成都科技人｜风起基因测序，成都登上全球“舞

作者：张馨予

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通过对话成都的硬科技从业者

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今天，首先从我国首台纳米孔测序仪谈起，将视线聚焦齐碳科技联合创始人谢丹。

科幻电影中，常有在太空飞船中进行基因测序的情节，不过这一情节的科幻感越来越弱——2016年人类首次实现了在太空中的基因测序，其结果与在地球上的测序并无二致。科幻已经成为现实。

得益于商业宣传，基因测序经科普祛魅了成百上千次，并通过“产前筛查”这类医疗应用进入寻常百姓家。这么看来，在太空进行基因测序，不过是将一个在地球上做滥了的实验搬到太空复现，有什么值得吹嘘的呢？

▲NASA宇航员Kate Rubins在太空进行基因测序

事情没这么简单。

成都齐碳科技联合创始人谢丹教授介绍说，虽然基因测序已经很容易实现，但目前大规模使用的测序仪却相当笨重，且这些仪器大多基于光学原理，有复杂而精密的显微镜系统，稍有晃动，就需调校。火箭发射震动剧烈，航天器又经常需要加速变轨，把又大又重的仪器发射到轨道上，还要保证光学部件随时可用，几乎不可能。

如何破题？科学家们打算另辟蹊径，从源头出发，让基因测序摆脱对光学系统的依赖。2015年人类首次实现的太空基因测序，其关键正是运用了一种基于测序新原理——纳米孔测序的仪器。这种小型化且在移动条件下也能使用的测序仪，让人类最尖端的生物技术成功迈过“太空”这道门槛，意义不可谓不大。

为太空基因测序提供技术支持的牛津纳米孔科技（Oxford Nanopore Technologies，下称ONT），是全球首家研制出纳米孔测序仪的公司。去年9月，齐碳科技发布了自主研发的纳米孔单分子基因测序仪，填补国内技术空白。

ONT成立至今超过15年，累积融资约8亿英镑（约合72亿人民币）；齐碳科技创立至今不到5年，累积融资额仅为ONT的2%（截至2021年3月，齐碳科技累计融资1.63亿人民币）。但从0到1地研发出纳米孔测序仪，ONT花了9年，齐碳科技仅用了4年。

中国首台纳米孔测序仪是如何诞生的，这为成都带来怎样的现实意义？我们专访了谢丹教授，意欲挖掘背后的故事。

谢丹是成都七中的毕业生，从中科大赴美深造，取得博士学位后在斯坦福大学开展博士后研究。2016年前后，谢丹回到成都联合创立齐碳科技，现同时作为博导负责华西前沿医学中心组学技术与生物信息研究室。谢丹回国的一大初衷，正是要造出可商用的纳米孔测序仪。

背景

风起人类基因组计划

提到基因测序，绕不开人类基因组计划（HGP）。该计划旨在通过测定组成人类染色体中30亿个碱基对序列，从而达成破译人类遗传信息的目的。

从1990年正式启动到2003年宣布完成，HGP吸引了中、美、德、日、英、法六国超千名科学家参与，被誉为和曼哈顿计划、阿波罗计划并列的人类科学史上三大工程。

▲2001年《自然》发表文章称HGP进度已达90%

但HGP只是把人类基因组图谱绘制了出来，离基因测序发展成造福人类的产业，还差十万八千里，原因之一，在于高昂的测序成本。首个人类基因测序，花费了30亿美元，而就算在HGP完成的2003年，要对特定某人进行全基因组测序，成本也高达5000万美元，而这也是第一代测序仪。

目前，占市场主流地位的二代测序仪，主要是以高通量为特征的下一代测序技术。二代测序仪的出现，已经给普通人的生活带来了实质影响，并衍生出一系列应用场景，比如产前筛查，比如遗传疾病诊断等。但这种影响还不够深入，产业化也不够充分，测序成本依然较高，让整个基因测序产业处于一种“行百里者半九十”的状态。

随着技术的不断迭代，以单分子测序为特征的第三代测序技术，则在同步发展，其中就包括纳米孔测序。

谢丹告诉我们，最初业内认为，二代测序和纳米孔测序是一对互补技术。

二代测序虽然结果准确，但测序读长很短，实际测序时需要把一条完整的长基因打碎成多个片段，最后再把不同片段的数据还原成完整数据，这过程就像拼图一样，耗时耗力，在数据还原的过程中也难免出现错误。而纳米孔测序读长很长，可以测一条完整的长基因，这给二代测序提供一个如何“拼图”的全局参考，提高了整体的测序效率。