三代测序仪市场开始崛起：从拓展“广角”和“

作者：王韵壹、李英、熊慧卿

近期，贝瑞基因宣布公司参与完成的三代SMA（脊髓性肌萎缩症）临床回顾性研究成果发表。在此前，贝瑞基因提供技术支持的三代CAH（先天性肾上腺皮质增生症）、三代地贫（地中海贫血）的研究成果也已经发表。

所谓“三代”是指依托于三代测序技术进行开发。尽管当前基因测序仪市场上二代测序技术成为主流，仍占八成市场，甚至在一些领域，一代测序仪依旧被视为“黄金标准”，而第三代测序仪市场开始崛起。

贝瑞基因董事长兼总经理高扬直言道，无论是二代还是三代只是一个“俗称”，三代与二代也并非向下兼容的关系，“三代测序”最精准的描述是长读长的单分子测序，对应“二代测序”是高通量的并行测序。从描述中即可看到三代测序的特点是“单分子测序”、“长读长”、“高保真”。对应照相设备，即是拓展了“广角”和“景深”。

实际上，早在2003年，第三代测序技术原理就已发表，从原理到技术转化是在2015年10月，PacBio推出小型单分子测序仪Sequel，早前国内市场唯一的三代测序仪就是PacBio提供，但主要针对科研市场。事实上，财经网查询注意到，早在2017年，国内有团队宣布研发出亚洲第一台第三代基因测序仪并批量投产，但是研发和产业化进展也停留在了2018年。

从技术可及到场景落地，需要定位实际需求，基因检测数据最终落脚也是为了临床诊断和及时治疗提供依据。

在针对二代测序范围外的复杂基因突变类型进行测序方面寻求新的解决方案，三代测序技术被视作是二代测序技术的有效补充。一个理想和未来是，“随着技术的不断发展，加速携带者筛查范围扩大，一键解决单基因全病种检测”，而目前更为切实可行的落地场景是遗传疾病的筛查与诊断，且目前主要以单基因疾病为切入，针对已有临床表征的患者，可以通过检测实现疾病诊断。

“重复减小概率误差”

由于涉及基因数据及信息获取，测序设备的准确性尤为受到关注。

实际上，二代和三代测序在准确性方面均被提出过疑问，而这样的质疑则是来源于不同技术原理和路线，二代测序将完整的基因序列分割成小段而后解码，再重新组装成序列图谱；三代测序则有可能出现单次检测错误率高的情况。

贝瑞基因三代事业部总监任志林对财经网解释道，目前二代测序的瓶颈，主要是由于单分子荧光本身太弱，很难探测并精准识别，这就需要进行扩增成簇，将多个相同的分子捆绑在一起检测，就像多人一起跑马拉松，起点一致，但很快人就会跑散了。而随着测序的进行，“马拉松效应”会导致杂信号掩盖主信号，造成读长受限，准确度也会下降。此外，由于PCR过程中三个关键步骤：变性、退火及延伸的最适温度都与DNA序列本身的GC含量相关，这注定了GC过低或过高的分子在扩增成簇的过程中失败或被大大削弱，导致最终检测不到或检测质量下降。

三代测序实现了单分子测序，可以避免出现“马拉松效应”——一个人单独往前一直跑，只要拿着相机专门追踪摄影即可。

缘何可以实现单分子测序？任志林解释道，目前的技术下可以将单分子置于一个直径几十纳米级的纳米孔内，再配以几百纳米级的激光进行照射，就可以实现在纳米孔底部的单分子实时测序。“三代测序兼具了拓展广角和景深的特点。”

事实上，由于技术原理和路线不同，也决定了是系统错误还是随机错误，这样的误差能否修复。

据了解，以PacBio的三代测序为例，目前单分子的原始测序准确度在85～92%，平均值为87%。尽管不能实现百分百准确，但是任志林的一个观点是，这样的错误是随机出现的，不可能每次都出现在同一处地方，而统计学上的错误可以通过多次重复减小误差。

“随机错误可以通过增加对单个分子测序的次数来校正”，对于解决的办法，任志林指出，一种办法是对单条DNA分子滚动测序实现自我校正；另一种办法是通过同一条分子多次拷贝并行测序，不同的纳米孔同时检测同一条分子的多个拷贝，可以产生多个高质量的序列，然后再通过校正进一步减小误差。

数据显示，当三代测序的覆盖深度达到40×时，PacBio单分子测序的一致性准确度可以达到99.999%。

实际上，早在2003年，第三代测序技术原理就已发表，此后PacBio和ONT相继入局，从原理到技术转化是在2015年10月，PacBio推出小型单分子测序仪Sequel。

早前国内市场唯一的三代测序仪就是PacBio提供，但主要针对科研市场。而据信息显示，在2019年中国已成为PacBio第三代单分子测序仪装机量仅次于美国的国家，达到了120台。