基于测序

北京时间7月8日，华大智造宣布，即日起，基于HotMPS高通量测序试剂的测序设备可以在英国市场正式销售。据介绍，基于HotMPS高通量测序试剂的DNBSEQ-G400测序仪定制版（MGISEQ-2000在部分海外国家名称已切换为DNBSEQ-G400）将在近日入驻包括伦敦帝国理工学院在内的英国客户。首批英国客户的测序数据预计将于今年11月，在伦敦举行的第14届下一代测序和临床诊断大会（14th Annual Next Generation Sequencing and Clinical Diagnostics Congress）上进行展示。华大智造欧非区负责人侯勇博士表示：“我们非常高兴将HotMPS测序产品拓展到英国市场。我们成熟且经过验证的DNBSEQ测序技术为客户带来了新的选择，我们相信这对于推动创新是至关重要的。借助我们的英国本地团队，我们已准备好为一直在等待这一消息的客户提供支持。“DNBSEQ-G400是目前市场上最受欢迎的高通量测序仪之一。根据近期英国法院签署的同意令，华大智造于6月23日开始接受HotMPS英国市场订单并陆续发货。此前，HotMPS高通量测序试剂盒已于4月27日在部分国家正式上市，相关测序数据也于6月11日在维也纳举行的欧洲人类遗传学会议(ESHG)上公布。HotMPS高通量测序试剂盒基于华大智造DNBSEQTM测序技术的联合探针锚定聚合测序法（cPAS)而开发，保留了低错误率、低重复率、低标签跳跃率等优点，同时在测序过程中使用的核苷酸和酶方面取得了根本性突破。HotMPS高通量测序试剂盒具有更强的信号、低系统性序列错误等优点，并且兼容常用的文库制备方法。据介绍，华大智造将在未来继续为英国市场提供更多的测序产品，包括用于实现全基因组、全外显子组、RNA 和宏基因组测序的文库制备试剂盒，相关上市计划将于今年9月份在拉脱维亚里加举行的第17届国际基因组大会里加分会(ICG-17，Riga)上宣布。

p style=" text-indent: 2em margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 深圳华大基因股份有限公司（以下简称“公司”）全资子公司华大生物科技 （武汉）有限公司（以下简称“武汉生物科技”）于 2019 年4月1日向国家药 品监督管理局（以下简称“国家药监局”）提交 EGFR/KRAS/ALK 基因突变联 合检测试剂盒（联合探针锚定聚合测序法）的注册申请并获得受理。近日，武汉生物科技的上述试剂盒产品取得国家药监局颁发的医疗器械注册证。 /p p style=" text-indent: 2em margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 本次获批的试剂盒产品用于定性检测非小细胞肺癌患者 FFPE 病理组织样本 中 EGFR/KRAS/ALK 基因突变，可用于吉非替尼、盐酸埃克替尼、克唑替尼药物的非小细胞肺癌适应症的伴随诊断检测。该试剂盒基于国产高通量测序平台，搭载自动化建库和报告解读系统，具有检测灵敏度高、多测序平台通量配置灵活的特点，可满足临床用户的多样化和个性化需求。 /p p style=" text-indent: 2em margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " strong 据悉，这是中国首个基于国产高通量测序仪的肿瘤基因检测试剂盒，或将打破进口测序仪在肿瘤基因检测试剂盒领域的垄断局面，这是国产高通量测序仪在肿瘤临床领域所取得的重大突破。 /strong /p p style=" text-indent: 2em margin-bottom: 10px line-height: 1.5em " 华大基因在其公司公告中表示，该试剂盒产品的《医疗器械注册证》的取得，丰富了公司肿瘤防控业务产 品线，有助于公司构建肿瘤“预、筛、诊、治、监”闭环防控体系，进一步提升 了公司在肿瘤靶向用药基因突变检测方面的核心竞争力和市场拓展能力。同时也意味着肿瘤临床基因检测领域，国产高通量测序仪已完全具备和进口测序仪相当的竞争力。 /p

大家好，本周为大家分享一篇发表在mAbs上的综述，A perspective toward mass spectrometry-based de novo sequencing of endogenous antibodies1，通讯作者是来自荷兰乌得勒支大学Bijvoet生物分子研究中心的Albert J.R. Heck。　　据估计，人体可以产生的抗体理论序列超过1015种，这些序列是独一无二但又高度相似的，这使得它们的表征和测序非常复杂。抗体的结构从功能上分为Fab段和Fc段，其中Fab负责与抗原结合，具有高度变异性，这种突变主要集中在Fab段的互补决定区(CDR)，阐明这部分的序列对抗体的发现非常重要。 图1展示了用于抗体序列分析的三种组学策略。Bottom-up(BU)是最流行的测序方法，可以通过数据库匹配或完全的从头测序实现对抗体的序列分析，但主要用于高度纯化的重组抗体。第二种策略是通过将基于MS的技术与基因组学/转录组学相结合，例如全基因组测序或 BCR 测序，通过B细胞测序生成个性化序列数据库，将BU MS数据靶向该数据库搜索，是一个部分从头测序的流程。第三种策略是结合几种基于MS的de novo方法，如Top-down(TD)和Middle-down(MD)，旨在直接从临床样本中确定选定抗体克隆的完整序列，而无需其他组学数据的帮助。　　图1 基于MS的抗体测序的三种策略　　通过BU方法进行的从头测序需要高度的序列覆盖，理想情况下，抗体中的每个序列位置都由多个重叠的肽段支持。通过缩短酶的孵育时间、微波辅助水解，或使用具有协同序列特异性的多种酶，可以产生较长的肽段或较多的重叠序列。图2所示的工作使用总共9种蛋白酶(包括特异性和非特异性)成功地从头测序抗 FLAG-M2小鼠mAb全长。通过覆盖整个CDR的高分肽获得了高置信度的CDR序列，所选择的6条肽段来自5种不同蛋白酶的消化。　　图2 单克隆抗体Anti-FLAG M2的测序。　　对于抗体这种具有高度变异性的蛋白质，通常无法获得完整和准确的序列数据库来进行匹配。相反，可以使用来自基因组或转录组实验的同源序列。抗体种编码每个区域的基因可作为种系序列获得，基于序列对齐或序列标签提取的容错片段匹配算法可以使用同源数据库对实验确定的序列进行评分。同源序列数据库还可以作为种系模板来辅助从头测序肽段的组装。　　TD/MD策略虽存在对分子量较大蛋白的电离效率低、分辨率低等限制，但近年该领域的一些进展也报告了相对较高的序列覆盖率。Shaw 等人报道了使用现代仪器将完整的 mAb 在非变性状态下片段化(图3)。通过在单个串联 MS 实验中结合 ECD 和 HCD，获得了曲妥珠单抗 42% 的轻链序列覆盖率和 20% 的重链序列覆盖率。产生的碎片谱不仅包含多电荷主链碎片产物，还包含链间二硫键断裂产生的完整轻链。　　图3 轻链 (a) 和重链 (b) 片段图显示了曲妥珠单抗上 ECD 和 HCD 组合产生的序列覆盖率。二硫键用虚线表示，CDR3 区域以黄色高亮显示。(c)为完整曲妥珠单抗的 25+ 电荷态的相应碎片谱，插图显示了轻链的 9+ 电荷态和各种碎片离子。红色和蓝色碎片离子标签分别对应轻链和重链。星号表示质量选择的母离子。　　将抗体测序拓展到内源性抗体存在许多挑战。首先，血浆中单个克隆的中位浓度约为 1 µg/mL，比 mAb 低几个数量级，并且单个克隆的分离极具挑战性，使测序过程进一步复杂化 因为大多数软件工具专为组装单个抗体而设计，当数据代表几个相似的 Ig 序列时可能导致分析失败。此外，在复杂的内源性多克隆抗体混合物中，由于来自恒定区的序列信息被放大并抑制CDR的信号，因此通常无法检测到CDR区的关键序列。使用多组学方法，例如通过使用来自同一供体的基因组学或转录组学数据补充 BU MS 数据，可以绕过从头测序的一些具有挑战性的方面。　　Guthals等人报道了一个例子，使用糖蛋白B抗原从患者的血清中纯化抗体后，进行了完整质量和BU MS分析(图4c)。通过半自动软件PolyExtend用完整质量来检索抗体混合物中最丰富的物种的平均质量，并以此来约束BU MS数据导出的序列结果。在最近的一项研究中，Bondt等人从败血症患者的血清中制备IgG1的Fab亚基，成功地在不经过抗原特异性捕获的条件下，通过MD/BU结合和ETD活化的MS方法，在一个供体的血清中直接对一个高丰度的抗体克隆进行从头测序(图4d)。首先，从IMGT数据库中选择高度匹配的轻链和重链种系模板。然后用采集的从头测序数据来迭代和改进这些模板，产生最终的成熟序列。值得注意的是，确定的序列包含的突变比BCR测序研究报告的突变率所预期的要多，这表明蛋白质水平测序和基因水平测序之间存在潜在的差异。　　图4　　尽管从抗体混合物中重新组装序列仍然是艰巨的任务，但一些研究团队最近已经设法获得了令人兴奋的数据。随着现有方法的众多进步，很可能只需把这些碎片拼凑在一起，创建一个基于MS的方法，以更常规地用于抗体发现。所有近期发表的这些策略概念的验证为更高效的下一代方法铺平了道路。

前文回顾（点击查看）：蛋白质测序技术发展漫谈（上篇）；蛋白质测序技术发展漫谈（中篇）；蛋白质测序技术发展漫谈（下篇）前面描述了目前成熟的蛋白质测序方法，并对最流行的基于质谱的蛋白质测序方法进行了综述。非质谱依赖的蛋白质测序手段，除了几十年前发展的基于Edman降解法通过气相或液相色谱测序的方法，最近热门领域的方法主要包括基于荧光或纳米孔的单分子蛋白质测序，代表了未来的发展方向。基于纳米孔单分子蛋白质测序方法纳米孔测序（nanopore sequencing）法是借助电泳驱动力使待测单个分子逐一通过纳米孔，通过检测纳米孔截面的电流变化来实现对序列的测定。纳米孔测序最初在1996年被提出，通过膜通道检测多核苷酸序列，也就是单分子DNA的测序[1]。随着使用纳米孔对单分子DNA测序技术的逐渐成熟[2-5]，纳米孔技术也被应用在单分子蛋白质的鉴定上。对于DNA来说，其二级结构和电荷相对比较一致，它的聚合物比较容易处理，而且仅由四种碱基组成，单分子DNA测序比较简单。相比之下，蛋白质分子由20种氨基酸组成，并且蛋白的电荷和疏水性多变，还存在大量的二级和三级结构，因此基于纳米孔技术对蛋白质的鉴定要比DNA困难很多[6]。当前的基于纳米孔对蛋白质分析的主要探索方向是通过寡核苷酸适配子或抗体等亲和分子对纳米孔进行功能化，当蛋白质或肽段分子通过纳米孔时，由于不同氨基酸在纳米孔附近的结合或通过会引起不同幅度的电流变化，基于这些变化就可以确定氨基酸的种类，从而逐个得到所测蛋白质或肽段的序列信息（图1）。图 1 借助纳米孔的横向电流检测单分子蛋白质[2]牛津大学的Hagan Bayley[7]团队将单个α-血溶素蛋白孔插入两侧带有电极的膜中，磷酸化的蛋白质在DNA寡核苷酸的牵引下展开，并穿过纳米孔，通过记录纳米孔的电流变化区分出了202个磷酸化蛋白质的4种不同亚型，但无法鉴定蛋白质的一级结构。Francesco[8]团队将蛋白质或氨基酸吸附在金纳米星上，并施加电等离子体力将粒子推进并约束在金纳米孔内，利用金纳米星与金纳米孔壁之间的单个热点，实现了单分子表面增强拉曼散射（SERS）探测，用于检测氨基酸，并且可以分辨仅含有两个不同氨基酸的单个多肽分子抗利尿激素和催产素。Cao等[9]通过单个定点突变，在具有锥形识别位点的耻垢分枝杆菌孔蛋白A（MspA）的纳米孔内腔中引入了甲硫氨酸，从而将该反应有目的的移植到了MspA纳米孔最尖锐的识别位点，并观测到了相应的单分子反应信号。该纳米孔可以引入更多的离子电流，从而放大检测信号，其狭窄的识别位点则提供了更高的空间分辨率，大大削弱了周围氨基酸的干扰，从而拓宽生物纳米孔的单分子检测功能，有望推进基于孔道的单分子蛋白质测序研究。Ouldali[10]研究团队研发出了一种新型气溶素纳米孔，此纳米孔借助将氨基酸附着在聚阳离子载体上，使氨基酸在纳米孔上停留时间变长，并检测其通过纳米孔时电流的变化，最终可识别出组成蛋白质的15种氨基酸，也能检测到组成蛋白质的其余5种氨基酸的电流变化，但是无法对其进行区分。虽然只是对氨基酸进行识别，但作者设想通过对蛋白或者肽段末端氨基酸逐个降解，利用纳米孔技术鉴定从末端释放出来的氨基酸，从而对蛋白质或肽段序列进行测定。Zhao[11]等将一对金属电极分隔在约2nm的孔洞旁，当氨基酸线性穿过这种纳米孔的时候，每一个氨基酸都会完成一个回路，并反馈出相应的电信号，常见的20种氨基酸在通过纳米孔时都可以产生电信号。有的氨基酸需通过大约50种不同信号特征被鉴定，但绝大多数的氨基酸仅需要不到10个信号特征被鉴别。这种方法不仅能够高可信度的鉴定氨基酸，还能区分翻译后修饰的氨基酸（肌氨酸）及其前体（甘氨酸）、区分同分异构体的亮氨酸与异亮氨酸、区分对应对映异构体的氨基酸镜像分子L-天冬酰胺和D-天冬酰胺。此技术被应用于对两条由四个氨基酸组成的短肽（GGGG 和GGLL）进行测序，单分子短肽穿过纳米孔，孔道两边电极记录每个氨基酸通过时产生的电信号，通过测序算法，识别代表不同氨基酸的特征信号，从而得到短肽的序列。基于纳米孔单分子蛋白测序目前还属于初步发展阶段，除了需要根据电信号准确区分组成蛋白质的氨基酸以外，另一个关键是设计可一次拉动一个蛋白质或氨基酸穿过纳米孔的“马达”。为了让蛋白质或肽段顺利穿过纳米孔，研究者们在蛋白质一端添加了一串带有负电的氨基酸或者一段短DNA，用氨基酸或DNA链拉动蛋白质，可以使一些蛋白质打开折叠并顺利穿过纳米孔，但另一些复杂折叠的蛋白需要更多拉力，于是研究者在引导序列上添加了可以打开折叠的ClpX的识别位点[12]。这个系统能够将简单折叠的目标蛋白牵引过纳米孔，但对于折叠非常紧密的蛋白质仍要使用变性剂来打开折叠。基于纳米孔技术对单分子肽段或蛋白质测序目前还停留在对氨基酸鉴定和对短肽的区分阶段，还不能实际应用于对蛋白质的测序。虽然纳米孔测序具有高通量、对样品需求量少的优点，但是现有的纳米孔过大，失去了对氨基酸的区分能力，同时蛋白质分子通过孔道过快，加大了对信号读取难度；其次由于需要将蛋白的三级和二级结构破坏掉，纳米孔道需要能够耐受非常苛刻的化学和力学条件；第三，由于蛋白带电不均匀，控制其穿孔的速率也非常困难。所以目前的方法还不能准确的测得蛋白质的序列，基于纳米孔的单分子蛋白质测序技术还有很大的发展空间。基于荧光的单分子蛋白质测序方法基于荧光的单分子蛋白质测序同纳米孔测序一样，都可以对极少量蛋白质样品进行检测，其原理是先将蛋白质酶解成肽段，对肽段中特定氨基酸选择性标记不同的荧光基团[13]，对不同氨基酸上的荧光进行观察，从而确定肽段部分氨基酸序列，再将这些序列与蛋白质组序列比对，即可确定肽段的来源蛋白（图2）。图 2 基于荧光的单分子蛋白测序流程[14]。Ginkel[15] 和Yao [16]都利用ClpXP蛋白酶辅助对肽段进行选择性荧光标记，可对序列中的赖氨酸和半胱氨酸进行标记，通过Förster共振能量转移依次读出被标记的肽段的氨基酸的信号。Swaminathan[14] 将蛋白质酶解成肽段，再将肽段固载到玻璃片上[17]，使用特定荧光基团分别对肽段中的赖氨酸和半胱氨酸选择性标记，通过Edman降解技术对固载的肽段进行降解，每次降解后都使用全内反射荧光（TIPF）显微镜进行观测。如果被标记的赖氨酸和半胱氨酸在Edman降解中从肽段N端释放出来，被标记的以上两种氨基酸的位置就会被检测到。同时还发展了用于监测单个肽荧光强度的图像处理算法，并对误差源进行分类和建模，可以测得序列中部分氨基酸的信息。将测得的部分序列与参考蛋白质组序列比对，即可确定肽段的来源蛋白，通过与蛋白质组序列比对，可以鉴定到在人源蛋白质组中的绝大多数蛋白质。基于荧光单分子蛋白测序技术主要有三方面难点，一方面在于目前仅能对赖氨酸和半胱氨酸等几种氨基酸进行特异性荧光基团的标记，无法对所有氨基酸都进行标记；第二个难点是Edman降解是在强酸或强碱的环境中进行，对这些荧光基团的稳定性要求很高；第三个难点是对后期图像处理有较高的要求，如果序列中每个氨基酸都标记上不同的荧光基团，且发光峰易交叠难分辨，这给荧光处理算法带来了难度。因此，基于荧光的单分子蛋白测序技术虽然可以对极微量蛋白质样品分析，但目前仅能测得部分氨基酸序列，对蛋白质全序列的测定目前尚不能实现。[1] Kasianowicz J J, Brandin E, Branton D, et al. 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Solid-Phase Peptide Capture and Release for Bulk and Single-Molecule Proteomics [J]. ACS Chem Biol, 2020, 15(6): 1401-1407.作者简介：中国科学院大连化学物理研究所 单亦初副研究员1997年于中国科学技术大学获理学学士学位。2002年于中国科学院大连化物所获理学博士学位。2002年10月至2009年5月在德国马普协会马格德堡研究所、美国德克萨斯大学医学院及澳大利亚弗林德斯大学工作。2009年7月应聘到中国科学院大连化物所任副研究员。主持多项研究课题，包括国家重点研发计划子课题、国家自然科学基金面上项目等。已在Analytical Chemistry、Journal of Proteome Research、Journal of Chromatography A等杂志发表论文近80篇。主要研究方向包括蛋白质组鉴定和蛋白质组相对及绝对定量、蛋白质翻译后修饰富集和鉴定、蛋白质组末端肽富集和鉴定、蛋白质相互作用分析、蛋白质全序列从头测定及药物靶蛋白筛选。（本文经授权发布,仅供读者学习参考）专家约稿招募：若您有生命科学相关研究、技术、应用、经验等愿意以约稿形式共享，欢迎邮件投稿或沟通（邮箱：liuld@instrument.com.cn ）。

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。

单细胞全长转录本测序的价值单细胞测序技术为基础科研、临床诊断、药物研发等领域带来了诸多全新发现视角。现阶段主流的单细胞测序，大多是通过单细胞捕获设备获得cDNA文库后进行打断、扩增、建库，并用二代建库测序分析基因的整体定量。然而，基因在不同组织、不同细胞亚群中会使用mRNA的不同转录本，SNV、融合基因等结构变异也具有组织和细胞特异性，此外，科研界研究比较热门的lncRNA，在不同组织细胞亚群中也具有特异性的表达。这些基于全长序列方面的信息，是目前单细胞二代测序无法获取的。主要原因是目前基于二代测序的单细胞数据局限于3' 或5' 端的150-250bp，较难满足这类需求。而传统的Smart-seq虽然可以实现全长转录本覆盖，但需要经过拼接组装分析转录本结构，且通量较低，成本较高，研究单细胞可变剪切仍然较为困难。由于二代测序读长较短，三代测序如PacBio、Nanopore等技术以其长读长的优势解决了这一痛点，因此，如果能将二代测序与三代测序相结合，既能获得mRNA的全长序列，并通过Cell Barcode信息定位到细胞亚群，即可解决了这一单细胞研究领域的痛点。但是，在前期测试中发现，二代单细胞测序一般获得约3万个基因的表达矩阵，三代全长测序能获得超过10万个转录本的表达矩阵，两套数据的聚类图谱差异巨大，现有的分析流程并未很好地解决两套数据的一致性匹配问题。因此，如何能从庞大的二代+三代，也即基因+转录本的单细胞数据中，挖掘到有价值的特异性转录本，可以为单细胞临床转化、药物靶点发现带来更加细致的挖掘角度。及智医学团队出身单细胞科研服务行业，重点围绕单细胞富集与检测平台、单细胞测序技术平台和基于AI算法的单细胞数据分析算法平台，建立了单细胞转录组、空间转录组、单细胞联合Bulk多组学等多种独特的分析流程和方法，尤其擅长各类免疫细胞与基质细胞的分类、功能解析、细胞互作、药物靶点筛选等分析项目。最终通过积累的上百种单细胞分析方法与百万级别单细胞数据库，为单细胞临床转化类项目提供专业研发服务。及智医学团队生信专家通过高效的自动化分析脚本，并历时数月的二代+三代单细胞算法测试，目前已经解决了二代+三代单细胞聚类的诸多分析难点。伯豪生物基于十多年的单细胞组学服务经验，可提供从样品保存、运输、单细胞悬液制备，到单细胞分选、建库和数据分析的解决方案。及智医学与伯豪生物强强联合，正式推出单细胞全长转录本测序服务，即单细胞cDNA水平的转录、遗传变异研究，通过一次捕获，两种建库，同时获得单细胞聚类与转录本信息：目前，该技术方向为如下科研问题，提供了潜在的解决办法：发现携带特定突变的细胞，并与非携带突变细胞相比，挖掘基因表达规律挖掘功能基因，如膜蛋白、分泌蛋白、转录因子等的转录本使用情况，并发现全新功能转录本发现融合基因所在细胞亚群，研究它们与其他肿瘤细胞的拟时序分化关系发现亚群特异性全新IncRNA获得亚群特异性表达的转录本，能够辅助小核酸类药物开发企业，针对该特异性转录本设计siRNA干扰片段，提升小核酸干扰靶点的有效性。案例解析2021年11月11日，来自澳大利亚 沃尔特-伊丽莎霍尔医学研究所的Tian等人开发了一种基于Nanopore测序和10x Genomics的全长转录组单细胞测序方法，分析单细胞中的全长异构体、可变剪接和突变检测。研究成果发表在国际知名期刊Genome Biology（IF=13.6），论文题目为“Comprehensive characterization of single-cell full-length isoforms in human and mouse with long-read sequencing”。文章中，使用10x Genomics技术分选得到单细胞的全长cDNA后，将cDNA一分为二，一份进行打断建库用于二代测序，另一份进行全长扩增建库用于Nanopore三代测序。此时Nanopore的文库上也包含了细胞Barcode，后续可以通过分析流程将三代测序和二代测序结果通过细胞Barcode一一对应。通过这样的方式，即实现了获得全长转录本，分析亚群的特征性转录本使用，并同时拿到了突变所在细胞。文章数据分析显示其中40%-60%的Nanopore reads可以分配给预期的Barcode，并保留用于后续分析（图C）。在数据处理过程中，非全长且不能唯一分配给转录本的数据被丢弃。最终每个细胞的平均UMI为10,000至60,000个，并且与对应的短读数据情况相符（图D）。Nanopore和Illumina数据的基因水平的UMI计数也高度一致（图E）文章数据分析显示其中40%-60%的Nanopore reads可以分配给预期的Barcode，并保留用于后续分析（图C）。在数据处理过程中，非全长且不能唯一分配给转录本的数据被丢弃。最终每个细胞的平均UMI为10,000至60,000个，并且与对应的短读数据情况相符（图D）。Nanopore和Illumina数据的基因水平的UMI计数也高度一致（图E）通过聚类分析发现，CLL（慢性淋巴细胞白血病）细胞相比正常免疫细胞具有更高比例的新型转录本，特别是新型剪接的转录本。同样，相比激活的干细胞，静态肌肉干细胞也有更高比例的新型转录本（图 D）。分析发现，约80%的基因可以表达多种转录本（图E），但是大多数基因主要表达1到2种转录本类型（图F），约30%的基因含有多于一种的可变剪接事件，意味着2个最高表达的异构体可能涉及多个外显子的复杂剪接变化而产生不同。文章通过分析CLL数据，检测到CD45的多种亚型（图G），CD45的表达通过CITE-seq进行验证。CITE-seq可以同时检测RNA和细胞表面蛋白，这种方法结合三代测序，可以对细胞表面蛋白进行更深入的分析和探索。对CLL数据集进行分析，寻找只存在于癌细胞中的，且在不同的CLL转录簇中具有不同等位基因频率的SNVs，通过经典的曼哈顿图最终发现四个变异在不同的CLL聚类呈现显著差异（图C，D）。其中发现的Gly101Val突变，此突变已被证实通过降低BCL2对venetoclax的亲和力而使患者对venetoclax治疗产生耐药性，通过分析发现患者CLL2携带约25%的Gly101Val突变，并发现该突变不仅属于亚克隆，而且与特定的转录簇相关（图E）。样品选择与实验细节由于单细胞全长测序需要对mRNA反转录后的cDNA全长进行测序，核心是需要将完整的全长cDNA扩增至2ug的 Nanopore建库起始量，而常规单细胞是将一链cDNA做基础扩增后全部打断用来做建库测序，因此，这一验细节就意味着单细胞全长测序需要额外质控。本文也从如下四个方面给出一些基础建议：样品选择悬液质控文库质控单细胞测序剩余样品用于新的科研发现一：样品选择常规单细胞测序样品来源分为新鲜采集与液氮速冻两种类型，两种类型的样品需要两种处理方式，新鲜采集样品需要在48h内制备悬液并上机，液氮速冻样品需要将细胞膜破碎，丢弃细胞质，分离提取细胞核，用单个核来做单细胞测序。不过，由于细胞核里面的RNA大多为初始RNA，包含有较多内含子，而从初始RNA加工为成熟mRNA的过程大多发生在细胞质中，因此，抽核类的项目并不太适用于单细胞全长测序。虽然在2022年7月份一篇Nature Biotechnology的文章是对人脑抽核后的单细胞样品进行三代全长测序，不过由于拿不到成熟mRNA，文章是站在了特定基因在不同亚群的外显子保留这样的科研角度统计规律（如下图）。文章角度非常新颖，也是科研界首次用单细胞全长测序发现人脑中，某些基因在不同亚群中，使用不同的外显子组合，生成多种编码蛋白。不过，由于最终拿到的仍旧是细胞核内的RNA，后续还需要大量验证工作，因此抽核后做单细胞全长测序的临床转化价值较小。所以，单细胞全长测序的项目最适宜采集新鲜样品制备细胞悬液，捕获成熟mRNA开展后续验证工作。经三代单细胞全长测序发现CADM1基因在人脑神经元（兴奋性、抑制性）、星胶、小胶、少突细胞亚群中，会使用不同的外显子组合。原文也有用蛋白质谱技术对这些外显子的多肽产物进行验证的工作二：悬液质控在收集到新鲜样品之后，可以使用商品化的新鲜组织保护液将样品在24h-48h内从临床运输至实验室进行悬液解离，并通过显微镜、细胞计数仪检测悬液质量。由于全长单细胞对RNA质量要求较高，比较建议悬液活率在85%以上，同时用台盼蓝、AO/PI双染鉴定，并用显微镜仔细观察细胞真实活率、红细胞比例（红细胞在光镜下，可以观察到圆饼状的亮圈，中间有黑色小点，有经验的单细胞实验员可以通过肉眼观察判断出来，而不少品牌的细胞计数仪有可能会把红细胞计算为碎片，甚至检测不到）。另外，现阶段二代单细胞测序，单个样品的数据量大多为100G，可以容纳5000-8000左右的细胞捕获量；而三代测序成本较高，站在节省经费的角度，建议一方面准确的对细胞悬液的浓度进行测定（不可单纯依靠细胞计数仪），来控制上机细胞总数（建议上机不超过1万个细胞）；同时也要结合不同品牌单细胞捕获设备的真实捕获率（这点最好找成熟单细胞科研服务公司来完成）来进行综合判定（建议捕获不超5000个细胞，如果超过5000需要增加三代测序数据量）。三：文库质控单细胞全长转录本测序，只需要一次捕获，拿到一链cDNA之后要立刻进行全长扩增，如下图：因此，就需要将已扩增好的cDNA全长进行质控：如上图，cDNA条带主峰在1-1.5kb左右，下一步可以联系三代测序工厂寄送样品，由他们进行建库测序。但是，也要测序工厂及时反馈三代文库的质检图片，要求文库主峰与cDNA条带主峰一致，方可进行正式的Nanopore上机测序实验。四：单细胞测序剩余样品用于新的科研发现由于现阶段三代全长测序的准确性不够高，考虑到后续验证工作，比较建议在单细胞上机之后，将剩余的细胞样品进行冻存，从DNA、RNA、蛋白三个层面开展后续验证实验：01DNA水平：在我们前期测试中发现，三代原始数据中基因单核苷酸结构变异SNV（RNA层面的SNP、Indel）较多，为了拿到准确的，与DNA层面一致的突变信息，就需要结合DNA层面的检测来共同筛选核心突变。有两种做法：第一：同时将肿瘤患者的外周血和单细胞实验剩下的肿瘤细胞做全外显子测序（两个样品的市场价合计不超5000元），通过 肿瘤组织测出来 的突变 扣掉 自身PBMC 的胚系突变，可以得到体细胞突变，将这些突变 基因位点作为核心突变，利用自动化脚本，提取 三代数据中的原始 reads，这些reads都带有的 Cell barcode信息可以定位到突变所在的细胞与亚群！即可通过拟时序算法分析突变细胞vs非突变细胞的发育分化轨迹。第二：做全基因组重测序（可以根据具体课题决定是否还需收集PBMC），发现拷贝数变异CNV，以及融合基因信息，将这些信息与三代全长进行联合分析。后续分析内容也极为丰富，可以展开多个科研角度的解释。02RNA水平：在三代全长拿到特征性转录本之后，还需要做后续验证，如果序列较少，可以通过5' RACE、3' RACE实验拉全长获得准确序列；如果候选转录本序列较多，也可以通过Pacbio直接做 Bulk 测序（可以混样测一份即可，目的是拿到序列），再结合单细胞全长转录本的特异性表达规律，可以快速、低成本获得这些序列的完整信息，下一步即可通过构建动物模型，开展功能验证工作。03蛋白层面：现阶段的单细胞测序大多是以基因作为靶点，但是从已经发表的上万篇单细胞数据中，也经常发现基因的表达特异性并不强，这个是现阶段单细胞测序需要升级改进的核心关键点。而在真实组织中，基因在不同亚群中使用不同的转录本编码多种蛋白产物。有了单细胞全长转录本技术，也就意味着可以将靶点发现从基因细化为转录本，挖掘转录本的蛋白编码产物。因此，临床转化最核心的一步：膜蛋白层面，可以依靠全长转录本获得一些全新的发现。现有的蛋白质质谱技术无法做到 针对单个细胞进行广泛的蛋白质检测，但是蛋白质的编码序列都是从RNA层面的转录本翻译过来，转录本序列的检测比蛋白质的检测要容易很多。所以，这个里面就依托一套简单的逻辑：从DNA到RNA到蛋白的中心法则，即可做到通过单细胞全长转录本测序，发现亚群特异性转录本，再将转录本序列预测的多肽产物与蛋白质谱打出来的多肽产物进行匹配，发现一条潜在的转录本+编码产物，即为一条新型潜在靶点。其实，在肿瘤新抗原发现领域，这套序列预测+质谱检测的策略已经非常成熟并且较为实用，因此，可以基于中心法则将这套成熟策略转用到单细胞全长转录本发现新型蛋白编码产物领域。总结综上所述，单细胞全长转录本更适合做新鲜样品，整体实验过程并不复杂，基本上现阶段单细胞科技服务类公司都能实现，只需要在几个细节上稍加注意即可。总结下来，单细胞全长测序的本质只是对转录本加了 细胞亚群 的标签，方便从数万条转录本快速筛选到特异性表达的少数转录本。这个并不是一套全新开发的技术，只能算是从DNA到RNA到蛋白的一整套符合中心法则的单细胞多组学的技术方案。在我们前期拜访前沿课题组的过程中，有不少研究员曾想过这样的方法，只是行业内缺乏前人尝试。我们深入思考过这些细节后，发现这套方案从样品的选择、测序实验、数据呈现，均比现阶段的单细胞二代测序更加实用，更加贴近临床转化。从另外一个角度，转录本是基因功能实现的最小细分单位，针对转录本研究的单细胞全长测序，算得上是转录组研究领域的终点站。

5日，美国和中国研究人员在美国《国家科学院学报》(PNAS)上报告说，他们开发出一种基于半导体芯片测序仪的无创产前诊断方法，可以根据孕妇血样检测出胎儿是否患唐氏综合征等与染色体异常有关的先天缺陷。 　　对于有必要接受染色体异常检查的孕妇，传统诊断多采用羊膜穿刺或绒毛膜采样的方法，大多在怀孕12周左右进行。这些介入性方法有两大缺点：一是时间长，需要2周到3周才能出结果。二是穿刺针有不到1%的几率扎到胎儿，可能引发感染甚至流产。 　　由加州大学圣迭戈分校、广州医科大学、广东省妇幼保健院与广州爱健生物技术公司等机构研发的新诊断方法则基于新型高通量测序技术，只需抽取孕妇2毫升血样，就能诊断与染色体异常有关的先天缺陷，包括最常见的唐氏综合征、导致形体和器官多种异常的爱德华氏综合征等。 　　这种高通量测序技术，能一次对几十万到几百万条DNA(脱氧核糖核酸)进行序列测定。这项研究的负责人、加州大学圣迭戈分校遗传医学研究所所长张康教授表示，新诊断方法速度快，可把诊断提前到怀孕第9周，4天便能出结果，准确率也非常高。 　　张康表示，其所用的测序仪器基于半导体芯片，每次工作只需15个样本，测序时间只有2.5小时，可由医院直接完成所有检测，能提高诊断速度，降低检测成本。 　　张康还认为，随着大龄母亲越来越多，新生儿出生缺陷几率呈上升趋势。上述新技术利用母亲的少量外周血，就可以把胎儿染色体缺陷准确检测出来，有助于降低出生缺陷对于社会和家庭造成的负担。

随着三代测序技术（TGS，也即单分子测序技术）的发展，基于大量细胞的三代基因组测序数据被广泛应用于各种复杂大型基因组的组装，由于其读长相比于二代测序（NGS）技术有数百倍的增加，因此基因组中重复序列区域以及染色体重排等复杂结构变异区域都能被更好地组装出来。对于人类基因组的组装研究，端粒到端粒（T2T）联盟在2022年3月，使用纯合二倍体细胞系CHM13率先发布了首个完整的端粒到端粒的人类基因组参考序列CHM13v1.1。2022年3月，人类泛基因组联盟（HPRC）在预印本平台bioRxiv上发布了首个高质量人类杂合二倍体细胞系HG002的单倍型组装结果。目前，高质量的基因组组装通常依赖于大量细胞混合样本的三代测序数据，需要大量的基因组DNA（通常需要从数百万个细胞中提取几十微克基因组DNA），然而在基因组组装的实际应用中常常要面对两个困难：1、细胞群体中存在遗传异质性。基于大量细胞三代测序数据的基因组组装需要确保测序的样本中每个细胞的遗传背景高度一致，否则组装结果将很难区分同一个细胞内的不同单倍型基因组之间的差异和不同细胞亚群之间的基因组差异。只有降低或者消除细胞间的遗传异质性才能确保单倍型组装的准确性。但是，在人体正常组织样本中也常常广泛存在体细胞拷贝数变异（CNA）。与此同时，正常的人类细胞也会不断积累突变，同一块人体组织常常是由很多包含不同突变的细胞克隆组成。在癌症研究中，同一个肿瘤样本中不同癌细胞亚克隆之间的基因组异质性就更为明显。2、细胞数量稀少。在很多情况下，很难获取上百万个细胞以提取大量（几微克）基因组DNA。例如，在早期胚胎发育研究、司法检验、特别是在癌症基因组研究中（如循环肿瘤细胞、肿瘤活检样本、脑脊液中的肿瘤细胞、以及腹水中的肿瘤细胞等），能够获取的细胞数量常常很稀少，而且这些细胞很难在体外培养和扩增；即使偶尔可以培养扩增，也不能保证在体外培养扩增过程中其基因组不会进一步产生新的遗传变异。基于二代测序（NGS）平台的单细胞基因测序技术被广泛应用于微生物等简单小型基因组的组装。许多种类的细菌无法在实验室中培养，单细胞基因组测序可以与宏基因组学方法结合起来完成微生物的基因组组装。由于人类基因组结构、大小、以及复杂程度远超细菌等微生物，单纯使用基于二代测序平台的大量细胞基因组测序数据也无法组装出高质量的人类基因组参考序列（NG50很难达到Mb（百万碱基对）级别），那么使用少量DNA甚至单细胞基因组测序数据组装人类基因组则更具挑战性，它不仅需要基于三代测序平台的单细胞基因组长读长测序技术的支持，还需要合适的组装软件以及良好的生物信息学分析策略。2022年7月12日，北京大学生物医学前沿创新中心（BIOPIC）汤富酬课题组在Nucleic Acids Research发表了题为De novo assembly of human genome at single-cell levels的研究论文。该研究使用优化的SMOOTH-seq单细胞基因组三代测序技术，基于Pacific Biosciences（PacBio）HiFi和Oxford Nanopore Technologies（ONT）两种三代测序平台首次在单细胞水平上完成了Mb级连续性的人类基因组组装，并使用多种评价指标，充分探索了不同测序策略和组装工具对基因组组装结果的影响。1、全面优化了SMOOTH-seq单细胞基因组三代测序技术，使其同时适用于PacBio和ONT两种主流单分子测序平台。此前的SMOOTH-seq技术只适用于PacBio单分子测序平台，使用场景有较大的局限性。优化后的SMOOTH-seq技术既可以用于PacBio单分子测序平台，也可以用于ONT单分子测序平台，使用场景更加灵活，可以兼顾测序数据准确性和测序成本。2、使用hifiasm，Hicanu，wtdbg2等主流组装工具和95个单细胞的三代基因组测序数据（Pacbio HiFi平台），对人类慢性粒细胞性白血病（CML）细胞系K562进行了高质量基因组组装。组装出的主要叠连群（primary contig）的NG50（可覆盖50%的已知基因组区域的最短叠连群的长度）可达2.11Mb，也就是说在这个组装出的参考序列中，人类基因组中一半（15亿碱基对）以上的区域都被至少2.11Mb以上的叠连群覆盖了。最长叠连群可达14.12Mb，完整的通用单拷贝同源基因基准（Complete BUSCOs）比例接近95%，且大部分组织相容性复合体（MHC）位点（基因组上的一个有代表性的复杂区域，全长约6Mb）被成功组装出来（如图1所示）。图1. 95个K562细胞的基因组组装结果（Pacbio HiFi）3、使用hifiasm，Hicanu，wtdbg2等主流组装工具和人类正常二倍体细胞系HG002的157个单细胞的基因组三代测序数据（Pacbio HiFi平台）对人类基因组进行了高质量组装。组装出的主要叠连群（primary contig）的NG50可达0.65Mb，最长的叠连群可达6.82Mb，完整的通用单拷贝同源基因基准（Complete BUSCOs）比例接近91%。在使用此数据进行HG002的单倍型组装的过程中该研究发现经过指数扩增的基因组数据的k-mer分布会发生偏移，因此使用有双亲二代测序数据作为辅助的Trio-binning模式进行基因组单倍型组装结果更为准确。因此该研究分别使用Trio hifiasm和Trio Hicanu两种组织工具进行单倍型组装，得到的亲本叠连群的NG50可达0.3Mb左右，完整的通用单拷贝同源基因基准（Complete BUSCOs）比例均超过84%。通过比较HG002亲本六种经典人类白细胞抗原（HLA）位点的组装分型结果，Trio Hicanu能够正确组装出HLA区域的两个亲本的大部分基因位点（如图2所示）。图2. 157个HG002细胞的基因组组装结果（Pacbio HiFi）4、使用Flye，Necat，wtdbg2等主流组装工具和人类正常二倍体细胞系HG002的192个单细胞的三代基因组测序数据（ONT平台，低测序深度）对人类基因组进行高质量组装。研究发现，不同的组装工具对最终组装结果有很大影响，Flye展现出更为适合单细胞ONT三代测序数据的特性，组装出的叠连群的NG50可达1.38Mb，最长叠连群可达11.42Mb，完整的通用单拷贝同源基因基准（Complete BUSCOs）比例超过93%，多项指标都远超另外两个组装工具。同时组装结果能够补齐39个hg38版本的人类参考基因组中未组装出的缺口（gap）区域，其中14个区域在hg38中注释的长度超过50Kb（如图3所示）。图3. 192个HG002细胞以及30个HG002细胞的基因组组装结果（ONT）5、使用Flye，wtdbg2等组装工具和人类正常二倍体细胞系HG002的30个单细胞的三代基因组测序数据（ONT平台，高测序深度）对人类基因组进行高质量组装。为了探究仅使用极少量单细胞的基因组测序数据进行人类基因组组装的极限情况，该研究分别使用1个、10个、20个和30个单细胞尝试进行人类基因组组装，发现仅需要高测序深度的30个单细胞的基因组测序数据（平均基因组覆盖度~41.7%）就能完成叠连群 NG50高达1.34Mb连续性的组装。同时组装结果能够补齐38个hg38版本的人类参考基因组未组装出的gap区域，其中15个区域在hg38注释的长度超过50Kb（如图4所示）。图4. 30个基因组高覆盖度HG002细胞的基因组组装结果（ONT）6、通过对K562细胞系基因组的从头组装，该研究相比于使用原始单细胞基因组三代测序数据能更精准地鉴定出更多的基因组插入事件和复杂结构变异事件。对于K562这样的白血病细胞系，基因组从头组装之后是否能更好地鉴定出基因组结构变异（SV）事件是癌症研究中的重要问题。该研究分别使用hifiasm和Hicanu组装出的主要（primary）叠连群和替代（alternate） 叠连群来进行结构变异鉴定。发现组装后的叠连群比起原始单细胞数据直接比对能更准确地鉴定出基因组插入事件，召回率达到70%以上，精确度达到90%以上。同时，K562中的三对经典融合基因：CDC25A-GRID1、BCR-ABL1和NUP214-XKR3都能被精准地鉴定出来，而CDC25A-GRID1融合在原始单细胞基因组数据直接比对到参考基因组时是无法被发现的 (如图5所示) 。为了进一步验证基因组从头组装后找到的结构变异事件的准确性，该研究挑选了20个（14个插入事件，6个缺失事件）在组装后的叠连群中被鉴定到、但是在单细胞基因组原始测序数据直接比对到参考基因组时没有被鉴定出来的结构变异事件进行了PCR验证，准确率高达80%，证明了组装后的叠连群对结构变异事件的鉴定是精准可靠的（如图6所示）。图5. 组装后叠连群（contig）中结构变异事件检测的准确性 图6. PCR验证基因组结构变异事件的结果综上，为了解决基因组从头组装在实际应用中遇到的细胞遗传异质性和细胞稀缺性的问题，该研究使用优化的SMOOTH-seq技术在两种不同的主流三代测序平台上，采用不同的测序策略（高通量、低深度测序策略（multi-cells with low sequencing depth）和低通量、高深度测序策略（few-cells with high sequencing depth）），使用多种不同组装软件（hifiasm，Hicanu，wtdbg2, Flye，Necat等）、多个评价指标、以及不同组装策略，探讨了利用单细胞测序数据从头组装人类基因组的可行性，并确定了影响组装结果的主要因素，将基因组组装的分辨率提高到单细胞水平（少至30个单细胞）。未来随着单细胞测序技术和基因组组装策略的进一步发展，最终必将实现只用一个单细胞的测序数据就能组装出Mb级连续性的人类参考基因组的梦想。北京大学生命科学学院博士生谢昊伶以及北京大学前沿交叉学科研究院博士生李文为该论文的并列第一作者。北京大学生物医学前沿创新中心汤富酬教授为该论文的通讯作者。该研究项目得到了北大-清华生命科学联合中心、国家自然科学基金委、北京市科技委和北京未来基因诊断高精尖创新中心的支持。论文链接：https://doi.org/10.1093/nar/gkac586汤富酬研究员简介：汤富酬，博士，北京大学BIOPIC/ICG研究员，国家“优青”(2013)、“杰青”(2016）。1998年本科毕业于北京大学，2003年在北大获得细胞生物学博士学位，2004-2010年间在英国剑桥大学Gurdon研究所从事博士后研究， 2010年回到北京大学组建实验室，主要从事人类早期胚胎发育的单细胞功能基因组学研究。在国际上率先系统发展了单细胞功能基因组学研究体系，并利用一系列技术体系对人类早期胚胎发育进行了深入、系统的研究，揭示了人类早期胚胎DNA去甲基化过程的异质性以及其他表观遗传学关键特征，发现了人类早期胚胎中基因表达网络的重要表观遗传学调控机理，为人们提供了一个全面分析人类早期胚胎表观遗传调控网络的研究框架，加深了对人类原始生殖细胞的发育以及表观遗传重编程过程的认识。

GenomeWeb芝加哥讯 本周美国临床肿瘤学会年度会议中展示的研究项目包括了来自于部分研究项目的大量数据，这些研究项目均使用了二代测序技术来指导对肿瘤患者的治疗方法。研究结果表明，正如之前科学界已报道的那样，NGS panel及更广泛的测序方法可以在很多情况下的少部分（有时是多数）患者中鉴别出与肿瘤有关的基因变异，而这些鉴别出的患者中很大一部分都可能接受基因治疗。进行展示的某几个研究项目还通过NGS数据发现了部分具有可操作突变的患者，这些患者确实地接受了针对这些突变的治疗，很多患者均从这种靶向治疗中受益。 这些数据对于确立NGS相关疗法的临床效用至关重要，对于未对于未来进一步对比基因型疗法与非基因型疗法的实验有重大意义。同时，来自于采用了该方法的开创性研究项目的数据也揭示了这种方法对于病患照顾的影响及产生的效果。本周会议中展示的一项研究是由Sarah Cannon研究所的科研人员完成的，该研究记录了靶向NGS的结果，这些实验是SCRI发起的根据患者的基因数据将癌症患者与临床试验进行匹配的研究项目的一部分。 从2012年10月至2013年12月，研究所共接待了1040名患者，其中936名患者有足以用于测序的肿瘤组织，对这些样品使用了覆盖35种癌症相关基因的靶向热点panel进行了测序。在420名患者中并未发现至少一种突变，即半数患者，而研究团队在100名患者中发现了可操作突变。总的来说，这一患者群体在12天中即在临床医师面前表现出进展。另外，还有206名患者也参与到临床试验中，占了已测序患者的22%，不过超过半数的患者并未通过测序检测到任何突变，还有另外6%的患者被视为具有&ldquo 无法操作&rdquo 的突变。 50名具有可操作突变的患者参与到了特别针对某一个突变的实验中，这一突变是由这一组患者的NGS分析得到的。而另外53名患者则进行了非特异性针对他们的癌症驱动突变的实验。 该研究的第一作者Todd Bauer告知&ldquo 临床测序新闻&rdquo ，若对于基于NGS的癌症治疗，普遍认为重要的问题是这种方法是否可以鉴别突变，这些突变是否是可操作的，患者是否可利用这些发现进行治疗，这些治疗是否对患者有效，那么SCRI的研究给出的答案则分别是：&ldquo 是的，是的，是的，很难说。&rdquo &ldquo 如果把问题分开来讲，例如，对于PIK3突变，我们发现了90名患者，但只有大概三分之一继续进行了实验。&rdquo Bauer说。&ldquo 为何会发生这种情况？唔，部分患者的病情发展太快，没有接受任何其他治疗。有些患者则需要接受监控，以确定他们是否完成了辅药治疗或在治疗中是否表现稳定。&rdquo 研究人员在会议的海报上分享了部分数据，追踪了患者的治疗效果，对接受了针对自身基因突变的治疗的患者与那些未接受的进行了对比。&ldquo 让我们再看一看PIK3，&rdquo Bauer说，&ldquo 海报上显示了两条柱形图，一条紫色一条绿色。紫色柱形图是指接受了相匹配治疗的患者，而绿色是指接受不匹配治疗的，这些柱形图的长度则是研究的平均周数。&rdquo 对具有PIK3突变的患者，不同组在患者接受临床治疗的时间长短上仅表现出很小的差别，接受基因定向药剂的临床治疗的患者平均会进行12周治疗，而接受非定向治疗的患者则会进行11.5周治疗。 对于其他突变，例如KRAS，SCRI实验得到的区别则略大一些&mdash &mdash 基因型定向治疗为12周，而非定向治疗则为8周。而在有BRAF突变的患者中，进行了基因型定向治疗的患者平均治疗时间为29.5周，相比而言服用非定向药物的患者则只有10周。&ldquo 不过实际情况要更加复杂，&rdquo Bauer说。&ldquo 值得警惕的是，我的治疗中多个阶段均为晚期患者，而这些患者无法检测其活力。如果以另外的基因突变为例，例如FGFR突变，情况正好颠倒过来。&rdquo 在这一类突变中，患者群体的数据显示有两名拥有FGFR突变的患者在基因型定向治疗中病情得到了改善，而另一位FGFR突变患者则在非定向治疗中&ldquo 明显好转，&rdquo Bauer说。对于未来，Bauer说他的团体计划继续追踪实验结果。这些结果也会包含在他们的研究项目中，并且还会包含患者可能从别处接受的测序结果的分析，而不仅仅是SCRI提供的35个基因的panel。 其他研究 在会议所展示的另一份海报中，来自多伦多Princess Margaret癌症中心的一个团队展示了他们从结肠癌患者的分子基因图谱得到的研究结果，这些患者均接受了检测23个基因中279种突变的Sequenom panel测序以及覆盖48个基因的Illumina TruSeq cancer panel测序。据研究人员在会议上对CSN所述，团队最开始是使用Sequenom panel来分析患者的分子基因图谱，不过后来又转而仅使用Illumina MiSeq上的TruSeq panel来进行研究。在他们的海报中，研究人员汇报了2012年3月至2013年10月期间参与研究的190名患者。在由Sequenom panel分析的153名患者中，55%的患者具有至少一种癌症突变，而在MiSeq分析中37名参与实验的患者中89%均发现了突变。KRAS突变最为常见，存在于35%的患者中。其他的突变如BRAF、NRAS、PIK3CA、CTNNB1、ERBB2以及EGFR突变等，还有一些其他的突变均仅通过MiSeq panel检测得到。 对于测序结果对患者治疗方案及最终疗效的影响，研究团队到目前为止仅获得了有限的数据。会议上，主要作者Joanne Wing-Yan Chiu告知CSN，迄今为止，在Princess Margaret研究中心接受分子分析的大约240名患者中，仅有大概10位参与到了相应的定向治疗实验中。而在另一份会议摘要中，来自德克萨斯州立大学的MD Anderson癌症中心的研究人员分享了他们得自500名晚期癌症患者的数据，这些患者均参与到了一项IRB批准的一期临床治疗中，这一项目是在研究中心的临床癌症疗法部门进行的。通过研究人员的努力，MD Anderson使用了覆盖46个基因的Ion Torrent AmpliSeq panel对保存的肿瘤样本进行了分析。根据研究团队的汇报，在分析的500名患者中，共有293名患者拥有至少一种可检测到的突变。最常见的突变基因为TP53（38%）、KRAS（11%）以及PIK3CA（10%）。根据该团队的研究成果，&ldquo 将患者对应到相应的分子靶向治疗中这一方法已经起步了。&rdquo 另一项研究则提供来自于一系列肿瘤研究的数据，这些研究均为这些研究均为使用Foundation Medicine的FoundationOne癌症测序panel对患者进行分析的研究项目的一部分。该研究项目检测了医师基于FoundationOne测序结果改变治疗方案的比例，同时也监测了这些改变对患者存活率的影响。 根据展示结果，FoundationOne测试结果使得128名患者中有26名患者的医师改变了原本建议的治疗方案，而有69名患者的医师则依然按照原方案对患者进行了治疗，并未根据测序结果而改变。另外33名患者则根据医师的处方没有接受治疗，无论是测试前还是测试后。 根据作者描述，&ldquo 对存活率分析以及研究结果与肿瘤基因图谱间的相关性分析的数据搜集正在进行中。&rdquo 在一项NGS定向治疗的追溯研究中，来自大量社区肿瘤学实验的研究人员报告了在632名接受NGS测试的患者中，360名患者具有可操作的突变。在对这些病例中大概300例进行追溯时，研究团队发现在34%的患者中突变测试结果均指导了治疗方案。 会议上一份来自加拿大不列颠哥伦比亚省癌症研究中心的报告记录了对Ion Torrent AmpliSeq测试结果的追踪，以及额外的DNA及RNA测序。这些实验均是在2012至2014年期间召募的65名患有不同晚期癌症的患者中进行的，其中56名成功地进行了测序。 在该研究项目中，AmpliSeq panel仅在40%的病例中检测到了可操作靶点，而全基因组及转录组数据则可以提供更全面的靶向通路的信息，在70%的病例中提供了&ldquo 很大的信息量&rdquo 。根据研究人员的报道，在30名患者中21名的测序结果为可操作的，这些患者的临床数据均可查看。根据作者描述，8名患者接受了基于他们基因型的治疗，其中6名从这种基因型定向治疗中得到了临床改善。 虽然研究团队写道&ldquo 为确定这种技术的实用性还需要进行进一步的研究&rdquo ，他们仍然得到了这样的结论，即相比定向测序panel，全基因组测序可以提供更全面的信息及额外的临床可操作的数据。

2016年12月19日，美国食品和药物管理局(FDA)批准了Foundation Medicine公司的FoundationFocus CDxBRCA产品，成为市场上第一个基于二代测序的伴随诊断试剂盒。　　该产品被批准用于鉴定携带BRCA突变的晚期卵巢癌患者，这些患者更易对Clovis Oncology公司生产的PARP抑制剂Rubraca(rucaparib)有反应。与此同时，FDA加速批准了Rubraca这一新药，该药物适用于已经用两种或更多种化疗治疗并且携带有害的BRCA1和BRCA2基因突变的晚期卵巢癌患者。FoundationFocus CDxBRCA是基于福尔马林固定石蜡包埋(FFPE)的卵巢肿瘤组织，采用NGS技术检测BRCA1和BRCA2突变的伴随诊断试剂盒。该检测的结果可用于鉴别正在考虑用Rubraca治疗的卵巢癌患者。如果患者具有BRCA1/2有害突变的阳性结果，则可能适合接受Rubraca治疗。　　据美国国家癌症研究所最新统计，超过22，000名妇女将被诊断患有卵巢癌，超过14，000名妇女将死于该疾病。而其中，15%至20%的卵巢癌患者携带有BRCA突变。FoundationFocus CDxBRCA便可以用于检测患者肿瘤组织中的此类突变。　　此前，于2014年12月FDA曾批准AstraZeneca公司生产的PARP抑制剂Lynparza(olaparib)以及Myriad Genetics公司的伴随诊断产品BRACAnalysis CDx，用于鉴定接受三线以上化疗并具有BRCA突变的晚期卵巢癌患者。Myriad公司的伴随诊断可基于患者血液检测生殖系突变，其中使用PCR和Sanger测序来分析单核苷酸突变和Indel，使用多重PCR以评估大片段缺失和重复。　　Clovis公司提交了两项单臂试验的数据，包括106名先前接受过治疗的卵巢癌患者，Foundation Medicine公司的检测证实了96%的研究参与者存在BRCA突变。在此项研究中，54%的患者肿瘤缩小，反应持续中位数为9.2个月。　　使用Rubraca治疗的患者通常经历恶心、疲劳、呕吐、贫血、血小板水平低和呼吸困难。一些患者经历严重的副作用，包括骨髓问题、急性骨髓性白血病和胎儿损伤。由于是基于替代终点(surrogate endpoint)指标，Rubraca获得加速批准，因此，Clovis必须继续对该药物进行后续研究并提交数据以证明其对患者结果的影响。

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4月20日，苏州贝康医疗股份有限公司（以下简称“贝康医疗”）与成都齐碳科技有限公司（以下简称“齐碳科技”）战略合作项目启动会在成都成功举办。与会双方签署了战略合作协议，将基于纳米孔基因测序仪在辅助生殖PGT检测领域临床试剂盒的技术开发、注册申报、推动国产化和产业化等方面开展战略合作。齐碳科技联合创始人&首席科学家白净卫博士、注册总监黄孝东、市场总监张泽樘，贝康医疗技术总监孔令印、高级研究员康凯博士等嘉宾共同出席了本次启动会。贝康医疗成立于2010年，致力于生物科技在生育健康领域的产品研发和临床应用，帮助不孕不育的家庭“能生”，让携带遗传病的家庭“优生”。 公司研发的PGT-A试剂盒获得了首个“国家创新医疗器械特别审批”的三类医疗器械注册证，参与起草了PGT-A检测试剂的质量控制技术评价指南，并参加制定了国家PGT-A检测试剂盒的行业标准，填补了我国在三代试管婴儿中胚胎检测试剂盒的临床空白。2021年，在苏州及园区政府的大力支持下，贝康医疗在香港联合交易所成功上市，成为辅助生殖领域第一家上市的IVD公司(股票代码:2170HK)。贝康医疗一直秉承“做产品”的理念，坚持走自主研发和国产替代的发展道路，通过“软件+硬件”的产业创新模式，打造了PGT实验室、胚胎实验室、男科实验室、冷冻存储室和软件实验室的多场景解决方案，帮助辅助生殖机构实施实验室的“本地化”部署，实现标准化、自动化、智能化的软硬件升级。齐碳科技是国内首家实现纳米孔基因测序仪国产化并率先开启商业化的企业，其自主研发的纳米孔测序仪采用的是纳米孔链测序法，可以做到快速、实时测序，帮助临床医生快速完成样本采集、建库及测序，在较短的时间里得到检测结果，从而制定精准治疗方案。纳米孔测序仪在生殖健康、遗传病检测、病原体研究、新药研发等多元化应用场景中都可发挥作用，为各领域的研究应用提供核心支持。纳米孔测序法是目前三代测序技术的一种方法，主要是指将单个核酸分子在电场力驱动和马达蛋白控速的双重作用下，以连续的单链核酸分子形式穿过纳米尺寸的蛋白孔道，当不同碱基通过时，会对孔道内的离子电流产生不同程度的阻断，因此可以通过捕捉随时间变化的电流信号实时的识别其碱基排列信息，从而实现对单链核酸分子的测序。纳米孔测序法相比于二代测序技术拥有Mb级长读长、操作简便、测序速度快、小巧便携等突出优势。在辅助生殖领域，遗传学检测常被用来帮助降低流产率及阻断遗传病基因的传递。目前主流的NGS技术由于读长短、检测周期较长，对某些基因组结构变异无法实现有效检测，且无法在新鲜胚胎移植的时间范围内产生分析结果，这在一定程度上限制了全基因组筛查的临床应用推广。随着测序技术的发展，基于三代纳米孔的测序技术在临床检测领域的应用也在不断拓展，其单分子、长读长的特性使得其可以较为容易地检测出序列上的结构异常，能够同时对点突变和结构变异进行有效检测；另一方面，纳米孔测序通量灵活、测序速度快，基于纳米孔测序方法可以在几个小时内提供测序结果，因此允许潜在的新鲜胚胎移植，能够避免进行PGT-A检测时需要冷冻全部周期的问题，从而减轻患者压力及降低胚胎冷冻保存成本。2020年中国辅助生殖行业规模已达434.1亿元。据国金证券预测，2025年将增长至854.3亿元，年复合增长率稳定在14.5%。随着PGT技术提升，市场渗透率不断提高，应用需求将以每年10%~20%的速度增长。三代测序能够弥补二代测序无法覆盖的300多种遗传病检测，如血友病、脆性x染色体综合征、先天性肾上腺皮质增生症等，可作为特殊疾病的补充解决方案。通过三代测序赋能PGT产业化进程，与二代测序形成互补，预计到2026年，将会带来每年3.5亿元的市场份额，为PGT市场带来10%~20%的年复合增长。贝康医疗将以此次合作为契机，加速技术创新，延伸产品应用场景，以临床价值为导向，为大众健康提供更为优越的服务。

全新设计的 SMRT Cell、计算和新系统架构的重大进步将使 Revio 能够显著提高通量并降低测序成本，同时利用 HiFi 的强大功能实现卓越的准确性和直接甲基化检测。2022年10月25日PacBio宣布推出 Revio 长读长测序系统，这将使客户能够显著扩展他们对 PacBio 闻名于世的 HiFi 测序技术的使用。Revio 旨在为客户提供每年以30倍覆盖率对多达1300个人类全基因组进行测序的能力，每个HiFi人全基因组测序成本不到1000美元。 凭借这种通量和定价，PacBio 相信 Revio 将使 HiFi 测序能够用于人类遗传学、癌症研究、农业基因组学等方面的大型研究。PacBio 总裁兼首席执行官Christian Henry：“我们的客户借助 HiFi 测序改变了基因组学的认知。Revio 将通过增加高通量和可负担性来进一步释放这种力量。我们设计了一个全新的 SMRT Cell，其密度是我们现有 SMRT Cell 8M 的三倍，它具有2500万个 ZMW。Revio 能够同时并行多达4个 SMRT Cell，它总共可以同时提供多达1亿个 ZMW 进行单分子实时测序。结合我们计算方面的重大进步，Revio 将提供更短的运行时间，并将 HiFi 数据通量增加15倍。我期待看到研究人员可以借助 Revio 的强大功能有新的发现。”科学家们已经在 PacBio 的 Sequel IIe 系统上通过 HiFi 测序实现了诸多“第一” ：第一个完整的端粒到端粒人类基因组组装（Nurk 2022），罕见疾病队列中第一个单倍型解析的甲基化组（Cheung 2022）， 首次对长读长结构变异的群体调查（All of Us Research Program）、第一个单细胞水平完整的转录本异构体目录（Al'Khafaji 2021）和第一次完整组装高度复杂的燕麦基因组（European Seed 2020）。Revio 系统使用了相同的开创性 HiFi 试剂 – 产生准确的原始长读长，均匀的测序覆盖，无与伦比的变异检测准确率和组装完整性，以及准确的 DNA 甲基化检测， 这一切都在更大的通量规模上实现。Revio 将是 PacBio 的第一个采用最先进的 NVIDIA GPU 的系统，与 Sequel IIe 相比，Revio 的计算能力提高了20倍。除了提供加速 basecalling来满足 Revio 更高的吞吐量之外，支持 AI 的计算还将集成深度学习算法以检测标准测序库中的 DNA 甲基化，以及 DeepConsensus，一种与 Google Health 开发的深度学习方法，达到提高 HiFi 的产量和测序准确性。与 Sequel IIe 系统相比，Revio 系统将耗材的使用量减少了一半，并在工作流程和便利性方面进行了重大改进。Revio 可以在当下样本测序运行时同时设置后续样本的运行，这为操作员提供了更大的日程安排灵活性，可以在一天中的任何时间加载运行，而不会导致与耗材相关的仪器停机。堪萨斯城儿童慈善中心基因组医学中心主任Tomi Pastinen 医学博士：“在我们的儿童基因组答案 (GA4K) 计划中，HiFi 基因组测序在未解决的罕见疾病样本中显示出超越当代基因分析的真正进步。以更低的成本提高 Revio 系统的吞吐量将加快 GA4K 项目的样本解答速度。”Corteva Agriscience 基因组学技术经理Gina Zastrow-Hayes 博士：“来自 PacBio 的新 Revio 测序系统将成为 Corteva 基因组学工具箱的关键组成部分。长读长测序使鉴定复杂植物基因组的表征成为可能，现在 Revio 的高通量能力将使我们能够将 HiFi 技术更广泛应用到农业生物应用中。”Revio 的美国目录价格为77.9万美元。PacBio 现在正在接受订单，并预计在2023年第一季度开始交付使用。PacBio 还在其网站上发布了一份演示文稿，其中包含有关 Revio 的更多详细信息。有兴趣的人士可以阅读 PacBio 的投资者关系网站上的演示文稿，以及产品信息。

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！

7月29日，央视《朝闻天下》以“聚焦精准医疗”为主题，全面回应了这一在2015上半年引爆科学界和医药圈的概念。报道称，国家卫计委和科技部等相关部门正在研究制定精准医疗的战略规划。　　那么，究竟什么是精准医疗，它会给患者带来什么好处，今后看病就医又会发生什么样的变化呢?据国家精准医学战略专家组负责人詹启敏院士介绍，精准医疗是应用现代遗传技术、分子影像技术和生物信息技术，结合患者生活环境和临床数据，实现精准的疾病分类和诊断，实现具有个性化的治疗方案。　　传统的经验医学导致医疗资源浪费，效果欠佳。据美国医学研究机构测算，美国医疗系统每年因不必要的治疗和没有效果的治疗造成的浪费高达7500亿美元，相当于医疗总开支的30%。在中国，无效医疗耗费更为严峻。　　四川大学华西医院院长李为民表示，精准医疗的出现主要解决三个方面的问题：第一，进一步提高了治疗的有效性 第二，进一步降低了不必要的药物的副作用 第三，进一步节约医疗费用。　　今年3月，我国成立了精准医疗战略专家组，国家卫计委和科技部多次召开会议，论证启动精准医疗计划。北京协和医院、四川大学华西医院等三甲医院正在筹建精准医疗研究中心。其中，华西医院将开展总数达一百万人的全基因组测序，建立数据库和样本库，分析疾病发生和发展的规律，为精准医疗奠定基础。　　基因检测，重在“未病先治”　　简单来说，精准医疗就是利用现代化的医学手段为患者制定个性化的预防和治疗方案。事实上，在目前看病就医的过程中，我们常常在不经意间就用到了精准医疗的概念。我国医学界早在2006年就提出了精准外科的概念。　　肿瘤是危害人类健康的第一大疾病，而传统的药物治疗由于并未考虑到个体基因的差异，在用药效果上可能会产生很大的不同。据统计，我国抗肿瘤药物的统计仅为25% 这就意味着患者使用的药物有75%是部分有效或者根本无效。　　然而，随着基因检测的应用，这个局面正在逐步改善。肿瘤的耐药性是导致化疗失败的重要原因，而基因检测的出现让临床医生找到了解决办法。　　基因检测是精准医疗的重要手段，通过该技术能够预测人类未来可能会患有哪种疾病，从而更好的预防。近年来，基因检测在预防出生缺陷和遗传性疾病方面发挥了重要的重要。现在，一块国产的基因芯片可以检测人体近3000个基因位点，预测13大类、150种疾病的患病风险。　　精准医疗还有很长的路要走　　随着医学的快速发展，分子学诊断、基因检测、靶向药物，这些与精准医疗相关的治疗方式离我们越来越近。基因测序成本的降低让精准医疗的普及成为了可能。在部分三甲医院，全基因组测序只需要花费七八千元，单项基因测序花费不到一千元。　　专家认为，随着基因检测的普及、大数据的完善，靶向药物的研发模式将发生改变，价格将逐步降低。北京大学肿瘤医院院长季加孚表示，如果事先了解药物可能对哪些靶点有效，再对特定的人群进行研究 这样一来，不但成功率会提高，研究时间也会缩短，成本下降了，药品价格也就减低了。　　逐步完善的医保政策也为新药物、新技术打开了绿灯。目前，为了让更多的癌症患者用上疗效确切、副作用小的靶向药物，成都等地已将天价药格列卫纳入了医保，报销比例达到了75%，最高限额，每人每年6万元。　　接下来，中国将重点开展恶性肿瘤、高血压、糖尿病、出生缺陷和罕见病的精准医疗。作为一种崭新的医疗模式，人们对它也充满了期待，但是要将其广泛应用于临床决策和治疗方案的制定还有很长一段路要走。　　我国临床资源丰富，病种全、病例多、样本量大，基因组学和蛋白组学位于国际前沿水平。然而，精准医学还面临生物样本和数据不能共享的难题。基因信息采集涉及大量的个人隐私，与疾病和个性化健康需求息息相关。在构建这个庞大的数据库时，如果没有建立完善的隐私保护机制，很可能带来一场信息灾难。　　自精准医疗概念提出以来，从大热，到平淡，再到有点让人“不耐烦”，半年的时间让这个概念有了很大的改变。虽然国家依然没有正式出台相关的计划，但这是央视首次如此全面的回应精准医疗。

近日，QIAGEN和Myriad Genetics公司共同宣布了一项新的主合作协议，将在癌症领域开发配套诊断测试。该合作旨在为制药公司提供创新服务和产品，帮助美国临床市场开发和商业化癌症专有检测，并为全球市场提供可分销的配套诊断检测试剂盒。QIAGEN和Myriad之间的合作集合了双方优势：Myriad有CLIA认证、CAP认证的实验室平台、分析开发专业知识和强大的商业基础设施进行临床样本测试等优势；QIAGEN将提供Sample-to-Insight（从样本到结果）解决方案，包括样本制备、其PCR、数字PCR（使用QIAcity系统）、QIAseq下一代测序（NGS）技术、仪器，以及QIAGEN digital Insights生物信息学组合。此外，QIAGEN还提供GMP认证的产品制造能力和全球建立的商业渠道。该合作充分用到两家公司的美国食品药品监督管理局和全球监管专业知识，在临床和诊断应用中提供无缝合规和集成。QIAGEN副总裁，转化科学和精确诊断业务负责人Jonathan Arnold表示：“我们很高兴与Myriad合作，将他们在复杂和专有实验室开发测试方面的专业知识与我们基于套件的解决方案方面的熟练程度相结合，以提供一种全面的全球伴随诊断方法。我们的合作伙伴旨在加速癌症伴随诊断的发展，使全球制药合作伙伴都能获得这些诊断。我们共同的目标是通过我们的专业知识和能力来改善患者护理并指导肿瘤学的治疗决策。”Myriad Genetics companion Diagnostics高级副总裁Paul Bartel表示：“我们与QIAGEN的合作为我们的制药合作伙伴创造了一个全面的伴侣诊断开发和商业化解决方案，将支持全球癌症护理和患者个性化治疗决策的发展。“随着Myriad在伴随诊断领域的全球影响力不断扩大，我们很高兴能与QIAGEN合作，增加对这些解决方案的使用，并帮助更多患者和提供者做出有效的治疗选择。”两家公司最初的项目重点将涉及与制药合作伙伴合作，利用下一代测序工作流程或QIAGEN的数字PCR平台QIAcity开发分析。未来的项目正在考虑中，以探索推进和配套可测量残余疾病（MRD）的下一代检测，包括使用循环肿瘤DNA（ctDNA）测定来检测治疗后可能留在患者体内的癌症，以及同源重组缺陷（HRD），即细胞无法有效修复受损DNA的情况，潜在地提高用化学疗法治疗的癌症的生存能力。MRD是一个高度复杂的工作流程，两家公司计划合作评估集成数字PCR的可行性，为诊断实验室生产配套的标准化解决方案。QIAGEN与30多家全球制药和生物技术公司签订了开发和商业化伴随诊断的主合作协议，这是一条深入的管道，将推进各种疾病适应症的精准药物，根据伴随诊断测试确定的基因特征调整患者的治疗。Myriad为数百项临床试验提供了测试支持，已获得美国食品药品监督管理局和PMDA的10项配套诊断批准，并预计QIAGEN合作伙伴关系将推动Myriad肿瘤学产品组合的扩张。

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各有关单位、相关专家：由广东省呼吸与健康学会批准立项，相关企业、科研院所、医院等单位起草的《基于FFPE样本的非小细胞肺癌相关基因突变高通量测序检测方法》团体标准已形成标准征求意见稿和标准编制说明（见附件 1、附件2）。为保证标准内容的科学性、严谨性和适用性，现公开征求意见，欢迎有关单位及专家提出宝贵意见或建议，并于2024年8月25日之前将“意见反馈表”（见附件3）以邮件形式反馈至联系邮箱，逾期未回复按无异议处理。联系人：王沛电 话：13922188531邮 箱：342455183@qq.com附件：附件1. 征求意见稿《基于FFPE样本的非小细胞肺癌相关基因突变高通量测序检测方法》.pdf附件2. 编制说明（征求意见稿）《基于FFPE样本的非小细胞肺癌相关基因突变高通量测序检测方法》.pdf附件3：征求意见反馈表.docx广东省呼吸与健康学会关于征求《基于FFPE样本的非小细胞肺癌相关基因突变高通量测序检测方法》团体标准意见的通知.pdf

真核生物基因的表达受到基因组中顺式作用元件的复杂调控。哺乳动物基因组中存在大量的顺式作用元件，例如：启动子、增强子、沉默子、绝缘子等等，其数量远远超过蛋白编码基因。目前人类基因组中已知的顺式调控元件就有一百多万个，而蛋白编码基因只有大约两万个。遗传学研究也表明基因调控不仅仅是单个基因之间一对一的简单调控事件，而是以调控网络的形式发挥作用，不同的调控元件以及靶基因之间存在着复杂的相互作用。例如，一个基因的启动子可以整合来自多个增强子或者沉默子的调控作用，一个增强子元件也能够同时影响多个基因的表达1-3。随着三维基因组技术的发展，人们对基因表达调控相关的染色质构象已经有了一定的理解，但由于技术的限制，大部分研究都是集中在成对的相互作用（pair-wise interaction）上，而对于多个顺式调控元件同时与一个基因启动子之间的高阶相互作用（high-order interaction）的研究仍然比较有限。此外，多个基因组元件是如何通过三维基因组构象的变化同时参与基因表达调控的机制目前也尚不清楚。近年来，为了探究更精准和全面的染色质互作情况，检测高阶染色质互作的技术也相继出现。然而这些技术往往局限于基因组的特定位点，或是需要特殊的仪器设备。得益于三代测序平台（单分子测序平台）的日渐成熟，最近开发的基于牛津纳米孔技术 (Oxford Nanopore Technology, ONT) 的Pore-C方法4在检测染色质高阶相互作用方面表现出优异的性能，可以通过应用新的统计方法有效地分析全基因组中多个染色质位点之间高阶相互作用的协同性。尽管上述这些基于大量细胞的研究方法能够有效地检测染色质的高阶相互作用，但它们无法解决细胞间的异质性问题，阻碍了它们在复杂组织器官样品中的应用。而现有的单细胞Hi-C（single-cell Hi-C，scHiC）技术受限于二代测序较短的读长（通常是双端总共300bp）也难以对染色质高阶相互作用进行检测。目前除了单细胞超分辨率成像以外，2022年开发的scSPRITE5是唯一一种可以在单细胞水平检测染色质高阶相互作用的测序方法。但是该方法更适用于远距离的间接染色质高阶相互作用，而对于与基因调控更相关的直接染色质高阶相互作用的检测能力很有限。此外，scHi-C 的另一个挑战是很难平衡捕获细胞群体异质性所需的高通量（每次实验能够检测大量单细胞）与探索高分辨率 3D 基因组结构所需的高深度（每个单细胞中捕获大量染色质相互作用）之间的矛盾。因此，需要一种可扩展的 scHi-C方法来剖析高阶染色质三维结构，并在单细胞水平上研究这些染色质高阶相互作用在不同生物过程中的协同调控机制。为了应对这些挑战，2023年8月28日，北京大学生物医学前沿创新中心汤富酬课题组在Nature Methods上发表题为scNanoHi-C: a single-cell long-read concatemer sequencing method to reveal high-order chromatin structures within individual cells的文章。该研究在国际上率先使用单分子测序平台开发了一种基于邻近连接的单细胞染色质构象捕获方法，称为 scNanoHi-C。该方法实现了在单细胞水平的高阶染色质相互作用检测，并且在通量上具有很好的灵活性，能够满足不同的实验需求。在实验上，scNanoHi-C依次使用 1% 甲醛 (FA) 和 1.5 mM 戊二酸二琥珀酰亚胺酯 (DSG) 孵育进行交联，以降低连接反应的随机噪音并兼顾对短程和长程染色质相互作用的高灵敏度检测。为了尽可能完整地保留单细胞中固定连接后的染色质三维结构信息，该研究设计了一种灵活的单细胞基因组长片段扩增方法。该方法使用两端具有相同接头的低浓度Tn5转座酶以提高DNA片段扩增长度和基因组覆盖度，并通过设计24种带有不同条码标签的 Tn5 酶结合后续PCR扩增中引入的条码标签共同控制测序的通量。通过这种方式，scNanoHi-C 能够在一次 PromethION 测序中对少至几个单细胞进行低通量、高覆盖度测序或者对数千个单细胞（最高可达 24×96=2304个细胞）进行高通量、低覆盖度测序，可以根据实验需求灵活进行选择（图1）。为了评估scNanoHi-C技术的可靠性，该研究首先将scNanoHi-C应用于正常二倍体的GM12878细胞系，并分别使用低深度（~0.2Gb/cell）、中等深度（~1Gb/cell）、高深度（~4Gb/cell）三种策略进行测序，并与基于二代测序平台的大量细胞原位Hi-C标准数据集进行比较，结果显示出很高的一致性。同时每个策略检测到的串联体（含有有效染色质相互作用的测序读段）中大约一半为高阶串联体（包含三个以上不同调控元件间的相互作用）。在这些高阶串联体中，大约58%是三联体，26%是四联体，其余为五联体以上的多联体（基数从5到11不等）。图1:实验流程示意图以及高阶串联体的检测接着该研究在多个方面对scNanoHi-C的应用进行了探索：1.scNanoHi-C可以在单细胞水平上精准捕获染色质三维结构的异质性。scNanoHi-C能够在单细胞水平检测各层级染色质结构特征，包括染色体领域（整条染色体，50Mb-200Mb尺度的结构特征）、A/B区室（常染色质区域与异染色质区域，5Mb-20Mb尺度的结构特征）、以及拓扑关联结构域样结构（TAD-like，0.5Mb-5Mb尺度的结构特征）。同时，scNanoHi-C的单个染色质片段长度（单体长度，平均610 bp）相较于传统基于二代测序平台的scHi-C（测序不超过150bp）显著提高，这大大增加了其在染色质相互作用对中捕获到单核苷酸多态性（SNP）位点的机会，能够在二倍体细胞中直接判定单倍型的单体比例由原来二代测序平台的大约9%提高到了25%。因此，scNanoHi-C也可用于有效地重建单个二倍体细胞的基因组三维构象。同时，利用单细胞A/B 区室化值（single-cell A/B compartment value, scA/B value)， scNanoHi-C对GM12878、HG002 和 K562 三种人类细胞系进行了聚类分析，能够在单细胞精度准确将三种细胞分开，并识别了细胞类型间的染色质差异区室化区域。此外， scNanoHi-C也能够准确地检测每个单细胞的基因组拷贝数变异（CNV）特征。分析结果表明，scNanoHi-C准确地捕获了GM12878细胞培养过程中产生的非整倍体亚克隆以及K562细胞的拷贝数变异。同时，scNanoHi-C也可应用于结构变异的检测，如准确检测出了K562 细胞中 BCR-ABL1 和 NUP214-XKR3 的基因融合事件（染色体易位事件）。图2:scNanoHi-C串联体和单体的长度分布、单倍体分型的比例、细胞分群结果和单细胞拷贝数变异（CNV）图谱2.scNanoHi-C能够在单个细胞中准确鉴定高阶染色质相互作用。该研究在GM12878 细胞数据集中，使用scNanoHi-C得到的单细胞高阶串联体信息结合ABC模型（Activity-by-contacts model）6预测的增强子-启动子 (E-P) 相互作用关系共同鉴定了增强子-启动子高阶相互作用。通过这种方式，该研究首次在单个细胞中以20 kb的分辨率直接观察到1,097 个基因的单个启动子能够与多个增强子同时发生相互作用，表明这些基因可能同时受到多个增强子的调控。这些受到高阶调控的基因主要富集在与GM12878这种B淋巴细胞的功能相关的免疫信号通路上，并且通常表现出更高的表达水平。特别地，这些基因中还包括一些B细胞谱系特异性转录因子如EBF1以及EBV 超级增强子相关基因如MIR155HG、IKZF3和ETS1等。这些结果表明，多个增强子的协同调控可能是确保关键基因高水平稳健表达的一种潜在机制。通过类似的方法，该研究还在单个细胞中鉴定出了1,422 个能够与多个启动子同时发生相互作用的增强子。此外，该研究发现部分高阶基因调控作用能够在多个单细胞中被检测到，这可能与细胞中频繁使用的关键转录程序有关，后续可以通过发展基于富集策略的具有更高分辨率的Hi-C技术进行进一步的深入研究。图3: scNanoHi-C技术对多向基因调控网络的检测3.scNanoHi-C能够揭示不同基因组区域之间的协同调控关系以及染色体外环形DNA与线性基因组间的复杂相互作用。倾向于形成高阶相互作用的一组基因组位点称为“基因组协同调控区域”。该研究针对scNanoHi-C的数据特点对鉴定基因组协同调控区域的算法进行了优化，并将该算法运用到GM12878细胞活跃启动子和增强子的集合中，在全基因组范围内共鉴定出了917组增强子-启动子协同调控区域。其中，大约20%（187/917）的协同调控区域包含来自不同染色体的基因组位点（提示不同染色体之间的反式相互作用）。这些协同调控区域在活跃转录的基因组区域、淋巴细胞特异性转录因子和染色质环相关因子（CTCF等）的结合位点区域中高度富集。此外，在917个协同调控区域中，有167个被发现与GM12878细胞特异性的超级增强子有关。接着，该研究将scNanoHi-C运用到携带大量染色体外环形DNA（ecDNA） 的COLO320DM 人类结直肠癌细胞系中，检测到了染色体外环形DNA与线性基因组（染色体内的基因组）之间存在广泛的染色质高阶相互作用，并且首次在单个细胞中观察到四个主要的染色体外环形DNA的基因位点之间存在复杂的高阶相互作用。这些结果表明，染色体外环形DNA可能通过建立复杂的高阶染色质三维结构来驱动癌基因的过量表达。图4: scNanoHi-C技术对染色体外环形DNA（ecDNA）相关的协同作用的检测4.scNanoHi-C能够高效辅助单细胞基因组从头组装。在可用细胞数量有限的情况下，该研究表明使用scNanoHi-C辅助单细胞基因组（single-cell whole genome sequencing，scWGS）从头组装7可以大幅度提高组装质量。例如，使用20个单细胞的基因组长读长测序数据和12个单细胞的scNanoHi-C数据组装的人类基因组支架（scaffold）的NG50要优于使用30个单细胞的基因组长读长测序数据直接组装的效果（2.49 Mb vs. 1.34 Mb）总之，scNanoHi-C具有很好的可扩展性和灵活性，在一次测序中可对少至几个单细胞或多达数千个单细胞进行染色质三维结构测序，并且实验流程相对简单、易于操作，仅需要基本的PCR仪等分子生物学设备，适合于各种生物学实验室使用。scNanoHi-C还是一种强大且多功能的工具，可用于在单细胞分辨率准确区分细胞类型、对单个二倍体细胞进行高效单倍型分型、检测单个正常细胞和肿瘤细胞中的基因组拷贝数变异和各种复杂结构变异以及高效辅助单细胞基因组从头组装。更重要的是，scNanoHi-C 首次实现了在单个细胞中在全基因组水平对增强子-启动子的高阶直接相互作用的检测，在单个细胞中准确鉴定了高阶基因调控事件，同时能够对复杂的染色体外环形DNA与线性基因组间的高阶相互作用进行精准检测。scNanoHi-C显示了单细胞长读长Hi-C测序技术在分析由高阶染色质三维结构介导的不同细胞间基因调控异质性方面的潜力，为将来进一步研究发育和疾病进展过程中高阶染色质结构变化机制，揭开基因组中各种复杂调控关系中的“暗物质”奠定了坚实的基础。北京大学生物医学前沿创新中心、前沿交叉学科研究院生命科学联合中心博士生李文、生命科学学院博士生卢健森为该论文的共同第一作者，北京大学生物医学前沿创新中心汤富酬教授为该论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金基础科学中心项目、北京未来基因诊断高精尖创新中心、昌平实验室的资助，北京大学高通量测序平台以及北京大学“北极星”高性能计算平台的协助与支持，北京大学邢栋课题组为本研究提供了重要的帮助。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41592-023-01978-w参考文献：1 Hafner, A. & Boettiger, A. The spatial organization of transcriptional control. Nat Rev Genet, doi:10.1038/s41576-022-00526-0 (2022).2 Oudelaar, A. M. & Higgs, D. R. The relationship between genome structure and function. Nat Rev Genet 22, 154-168, doi:10.1038/s41576-020-00303-x (2021).3 Furlong, E. E. M. & Levine, M. Developmental enhancers and chromosome topology. Science 361, 1341-1345, doi:10.1126/science.aau0320 (2018).4 Deshpande, A. S. et al. Identifying synergistic high-order 3D chromatin conformations from genome-scale nanopore concatemer sequencing. Nat Biotechnol 40, 1488-1499, doi:10.1038/s41587-022-01289-z (2022).5 Arrastia, M. V. et al. Single-cell measurement of higher-order 3D genome organization with scSPRITE. Nature Biotechnology 40, 64-73, doi:10.1038/s41587-021-00998-1 (2021).6 Fulco, C. P. et al. Activity-by-contact model of enhancer-promoter regulation from thousands of CRISPR perturbations. Nat Genet 51, 1664-1669, doi:10.1038/s41588-019-0538-0 (2019).7 Xie, H. et al. De novo assembly of human genome at single-cell levels. Nucleic Acids Res 50, 7479-7492, doi:10.1093/nar/gkac586 (2022).汤富酬，博士，北京大学BIOPIC/ICG研究员，国家“优青”(2013)、“杰青”(2016）。1998年本科毕业于北京大学，2003年在北大获得细胞生物学博士学位，2004-2010年间在英国剑桥大学Gurdon研究所从事博士后研究， 2010年回到北京大学组建实验室，主要从事人类早期胚胎发育的单细胞功能基因组学研究。在国际上率先系统发展了单细胞功能基因组学研究体系，并利用一系列技术体系对人类早期胚胎发育进行了深入、系统的研究，揭示了人类早期胚胎DNA去甲基化过程的异质性以及其他表观遗传学关键特征，发现了人类早期胚胎中基因表达网络的重要表观遗传学调控机理，为人们提供了一个全面分析人类早期胚胎表观遗传调控网络的研究框架，加深了对人类原始生殖细胞的发育以及表观遗传重编程过程的认识。

p style=" text-align:center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201706/insimg/829dcf29-ae76-4835-8eeb-eef4a8ff0648.jpg" title=" 1.jpg" / /p p strong 会议介绍 /strong /p p 　　作为DNA测序的领航者，Illumina一直致力于技术的发展和革新，以此来推动整个基因检测行业的发展。基于NGS技术的无创产前检测，让技术的革新为孕妇保驾护航。液体活检技术无疑是当前NGS新的宠儿，其对未来癌症诊断和治疗的推动让人充满想象。HiSeq X系统已成功将人全基因组测序成本下降至1000美元，改变了整个基因组检测行业，为基因组大健康的发展提供了基石。然而，Illumina 创新的步伐没有停滞，今年初发布的NovaSeq系统，进一步降低测序成本，并有望在未来几年实现100美元人全基因组测序，为NGS未来发展指明新的前进方向。同时，Illumina也在积极探索和开发NGS新的应用方向，如合作开发新的单细胞检测方案，与IBM Watson人工智能的合作，NGS免疫治疗研究方案的开发等，为NGS下一个风口的寻找提供新的契机。 /p p 　　在此，我们诚挚地邀请您参加2017年 Illumina Greater China 北京/上海测序技术交流会。此次会议中，您不仅将聆听到Illumina最新NGS平台NovaSeq技术革新的魅力，同时还将聆听到国内外专家、学者关于NGS在单细胞，肿瘤免疫治疗，表观遗传学，液体活检及复杂疾病等领域最新的技术进展，为NGS技术所推动的最新发展方向提供新思路。 /p p strong 1& nbsp 北京 2017年6月20日 /strong /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 13:30-13:40 欢迎致辞 /span /p p 　　▲ 胡芳芳 市场部经理 Illumina /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 13:40-14:20 Unlocking the Power of NGS in Cardiovascular Diseases and 　　　　　　Regenerative Medicine /span /p p 　　▲ 王利 教授 阜外医院 /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 14:20-15:00 匠心质造，汇于重器：走进Illumina新一代测序系统 /span /p p 　　▲ 任岩 资深产品经理 Illumina /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 15:00-15:20 茶歇 /span /p p span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 　　15:20-16:00 理想与现实——完美液体活检之我见 /span /p p 　　▲ 田埂 CEO 元码基因 /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 16:00-16:40 Next-Generation Sequencing: Precision Medicine’s Secret Weapon 　　in Winning the Fight Against Cancer /span /p p 　　▲ Jee-Hian Lim 资深肿瘤市场发展经理 Illumina /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 16:40-17:20 Single Cells and Other New Frontiers for NGS: The Latest Advances in 　　Sequencing Methods /span /p p 　　▲ Jacques Retief 科学事业部总监 Illumina /p p span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 　　17:20-17:30 抽奖 /span /p p span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 　　17:30-18:30 晚餐 /span /p p strong 2& nbsp 上海 2017年6月22日 /strong /p p span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 　　13:30-13:40 欢迎致辞 /span /p p 　　▲ 胡芳芳 市场部经理 Illumina /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 13:40-14:20 Challenge for Global DNA Methylation Detection /span /p p 　　▲ 于文强 教授 复旦大学医学院 /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 14:20-15:00 匠心质造，汇于重器：走进Illumina新一代测序系统 /span /p p 　　▲ 任岩 资深产品经理 Illumina /p p 　　15:00-15:20 茶歇 /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 15:20-16:00 Next-Generation Sequencing: Precision Medicine’s Secret Weapon 　　in Winning the Fight Against Cancer /span /p p 　　▲ Jee-Hian Lim 资深肿瘤市场发展经理 Illumina /p p 　　 span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 16:00-16:40 无所不在，无微不至：NGS开创微生物研究新纪元 /span /p p 　　▲ 肖瑾 微生物与农业市场经理 Illumina /p p span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 　　16:40-17:20 Single Cells and Other New Frontiers for NGS: The Latest Advances in 　　Sequencing Methods /span /p p 　　▲ Jacques Retief 科学事业部总监 Illumina /p p span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 　　17:20-17:30 抽奖 /span /p p span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 　　17:30-18:30 晚餐 /span /p

1996年，Kasianowicz等人首次发现单链DNA和RNA电泳穿过α溶血素（α-HL）纳米孔的时候会产生对应的阻塞电流信号。此后，众多科研学者在这一研究基础上开始了更为广泛的研究。经过二十余年发展，生物纳米孔技术现已开始商业化，且市面已有成型的基于生物纳米孔单分子测序技术的基因测序仪产品。纳米孔最具前景的应用之一是其可以用于第三代DNA测序技术，因其不需要复杂的酶扩增以及荧光标记，且其具有低成本高通量的特点而受到广大研究者们的青睐。纳米孔是单分子测序仪最核心部件图1 纳米孔DNA测序的基本原理图。（a）基于纳米孔的DNA测序传感器搭建示意图，图中显示一条单链DNA正在电泳穿过石墨烯纳米孔。（b）单链DNA过孔时产生的阻塞离子电流信号细节示意图，每个碱基的体积及其与纳米孔之间的相互作用强度不同导致对应的阻塞电流幅值存在差异，从而可以用来区分不同的DNA碱基。【Si Wei, et al. Chin. Sci. Bull., 2014, 59(35): 4929-4941.】纳米孔单分子DNA测序传感器基于库特计数器原理，如图1所示在固态薄膜的顺式端（cis）和反式端（trans）都注满了离子溶液，两端的溶液仅通过纳米孔进行连接，当带电的DNA分子被置入到液池的顺式端后，在纳米孔的两侧施加电压，DNA分子会在电场力的作用下电泳穿过纳米孔，由于DNA碱基自身在孔内的物理占位以及其与纳米孔间较强的相互作用使得通过纳米孔的电流会被阻塞。一条单链DNA（ssDNA）由腺嘌呤（A），鸟嘌呤（G），胸腺嘧啶（T）和胞嘧啶（C）组成。因为四种碱基的尺寸及特征各异，当单链DNA穿过跟自身尺寸相当的纳米孔时，不同的碱基会产生对应幅值的阻塞电流，通过研究这些电流之间的差异就可以实现对DNA四种碱基的辨识，如图1所示。通过分析这些阻塞电流信号（如阻塞电流幅值和过孔时间等），DNA链上所含的碱基很有可能被检测和区分开来。纳米孔作为单分子测序仪器设计与制造的核心检测部件，因此如何保证纳米孔单分子传感器的检测灵敏度、时间空间分辨率、稳定性和寿命等是影响纳米孔单分子测序仪器工作效率和稳定性的关键技术问题。三大技术突破成就了如今的纳米孔单分子测序仪自1996年纳米孔被Kasianowicz等人发现以来，众多科学家投入大量精力深入研究，在研究过程中也遇到很多难题。例如，尽管研究者们都相继报道了纳米孔离子电流可以用于四种碱基的区分，然而他们得到的结论却大相径庭，使得阻塞电流的幅值和相应碱基之间的对应关系至今仍然含糊不清。研究者们对单链DNA均聚物在过孔时产生的阻塞电流幅值跟碱基体积大小的相关性进行了研究，组成DNA四种碱基的体积大小顺序为GATC，理论上DNA碱基的尺寸对离子电流信号的影响较大，然而其与纳米孔的强相互作用在阻塞电流幅值检测方面也会起到主导作用，且在不同的纳米孔材料或者实验条件下获得的实验结果差异较大，这也制约了基于纳米孔DNA测序的发展。经历了20余年的发展，三大技术突破与革新也成就了现今的纳米孔单分子测序仪的研制。首先是纳米孔检测DNA或RNA全新技术方案的提出，其次是采用酶对DNA分子的剪切或复制用于纳米单分子测序技术中，最后是单碱基信号的测序精度精准调控。之后数年的时间，Oxford Nanopore 公司于2013年11月启动了MinION测序仪的早期试用计划，这时首款纳米孔单分子测序仪也正式开始步入人类的视野。便携、低成本和高通量 纳米孔单分子测序成为最具潜力的DNA测序技术人类基因组计划人类基因组计划在2003 年完成人体全序列的基因测定，历时12 年，耗资数十亿美元，人类基因序列图已成为全人类共同的财富。但是，第一代的 Sanger测序方法也给基因组测序贴上了数亿美元的价格标签，让人望而生畏。近两年发展迅猛的第二代测序仪让人类基因组重测序的费用降低到10 万美元以下，测序时间也缩短到6 个月。但是，这样的价格和时间，相对于个人用户仍然太高，极大地限制了其临床应用和基础理论研究。与传统Sanger测序技术相比，纳米孔单分子测序技术的核心优势在于它的便携性、低成本和高通量。强大的市场需求和探索生命科学未知领域的渴望，有力地推动着DNA 检测水平的提高。2004 年，美国国家人类基因组研究所（NHGRI）启动了“千元基因组测序研究项目”, 目的是让人类基因组的测序费用降至1000 美元以下。基于纳米孔的单分子DNA 测序方法是第三代测序技术中成本最低，最具有竞争力的技术。同年，美国国家卫生研究院（NIH）提出了“1000美元测序”的概念，而基于纳米孔的DNA测序技术是最有潜力实现这一目标的方法之一，众多实验研究也进一步验证了纳米孔DNA测序技术的可行性。该方法的优势在于它简化了对DNA 的化学修饰、扩增和表面吸附等工艺，具有结构简洁、速度快、操作简便等特点，同时省去了昂贵的荧光试剂和CCD照相机的费用。最为重要的是它的效率高，单个核苷酸分子通过纳米孔的时间仅在微秒级，如果考虑单个芯片上集成成百上千个纳米孔阵列，有望在24 小时内完成对个体的基因测序，而目前的二代基因测序仪则需要6 个月时间。 商业化进展慢 提高纳米孔稳定性迫在眉睫纳米孔单分子测序技术现有市场的典型产品是Oxford Nanopore Technologies（ONT）公司的MinION纳米孔测序仪，它具有低成本、高通量、读速快、读长长（约150kb）和高便携等特点，因此纳米孔单分子传感器目前已被广泛应用于物理学、生物学和化学等学科涉及单分子应用的科学研究，助力人类科技的发展，造福人类。基于上述纳米孔单分子测序技术的特点，相比传统测序仪器而言，它的典型应用场景之一是极端环境中病毒或细菌的高精度检测。例如，在偏远贫困地区，在疫情爆发或在没有足够的设备资源的情况下，便携的纳米孔单分子测序仪可以快速的协助病毒检测和疾病诊断。数年前西非爆发埃博拉病毒时，单分子测序仪便在病毒检测过程中起到的重要作用。再例如，存放在外太空空间站的土壤和水等是否已经出现微生物依然成谜，要将样品带至地球进行采样分析方能揭晓，而轻便的纳米孔单分子测序仪仅有u盘大小，可以方便的携带至外太空，在其他辅助条件下协助检测。虽然基于纳米孔的单分子测序仪具备很多优势，而且已经进入商业化进程，但是它的市场占有率相比传统测序技术而言依然偏低。其原因主要是目前市场已有的纳米孔测序仪采用的仍然是生物纳米孔和磷脂膜，这样的生物体系不可避免的面临着寿命短和稳定性不持久的缺陷。因此要推进纳米孔单分子测序技术的发展，这些问题必须得到解决。而固体纳米孔（例如氮化硅，二硫化钼）目前的报道也可以辨识单碱基，因此固体纳米孔有望在未来代替生物纳米孔实现稳定、可重复利用的高精度DNA测序。然而固体纳米孔在信噪比方面不如生物纳米孔，而且DNA在相同条件下通过固体纳米孔的速度偏快，因此如何提高固体纳米孔的信噪比和实现有效的DNA控速也是亟需解决的关键科学问题。作者简介：司伟，博士，东南大学硕导/讲师，2020年度东南大学“至善青年学者”，江苏省2019年度优秀博士学位论文和东南大学2019年度优秀博士学位论文获得者，入选2019年、2020年东南大学机械工程学院“优才培育计划”，担任《MaterialsInternational》(ISSN: 2668-5728)期刊助理编辑和《Bioengineering International》(ISSN 2668-7119)期刊编委，获得2019年Nanotechnology期刊杰出审稿人奖。主要研究方向：（1）机械操控及机器人技术、（2）工程流体动力学及传感器、（3）结构工艺设计及加工制造、（4）程序语言算法和三维建模与仿真。

据外媒2013年10月15日消息，罗氏公司证实其正在关闭454生命科学测序业务，并裁员约100名。 　　罗氏在给GenomeWeb的声明邮件中说，&ldquo 454测序仪将在2016年中被逐步淘汰，454位于康涅狄格州布兰福德的工厂也将因此而关闭。&rdquo 　　裁员100人将在未来三年中实施，&ldquo 对于因此受影响的员工，罗氏致力于寻找具有社会责任的解决方案，&rdquo 它补充说。 　　直到该业务被关停，罗氏还将提供454仪器、零部件、试剂和耗材的服务和支持。 　　罗氏表示，&ldquo 测序是一个快速发展的技术，随着测序部门在建立一个多元化潜在测序技术的努力，罗氏致力于引入差异化和竞争力的产品推向市场，并为生命科学和临床应用提供测序产品。&rdquo 　　罗氏在2007年以1.55亿美元现金和股票从CuraGen收购了454，当时罗氏说，这笔交易将巩固454测序仪的成功，并使其能够用于体外诊断应用。收购454之前，罗氏从2005年开始就是454的独家分销商。 　　罗氏并没有透露454业务的收入情况，但在最近几年，随着其他测序技术销量的上升，454测序仪已经被推到了研究的边缘市场。最近，较低通量测序仪，如Illumina的MiSeq和Life Technologies的Ion Torrent系统进一步使得454技术变成无关的技术。 　　在过去的几年里，罗氏已作出努力，以继续参与测序技术发展的下一个浪潮。在2010年，罗氏与IBM和DNA Electronics 结成联盟，并在2012年初敌意收购Illumina，最终收购报价达到67亿美元，不过Illumina拒绝了该收购要约。 　　在Illumina那碰壁后，罗氏继续尽力抢救测序业务，据报道，在2012年12月，罗氏再次向Illumina&ldquo 求爱&rdquo ，但交易没有成交。 　　今年早些时候，罗氏宣布，它已经结束了与IBM和DNA Electronics合作，同时表示将停止在半导体测序和纳米孔测序的研发努力，由此导致康涅狄格州布兰福德工厂裁员约60人。 　　该公司表示，在当时，罗氏将454和NimbleGen产品整合至一个新的测序部门，涵盖了生命科学和临床诊断应用。据罗氏应用科学部负责人、新成立测序部门负责人Dan Zabrowski说，&ldquo 我们完全致力于为我们的生命科学业务服务，这个决定没有对任何业务或客户产生影响，我们继续认为测序将在生命科学和诊领域扮演一个重要的角色。&rdquo 　　罗氏也没有完全放弃测序市场，上个月，该公司与Pacific Biosciences达成协议，投资高达7500万美元与Pacific Biosciences合作开发以PacBio SMRT技术为基础的诊断产品。 　　罗氏说，&ldquo 我们看到了这种测序技术巨大的潜力，其提供前所未有的阅读长度、精度、速度，可以开发基于临床诊断应用的未来测序仪。&rdquo (编译：杨娟)

据外媒2014年4月11日消息，Bio-Rad(伯乐)已经收购了下一代测序技术公司GnuBio。Bio-Rad表示，此次收购看重的是GnuBio在下一代测序市场的能力，尤其是针对临床的应用。 　　GnuBio位于马萨诸塞州，其正在开发一种基于液滴的测序平台，该平台使用了公司联合创始人哈佛大学物理实验室David Weitz的&ldquo picoinjector&rdquo 技术。 　　Bio-Rad总裁兼首席执行官Norman Schwartz在一份声明中说，&ldquo 我们相信GnuBio创新DNA工作流程非常适合于临床诊断测序市场，并且将很好地利用Bio-Rad数字PCR领域的领导地位，达到双赢。&rdquo 　　GnuBio在去年B轮融资中获得了1000万美元，2012年A轮融资获得了800万美元。2013年，GnuBio已经开始推出测序平台的测试版。 　　从最新消息获悉，该项收购共花费1.1亿美元。(编译：杨娟)

——2022上半年生命科学仪器新品盘点系列基因测序是指利用血液、组织、细胞等生物样品，对DNA进行检测的技术，迄今为止已历经四代发展，是实现精准医疗的重要手段之一。齐碳科技在今年6月份发布了纳米孔基因测序仪家族新成员QNome-3841hex，作为一款桌面式测序仪，其最大的特点在于更为灵活的通量，支持最多6个测序任务独立运行；铭毅智造在5月推出了自主研发的单色荧光高通量基因测序仪UniSeq2000TM，采用微流控芯片技术，能够实现对不同类型的科研和临床样品进行基因测序；赛默飞基于成熟的Applied Biosystems技术推出了新型SeqStudio Flex系列基因分析仪，可进行Sanger测序和多重荧光片段分析；赛纳生物在今年1月线上发布了S100测序仪。为了方便大家熟悉了解基因测序仪新品的看点与亮点，小编特别进行了一期简评，供大家学习了解。齐碳科技:换新升级 纳米孔基因测序仪家族再添新成员2022年6月6月28，齐碳科技发布国产自研量产纳米孔基因测序仪升级版QNome-3841hex，作为一款桌面式测序仪，其最大的特点在于更为灵活的通量，支持最多6个测序任务独立运行，测序过程中可自由组合测序芯片，灵活可控，无需凑样，最大程度上降低开机成本。升级版测序仪QNome-3841hex还搭载全新升级测序芯片QCell-384，单张芯片可产出3G数据量，在6张芯片同时运行的环境下，一次测序可获取18G数据，满足了更高通量的测序需求。齐碳科技 QNome-3841hex基因测序仪小编点评：作为齐碳QNome家族的新成员，QNome-3841hex的成功发布，标志着国产纳米孔基因测序仪开始矩阵化发展，将满足市场更多元的测序需求，为各领域的研究及应用提供核心支持。铭毅智造:新品UniSeq2000TM 微流控与单色荧光发光测序结合2022年5月5月9日，铭毅智造科技有限公司发布了自主研发的单色荧光高通量基因测序仪UniSeq2000TM。根据产品介绍，UniSeq2000TM采用微流控芯片技术，结合单色荧光发光测序化学技术，可以实现对不同类型的科研和临床样品进行基因测序，目前设计最大芯片数量为2张，每张芯片通量为160-320M Reads，可提供SE50/75/100/150，PE75/100/150等多种读长模式，测序数据质量Q3080%，测序周期为12-24小时，具有测序精度高、效率快、成本低、操作简单等优势。铭毅智造 UniSeq2000TM高通量基因测序仪小编点评：铭毅智造发布的新品UniSeq2000TM是一款针对临床应用的测序设备，操作简单，无需值守，适合医院本地化检测使用。高通量测序技术这个关键技术过去一直被国外公司垄断，国产单色荧光高通量基因测序仪UniSeq2000TM的发布，代表着国产基因测序仪新势力的崛起，期待越来越多的国产高端科学仪器的诞生。赛默飞:推出新品SeqStudio Flex基因分析仪 兼备测序和片段分析2022年4月2022年4月，赛默飞世尔科技推出了新型Applied Biosystem SeqStudio Flex系列基因分析仪，基于成熟的Applied Biosystems技术，通过改进优化设计和技术，使其高效灵活、简单易用且智能连接。该新品也是市面上第一款具备远程服务功能的毛细管电泳基因分析仪，打破了物理距离的限制并简化了数据传输、分析和科研协作过程，帮助科研工作者把更多的时间集中在重要工作上。SeqStudio Flex基因分析仪可进行高水平的Sanger测序和多重荧光片段分析，应用广泛，从简单的靶向测序到识别最新SARS-CoV-2病毒变异株，为科研人员提供所需的高质量数据和可靠性能。赛默飞 SeqStudio Flex基因分析仪小编简评：赛默飞推出的新一代中通量SeqStudio Flex基因分析仪，进一步扩展了Applied Biosystems产品组合，凭借成熟的Applied Biosystems的技术和智能化设计将继续引领Sanger测序和多重荧光片段分析未来的发展方向。赛纳生物: S100测序仪 采用荧光发生和纠错编码测序技术2022年1月2022年1月12日，赛纳生物线上发布S100测序仪，它是一款高通量测序平台，具有检测速度快、灵活部署、无需凑样的特点。赛纳生物测序仪采用了独创的基于荧光发生原理的边合成边测序（Fluorogenic SBS）技术。处于暗态的Fluorogenic核苷酸分子无荧光发出，当被DNA聚合酶识别并结合进入待测DNA模板时放出荧光，通过依次参与反应的核苷酸种类及荧光强度可判断DNA序列信息。该技术将发光集团修饰在磷酸键上，使用天然碱基和简单常用的聚合酶及磷酸酶，没有分子疤痕和测序偏差，降低测序过程的复杂度，可在短时间内完成天然状态DNA合成并获得精确的荧光信号，测序过程快速、结果准确，易于获得长读长。赛纳生物 S100测序仪小编简评：赛纳生物发布的S100测序仪，体型小，操作简单，具有通量灵活、准确度高、多场景适用的特点。该新品于6月获得欧盟CE-IVDR认证，在一定程度上证明了赛纳生物的研发能力和产品质量得到国际机构的认可与肯定。后记：国产企业在生命科学上游高端仪器设备持续发力，4款新品基因测序仪中，国产品牌占据3席。今年国家发改委印发的《“十四五”生物经济发展规划》提出，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，不断提高基因测序效率、降低测序成本。可以说，测序技术的创新已上升至国家战略层面，希望国产厂商能够乘势而上，奋勇向前。

p 　　从1977年Sanger发明了双脱氧链终止法一代测序技术开始，测序技术发展至今已有四十多年时间，先后经历了以GS FLX、Solexa、SOLID为基础的二代测序技术，以及基于单分子实时测序（SMRT）和纳米孔测序技术的三代测序技术。虽然三代测序在蓬勃发展，并在基因组和转录组测序等领域展现出前所未有的优势，但限于成本问题，其应用范围尚不及二代测序。 br/ /p p br/ /p p 　　二代测序技术以其短读长、高通量、准确性高的特点，仍在测序市场上占优势地位。以Illumina Solexa为例，首先利用超声波将DNA打断成200-500bp小片段文库，加接头后DNA片段随机附着于flowcell表面，经过桥式PCR扩增形成“DNA簇”，实现碱基信号强度放大，采用边合成边测序的方法，进行全基因组全面，准确的测序。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201802/insimg/55d34bab-6612-47a8-873c-49b4c5dcb0eb.jpg" title=" 1.jpg" style=" width: 600px height: 276px " width=" 600" vspace=" 0" hspace=" 0" height=" 276" border=" 0" / /p p br/ /p p style=" text-align: center " strong 图1 Hiseq Xten (左) 与 NovaSeq 6000（右） /strong /p p br/ /p p 　　2014年Illumina推出HiSeq X Ten测序仪，它利用数十亿个纳米孔的流动槽，较大缩短了测序周期。2017年它又推出了新一代测序仪NovaSeq系列，我们以相同文库分别进行Hiseq Xten系列和NovaSeq系列测序，DNA重测序产出数据指标如下： /p p br/ /p p strong 表1 DNA重测序结果比较 /strong /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201802/insimg/5454c24d-abf7-4aef-b3d4-a4cfe7b68c24.jpg" title=" 2.jpg" / /p p br/ /p p br/ /p p 看完重测序，再看看转录组文库测序比较： /p p br/ /p p strong 表2 转录组测序结果比较 /strong /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201802/insimg/9429bf33-74ea-4c0a-b71e-150a0478b58e.jpg" title=" 3.png" / /p p 基于以上结果，图谱君总结了以下几点： /p p br/ /p p strong 1.测序原理 /strong ：X-ten与Nova6000测序原理均是基于solexa的边合成边测序的原理；Nova6000采用Illumina的EX-AMP簇生成技术，以及新一代的Patterned Flow Cell。 /p p strong 2.Q30质量值 /strong ：在实际测序中Nova6000的Q30相对于X-ten更稳定且测序时长更短，试剂衰减对质量影响更小，整体的Q30 Nova6000要优于X-ten。 /p p strong 3.测序方式 /strong ：受限于X-ten的控制软件以及试剂等因素，X-ten只能进行单Index的测序识别；而Nova6000可以进行I7 I5双端Index的测序，理论上可以做到更精准的识别。 /p p strong 4.DNA文库冗余度 /strong ：Nova6000明确优于X-ten平台。 /p p br/ /p p 　　有没有发现随着二代测序仪器的发展，测序结果真是又快又好，目前二代测序较多的应用于基因组重测序，转录组分析，小分子RNA研究等领域。基于二代测序技术进行遗传图谱构建，基因定位的研究也越来越多。 /p

12月10日，“2021启齐碳科技新品发布会”于线上举行，齐碳科技发布了国内首台即将量产的纳米孔基因测序仪QNome-3841，以及配套芯片和试剂，并宣布其位于成都天府国际生物城的生产基地竣工。齐碳科技线上新品发布会QNome-3841的成功发布和量产，意味着国产纳米孔基因测序技术正式踏入市场化进程，齐碳科技也成为国内第一家将纳米孔基因测序技术推向市场的高科技企业。纳米孔基因测序仪QNome-3841全新纳米孔基因测序仪量产在即 市场化进程开启发布会上，齐碳科技联合创始人兼首席科学家白净卫博士表示：“QNome-3841是国内首台即将量产的全自主研发纳米孔基因测序仪，搭载专有测序芯片Qcell-384以及配套试剂盒。QNome-3841定位为一款小通量测序仪，8小时可产出1-1.5Gb数据，单次准确率达90%，一致性准确率（50x）达99.9%。读长是四代测序仪天然的优势，齐碳内部已使用此款设备完成了读长大于300Kb的测序实验。首款量产产品因直接测序、实时、小巧便携等特点，特别适合小型实验室、户外及对时效性要求高的应用场景，例如临床应用时，可以做到来一个样本测一个样本，无需凑样，可大大缩短测序时间。此外，QNome-3841为用户提供一站式数据分析平台，两种模式可根据测序场景进行选择。”齐碳科技首席科学家&联合创始人白净卫博士演讲现场随着全新纳米孔基因测序仪的量产，纳米孔测序技术将在更多应用场景中发挥效用，为生命科学及相关领域的研究及应用提供更便捷、高效的解决方案。发布会上，白净卫博士还分享了齐碳科技过去一年里在纳米孔蛋白、生物芯片等核心技术方面取得的实质性突破。齐碳科技最新一代自主研发的K2系列纳米孔蛋白，测序准确率大幅提升，在没有进行basecall算法的优化下，单次准确率已达到95%。此外，齐碳科技研发了基于有机基材和硅基材的两种流体芯片，耗材可拆卸，有效降低测序成本，同时还完成了自主ASIC芯片设计，全流程国产化生产，真正实现中高通量芯片的自主可控。“在过去的五年里，经过不懈努力，我们欣喜地看到纳米孔测序技术的准确率随着蛋白生化和算法模型的进步在不断提高，预期在不久的将来可以比肩当下的主流测序技术。在通量方面，随着芯片设计和工艺的成熟完善，纳米孔测序技术将更灵活地适应各类应用场景。”白净卫博士强调。发布会上，齐碳科技还宣布了其位于成都天府国际生物城的生产基地正式竣工。该生产基地总面积约4000平方米，共3层，总投资金额达2亿元人民币，设有办公区、展示区、蛋白生产车间、试剂生产车间、仪器生产车间，以及检验区域、仓库等各项功能区。齐碳科技位于天府国际生物城的生产基地生产基地计划投产产品涵盖建库试剂盒、测序试剂盒、生物芯片、纳米孔基因测序仪等。投入使用后，每年将生产纳米孔基因测序仪2000台，配套检测试剂盒、芯片100万人份测试量。中关村协同创新基金总经理孙次锁表示：“我们一直秉承‘技术偏好型’的善意投资人理念，致力于支持硬科技企业的创新发展。此次齐碳全自主研发纳米孔基因测序仪的量产和生产基地的竣工，标志着齐碳从研发阶段正式步入市场化阶段，也展示了其国际一流的技术研发能力和前瞻性的战略布局。在技术壁垒极高的纳米孔基因测序上游领域，齐碳科技率先入局，在国内开启学术研究和产业化工作，奠定领先地位，为后续产品市场化及商业化提供了有效保障。未来期待齐碳科技为基因测序行业注入更多新动力，早日造福人类健康。”Alpha Test成果丰硕 奠定国内纳米孔测序技术信心　　2020年9月，齐碳科技发布了中国首台自主研发的纳米孔单分子基因测序仪，基于该产品的Alpha Test今年5月正式启动。发布会上，齐碳科技首次公布纳米孔基因测序仪QNome-9604在多领域、多场景下的优秀表现。齐碳科技联合创始人谢丹博士表示，在Alpha Test阶段，齐碳科技与病原体研究、遗传病研究、肿瘤研究、司法刑侦、动植物保护等领域的头部企业、高校、科研院所等多家机构开展合作，涉及70多个项目，1500多个样本。项目涵盖土壤宏基因组测序、疾病检测、物种鉴定、基因组组装、病毒分型、临床病原检测等。齐碳科技联合创始人谢丹博士分享Alpha Test阶段测序数据在这些合作项目中，通过利用纳米孔基因测序仪QNome-9604对大量细菌、病毒和人类基因组样本进行测序，已累计输出800Gb数据。而这些数据也为将来更多的创新研究，提供有力支撑。　 发布会上，谢丹博士还介绍了Alpha Test阶段的测序数据表现：“单张芯片的最大孔数为325、最大数据量产出为1420Mb、最大N50为36Kb，最长reads为290Kb。”谢丹博士认为，Alpha Test阶段的数据表现，证明QNome-9604产品的性能和可靠性符合预期，可以满足下游应用端用户的需求。随着研发不断进步，产品性能还将得到更快速的提升。随后，他还分享了Alpha Test阶段在血流感染宏基因组检测、细菌基因组组装、法医领域SNP位点测序、肿瘤融合基因检测等6个典型案例，展现了纳米孔基因测序技术在多个应用场景中的优势和广阔的市场前景。四川大学华西基础医学与法医学院侯一平教授表示：“全球法医实验室广泛使用DNA检测来侦破刑事案件。DNA测序对序列结构解析的优势有益于法医DNA分析。便携的纳米孔测序仪更加适用于犯罪现场分析，近来逐渐在法医领域崭露头角。我们釆用齐碳四代测序平台进行了法医遗传标记研究，获得了可喜的进展。”此外，扬州大学李瑞超教授也就Alpha Test阶段的合作做出了评价。他说，通过测试，齐碳科技研发的初代测序仪QNome-9604在多重耐药菌基因组测序与组装方面表现良好，加速了耐药菌基因组学研究。相信随着技术与产品的更新迭代，越来越多的应用领域将会显现！多元场景下的优秀测序数据表现让应用端看到了国产纳米孔基因测序技术的更多可能性，从而奠定了业内对国产纳米孔基因测序技术的信心。厚积薄发，齐碳科技掀起基因测序国产替代浪潮近年来，国家加大了对国产仪器的支持力度。2021年以来就已有14个省市陆续发布新的政府集中采购目录及政策标准，明确了政府采购应遵循国产优先原则。此外，国家对生命科学也愈发重视，各地方政府相继出台多项政策明确支持基因产业发展。基因测序这一细分领域顺应发展大势，拥有巨大的市场前景，吸引了大量资本涌入。这些为齐碳科技这家基因测序界黑马提供了非常好的发展机遇。 据悉，齐碳科技在从事纳米孔基因测序仪及配套芯片、试剂耗材研发与制造的同时，一直秉承开放、合作的态度，为中下游用户提供技术支持和产品支撑，加速构建基于纳米孔基因测序技术的生态平台。正如齐碳科技CEO胡庚博士在发布会上所说，“当前的技术和产品仅仅是一个开始，未来齐碳将不断加速技术、产品和场景的探究步伐，为用户提供各个场景下‘从样本到结果’的基因测序解决方案。”长期关注生物科技领域投资的高瓴创投表示：“由于基因行业上游产业门槛过高，长期以来国际巨头占据着最主要的市场份额。在国内大力发展原发创新的背景下，基因测序领域未来发展空间巨大，国内企业更是大有可为，齐碳科技作为国内第一家、全球第二家造出纳米孔基因测序仪并即将开始量产的高科技企业，在技术壁垒、效率、成本等多个方面都有很强竞争力，希望齐碳科技能引领中国基因测序上游领域发展，实现弯道超车。”

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

据美国物理学家组织网近日报道，英国牛津纳米孔技术公司在佛罗里达州基因组生物学与技术会议上宣布了一个爆炸性消息，即推出GridION和MinION 两款基于新一代DNA测序技术的便携式基因组测序仪，后者仅有U盘大小，可插入电脑USB端口完成测序，价格仅900美元。 　　两个仪器都是基于纳米孔测序技术，采用一种特殊的蛋白在薄膜结构上打出纳米级小洞或小孔，在膜的一侧施加电压将单条DNA链(带负电)拉进纳米孔。 当DNA的化学碱基通过时，引起细微的电流变化，测量这种变化即可识别出不同的碱基(T、C、G和A)组成顺序，然后通过电脑将每一部分的结果编织在一起 呈现。人类基因组包含大约30亿个碱基，DNA测序就是将这些碱基的顺序识读出来。 　　该消息令投资者大为振奋，而对于牛津纳米孔技术公司的竞争对手美国Illumina公司和生命科技公司来说犹如一记重创。生命科技公司于今 年初推出的最新台式离子质子序列发生器测序需要24小时，价格约15万美元。相比之下，如果将20个单元连接在一起，GridION可在15分钟内完成整 个人类基因组测序，价格为5000美元 如U盘大小、即插即用的MinION可直接插入笔记本电脑USB端口测序。 　　无疑，新测序仪将带来DNA测序更为广泛的应用，允许非专业科学家提取DNA信息，即使在野外研究人员也可将样品置于仪器中，将其插入载有 相关软件的笔记本电脑后，几乎片刻就会得到基因组样品的信息，以确定植物或动物的遗传性状。种子研究公司可使用它来分析田间作物，如查查是否有外源混合 肉类检查员可拿它测试不同类型的微生物 生物学家可以用它来寻找几代人基因中的微小变化。 　　然而，在这些愿景中也有小小瑕疵：目前这种设备有4%的错误率 MinION是一次性的，产量不如GridION高 尽管该公司称，在今年 某个时候发售相关产品之前，价格会大幅下降，但对于许多应用者来说还是有些贵。

■基于高通量测序结果进行深度的数据挖掘，能够对样品中的生物组成进行较好分析，有助于建立快速、准确、系统的中药制剂的生物成分分析方法。 　　■不管是一味药里含10种生物还是含20种生物，这一技术都可以一次性检测出来。得益于技术的进步，还可以一次同时对数十种中药制剂进行检测，而成本只在6000元人民币左右。 　　■相比国外的研究成果，青能所的分析方法更加系统化和全面，目前研究团队已经有多项发明专利被受理，还申请了多个软件著作权。 　　中药，在大多数西方人，以及接受过西方医学教育的中国医生看来，因为其疗效无法从根本上被科学解释，而不被国际主流医学界认可。这种不认可表现在，我国中药制剂(包括丸剂和散剂)的出口额一直在低位徘徊。 　　而随着中科院青岛生物能源与过程研究所(简称青能所)对高通量基因测序技术的成功应用，中药制剂面临的这一困境有望得到改变。目前，青能所与山东省医学科学院药物研究所共同组成的团队已经完成了第一步&mdash &mdash 利用基于高通量测序数据分析的中成药生物成分分析新技术，对中成药&ldquo 六味地黄丸&rdquo 进行全面生物成分(处方物种和杂质物种)分析，相关成果发表在英国自然出版集团旗下的《科学报告》杂志。 　　国外检测&ldquo 不一致&rdquo 　　我们证明&ldquo 一致性&rdquo 　　2012年，澳大利亚科研人员发表的一篇文章引起国际社会广泛关注。研究人员为澳海关所检测的15种中药中，发现许多药物的实际成分与说明书所写成分不符，有的还含有多种有毒物质，乃至濒危动物成分。 　　&ldquo 当时看到这方面的报道，感觉很想做些什么，从正面的角度对中药进行阐述。&rdquo 山东省医学科学院药物研究所白虹副研究员告诉记者，从那时起他们开始关注高通量测序技术在中药领域的应用，&ldquo 我们发现基于测序的物种鉴定在单味药材中的报道较多，但利用高通量测序技术分析中药制剂的生物成分，国内几乎无人涉足。&rdquo 　　在一次学术交流中，白虹了解到青能所单细胞研究中心生物信息学团队一直致力于高通量测序技术在生物混合样品分析中的应用，这恰恰正是自己所需要的。双方在进行了初步尝试后发现，这一研究有较大的可行性，进而确定共同组建团队，用高通量基因测序技术对中药制剂进行生物成分检测分析。 　　&ldquo 可以说，我们最开始的目的就是为了给中药制剂正名。既然国外研究人员能通过新技术证明中药制剂的检测成分与说明书不符，那我们也可以用新技术证明，大部分中药制剂的成分与说明书是一致的。&rdquo 白虹表示。 　　&ldquo 一个中药制剂一般含有多种生物，这些生物又含有成千上万个小分子化合物，其中一些小分子化合物作用于人体的一些蛋白质，这些蛋白质又和某些疾病密切相关。&rdquo 中科院青能所助理研究员苏晓泉告诉记者，如果这一链条能被科学&ldquo 打通&rdquo ，就可以证明中药制剂的科学性，从而为其&ldquo 正名&rdquo 。 　　比国外的检测方法 　　更系统化更加全面 　　对中药制剂的成分分析，目前国内外机构大多是通过化学分析方法，即通过光谱和色谱手段对中成药的化学成分进行测定。但这一方法无法检测中药材采收或加工过程中的生物污染、替代品、错误鉴别、伪品、掺假。科学、合理、可操作性强的中药制剂生物成分分析方法也被提升到实现中药现代化、产业化和国际化的高度。 　　&ldquo 中药制剂生物成分分析的核心任务可归结为对包含多个生物物种的混合体系(混合生物样本)的物种鉴定。基于高通量测序结果进行深度的数据挖掘，能够对样品中的生物组成进行较好分析，有助于建立快速、准确、系统的中药制剂的生物成分分析方法。&rdquo 青能所宁康研究员说。 　　研究人员以&ldquo 六味地黄丸&rdquo 为研究对象，探索新方法的可行性。苏晓泉和同事一起优化了基因组提取方法，选择了合适的DNA分子标记，建立了六味地黄丸的参照数据库，并利用第二代高通量测序仪对不同厂家的多个批次的药进行检测分析。一次检测他们就可以得到几个GB的数据，再将测序结果与数据库中的DNA分子标记相对照，就能得知这些DNA是来自于哪些生物。&ldquo 通过检测，我们发现，不同厂家的同一种药，与《药典》的标准相比在接近性上各有不同，各厂家出产的不同批次药品，稳定性也各不相同。&rdquo 苏晓泉说。 　　&ldquo 这些检测结果，并不能说明哪个厂家的药好，哪个不好。毕竟国家还没有中药生物检测的标准，我们也只是进行了初步的探索。&rdquo 白虹说。 　　&ldquo 相比起澳大利亚研究团队发表过的研究成果，检测方法都差不多，但我们的分析方法更加系统化和全面，目前我们的研究团队已经有多项发明专利被受理，我们还申请了多个软件著作权。&rdquo 苏晓泉表示。 　　已成功迈出了第一步 　　评价体系将日臻成熟 　　&ldquo 六味地黄丸&rdquo 检测分析的成功，并非意味着高通量测序技术能检测所有中成药，&ldquo 由于这一方法是基于DNA分子标记来实现物种鉴定，所以从理论上只适合于药材直接粉碎后入药的丸剂或散剂。&rdquo 白虹说。 　　当然，这一新技术针对大处方药也有自己独特的优势，&ldquo 不管是一味药里含10种生物还是含20种生物，这一技术都可以一次性检测出来。&rdquo 苏晓泉说，得益于技术的进步，一次可以同时对数十种中药制剂进行检测，而成本只在6000元人民币左右。 　　白虹认为，当前这一技术主要用来分析中药制剂的生物成分，&ldquo 我们将进一步完善生物成分的分析方法，再结合化学成分分析，进而形成更为完整成熟的中药制剂评价体系。&rdquo 白虹还强调，国外学者提及的中药有毒成分要客观看待，&ldquo 不仅中药，西药中有些成分吸收多了对人体也有害，关键在于剂量和在医生指导下用药。&rdquo 　　至于最终能形成证明中药科学性的方法和理论，对研究团队来说还很遥远。但&ldquo 生物&mdash 小分子化合物&mdash 蛋白质&mdash 疾病&rdquo 的链条在理论上是讲得通的，&ldquo 在这一链条中，一些环节已经有人在研究。但很多对应的关系不是现成的，要一点点去推导。&rdquo 苏晓泉说。 　　他们最终能为中药&ldquo 正名&rdquo 吗?从科学实验上迈出第一步后，还有更多的挑战等待着这支年轻的科研团队。 　　■名词解释 　　高通量基因测序技术是新一代DNA测序技术，即测定DNA序列的技术。相比起第一代测序技术，高通量测序技术可以一次对几十万到几百万条DNA分子进行序列测定，因此在有些文献中称其为下一代测序技术。同时高通量测序使得对一个物种的转录组和基因组进行细致全貌的分析成为可能，所以又被称为深度测序。

基因测序无疑是未来看好的技术之一，但其真实价值几何?什么样的创业项目不值得投资?什么样的技术才有护城河?什么样的应用方向才可能正确?基因测序的前景还有哪些瓶颈?作为基因测序领域的资深从业者，Life Technologies(现为Thermo Fisher收购)公司全国临床与科研事业部销售总监、Thermo Fisher公司全国临床市场战略总监柴映爽写了一系列文章，对上述问题进行了深入剖析。以下为柴映爽系列文章的第一篇：　　有一家无创产筛基因测序创业公司寻求1000万的融资，A和B两家投资者来洽谈。投前估值6000万，投后估值7000万。由于有多家感兴趣，因此公司持有人觉得有必要抬高价格以利谈判，把全国预计该做无创产筛的孕妇人数上升一些，把预计收费价格上抬一些，市场容量算出来有千亿，最后改为投前估值9000万，投后估值一个亿。　　由于基因测序是一个新的投资方向，又是资源稀缺性项目，对很多投资机构来说很难确定真实估值，恰巧市场有一家融资成功的同类公司估值两个亿，于是大家就以这家公司作为参比。最后认定一个亿的估值，A和B放弃对赌协议，各投资了500万。　　这就是国内目前不少基因测序项目在投资时发生的类似情况。基因测序属于小众的知识领域，对于投资者来说，存在知识理解的门槛，因此面对多个投资标的，投资机构很难鉴别哪个是优质项目。　　现实情况中，优质项目的创业者往往会考虑限制自己项目的估值，以利下一轮融资时有更多市场主动权。另外由于中国社会的复杂关系，基因测序的相关法规也不完善，创业者为了实现事业目标，以及融资后保证自己的股权话语权，也会邀请多个投资者参与，因此A和B可能都会得到机会。僧多粥少的结果是A和B还会去寻找其他项目，一些非优质项目也一样被纳入视野，后续其他优质项目估值会因此继续水涨船高，一定程度上促成了市场泡沫的形成。　　随着时间的进展，投资者逐渐积累了行业知识，鉴别无创产筛项目的能力上升，然而已得到投资的无创产筛基因测序公司在市场中的行为导致环境竞争上升，市场空间变小，新的无创产筛项目不再受到追捧，技术人才还在，投资的冲动也在，大家开始转向肿瘤领域，觉得可能比产筛市场还大，反正也算不清楚。在中国2014年开始加强反腐和新三板改革之后，加上传统产业亟待新的业务增长点，对于基因测序这样一个有很多想象空间的方向，有更多的创业者、资金、传统企业加入，热闹非凡，股市里各路公司都号称自己跟基因测序沾点边，股票都在大涨，这就是2015年开始的中国基因测序行业市场。　　基因测序无疑是未来看好的技术之一，医疗和健康，是基因测序最大的应用市场。从社会的角度来说，有更多的人关注基因测序是好事，有助于整个社会共同思考其合理的模式和创造它的真正价值。但是如同任何新技术曲线(下图)一样，基因测序正处于高峰前期的炒作阶段，高峰过后得不到回报的资金撤离，必然会制造一个下跌时期，就像2002年前后出现的互联网冬天一样。什么样的创业项目不值得投资?什么样的技术才有护城河?什么样的应用方向才可能正确?基因测序的前景还有哪些瓶颈?作为这个领域的市场从业者，在这里贡献一些个人看法，供创业者和投资者参考，也希望基因测序在正确的呵护下成长，在未来真正可以为中国的老百姓带来价值。　　一、市场格局介绍　　我们用个简单的波特模型分析一下目前基因测序行业的市场：　　1. 对上游供应厂家议价能力很低　　目前基因测序行业内的公司(我们暂把它们称为基因测序应用商)都存在一个问题，就是上游厂商只有Thermo Fisher(收购了Life Technologies)和Illumina两家能够选择，且选择了其中之一作为产品开发平台，就几乎不可能再更改到另外一家，除了仪器外，还必须向该厂商购买仪器运行所需耗材如测序芯片，即便是得到授权在国内生产的，也要购买关键部件。在这方面，应用商全部受制于上游制造企业，基本上谈不上有议价能力，采购的比例越高，议价能力越弱。　　当然，上游厂家处于初期市场竞争的考虑，在市场未饱和时，一般不会涨价反而有可能继续降价，但面对亲密程度不同的合作者，价格有可能不同。以无创产筛为例，从公开资料来看，基因测序应用商每个检测的成本中必须向上游厂家采购的试剂要占到至少20-30%，因此，市场不断扩大，对上游厂商是很有利的，因为其中的20-30%都是自己的，随着应用商优化工作流程降低其他成本，这个比例还可能进一步增高，届时只要一涨价，这些基因测序应用商就只能够接受。这一点和另一分子诊断目前的主流平台定量PCR不同，定量PCR的试剂盒厂家已经完全不受制于任何一家上游制造企业。　　2. 对下游客户议价能力有限　　在医疗健康领域，基因测序应用商的产品，基本上还是通过医院到达消费者手中。也有一些公司在探索引导个人基因组数据的另类消费，如做高端基因体检等等。基本上基因测序应用商都没有自己的医院资源，很多还需要依赖渠道商去打开终端市场，由于医院的数量有限，目前有高通量测序试点资质的医院更少，面对同一家医院入口，市场中同类的基因测序应用商的数量，远远高于有实力的渠道商数量，因此在下游采购者方面的议价能力也显得不那么强，何况中国医疗环境一直倡导低水平广覆盖的原则，终端定价还要受到地方经济水平和物价收费的制约。　　3. 新的进入者分割有限的市场资源　　基因测序应用市场以临床医院为主，基于中国医院的实际情况，每一个市场在起步阶段如果两种模式并存的话，集中收样模式基本上会输给投放模式。限于各种条件，三级医院是目前看得见的高通量基因测序市场，全部加起来大概在1400家左右，但目前高通量测序临床上只开展了四个专业方向的应用，因此实际能应用的医院还不够多，再加上试点单位的限制，商业通路环节的成本升高，短期来看市场资源还是有限的，但新的进入者还很多，资本市场比较充沛，除了从科研转型的国内国外创业者以外，传统医疗企业、非医疗企业都在琢磨进入，而基因测序的技术人才以及不得不具备的生物信息学人员显得比较有限，大部分公司很难同时拥有优秀的技术人才+生物信息学人才+基因领域市场营销人才的组合团队。未来不排除上游厂商也进入这一领域分享蛋糕，会给现有的应用商带来很大的威胁。　　4. 同业竞争格局　　2015年之前，多数基因测序应用商重点关注无创产筛领域，随着几家公司拿到CFDA注册证，市场格局大体形成，不具备下游控制力的小型公司很难后来居上，因此从2014年下半年起，很多应用商转向肿瘤领域，同质化的现象比较重，这里一个问题是终端资源有限，大家基本策略都是买仪器—投放医院合作收样本—自己建黄种人肿瘤数据库—用数据库评估药物疗效或患者风险。而全国拿到无创产筛试点的也就108家，肿瘤试点20多家，遗传病试点没公开，基本也在10-20家左右，辅助生殖试点更少。在临床市场份额方面，Thermo(Life)确实走在了Illumina之前，医院的装机量已经大大超过了Illumina，试点单位中更是如此。试点单位已有了仪器，且目前国家开放二次试点的可能性很小，加上目前非试点医院中已经不少已经有了高通量测序仪，使得再次投放的市场空间和利润空间都变得有限，市场上至少有20家以上测序应用商，部分手中还有仪器没有投放出去，因此在试点政策取消之前，如今单指望投放仪器来掌握终端医院市场已经很困难，即使能成功投放，可能多家供应商不得不同时分享一家医院有限的样本量，企业固定资产很高而回报现金流很有限甚至收不回投放成本。　　同业竞争格局产生的一个负面影响是基因测序应用商的利润下降，为了竞争有限的医院资源，大家不断降低下游价格，甚至出现亏本竞争。有些大幅降价实质是暗中牺牲了质量。正面影响是部分测序应用商开始尝试新的思路降低成本，比如从外周血里捕获胎儿有核红细胞或是检测游离甲基化DNA以减少测序深度和通量，客观上带动了技术层面的探索。或是通过更好的数据解读服务来强化对医生的指导以增加下游话语权，客观上加深了临床对基因测序的理解，使得基因测序能更加正确地应用于临床工作。　　5. 新的替代方法目前不具备威胁　　基因测序是分子诊断的金标准，目前无法取代。高通量测序的最大优势是将几十个上百个基因检测一次性完成，并精确检测突变类型和结构变化细节，非常适合需要短时间内完成多种鉴别诊断的临床应用领域(前提是这些基因检测都具备临床意义)。PCR方法方便快速，但在检测更多靶点时，多重PCR的条件很难优化。基因芯片比测序好的地方是可提供高度一致性的数据，但易出现假阳性，往往还要测序或定量PCR进行验证。质谱方法快速且便宜，但基本还是检测蛋白质和代谢物，应用到检测核酸还有困难。也有人在尝试开发用常规一代测序检测大量基因位点的方法，效果还不得而知。当下出现了一些新的技术探索，如从外周血里寻找循环肿瘤细胞(CTC)，或是用数字PCR检测外周血里的游离DNA片段(cfDNA)等等，这些技术都还在很早期的阶段，仪器的检测精度有限，另外临床价值不清晰，肿瘤细胞进入血液的时间和比率是多少，检测到的细胞能代表什么肿瘤，细胞数量或cfDNA含量和实体肿瘤大小关联程度有无标准，如何去除大量生物学计算带来的误差，都还在研究之中。目前来看，能代替基因测序的概率偏小，更多出路是和基因测序联用。　　未完待续，精彩内容请关注后续系列报道：　　基因测序，风口上的思考(二)：基因测序的误区和瓶颈　　基因测序，风口上的思考(三)：什么才是护城河?　　基因测序，风口上的思考(四)：对未来的预测和建议　　作者介绍：　　本文作者柴映爽，上海医科大学预防医学专业学士和国家CDC病毒所基因工程学硕士。曾在欧美制药公司工作，2004年初进入Life Technologies 的前身Applied Biosystems公司工作至今，见证了十年来中国基因科学和分子诊断的飞速发展。个人兴趣在于研究基因科学的最新成就，致力于推动成熟的基因科学成果进入中国分子诊断市场并得到健康持续的发展，使得中国的患者能够受益于最新的分子诊断技术。　　本文仅代表作者个人观点，与作者所供职机构无关。