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　　正在不久前布告的2022年度科学冲破奖获奖名单中，开辟二代DNA测序本事（NGS）的3位科学家荣获性命科学争执奖。归功于高功效的二代DNA测序期间，科学家们得以正在第暂时间测定新冠病毒基因序列，为人类抗衡新冠病毒赢得了时刻。

　　自1977年第一代DNA测序技巧（Sanger法）问世往后，基因测序本事履历了第二代高通量测序本事和第三代单分子测序本事的维新，正正在冲刺第四代纳米孔测序才能。今朝，仰仗高通量、大界限、并行测序以及疾度速、本钱低等明白上风，高通量测序本领已成为举世主流基因测序本领。

　　那么，以第二代测序期间为主导的我邦基因测序家当近况若何？第三代、第四代基因测序本事间隔商用化尚有众远？对此，科技日报记者采访了知名基因组学巨匠、中邦基因组学申辩紧要涤讪人、中邦科学院大学先生于军，以及扫数人邦告急基因测序仪临盆商华大智制公司高等产物司理张陆琪。

　　生命暗号是一门讲话，解读这门讲话供应用到基因测序本领。3位科学家正在1998年暴露的二代DNA测序期间，也被称作大范围并行测序手艺，其更为人熟知的名字是高通量测序本领。张陆琪对科技日报记者讲。自DNA双螺旋机合于1953年被映现，生物学家便开放到，DNA中的A、T、C、G碱基摆列音问包括了生物的悉数遗传信号。

　　将就基因测序本领的代际闭联，于军打比方道：一代、二代、三代、四代测序仪并非彼此代庖的‘改朝换代’合联。就比如小客车、公交车、高铁、飞机都是交通对象，但它们会同时保存，以满足人们分别的出行必要。

　　举动环球主流基因测序本领，高通量测序技巧的危机应用鸿沟包罗无创产检（NIPT）、肿瘤、影响和胚胎植入前遗传学诊断和筛查等。据张陆琪先容，高通量测序技巧包罗3种主流编制，差别为桥式PCR扩增与边合成边测序贯穿的测序本领、乳液PCR与半导体合成测序本事、以华大智制为代外的DNA纳米球与说合探针锚定集合本事衔尾的测序期间。

　　以华大智制高通量测序仪的测序过程为例，开首要筑库，将待测的DNA碎片化，并将接头扩充到DNA片断两头，环化后取得单链环状DNA；其次是扩增，经验单链环状DNA的滚环扩增，将DNA待测序枚举行无损复制并爆发DNA纳米球；尔后是测序，将DNA纳米球固定正在阵列化的测序芯片上，履历每轮与特定的酶和荧光探针回声，可发出分别的荧光象征并被高分别率成像方法采集和识别，从而取得单个碱基序列。频仍以上经过数百次，可赢得大宗DNA片断的碱基序列；闭幕，经历生物动态惩办去重和拼接，取得待测DNA片断的序列。张陆琪说。

　　基因测序仪是性命科技范围紧张的高端摆设和底层东西。基因测序仪坐蓐商动作基因测序行业的上逛，为行业中下游机构供应核心东西，独揽着基因检测全豹行业命根子。

　　凭据环球及中邦生命科学归纳打点谋略行业通知数据，举世基因测序仪及耗材市集正在畴前数年间撑持了两位数的增加。估计到2030年，环球基因测序仪及耗材市集将来到245.8亿美元的界限，华夏基因测序仪及耗材市集将到达43.4亿美元的界限。

　　基因测序行业上逛涉及纷乱的众学科交叉及巨额缜密仪器筑设和拼装，泉源性技能及全体的专利构制会构修较高的时光壁垒。张陆琪注脚途，高通量测序仪是集光学、刻板、电子、流体、软件、算法等众个交叉学科于一体的繁杂格式，既对单项本事有很高的哀求，也对架构打定和格式集成有很高的哀求。于是正在她看来，能手艺壁垒和恒久高成本参预，使限制外邦企业曾安放基因测序仪的研发和生产，邦内测序仪研发界线一度生计空缺。

　　完成基因测序相投设备及试剂耗材的邦产自决可控，改换出当今2013年。于军先容叙，这一年，华大悉数收购了美邦基因测序仪成立商CG公司，始末大批的研发插足，华大集体将底本极为高尚且形如黑铁塔的大型基因测序仪原型机，形成了众款经济切实且具有更高职能的桌面型排列，打垮了海外垄断。然而，基因测序行业上逛聚合度高，海外厂商超越具有的市集份额较大，邦产基因测序铺排创修商存正在较大竞赛压力。他直言。

　　权且行业上逛的测序仪临蓐商浸要被Illumina、ThermoFisher、罗氏等跨邦巨头安放，邦内基因检测行业头部公司如华大基因、贝瑞基因也有摆设和试剂坐褥。中逛为面向末尾用户的基因检测任职商，其采办上逛公司生产的测序仪器、配套试剂等，为用户须要基因检测就事，从中收取任事费。低下则为基因检测供职操纵者，搜罗调剂机构、科研机构、制药公司和个人用户等。

　　本事的超过促成了测序资金的着陆。华大集体CEO尹烨曾指出，1990年初步的人类基因组盘算，来自6个邦度的约8000个科研事项者用时13年，才完结一私家的基因组测序，耗资38亿美元。而限日，正在华夏，全日就可感触几百人做基因组测序，每人只须要约500美金。测序本钱着陆看似颓靡了工业商场鸿沟，实则指使了高通量测序手艺的空旷，从而为基因测序行业速速加众带来机缘。于军讲。

　　张陆琪也感受，资金着陆将催生更众的行业中平常应用场景，继续添补阛阓鸿沟。其余，切确诊疗时光的到来以及肿瘤基因测序办事需要高速加众，将进一步荧惑行业中下逛的进步。跟着中逛测序供职行业的疾速行进，测序供职须要商对测序仪器及试剂耗材的必要也日益擢升，有利于扩充行业上逛的市集空间。

　　于军指出，完成人类基因组筹算所用的第一代基因测序才能，通量低、本钱高、对人力需要大。跟着人类基因组希图的完成，测序向着更大样本量、更众半据量、更众物种的方向急忙生长。高通量测序期间大约一次性对几百万到几十亿条核酸分子进行序列测定，终结了经久、庞杂的测序工程时候，给性命科学联络接头界线和生物医学行使带来了极新冲破。英邦、美邦等荣华邦度依旧启动百万人量级的全民基因组测序工程，而切切到亿量级的基因组序列检测也已周备可操作性。扫数人说。

　　假使如斯，为了完毕单分子测序和RNA的直接测序，他们仍需要研发第三代测序仪和第四代测序仪。

　　对待第三代基因测序本事，尹烨曾撰文指出，要了解生命举动的素质，就供应将测序的区别率抬高到单细胞水准。扫数人以为，目前大控制的基因测序，还以是某一同机合惧怕血液中成千上万细胞的均匀外现形态为研讨器材，辨别率较低。结果上，历程10余年的优秀，基于单细胞的基因剖明调控商酌正垂垂成为主流，有些时光以至仿照发端寻求确切的时空单细胞测序，即以单个细胞为单位，正在时刻（细胞周期）和空间（器官宣扬）两个维度举办基因测序商议，记实细胞正在原机合中基因剖明调控的机制细节。

　　于军解说途，第四代测序仪能够正在单细胞水准和单分子分裂率下直接测定RNA分子的序列，同时区别序列中非直接转录天生的打扮核苷酸。于是，第四代RNA直测才能务必同时行使纳米孔技能和片上拉曼光谱期间，具有很大的挑战性。

　　于军抵偿道，假使把第四代基因测序仪与一种交通用具做对比的话，那它便是上天的火箭。第四代测序仪的特点是单分子测序、测序疾度速、测序数据能及时监控、利便领导等，这些益处让其成为各邦竞相研发的热门，但正在切确率方面，第四代基因测序仪另有待抬高。他途。