中还存在一定的困难。无论是中国还是美国，基因测序还主要用于健康检查，极少进入临床领域。在国内基因测序广为人知的是针对唐氏综合征筛查的无创产前基因检测。只需要孕妇5毫升血，就可以算出胎儿出现唐氏综合征的危险指数。不过一些新的变化正在发生，今年1月，国家卫计委批准109家医疗机构开展NIPT高通量测序临床试点。“这是一个好现象。”雷明说，临床应用才刚刚开始，未来市场前景有几千亿甚至上万亿美元的产值。另一个阻碍推广的原因是，价格偏贵。目前，市场上使用的第二代测试仪，价格很贵，普遍售价在75万美元至100万美元之间，而且检测的精度不够，容易导致误诊。雷明说，他研制的三代测试仪已经取得美国专利，将精度大大提高，而且可将售价降至5万至10万美金之间。未来在体检机构，普通市民花上100美元，就可像验血一样检测自己的基因情况了。“作为一个四川人，此次来参加海科会，我希望能寻找到投资者，让自己的技术在四川落地生根。”雷明说，他希望将三代基因测序仪的生产基地落在四川。

p 　　4月25日下午，南方科技大学科技成果产业转化企业深圳市瀚海基因生物科技有限公司三代测序仪工程样机专家鉴定会，在位于国家超级计算中心的瀚海基因总部举行，中科院生物物理所陈润生院士、深圳市发改委赖向群处长、南方科技大学副校长王茤祥教授、中科院北京基因研究所于军所长、香港大学 Pak Sham & nbsp 教授、北京大学席建忠教授、中科院生物物理所骆健俊研究员和薛愿超研究员等出席鉴定会并先后发言。会议由南方科技大学生物系副教授贺建奎主持。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img style=" WIDTH: 450px HEIGHT: 300px" title=" IMG_3790.jpg" border=" 0" hspace=" 0" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201604/insimg/b2c0a7c4-29d3-41cc-8c46-81d1910ae500.jpg" width=" 450" height=" 300" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 与会专家合影 /strong /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong img style=" WIDTH: 450px HEIGHT: 300px" title=" IMG_3768.jpg" border=" 0" hspace=" 0" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201604/insimg/0c5c2ff5-1bdf-4e27-aa67-83148d5b21c2.jpg" width=" 450" height=" 300" / /strong /p p style=" TEXT-ALIGN: center" 　　 strong 副校长王茤祥教授(左一)陈润生院士(右二) /strong /p p 　　赖向群表示，深圳被国家认定为生物产业基地，并正在建设坪山生物生产基地、坝光国际生物谷，市里有专项资金来支持生物和健康产业。从瀚海基因这个项目的市场需求来看，影响是巨大的 同时，该项目处于产业链上游，对于打破国外的垄断，制造我们的顶尖优势产品很有意义，目前产品所处的领域和公司发展环节都非常合适。瀚海基因第三代单分子测序仪器和试剂符合深圳市产业支持要求。 /p p 　　专家们围绕深圳市健康产业和精准医疗产业未来发展进行交流，在参观工程样机和深入了解技术细节后高度评价瀚海基因工程样机，并结合瀚海基因的先进技术提出了未来第三代单分子测序平台在深圳腾飞的一些意见和建议。 /p p 　　陈润生院士指出，瀚海基因第三代单分子测序技术处于国际先进水平。使用单分子测序技术，会对很多生物学中基本问题的解决提供全新的工具。 /p p 　　目前，国家推进精准医学重大专项，瀚海基因第三代单分子测序技术吻合国家战略发展，也符合市场需求，未来应用广泛。包括中科院生物物理所、中科院北京基因研究所、北京大学和香港大学在内的高校和机构都对对瀚海基因第三代单分子测序技术表现出非常大的兴趣。 /p p 　　瀚海基因希望在本年度推出成熟产品。贺建奎表示，希望可以在 2016 年10月份国际遗传界最大的盛会 ASHG(美国人类遗传学会年会)上向全球发布瀚海基因第三代单分子测序仪，同时希望深圳市政府继续大力支持第三代基因测序发展，使企业获得更大的生产研发场地和配套的研发资金支持。 /p p style=" TEXT-ALIGN: center" img style=" WIDTH: 450px HEIGHT: 300px" title=" IMG_3776.jpg" border=" 0" hspace=" 0" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201604/insimg/edf93e68-1396-48dc-9cf6-e39618eb57f4.jpg" width=" 450" height=" 300" / /p p style=" TEXT-ALIGN: center" strong 贺建奎教授向各位专家介绍原理样机 /strong /p p 　　背景资料： /p p 　　深圳市瀚海基因生物科技有限公司是南方科技大学生物系副教授贺建奎在学校鼓励教师创业的政策支持下，在中国创办的致力于临床诊断的基因测序公司。美国科学院院士斯蒂芬· 奎克(Stephen Quake)教授担任瀚海基因首席科学顾问。 /p

1月11日，在摩根大通（J.P. Morgan）年度医疗峰会上，贝瑞基因与全球领先的第三代测序仪研发和制造企业Pacific Biosciences（以下简称 PacBio） 签署协议，双方将联合开发全球首款基于第三代测序技术的桌面测序仪，以此更好地契合中国临床需求，加速基因测序仪的国产化进程。性能优异 小巧便捷随着测序平台技术迭代升级，除了测序通量和读长的提升，测序仪也向着小巧、便携、个性化方向发展，应用场景不断扩容以适应更多临床需求。双方此次合作开发的这款桌面测序仪，基于SMRT（Single Molecule Real-Time；单分子实时）测序技术，能够提供高精度，超长读取，均匀覆盖以及直接检测碱基修饰的技术能力，可精准检测二代基因测序技术（NGS）检测范围外的复杂基因突变类型。此外，整套设备摆放面积较普通测序仪大大减少，成本低且操作简便，具有出色的性价比。服务中国临床 兼顾不同应用场景谈到此次合作，贝瑞基因董事长、总经理高扬表示，公司在测序仪的研发上，一直以中国临床需求为核心，兼顾不同应用场景和特点。“我们既要满足三甲医院和大型科研机构的需求，也会考虑中小型医院的实际情况。”对于后者而言，往往实验室空间不足，样本处理能力有限，大型测序平台开机费用高，无法满足实际需求，小型测序仪更具性价比。PacBio首席执行官兼总裁 Christian Henry 对合作同样充满期待：“贝瑞基因是PacBio的重要合作伙伴，在他们的帮助下我们进入中国市场并取得了阶段性成功。此次我们将携手开发三代桌面测序仪，凭借HiFi 测序模式（兼顾长读长和高准确度的测序序列），让更多实验室切身感受到它的优势，从而在中国开启临床应用和研究的新篇章。”此次战略合作，双方将尽最大努力缩短研发周期，贝瑞基因也将加速桌面测序仪在生育健康、遗传病检测领域的注册进度，加强市场推广力度，以此带动销售，提升业绩，助推公司经营模式由基因检测服务向上游“设备、试剂销售”转变。从合作开发到自主可控在测序仪领域，贝瑞基因持续投入研发、潜心打磨技术、加速注册审批，走出了一条从合作开发到自主可控的国产化道路。2021年，NovaSeq 6000Dx-CN-BG与Sequel II CNDx测序仪已在贝瑞基因杭州生产基地投入生产，实现了真正意义上的国产化。在注册检验方面，2019年，NextSeq CN500适用范围变更获得国家药品监督管理局批准，成为适合大规模临床基因检测的NGS通用型平台，目前微生物领域临床基因检测资质正在申报中；Sequel II CNDx 已通过技术要求检验，处于医疗器械注册申报中的临床试验阶段；NovaSeq 6000Dx-CN-BG目前则处于注册检验阶段。贝瑞基因董事长、总经理高扬表示，“以此次开发三代桌面测序仪为契机，公司将不断打造适合中国人群特点、满足中国临床需求的测序平台。实现技术追赶，完善硬件布局，向上游积极转型，从而更准确地解读生命密码，为健康中国贡献力量。”

p style=" text-align: center " img width=" 500" height=" 345" title=" 2016012700005178.png" style=" width: 500px height: 345px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201601/noimg/cfa20283-2f27-4d58-b09c-b71d98bcf400.jpg" border=" 0" vspace=" 0" hspace=" 0" / /p p 　　最近由于“霸王级”寒潮冷空气的侵袭，国内股市仿佛也受到了影响而变得“冰冷”起来。但回过神来留意下太平洋彼岸的美国股市，会发现基因测序领域很多很有价值的信息。 /p p 　　无独有偶，美国股市也不例外，根据GenomeWeb的数据统计显示，2015年的最后一个月琼斯工业平均指数和纳斯达克指数平均下跌2%，但是纳斯达克生物科技指数却上涨了1%。再仔细看下主要的一些生物科技相关上市公司的情况，会发现基因测序和基因诊断相关企业成为了生物技术板块增长的主力军，包括测序仪巨头Illumina、Pacific Biosciences、Thermo Fisher Scientific ，以及基因诊断行业相关公司Foundation Medicine 、Natera和Genomic health，而其它一些大部分企业股票显示下跌。 /p p style=" text-align: center " img width=" 500" height=" 649" title=" 2016012700011612.png" style=" width: 500px height: 649px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201601/noimg/58debb5e-7fe9-4d2d-a6eb-3c036e1791ef.jpg" border=" 0" vspace=" 0" hspace=" 0" / /p p 　　自美国总统奥巴马宣布精准医疗计划，2015年10月底，《美国创新新战略》中明确把精准医疗作为美国在医疗领域的未来发展战略以来。直接推动基因测序以及建立在其基础上的分子诊断领域的发展，自然在股市相关板块上也会有一定的反应，同时也指明了一个方向。但我们再仔细观察会发现，美国第三代测序仪公司PacificBiosciences最后一个月的涨幅达到惊人的28.35%，该公司于15年10月份推出小型化的三代单分子测序仪Seqeul之后，PacificBiosciences的股票狂涨了近3倍，是所有测序相关公司中涨幅最大的。公司上个月宣称他们已经达到和罗氏签署的基于PacBio单分子实时测序技术的临床诊断产品商业化授权协议中的目标。Pacific Biosciences推出的测序仪Seqeul使仪器小型化，从而很大程度上能更好的适应于临床。同时这也从侧面反应出，未来第三代单分子测序技术在临床上的应用将是测序领域市场一个很重要的点和方向。 /p p 　　Foundation Medicine 和 Natera的股票最后一个月也大幅上涨，分别达到23%和21%，这也再一次说明基因测序在临床上应用是未来的发展趋势。但同时Sequenom 和 T2 Biosystems 股票最后一个月份分别下降了8%和7% 这与早在十二月份，美国联邦法院判定Sequenom无创产前检测美国专利被判无效直接相关。这也再一次说明政策导向与相关行业发展的重要性，2015年，国家政策逐步在向基因测序行业放开，行业整体回暖，呈现逐步火热的趋势。因此，未来国内基因测序领域发展也将更加迅速。 /p

1月31日，贺建奎博士发布：贺建奎实验室“第三代DNA合成仪 (酶促反应法)取得科研突破。核心技术已于上月申请了国家专利。除了建立实验室来研究罕见病的基因治疗以外，贺建奎还在为另一个项目筹资，希望在三年内研发出中国首个“第三代生物酶促反应法DNA合成仪”。通过先前信息，贺建奎表示，他希望研制一款“集成的，易于使用的，桌面式DNA合成仪器”，实现高纯度长片段的DNA合成，将我国的DNA合成技术提升到第三代，达到世界先进水平。在贺建奎看来，如果能成功研制出DNA合成仪，将有助于建立合成生物学的数字存储平台，促进各类信息的长期保存、共享和开发。事实上，2017年，贺建奎就带领瀚海基因团队开发第三代基因测序仪，用于无创产前检测（NIPT）、传染病检测、农业育种等方面。当时媒体也有过密集的曝光。

近期，我国首部生物经济五年规划——《“十四五”生物经济发展规划》发布，这标志着生物经济成为了一种全新的经济形态。《规划》指出，要开展前沿生物技术创新，加快发展高通量基因测序技术，推动以单分子测序为标志的新一代测序技术创新，明确鼓励探索第三代测序技术，将其作为有效补充，为二代测序范围外的复杂基因突变类型寻求新的解决方案。事实上，三代测序近年来热度颇高，已引发了整个行业的关注，不少企业正积极布局。在二代测序已成红海的当下，大家开始向三代测序寻求答案。那么，这条探索之路应该如何走？6月8日晚，贝瑞基因董事长、总经理高扬博士，PacBio太平洋生物科技总经理吴应光，兴业证券大健康研究中心总经理、医药行业首席研究员孙媛媛，易凯资本合伙人李钢做客华夏大健康会客厅，共同探讨了如何在生物经济时代抢滩三代测序等前沿话题。此次会客厅由华夏时报社总编辑助理、大健康新闻部主任陈岩鹏主持。三代测序具有高成长性陈岩鹏：三代测序是贝瑞基因布局的重点，在这个领域贝瑞基因非常有前瞻性，早在2019年就宣布与美国知名三代测序企业PacBio太平洋生物科技就第三代测序仪的开发及临床推广达成长期合作，双方联合开发第三代测序平台。那么高董您认为，贝瑞基因是因循怎样的思路和规划在布局三代测序，未来临床转化的发力点又是什么？高扬：我们布局三代基因测序领域，实际上经过了长期调研。我想说明的是，一代、二代、三代测序技术，不像其他领域是向下兼容，而是各有技术特点，互为补充。贝瑞基因长期从事罕见病和基因病的诊断，在这个过程中我们发现，有些基因病用一代、二代测序得不到有效解决，更别说性价比。因此我们下定决心，希望用这个世界上最成熟、最稳定的三代测序技术为临床带来更多的诊断方法。我们在三代测序的布局实际上是科研先行、硬件提速、产品落地的状态。三代测序在科研领域经过了很长时间的发展，有大量科研文献，在相关领域形成了技术层面的论证。贝瑞基因和PacBio研发的硬件平台，目前进入医疗器械注册临床试验阶段。在硬件基础上，我们开发了地中海贫血基因检测试剂盒，现在也进入了临床试验阶段。我们观察到，中国临床市场对三代测序产品的接受程度非常高。未来我们不仅要研发优质的产品，也要为中国人带来性价比更适宜的产品，我们有信心做好相当体量的基因病患者的筛查和诊断。陈岩鹏：PacBio太平洋生物科技是高质量测序的先进供应商。高保真长读长的三代测序，技术层面有其独特优势，那么生物经济时代，对于技术创新有了高维度要求，吴总您认为三代测序技术层面将面临的最大难题是什么？吴应光：三代基因测序非常独特，它读的很长，读的很准，它不仅能够解决诊断的问题，将来还会参与解决治疗问题（如基因治疗）。2003年，科学家公布了当时被称为完整的人类基因组序列，但其中有大约8%空白区域没有序列数据，这主要包括高度重复DNA片段的区域以及着丝粒等高GC含量的区域。直到近20年后的2022年年4月，《科学》杂志连续发布6篇论文报告，公布了首个完整无间隙人类基因组序列，填补了近20年来缺失的“拼图”碎片，主要归功于三代测序技术的大幅发展。三代测序技术也大幅提升了基因检测技术解决临床问题的能力，以罕见病诊断为例，常规的二代测序技术基本上只能够解释约33%的罕见病病例的致病机理，而PacBio与美国Children’s Hospital Mercy的合作揭示，PacBio的HiFi测序因为其SNV，Indel，SV，以及甲基化的出色表现，有望将这一百分比提升至67%。陈岩鹏：都说拥抱趋势才能赶上风口，作为二级市场的研究人士，孙总您如何看待三代测序整体市场在生物经济时代的发展趋势和特点？孙媛媛：我们投资领域确实非常关注三代基因测序，未来也会有更多的资本涌入这个赛道。从二级市场维度来看，我认为测序板块具有很强的成长性，是一个长坡厚雪的赛道。这个赛道的成长性主要来自两点，首先它具有宽广的边界，这决定了其有一个长期较大的发展空间；第二它属于密集创新，决定了它有较高的成长性和丰富的业态。未来一级市场也会有一大批测序项目涌进来，那时这个赛道会获得更高的关注度和资金支持。目前，人类已经把测序的能力边界从核酸领域拓展到了蛋白质领域。从技术创新角度来看，作为测序中的新兴细分领域，单分子测序的技术创新性更强，技术迭代速度更快，这个领域下游的关注度也非常高，未来在测序这个成长赛道中，大有可为。从全球来看，三代测序市场规模已达到200亿美金。而且目前三代测序仪的渗透率还仅在10%左右，我们认为未来渗透率还会进一步提高。未来若干年，全球测序行业还将保持年均20%的增长速度。此次贝瑞基因和PacBio太平洋生物科技合作的三代基因测序产品，是一个很好的临床转化的案例。陈岩鹏：目前三代基因测序炙手可热，未来市场上关于三代测序的投资并购也会越来越多，从专业的角度，李总，作为投资人的您觉得应该如何判断一个优质的三代测序企业标的？李钢：我接触基因测序的时间还是蛮长的，我认为，一代、二代、三代测序，不像是笔记本的芯片，新一代出来就会把上一代完全迭代掉。其实一代测序在临床应用上仍然很多。比如一代测序过程细致，质控环节多，不容易污染，测序结果也很直观。如果对二代测序结果有疑问，很多时候还会跟一代测序结果去比对。一代测序在某一些场景下还是金标准。但是一代测序，有一个非常大的问题，就是耗时长、成本高，所以，后来二代测序慢慢崛起。第二代基因测序技术逐步走入大众视野，第二代基因测序技术以Roche公司的454技术、Illumina公司的Solexa、Hiseq技术和ABI公司的SOLiD技术为代表。第二代测序法首先要将DNA随机切割成小片段，然后在这些小片段分子的两端连接上接头（adapter）制成DNA测序文库。与第一代测序仪的区别在于，第二代测序仪采用的是合成测序法，即边合成边测序，在通过聚合酶或连接酶不断地延伸引物获得模板序列的同时，对每一轮反应的结果进行荧光图像采集、分析，最后获得全序列的测序结果。测试速度快，成本低，并且保持了高准确性。当然二代测序仪也有其缺点，由于其将DNA切割成小片段后扩增读取的技术路线，测序的读长较短，而且在扩增过程中也会给测序带来各种误差。第三代测序技术是指单分子测序技术。DNA测序时，不需要经过PCR扩增，实现了对每一条DNA分子的单独测序。第三代测序技术也叫从头测序技术，即单分子实时DNA测序。第三代测序技术原理主要分为两大技术阵营：第一大阵营是单分子荧光测序，代表性的技术为美国螺旋生物（Helicos）的SMS技术和美国太平洋生物（Pacific Bioscience）的SMRT技术。第二大阵营为纳米孔测序，代表性的公司为英国牛津纳米孔公司。三代测序的研发需要大量的资金支持。我做了统计，从2019年到今天，三年多的时间，规模以上的融资大概发生了24起，总额在120亿人民币上下，因此不管是从金额还是数量上，这三年里，三代基因测序领域的增长非常快。测序仪国产化提速陈岩鹏：我们看到贝瑞基因正在和PacBio联合开发三代桌面测序仪，当下测序仪国产化的话题关注度很高，高董您觉得如何在生物经济时代进一步为测序仪的国产化提速？高扬：既然提到国产化，我认为前提是必须充分了解中国市场。今年1月，我们与PacBio开始联合研发三代桌面测序仪。为什么要做这件事？因为中国的临床市场是多层次的，要用硬件、用适宜的试剂盒来满足多层次需求。我们经过调研得到一个结论：广大临床市场只需测序仪满足某几个固定方面的应用。比如，三代测序仪在临床主要是针对结构复杂的变异等，对测序量要求不大，但对测序质量、数据解读的直观性要求较高。另外，中国广大医院对于基因病的诊断能力依然在提高中，对桌面型测序仪有比较大的需求。等到三代桌面测序仪研发成功，会率先在中国市场以国产化的形式上市。提升国产化进程，从贝瑞基因的策略来说，这个领域相对很新，临床转化上就全世界而言，我们都走在前列。我们选择最好的技术合作伙伴，定位研发适宜中国市场的硬件平台和试剂盒。只有满足中国临床需求，提升国产化的努力才会有回报。一旦满足了需求，三代基因测序市场，临床级别的增速将远远超过科研级别。希望未来在三代测序领域，我们能成为技术的开拓者、市场的推广者、硬件国产化的中坚力量、临床与患者之间的桥梁。陈岩鹏：从技术和应用的角度，吴总您认为三代测序仪未来的方向将是怎样，比如小而美是否会成为大潮流？吴应光：临床实践表明，三代测序可以提供一个更高的卫生经济学结果。就以贝瑞基因正在推进的第三代地中海贫血病基因检测为例，这是国内首个基于三代测序技术在临床应用的检测产品，到目前为止，我们的临床测试显示，检出率几乎是100%，有很多一代或者二代都无法检测到的变异，都是三代测序检测出来的。二代三代并不是完全迭代或者替代的过程，我认为三代的技术不会停留在小而美的阶段，因为它确实可以提供更多的回答，提供更高的卫生经济价值，它势必会到主流的应用上。陈岩鹏：三代测序因其特点，被视为打开大门的新钥匙，那么在孙总您看来，三代测序会为整个行业带来怎样的“鲶鱼效应”？孙媛媛：目前已经能够看到“鲶鱼效应”。就全球测序将近200亿美金的市场里，下游发展的速度高于上游，按照最新的数据测算，下游在市场里大概占到了七成。在下游市场中，临床端的市场增速高于科研端，测序下游的应用场景非常多元，临床端除了大家比较熟悉生殖健康，还有肿瘤、罕见病、代谢免疫等。而三代测序的一个能力特点就是和很多细分领域都有比较好的匹配度。未来，三代测序在下游细分领域的渗透值得期待。陈岩鹏：近年来，三代测序的市场热度越来越高，行业也需要快速健康有序发展，李总您对政策层面有些怎样的建议？李钢：就监管政策而言，我觉得应该给这些科技属性的创新企业更宽松的环境。在对企业临床试验标准严格的基础上，给予企业在技术上、政策上甚至资金、上市等方面一定支持。让技术更快地应用到临床陈岩鹏 ：随着三代测序的飞速发展和市场规模的不断扩大，大家认为自己的企业在这个过程中都分别扮演什么样的角色？高扬：三代基因测序领域，目前来说，从科研到临床转化是趋势。贝瑞基因是长期在这个基因测序领域的临床应用方面转化和布局的企业，我们非常希望能够抓住甚至是引领三代基因测序。在临床转化的这个浪潮中，我们希望能够成为三代测序技术的开拓者、市场的推广者和硬件国产化的中坚力量。我们非常希望能够利用三代基因测序这个技术平台开发出大量的适宜中国市场的基因诊断和基因筛查的产品，贝瑞基因要做好临床和患者之间技术桥梁的这个角色。吴应光：PacBio从2019年推出高保真测序技术之后，我们的业务中心逐渐从传统的纯科研，特别是动植物领域转向人类医学健康领域。我认为，PacBio还有很多非常有价值的事情可以做。第一，现在人类基因组的相当多的参考基组或者各种数据、模型，基本上都还是建立在ngs二代测序的基础上的，随着完整人类参考基因组的建立，现在有很多类似于叫泛基因组，就是我们称作为疾病相关数据库的更新，会让我们下游的临床应用更加精准。第二，我觉得可以更多的参与到人类基因临床科研以及健康诊断行业中来，与贝瑞基因深度合作，能够让技术更快地应用到临床中。孙媛媛：从二级市场投研的角度，我们的使命是发掘优质的企业，跟优秀的企业一同成长，让企业的市场估值和企业价值匹配。目前我们也拥有非常强大的团队，我们团队现在有20个人，团队里的博士也是在美国攻读相关测序专业。三代测序，是我们团队长期重点关注的方向，未来也希望可以承担企业和市场之间桥梁的作用，让更多的二级投资人去了解三代测序的潜力和价值。李钢：我们投行作为资本和实业企业中间的桥梁，拥有国内最大的医疗健康团队，有70多人，都是专注在医疗健康领域。大部分人有生物学、医学等专业背景。所以，我们希望借助我们对资本、对行业、对技术的熟悉，能够让资金、资本有效的实现配置，然后让这些有前景的技术、有发展潜力的公司得到尽快的发展壮大，为中国甚至全球的病患提供更多的新医疗技术和救治手段。孙媛媛：我们比较关注三代测序，下游的应用场景假设做一个排序，您觉得下一个场景会是哪些？高扬：三代测序首先是拿出来解决下游相对比较明确的一些基因病的筛查和诊断。未来的临床场景，我们是非常希望做到一个全基因病的筛查和未明确疾病的诊断。吴应光：除了讨论过的诊断外，我认为三代测序，在接下来的治疗，特别是基因治疗领域，还有相当大的前景。陈岩鹏：能否用一句话描述一下您心中三代测序技术的未来？您对它的最大的期待是什么？高扬：三代基因测序为我们基因行业打开一扇全新的大门，我非常期待三代基因测序为全行业的从业者带来一些新的思路、新的方法和新的答案。吴应光：因为三代测序是典型的单分子实时测序，所以它的速度其实非常之快，我们希望在这个领域能够进一步有所突破。孙媛媛：希望三代测序，未来能够做到二代做不到的事，开拓出纯增量市场。李钢：我期待三代测序的技术也好，平台也好，能够更准、更快、更便宜。

二代的高通量测序，目前被广泛应用于生命科学、医学临床研究等范畴。经过十多年实际应用，科技工作者认为，因为二代高通量测序 " 片段短 "（150bp-300bp），在分析的过程中，还需再对零碎的基因片段进行 " 拼图 "。随着测序技术的发展，第三代测序技术，又称单分子测序技术，其平均检测长度可达几千、上万个碱基，能够较好的分析展现基因图谱。如 PacBio 的第三代测序，其测序的精度可达 99.9%。相比于第二代测序，第三代测序仪是后起之秀，使用者相对不多。一方面是因为以往的第三代测序仪的通量较难做到第二代测序一样的高通量水平，更重要的则是因为对于测序产出的数据，其分析系统还有待发展和完善。针对第三代测序分析的进一步开发应用， 动脉网近期采访到一家专注基因检测分析及基因药物开发的 " 专精特新 " 企业——中方基因。江苏中方基因生物医药科技有限公司 ( 以下简称：中方基因 ) 创立于 2017 年 4 月，由在全球率先设计和发表小核酸干扰（RNAi）和绿荧光蛋白（EGFP）基因共表达载体来研究 RNAi 对靶基因降解调控的戴方平博士，组织创立。戴方平拥有德国弗莱堡大学医学博士学位，且在该大学医学院拥有近 15 年研究经历，现任中国上海复旦大学遗传所、上海同济大学附属医院，纳米及应用国家工程研究中心等担任客座或兼职教授。在戴方平教授的带领下，中方基因的研发团队汇聚了计算机、生物、医学等专业的骨干学者，并与复旦大学、上海交大、中科院上海药物研究所和上海同济大学等知名高校或科研院所建立起深度合作关系。" 看懂 " 三代测序结果，" 找出 " 新生抗原和抗体，" 发现 " 抗病毒 RNAi 药物公司团队人数不多，但中方基因目前在基因检测领域取得的成就，不容小觑。首先，中方基因配备有 PacBio 三代测序仪、集群服务器，以及训练有素的专业工作团队，是负责中国人类标准物质转录子组三代测序和数据分析自动化平台建设的单位。中方基因也早在 2019 年就推出颇具竞争性的科研服务：1. 分析病毒在人肿瘤细胞基因组中的异常插入和整合状态 （与同济大学协作，有论文于 2022 年 9 月发表 Translational Research 杂志） 2.针对实体肿瘤新生抗原的检测，作为鲜有将三代测序技术与二代测序相结合应用到这一新兴检测服务的企业，在国际上也具有绝对的竞争优势。中方基因能够针对新鲜肿瘤组织和癌旁组织 / 血液，利用 PacBio 三代测序设备和二代测序 Illumina 设备，配合自主研发的个体化癌抗原智能识别系统进行癌症新生抗原分析，并且可视化分析，这是极少数掌握该技术的公司之一。中方基因与同行的武汉菲沙基因公司及高校合作，已经完成了单细胞转录子 （包括抗体、受体） 三代高通量长读长测序数据自动化分析系统的建设。结合前文对第三代测序目前面临的分析应用上的滞后， 不难看出，中方基因努力解决了第三代测序结果分析难度大的问题，发挥了第三代测序 " 测得长 " 方面的强大优势。其自主打造的单细胞 mRNA 第三代长读长测序分析平台不仅能够做到对新生抗体全长重链和轻链自动匹配识别的努力，还能对肿瘤异常融合基因及对应的融合蛋白质进行分析，以及分析病毒在人基因组插入整合状态、我们细胞的抗体 / 受体 /MHC 特点等，从而服务于抗病毒、抗肿瘤的免疫治疗。不仅如此，中方基因还把测序大数据自动化分析平台应用到了病毒基因组的分析，并开展了 RNAi 药物的设计和药效的研究。 其实，中方基因与 RNAi 药物的故事可以追溯到更早，早在2005 年，戴方平教授一篇关于 "RNAi 定向诱导基因片段沉默" 的研究成果论文就已发布，相比 RNAi 在 2006 年诺贝尔奖中被众人知晓，还要早一年。因此，基于戴方平教授在 RNAi 领域的丰富经验，再加上如今测序分析自动化平台建设的加持，中方基因建立了抗病毒的 RNAi 设计及实验流程，探讨将基因检测分析与基因药物开发形成研发闭环。基于 RNAi 技术可能引发出的药物：抗新冠病毒雾化剂、抗 HPV 新药针对病毒，中方基因采用对病毒数据库大数据的对比分析。在对特定致病性病毒进行特点分析后，启动针对病毒设计 RNAi 药物，并通过自有的 RNAi 药物药效分析系统和纳米递质效率分析系统，在分子生物学、细胞生物学层面进行药效评估，旨在为后序开发出针对难治性病毒感染性疾病的治疗药物。目前，抗 COVID-19 病毒和抗 HPV 病毒等感染性疾病的 RNAi 药效研究是中方基因的主要研发方向之一。野生型致病性病毒有不同方式的传染性。从实验研究的细胞学水平，中方基因根据自有专利，在对针对传染性病毒进行 RNAi 的药效研究时，首先建立了仅需取病毒的基因片段在实验细胞转基因表达作为 RNAi 的靶基因作为研究模型，不存在面临因转录成病毒蛋白而产生感染风险，生物安全性高。中方基因对新冠病毒各种突变株基因组及 S 蛋白质基因进行了分析，精准选取 S 蛋白编码基因的关键保守区域作为打击靶点，自主完成了 RNAi 药物序列的设计。该 RNAi 药物的作用机理明确，靶点能够适用于目前已有的所有病毒突变，且 RNAi 药物化学合成快，对未知的潜在新突变也能尽快做出应对。目前，该药物在分子和细胞生物学水平均表现出较好的药效研究结果， 由中方基因戴方平教授团队的张韦唯等科研工作者撰写的论文发表于 2022 年发表在 "Nano Biomed Eng" 杂志上。并有 2 项国家发明专利受理。由中方基因自主研发的抗新冠病毒棘突 ( S ) 蛋白质基因的 RNAi 已经显示了其药效。如果通过进一步的动物实验及药物安全评价，该 RNAi 药物将以脂质体为载体，通过雾化的方式进入呼吸系统并直达肺部表面，不需进入血液循环，进而能够安全地清除感染细胞内的新冠病毒 S 蛋白质基因，抑制病毒的繁殖。可能发展为一款广谱性的抗新冠病毒的雾化剂药。除了新冠病毒感染我们人体，其他一些病毒也感染我们。如宫颈癌是一种女性妇科最常见的恶性肿瘤之一 , 几乎都是因为高危 HPV 病毒感染引起的。中方基因的另一款重磅在研 RNAi 药物针对的是 HPV 病毒。 团队根据 RNA 干扰技术原理。研发 RNAi 药物主要针对 HPV16、HPV18 等宫颈癌高危病毒的不同基因（E6、E7、L2、L1 等）的 mRNA，从而抑制 HPV 病毒在人体内的表达和增殖。目前，中方基因已经自主完成了对高危病毒 HPV16、HPV18 的 E6、E7、E1、E2、L2 和 L1 等基因的 RNAi 药物设计，以及 RNAi 药物递送物质的比较。再通过试验筛选，已经发现能有效降解 HPV16 和 HPV18 的多个基因 mRNA 的 RNAi 药效成分。后续针对 HPV5、HPV6、HPV11 等皮肤 HPV 病毒也已进入药物设计阶段。中方基因目前在研的 3 条管线均以获得阶段性成果，后续除相关论文发布与专利申请外，公司也已经与中科院上海药物研究所、上海交大纳米技术及应用国家工程研究中心、上海同济大学附属医院、南通市妇幼保健院等高校和医院协作，以稳步推进药物安评、及探讨后续的临床研究。不断创新，扩大合作，肿瘤分析可为长远战略在采访中，戴方平教授也表示，中方基因最期待的商业模式既是 " 创新+ 合作 "，这也是公司最理想的市场关系。通过对所处领域的不断深耕进行创新，由创新驱动的自身特色也将成为吸引合作的原动力。因此，不断创新也成为中方基因未来发展的关键词。目前，中方基因将继续拓展肿瘤基因测序分析技术与高校和科研院所的项目合作，后续也将拓展至 mRNA 的三代测序、抗原抗体检测分析、包括单细胞转录子三代测序分析的科研服务。RNAi 药物也将会是公司将会重点打造的方向，随着药物开发的深入，技术转让、合作生产、药品销售等都在其商业规划内。对于更长远的战略规划，戴方平教授认为还是应该放在肿瘤的分析。伴随我国免疫治疗、细胞治疗技术的发展，对肿瘤新生抗原、抗体、受体的关注度也会明显上升，再结合自身对于第三代测序技术的分析能力加强，相信未来行业将会呈现融合发展的态势， 造福患者！

p 　　中国首个应用于临床的第三代测序仪投产，有望把一个人的全基因测序成本从1000美元降至100美元，但仍需进一步完善相关技术。 /p p 　　7月31日，南方科技大学生物系80后教授、瀚海基因创始人贺建奎宣布，自主研发的第三代基因测序仪GenoCare正式投产，首笔订单达到700台测序仪。 /p p 　　21世纪经济报道记者独家获悉，该笔订单合同期三年，购买方包括国内外研究机构和医疗机构。目前测序仪已在科研市场应用，但投入临床市场所需的批文还在申报中。 /p p 　　贺建奎表示：“我们使用单分子测序，不需要扩增，并可大幅降低试剂消耗量，同时，所有试剂、仪器都在国内生产、集成和组装，成本因此降低，一个人的全基因组测序价格可降到100美元。” /p p 　 strong 　截至目前，全球自主研发三代测序仪的企业只有三家，另外两家分别是美国Pacific Biosciences和英国Oxford Nanopore Technologies。 /strong /p p 　　过去的十余年里，三代测序主要在科研市场崭露头角，但因错误率高、成本高等原因始终未能进入临床市场，更谈不上产业化。 /p p 　　目前，基因测序市场的主流是二代测序，三代测序的样本量、数据量需要积累，中下游应用开发也刚起步。即便是应用相对广泛的二代测序，在各病种的覆盖率也不算高，三代测序的普及之路更为漫长。 /p p strong 　　研发破壁 估值15亿 /strong /p p 　　瀚海基因已开始在罗湖莲塘工业园建设1万平米的第三代测序仪生产线，建成之后产能将达到每年1000台，产生50亿元价值。 /p p 　　“除团体订单外，我们的测序仪没有公开发售，价格还不能透露，”贺建奎表示，“目前已进入小批量试产阶段，年底生产线建好后可以大批量生产，年终可接受国内外医院、科研机构订单，到明年年初，群众就能用到三代测序服务了。” /p p 　　深圳一名熟悉瀚海基因的投资机构合伙人告诉21世纪经济报道记者：“瀚海基因的技术是吸收后创新。” /p p 　　记者了解，贺建奎在斯坦福大学的导师斯蒂芬· 奎克教授是一位拥有12家公司的企业家，也是世界上首个第三代单分子测序仪Helicos的发明人。资料显示，Helicos公司于2004年创办，并于2012年破产。 /p p 　　也是在2012年，贺建奎完成斯坦福大学博士后研究员的工作，回国入职南方科技大学，成为该校生物系第一位教师。同年，他创办了瀚海基因，启动国产三代测序仪研发。 /p p 　　起初行业内外对这一项目并不看好，瀚海基因前4年也一直没有销售收入，研发遭遇资金危机，两次险些关门倒闭。贺建奎直言：“一开始见了20多位风险投资人，无一例外都被拒绝，理由之一是当时还没有在职教授创业的例子。” /p p 　　另外，测序仪研发难度非常大，国产三代测序仪更是首次尝试。贺建奎指出：“基因测序的样品前处理非常复杂，耗费时间、人力，还需要有后续的生物信息及专业人才。三代测序仪要把这些集成在一起，改变二代测序的半自动场景，测完自动完成生物信息学分析，难度不小。” /p p 　　测序仪研发对人才要求很高，其涉及光学、流体、化学、分子生物学、生物信息学和精密机械等，需要多学科交叉知识和人才。 /p p 　　即便到了今天，瀚海对人才的渴求依旧跃然纸上。记者获悉，与生产线同时启动的是瀚海研究院计划，预计未来5年引入至少50名遗传解读分析专家以及50名医学专家(包括生殖、肿瘤、传染病等各学科)。 /p p 　　2015年，瀚海基因终于拿到第一笔大额融资——南京中正科技投资1700万元，同年，瀚海基因发布了GenoCare原理样机。此后，公司身价一路水涨船高，目前共获得5轮、2亿元风险投资，测序仪虽未真正走向市场，但估值已达15亿元。 /p p 　　深圳一名中小企业投资机构负责人告诉21世纪经济报道记者：“去年11月我们去看的时候，估值已经10亿元了，项目还很早期，对我们来说太贵，投不起。” /p p 　　 strong 产业化起步 大幅降低成本 /strong /p p 　　采访过程中，贺建奎多次提到，降低临床基因测序成本，这也是二代测序仪的发力方向。 /p p 　　原中国科学院北京基因组研究所副所长于军指出：“第一代测序仪测一个人的基因组测序接近30亿美元，第二代降到1000美元，第三代使用单分子测序，不需要扩增，价格有望降到100美元。”业内将其称为摩尔定律，以说明价格急剧下降趋势。 /p p 　　翻看基因测序成长史，第一代测序技术主要基于Sanger双脱氧终止法的测序原理，结合荧光标记和毛细管阵列电泳技术来实现测序自动化，基本方法是链终止或降解法，人类基因组计划就是基于一代测序技术。 /p p 　　第二代测序技术设备供应商主要是Illumina，业内普遍认为，其市场占有率达到70%。今年年初，Illumina公司宣布推出NovaSeq系列测序仪，据称，其简捷操作、低成本及灵活性有望将基因组测序成本降至100美元。 /p p 　　根据Illumina2017年第一季度财报，Illumina共收到135个NovaSeq测序仪订单。不过，中国科学院院士陈润生指出：“NovaSeq系列测序仪的使用窗口目前没有开放。” /p p 　　国内基因企业也在通过技术合作、收购等方式破壁测序仪国产化。如Illumina和贝瑞和康、安诺优达开发了一款适用于无创产前检测的二代测序仪NextSeq CN500和NextSeq 550AR，并已获得CFDA批准。 /p p 　　华大基因通过收购的方式布局，先后推出三款国产二代测序仪。华大基因CEO尹烨此前向21世纪经济报道记者透露：“算上临床机构、科研机构和友商，国内应该已经超过两百多台我们的测序仪在‘服役’了。” /p p 　　第三代测序技术原理最早发表于2003年，后来，Pacific Biosciences和Oxford Nanopore相继入局，Pacific Biosciences于2015年10月推出小型单分子测序仪Sequel。一名基因测序公司技术总监告诉记者：“中国市场目前唯一的三代测序仪就是这家公司提供，也是针对科研市场。” /p p 　　英美测序仪的研发起步虽早，但进展一直缓慢，临床应用更谈不上。瀚海基因化学部副总监赵陆洋告诉21世纪经济报道记者：“三代测序仪很受科研市场欢迎，因其提供了RNA直接测序的可能性，这是二代测序做不到的。” /p p 　　上述投资机构合伙人表示：“科研型测序仪对易用性、可靠性要求低一些，对可调节因素要求高一些，也不需要申请注册证。相比之下，临床市场的门槛高很多，空间也比较大。” /p p 　　虽然瀚海基因对自己的测序仪信心满满，但在评价一款基因测序仪的三大核心指标：通量、读长、准确度方面，瀚海基因却三缄其口。 /p p 　　据贺建奎介绍，GenoCare第三代基因测序仪的核心技术为单分子荧光测序，此项技术使用全内反射荧光成像方法，能够检测单个荧光分子，无需PCR扩增。 /p p 　　资料显示，二代基因测序技术在上机测序前需要对样本进行PCR扩增，可以在试管里、在很短的时间内，将待测基因扩增50万倍乃至上百万倍，这能提高基因诊断的灵敏度，但带来问题是实验要求比较高，成本也居高不下。 /p p 　　同时，贺建奎团队联合中美两国科学家协作使用Genocare对大肠杆菌测序。数据结果显示，Genocare与测序行业龙头Illumina生产的MiSeq二代基因测序仪的一致性达到99.7%。 /p p 　　“预计明年年初会公开发售价格。临床实验也已经启动了，在走试验、申报流程。其他领域如科研市场不需要医疗器械证就可以使用，这些领域已经有我们的测序仪在应用了。”贺建奎说。 /p p 　　 strong 应用存短板核心部件依赖进口 /strong /p p 　　研发出三代测序仪后，瀚海基因一面要推动大批量生产，一面要开拓中下游。 /p p 　　目前，基因测序已形成了明确的产业链分工：上游为设备和耗材供应商 中游为第三方测序服务供应商，需依赖设备投入、运营管理与终端维护开发 下游为生物信息分析服务商。 /p p 　　贺建奎阐述了瀚海基因的商业模式：“中游的应用开发比如肿瘤基因检测、遗传基因检测、传染病检测，通过合作伙伴来完成。希望越来越多的测序服务公司和相关的机构在我们测序仪上开发各类疾病检测，形成生态圈，并且通过他们或者其他人把测序仪销售到医院。” /p p strong 　　上下游企业的互相“成全”，也是Illumina和华大基因成长的路子。 /strong /p p 　　前述投资机构合伙人指出：“华大基因向Illumina购买了100多台测序仪才成为第一，华大基因也通过这些测序仪开发出了很多服务。测序仪未来的销售量如何，可能要依靠整个行业，包括合作伙伴、临床以及科研机构有没有充分地把临床意义和科研意义发挥出来。” /p p 　　记者在瀚海基因测序仪上市发布现场注意到，华大基因、北科生物、从事体外诊断的安图生物等都有相关负责人到场，这些都是瀚海的潜在合作伙伴。 /p p 　　不过，是否牵手瀚海基因还需要考量。一家生物技术公司产品部负责人告诉21世纪经济报道记者：“瀚海的测序仪一次只能测一个人的全基因组，Illumina的人数会多一点。另外，现在体外诊断主要还是对已知疾病的检测，瀚海基因主要是早期筛查，这虽然是趋势，但目前市场有限，二代测序也很早就在做了，样本和数据更多。” /p p strong 　　而更多的挑战还是来自老问题：错误率高。 /strong /p p 　　兴证医药研报指出，第三代基因测序单读长错误率依然偏高，在15%-40%，二代测序的错误率低于1%。前述中小企业投资机构负责人告诉记者：“单分子测序不需要切断DNA和RNA序列，看重对碱基对一下子读下去能读多长，而影响读长的一个是机器，一个是生物合成酶。” /p p 　　广发证券也指出，单分子测序可收集到的信号非常弱，这对光电元件提出很高要求，虽然目前部分仪器已经实现商业化，但离理想状态还有较大距离。另外，还有测序通量不高、插入缺失错误等不足之处，这都影响了三代测序的推广。 /p p 　　值得一提的是，与其他国产测序仪一样，瀚海基因测序仪核心零部件依旧需要进口，例如光学系统中的部分核心器件来自日本、德国，测序芯片和微流控系统需来自新加坡、美国。 /p p & nbsp /p

p style=" text-align: center " img width=" 500" height=" 362" title=" 1.jpg" style=" width: 500px height: 362px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201601/noimg/624d8c18-130a-4ca9-b8a3-5073ff7943f5.jpg" border=" 0" vspace=" 0" hspace=" 0" / /p p 　　武汉未来组今天正式宣布引进最新的美国三代测序平台Sequel，借助于独家开发的基于“天河二号”平台的 a title=" " style=" color: rgb(255, 0, 0) text-decoration: underline " href=" http://www.instrument.com.cn/application/SampleFilter-S01-T000-1-1-1.html" target=" _self" span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 三代测序 /span /a 基因组组装流程，未来组即将提供“一周一个动植物基因组”的特色服务。 /p p 　　2016年1月21日，中国首家三代测序服务公司武汉未来组与美国PacBio公司在中国的独家代理商基因公司顺利签约引进了Sequel测序仪。根据协议，未来组将引进至少3台最新的PacBio公司的三代测序平台Sequel，以满足呈指数增长的三代测序服务需求，从而继续领跑中国三代测序服务市场。这是未来组在采用“天河二号”超级计算机，顺利解决高度复杂动植物基因组组装问题之后，又一次进行技术平台的升级，以实现未来组构建中国最有影响力的三代测序平台的战略目标。 /p p 　　本次引进的三代测序平台，包含3台Sequel测序仪及其附属配套仪器与软硬件，将部署在武汉光谷生物城的未来组生产研发中心，面积超过1000平方米，采用10万级洁净实验室，以确保生产过程中达到最高的环境标准，从而确保最高的测序质量。 /p p 　　与PacBio RS II平台相比，Sequel测序平台虽然体积只有约1/3，测序通量却提高了7倍。目前每台测序仪的通量超过8,000Gb/年，相当于每年大约可以完成100个动植物基因组的测序(按1Gb估算)。目前，武汉未来组已经开始接受新测序平台的服务预定，在优先保证老客户使用的前提下，公司还将优先支持高度复杂的动植物基因组项目、人类基因组测序项目、复杂微生物组测序项目等领域。同时，该Sequel测序平台也将提供给兄弟公司北京希望组用于精准医疗方面的前瞻性科学研究，成为国内首家将三代测序用于医疗健康领域的机构。 /p p 　　 strong 关于第三代测序技术 /strong /p p 　　第三代测序技术也称为单分子实时测序技术。美国Pacific Biosciences公司是目前唯一正式商业化的第三代测序仪厂商，已在全球范围内为多个基因组学中心提供PacBio RS II测序仪，并于2015年10月推出新产品Sequel测序仪。PacBio测序具有超长读长(平均读长10-15Kb，最长读长可超过40Kb)、无PCR扩增偏差的单分子测序、直接分析碱基修饰等技术优势，已经快速应用于基因组de novo组装、转录组学研究等领域，随着性价比的不断提高，第三代测序技术将在未来的2-3年内快速普及。 /p p 　　 strong 关于武汉未来组 /strong /p p 　　武汉未来组生物科技有限公司(Nextomics Biosciences)成立于2011年8月8日，总部位于武汉光谷生物城，目前在北京生命科学园和美国洛杉矶设立有分支机构，是中国首家第三代测序服务公司。 /p p 　　武汉未来组通过三代测序生物信息学工具和流程的开发，解决了复杂基因组组装、微生物完成图组装、全长转录组分析、人类基因组变异检测等领域的技术瓶颈，推动了基因组学研究的升级换代，目前已经完成数百个三代测序科研项目，发表了多篇三代测序的科学文献。因为专注于三代测序技术开发和应用推广，武汉未来组已经成为中国三代测序技术应用的领导者。 /p

DNA 测序是一种确定 DNA 分子中碱基(A、T、C 和 G)顺序的技术，在生物学、医学、法医学和其他领域有着广泛的应用，例如基因组学、遗传学、分子生物学、疾病诊断和个性化医疗。 DNA 测序技术自 1970 年代以来经历了多次革命性的发展，从第一代测序到第二代测序，再到第三代测序。这些测序技术在原理、方法、优势和局限性方面有着显著的差异。本文将对基于这三代测序技术的相关仪器工艺创新进行概述，并比较其特点和应用。　　一、第一代测序仪　　基于桑格测序方法，该方法使用链终止双脱氧核苷酸(ddNTP)生成不同长度的DNA片段，通过电泳分离并通过荧光检测。 代表性仪器是 Applied Biosystems 及其 3730xl DNA 分析仪。 工艺创新主要有自动毛细管电泳、荧光标记和碱基识别算法的开发 。　　a. 自动毛细管电泳：通过向填充有凝胶或聚合物基质的细毛细管施加电场来分离不同长度的 DNA 片段的过程。 DNA 片段根据其大小和电荷在毛细管中迁移，较小的片段比较大的片段移动得更快。 毛细管电泳系统可以自动并行加载、进样、分离和检测多个样品，从而提高 DNA 测序的通量和效率 。　　b. 荧光标记：将荧光染料附着到链终止核苷酸 (ddNTP) 上的过程，用于在测序反应中生成 DNA 片段。 荧光染料根据 ddNTP 的碱基类型(A、T、C 或 G)发出不同颜色或波长的光。 荧光信号由毛细管电泳末端的激光和相机或扫描仪检测 。　　c. 碱基识别算法：分析毛细管电泳产生的荧光信号并确定 DNA 片段中碱基序列的过程。 碱基检出算法使用各种方法来校正信号中的噪声、伪影和错误，例如峰检测、峰对齐、峰归一化、峰反卷积和质量评分。 碱基检出算法以各种格式输出序列数据，例如色谱图、跟踪文件或 FASTA 文件 。　　二、第二代测序仪　　基于大规模并行边合成边测序 (SBS)，它使用修饰的核苷酸或探针，在每个循环后终止 DNA 合成(或允许可逆终止终止子、可切割探针)。 DNA 分子通过聚合酶链式反应 (PCR) 或桥式 PCR 在固体表面或乳液液滴中进行扩增，并通过光学或化学检测进行测序。 代表性仪器主要有Illumina的基因组分析仪、HiSeq和MiSeq平台 罗氏及其 454 平台 以及 Ion Torrent 及其个人基因组机器和 Proton 平台。 工艺创新主要有测序反应的小型化、光学/化学检测方法和核苷酸化学方法。　　a. 测序反应小型化：减少第二代测序仪中 DNA 样本和测序反应的大小和体积的过程，涉及使用微流体装置或显微孔阵列来限制 DNA 分子，并通过聚合酶链式反应 (PCR) 或桥式 PCR 对其进行扩增，减少了所需的 DNA 量并增加了测序反应的密度。　　b. 光学/化学检测方法：测量第二代测序仪中 DNA 合成过程中碱基掺入所产生的光或化学信号的过程，涉及使用荧光标记的核苷酸或探针，根据碱基类型发出不同的颜色或强度。 光学/化学检测方法根据测序平台和化学成分而有所不同，通常遵循以下步骤：　　i. 在测序反应中，DNA 模板与引物和 DNA 聚合酶杂交。　　ii. 测序反应提供标记的核苷酸或探针，它们在每个循环后终止 DNA 合成或允许可逆终止(例如可逆终止子、可切割探针)。　　iii. 根据碱基配对规则将标记的核苷酸或探针添加到DNA模板的互补链上。　　iv. 荧光信号或化学信号(例如 pH 值变化)由高分辨率相机或扫描仪捕获并转换为数字数据。　　v. 通过计算分析信号以确定碱基身份和序列。　　c. 核苷酸化学方法：涉及使用修饰核苷酸或探针影响第二代测序仪中 DNA 合成的过程。 它基于互补碱基配对的原理，其中A与T配对，C与DNA中的G配对。 核苷酸化学方法根据测序平台和化学方法的不同而有所不同，通常遵循以下步骤：　　i. 在测序反应中，DNA 模板与引物和 DNA 聚合酶杂交。　　ii. 测序反应提供经过修饰的核苷酸或探针，它们在每个循环后终止 DNA 合成或允许可逆终止(例如可逆终止子或可裂解探针)。　　iii. 根据碱基配对规则将修饰的核苷酸或探针添加到DNA模板的互补链上。　　通过光学/化学方法检测修饰的核苷酸或探针，然后通过化学或酶促步骤去除或灭活，从而允许下一个循环进行。　　三、第三代测序仪　　基于单分子实时(SMRT)测序，不需要扩增或终止DNA分子。 通过监测将荧光标记的核苷酸或探针掺入互补链的 DNA 聚合酶的活性，对 DNA 分子进行测序。 代表性仪器主要有 Pacific Biosciences 及其 PacBio RS II 和 Sequel 平台 Oxford Nanopore Technologies 及其 MinION、GridION 和 PromethION 平台 以及 Ultima Genomics 及其 Ultima 平台。 工艺创新主要有使用零模波导(ZMW)、纳米孔或纳米通道来限制和观察单个 DNA 分子 使用磷酸化核苷酸或纳米孔接头来实现连续测序 以及使用人工智能来提高碱基识别准确性。　　a. 零模波导 (ZMW)、纳米孔和纳米通道是三种类型的纳米结构，可以限制和观察单个 DNA 分子以进行第三代测序。　　i. ZMW 是金属薄膜中的纳米级孔径，可产生高度受限的光学观察空间。 当激光照射在金属薄膜上时，只有少量的光可以进入ZMW并激发内部的荧光分子。 这样可以检测通过 DNA 聚合酶掺入 DNA 链的单个荧光标记核苷酸或探针。 Pacific Biosciences 在其 SMRT 测序技术中使用 ZMW。　　ii. 纳米孔是膜上的纳米级孔，可在膜上产生电势差。 当 DNA 分子穿过纳米孔时，它会破坏离子电流并产生反映 DNA 碱基序列的特征信号。 纳米孔可以是生物的(例如蛋白质孔)或合成的(例如固态孔)。 Oxford Nanopore Technologies 在其 MinION、GridION 和 PromethION 测序平台中使用了纳米孔 。　　iii. 纳米通道是表面上的纳米级凹槽，为 DNA 分子拉伸和排列创造了一个有限的空间。 当荧光染料应用于 DNA 分子时，可以通过显微镜对它们进行成像，并且可以通过将荧光图案映射到参考基因组来确定它们的序列。 纳米通道可以通过多种方法制造，例如蚀刻、光刻或模制。 Ultima Genomics 在其 Ultima 测序平台中使用了纳米通道。　　b. 磷酸化核苷酸和纳米孔接头是两种类型的修饰核苷酸或探针，可对单个 DNA 分子进行连续测序。　　i. 磷酸化核苷酸是荧光标记的核苷酸，其磷酸基团上连接有可移除的接头。 连接体可防止焦磷酸盐的释放，否则会终止 DNA 合成。 连接子还允许在每个掺入循环后裂解荧光染料，从而可以在多个循环中重复使用相同的 ZMW。 Pacific Biosciences 在其 SMRT 测序技术中使用了磷酸化核苷酸 。　　ii. 纳米孔接头是具有发夹结构和条形码序列的合成寡核苷酸。 这些接头连接到 DNA 分子的两端，形成可以多次通过纳米孔的环状 DNA 分子。 条形码序列允许对同一 DNA 分子的重复读取进行识别和比对，从而提高准确性和共识质量。 Oxford Nanopore Technologies 在其 MinION、GridION 和 PromethION 测序平台中使用 Nanopore 适配器 。　　c. 人工智能是计算机科学的一个分支，它使用机器学习、深度学习、神经网络和其他方法来执行需要人类智能的任务，例如自然语言处理、图像识别、语音识别和决策。 人工智能通过以下方式提高第三代测序中的碱基检出准确性：　　i. 使用来自不同测序平台和化学物质的原始信号和相应序列的大型数据集来训练神经网络。　　ii. 开发可以纠正原始信号中的噪声、伪影和错误的算法，例如信号漂移、同聚物错误、插入/删除错误和碱基修饰。　　iii. 实施可以利用多个来源信息的方法，例如参考基因组、共识序列、质量评分和元数据。　　iv. 优化方法，适应不同的测序条件，例如读长、覆盖深度、测序速度和样品质量。　　d. 用于第三代测序中碱基检出的人工智能方法的一些示例：　　i. DeepNano：一种深度循环神经网络，使用原始电流信号执行碱基识别。　　ii. Guppy：一种基于神经网络的软件工具，使用原始电流信号执行 Oxford Nanopore MinION 读取的碱基识别。　　iii. DeepMod：一种双向循环神经网络，使用原始电流信号进行碱基识别和碱基修饰检测。　　iv. NanoMod：一种卷积神经网络，使用原始电流信号进行碱基修饰检测。　　v. Megalodon：一种软件工具，可使用原始电流信号读取执行碱基识别、碱基修饰检测和选择性剪接检测。　　vi. DeepSimulator：一种深度卷积生成对抗网络，模拟 Oxford Nanopore MinION 从参考基因组中读取的内容。　　vii. Clairvoyante：一种多任务卷积神经网络，使用原始信号强度值对 Pacific Biosciences SMRT 读取执行变体识别。　　viii. IsoPhase：一种深度卷积神经网络，使用原始信号强度值读取执行单倍型感知亚型重建。　　ix. DeepIso：一种深度卷积神经网络，使用原始信号强度值读取进行异构体量化。　　总之，第一代、第二代和第三代测序是DNA的三种不同读取方法，在原理、方法、优势和局限性方面有着显著的差异。第一代测序是基于桑格测序方法，使用链终止双脱氧核苷酸(ddNTP)生成不同长度的 DNA 片段，并通过电泳分离和荧光检测，工艺创新主要有自动毛细管电泳、荧光标记和碱基识别算法的开发。第二代测序是基于大规模并行边合成边测序 (SBS)，使用修饰的核苷酸或探针，在每个循环后终止或可逆终止 DNA 合成，并通过光学或化学检测进行测序，工艺创新主要有测序反应的小型化、光学/化学检测方法和核苷酸化学方法。第三代测序是基于单分子实时(SMRT)测序，不需要扩增或终止 DNA 分子，而是通过监测将荧光标记的核苷酸或探针掺入互补链的 DNA 聚合酶的活性进行测序，工艺创新主要有使用零模波导(ZMW)、纳米孔或纳米通道来限制和观察单个 DNA 分子；使用磷酸化核苷酸或纳米孔接头来实现连续测序；以及使用人工智能来提高碱基识别准确性。这三代测序技术各有优缺点，适用于不同的目标和场景。选择合适的测序技术需要考虑多种因素，例如读长、准确性、速度、成本和样品质量。随着科技的进步，DNA 测序技术仍在不断发展和改进，为生命科学领域带来新的机遇和挑战。

9月15日，“辅助生殖技术需求飙升”的话题登上微博热搜。据央视财经报道，在三胎开放政策的激励下，多家医院的辅助生殖科正迎来越来越多的咨询患者，部分三甲医院甚至“一号难求”。在辅助生殖的各种技术中，目前最主流的一种是“体外受精”方式，也就是大家常说的“试管婴儿”，我国每年约有30万名试管婴儿诞生。可以预见，在未来一段时期内，随着国内辅助生殖需求的增长，辅助生殖市场正迎来一轮史无前例的“世纪机遇”。不孕不育率增至18% 辅助生殖市场将扩容　　今年5月31日，我国人口政策迎来大调整，中央定调全面放开并鼓励生育三胎。在我国正式放开“三孩”生育政策后，人们最关注的两大焦点，一个是生育、养育成本，另一个是生育能力的问题。今年5月，《柳叶刀》在线发布的一份报告指出，1993年我国不孕不育率尚不足3%，2007年已增至12%，2010年达到15%，2020年又上升到18%左右，这意味着我国有近4800万对的不孕不育夫妇。　　如何让这部分有生育意愿，但却受到不孕不育困扰的家庭顺利孕育新生儿?临床上，通常采用辅助生殖技术(Assisted ReproductiveTechnology，ART)、药物治疗和手术治疗的方法。辅助生殖技术(ART)指运用医学技术和方法对配子(精子和卵子)、合子(受精卵)、胚胎进行人工操作，以达到受孕目的的技术。在辅助生殖权威期刊《ReproductiveBiology and Endocrinology》的统计中，公布了国内医生不孕不育治疗手段的选择比例，其中ART治疗占比高达52%，药物治疗和手术治疗分别为22%、9%，可见辅助生殖技术已成为治疗不孕不育症的主要选择。(图注：国内不孕不育治疗手段分布，图片源自蛋壳研究院)三代试管婴儿技术守住“优生优育”关口　　ART包括人工授精(AI)和体外受精-胚胎移植(IVF-ET)及其衍生技术两大类。IVF-ET也称作“试管婴儿”，是ART市场的主导力量，当前我国每年约有30万名新生儿是通过这一技术诞生。国内医生采用人工授精和试管婴儿的选择比例约为7:19，截止2020年年底，国内ART服务总周期数为130.3万例，其中试管婴儿周期数为95.2万例，人工授精周期数为35.1万例。　　随着技术的不断进步，“试管婴儿”已经历了第一代、第二代、第三代的迭代发展，解决的问题也由女性不孕、男性不育到优生优育的层面。其中，第三代试管婴儿技术，有望成为三胎政策利好下，辅助生殖领域最火热的赛道。　　第三代试管婴儿的技术(PGT)也称胚胎植入前遗传学检测技术 ，是指精子卵子在体外结合形成受精卵发育成胚胎后，在植入到母体子宫之前进行的基因检测和染色体数目及结构异常的检测。该方法可直接筛除淘汰有问题的胚胎，挑选遗传物质正常的胚胎植入子宫，从而提高妊娠率、降低流产率、防止单基因病和染色体异常患儿的出生。(图注：图片源自弗若斯特沙利文报告)　　目前我国出生缺陷发生率在5.6%左右，每年新增出生缺陷数约100万例，其中出生时临床明显可见的出生缺陷约有25万例。值得格外重视的是35岁以上的高龄孕妇，其所生孩子发生的出生缺陷率要比年轻孕妇高出10倍以上。以唐氏综合征为例，21岁女性生下“唐宝宝”的概率为1/1667，31岁孕妇的发生风险达到1/909，而41岁孕妇的发生风险猛增到1/81，49岁孕妇的发生风险更是高达1/11。　　针对出生缺陷问题，我国一直推行三级防预措施，分别在孕前(一级预防)、产前(二级预防)和新生儿期(三级预防)。“第三代试管婴儿技术”，是针对胚胎进行筛查和诊断的最重要的一级预防措施，能从生命源头切断缺陷基因的传播。随着我国居民婚育年龄后移、三胎政策实施，第三代试管婴儿技术将迎来更大的舞台，有助于解决出生缺陷问题，提高全民“优生优育”水平。3000亿市场空白国产辅助生殖医疗器械迎来爆发　　据弗若斯特沙利文数据，2018年中国辅助生殖渗透率仅为7.0%，远低于同期美国30.2%的渗透率。从细分领域来看，中国PGT的渗透率仍然较低，2015年仅为0.8%，2019年达到3.8%，而美国2018年的滲透率已突破35%。随着三孩政策和相关配套政策的陆续推出，中国辅助生育的渗透率也会不断提高，辅助生殖市场还将进一步扩大，具有巨大的发展空间和潜力，预计将有3000多亿元的市场空白，在这其中国产辅助生殖医疗器械市场将迎来爆发。　　试管婴儿服务主要包括刺激卵巢、取卵取精、卵子冷冻、体外受精、胚胎培养、胚胎筛选、胚胎冷冻以及胚胎植入，各项服务都离不开配套的医疗器械，如辅助生殖用液、检测试剂、固体耗材及仪器等。根据《医疗器械分类目录(2018 版)》相关规定，辅助生殖医疗器械主要分为 5 个类别：　　●辅助生殖导管：胚胎移植导管等 　　●辅助生殖穿刺取卵/取精针：剥卵针、取卵针、睾丸穿刺取精器、附睾穿刺针等 　　●辅助生殖微型工具：体外受精显微操作管、辅助生殖用培养器皿、冻存管等 　　●体外辅助生殖用液：卵子冲洗液、洗精液、精子梯度分离液、冷冻液、解冻液、受精液、单精注射液、卵裂胚培养液、囊胚培养液、配子缓冲液、培养用油、胚胎移植液等 　　●辅助生殖专用仪器：显微注射用显微镜、胚胎培养箱、测序仪等。　　医疗器械贯穿辅助生殖诊断治疗全流程，市场需求量巨大，国产辅助生殖医疗器械品牌正在努力走自主创新之路。据统计，2018年以来，我国共有60余项辅助生殖医疗器械产品获批，其中，本土企业研制的产品约40项左右，审批数量呈逐年增长的趋势。　　在企业创新的同时，国内一系列政策文件的颁布也为辅助生殖技术的新发展奠定了基础。今年7月，《中共中央、国务院关于优化生育政策促进人口长期均衡发展的决定》正式发布，其中第四章“提高优生优育服务水平”的第十二条提到要促进生殖健康服务融入妇女健康管理全过程，第十三条提到要加强产前筛查和诊断，扩大新生儿疾病筛查病种范围，促进早筛早诊早治。一系列政策利好，为资本和企业注入了一针强心剂。　　对标发达国家，我国辅助生殖市场增长潜力巨大，相信随着本土企业创新活力的涌现以及三胎政策下市场需求进一步释放，今后5-10年内我国辅助生殖领域将实现长足的进步，为人口优生优育提供强大的技术支撑。