第四代高通量纳米孔测序仪开机成本再降， 国产基因测序打开更广阔空间

21 世纪经济报道记者 杨坪 深圳报道

国产基因测序仪再现新突破。

【资料图】

近日，21 世纪经济报道记者获悉，国内第四代基因测序技术“独角兽”安序源对外发布了第四代高通量纳米孔基因测序仪（AXP100-RS），其开机成本低至百元级，拉开了测序行业低成本长读长发展的序幕。

安序源产品总监涂浩波指出，该产品在保持长读长、高通量和高精准度的情况下，兼具超低成本的关键在于公司独有的、基于CMOS工艺的大通量芯片，“我们目前已经推出了全球唯一量产的12英寸纳米孔测序晶圆，这款芯片进入了稳定量产的阶段，单张芯片的数据产出可达 100Gb，单张芯片成本远低于100美金，测序成本低至0.3 美元/Gb。”

值得一提的是，目前主流的第二代基因测序仪厂商中，以代表性的高通量仪器来看，Illumina每张芯片价格在一万美金以上，华大智造（688114.SH）的也在数千美金。

在部分市场人士看来，随着第四代基因测序仪技术进一步成熟，有望补足第二代测序仪读长短、流程复杂、仪器体积大等短板，扩大测序技术的应用规模，并依托较低的成本进一步下沉到基层市场。

基因测序技术“四代同堂”

基因作为生命科学“中心法则”的底层代码，近年来，基因测序产业链中游和下游的需求持续增长，上游的基因测序仪成为生命科学领域中最炙手可热的工具之一。

目前，主流的基因测序技术“四代同堂”，并行存在，每种测序技术各有所长，但又各有短板。从近年的科研突破和下游应用需求来看，长读长测序是行业趋势，受限于成本高企的影响，长读长技术应用占比仍然较小。

第一代测序为Sanger法，其特点是具备较长读长和较高准确率，但通量低、成本高，难以满足现代生信分析模型对于数据体量的要求。

第二代测序（NGS），全球测序仪的霸主Illumina，以高通量、高准确性的技术特点快速进入市场，并推动基因测序成本的快速下降，以相对成本优势占据了垄断地位十余年，在基因测序从高精尖的科研服务渗透进临床应用的过程中发挥了举足轻重的作用。

目前，全球市场普遍以二代基因测序技术（NGS）为主流，占据接近80%的市场份额。国内企业华大智造（688114.SH）通过收购CG公司获取了测序仪核心专利技术，也攻破测序仪的国产难题。

不过，二代基因测序仪也并非万能，它的读长短、流程较为复杂、操作难度大等问题，无法覆盖更广泛临床场景下复杂样本的测序需求。

“虽然第二代测序技术较第一代成本大幅下降，但要在临床端大规模应用，成本仍然很高。首先是测序仪器普遍在40-70万美元，一个全基因组测序至少需要2000-5000美元。然后是时间成本，第二代测序技术依赖基因样品的扩增过程，大量的洗脱过程既增加成本和样品制备的时间，也容易出现错误累积；三是读长，第二代测序技术普遍读长为150-400bp（碱基对），无法满足更高的科研需要。”华南一家生命科学领域第三方服务机构合伙人对本报记者指出。

因此，近年来，以单分子荧光测序和单分子纳米孔测序为原理的三代和四代测序技术，凭借超长读长、灵活便捷等特点在近年来受到了市场广泛关注。

第三代测序技术的头牌企业Pacific Biosciences（以下简称“Pacbio”），已在美国纳斯达克上市，一种基于零模波导的单分子实时测序方法，准确率较高的长读长测序技术，但测序价格高企，应用范围受限。

第四代测序技术则称为纳米孔测序，是基于电信号测序的技术，可根据电流信号识别每条核酸分子上的碱基信息，从而实现对单链核酸分子的测序。

“第四代测序仪的最主要优势是可以实现超高读长，读长可以达到10kb 到数百kb（千碱基对），并且不需要洗脱和PCR 扩增，直接测序并且实时获取序列信息，设备成本比较低。”前述第三方服务机构合伙人进一步指出。

海外市场上，早在 2014 年，罗氏便收购第四代测序技术公司 Genia，Illumina也紧盯长读长测序技术，欲补齐自身NGS短板，曾投资全球纳米孔测序龙头Oxford Nanopore（牛津纳米孔公司，以下简称“ONT”)。2021 年 9 月，ONT已成功在伦敦证券交易所上市，首日市值一度飙升至68亿美元，不过该公司目前尚未盈利，预计 2026 年盈亏平衡。

国内市场上，各路资本也纷纷布局第四代测序技术。

2023 年 3 月，A 股上市公司万孚生物（300482）（300482.SZ）公告，拟以自有资金出资3000万元投资北京普译生物科技有限公司，后者专注于以生物纳米孔为基础的新一代核酸及其他生物聚合物测序仪与配套试剂耗材开发。

万孚生物在公告中指出：“纳米孔测序技术有望从读长，速度、表观遗传等方面，为肿瘤伴随诊断与早筛、遗传病与罕见病诊断、细胞与基因治疗等临床应用场景带来新突破。”

“目前各家纳米孔测序技术解决了长读长的问题，在精度和成本方面仍然有待于突破。纵观历史产业规律，测序技术的终局趋势将是低成本的长读长。”一名资深的第四代测序技术人士对记者表示。

安序源破局

尽管第四代基因测序技术发展尚处早期，但市场上也涌现出了部分头部玩家。

其中，相对成熟的单分子纳米孔测序仪来自于ONT，2014年，ONT的首款商用设备MinION（便携式测序仪）诞生，因“U盘式”、“超长读长”、“实时结果”、 “按需测序”等优点备受市场关注。此后ONT不断扩大产品线，推出了GridION、GridION X5台式测序仪和高通量测序仪PromethION等不同类型尺寸的测序设备。

不过，华大智造招股书认为，“ONT的第四代纳米测序仪虽然单分子测序技术相较于高通量测序技术的读长更长，但是其单个碱基错误率在 1~10%左右，高于高通量测序技术”。

2021 年 10 月，ONT 上市时，其测序设备DNA/RNA数据的原始读取准确率已从2014 年80%提升至99.8%，但市场普遍认为，第四代ONT 测序仪的准确度仍有进一步提升的空间。

安序源产品总监涂浩波向记者介绍，作为国内第四代基因测序仪的代表公司，安序源技术路径是CCS+纳米孔单分子测序，融合了第三代Pacbio测序仪和第四代ONT测序仪的优点，基于纳米孔芯片的小型化可移动单分子测序平台，可以兼具高通量、长读长、高精度、低成本的特性。

“安序源第四代测序仪AXP 100-RS目前产出数据质量良好，安序源的核心竞争优势主要有三点：一是高密度芯片带来的成本和通量优势，即成本更低且通量更大；二是采用环化测序技术后能带来的准确度显著提升。此外，我们采用了交流电的形式，多维度进行测量，信号清晰，是真正的单分子、单碱基测序。”涂浩波进一步表示。

此次发布的新品AXP100-RS测序仪，未来将在遗传病、传染病、癌症等领域的应用探索，安序源CEO田晖在本次产品发布会指出：“测序技术这几十年来，硕果累累，市场巨大。但受限于开机成本和数据产出成本这些制约因素，测序应用的领域仍然非常有限；即使在已开发的重点应用领域中、例如肿瘤检测，测序可以说还处于萌芽阶段。”

从测序上游厂商的业绩，以及测序下游企业的应用产品布局来看，目前整个测序行业的价格下降进入了瓶颈期，需要新的革命性测序产品来引领行业方向。

本报记者从安序源发布会现场了解到，公司最大的技术优势是在生物芯片，其基于量产大晶圆，能够将测序开机成本降低至百元级，单位数据产出成本也远远低于NGS，未来还可以通过技术升级，进一步降低测序成本。

随着测序价格的下降，将带来下游应用领域的极大扩展。根据illumina在第41届JP Morgan摩根大通医疗健康产业年会上发布的相关数据，预计2027年，全球测序应用总目标市场将达1200亿美金。

“我们会以基因测序为开端，将更多硬科技注入体外诊断领域，打造大健康产业的IC+BT底层平台。通过大规模量产工艺的价格优势，带来触手可及的万物测序，打开认知生命本源的新视野。” 田晖说道。