发布时间：2024-04-25 22:41:22 来源: sp20240425
自从1977年第一代DNA测序技术（Sanger法）诞生以来，基因测序技术就被视作“抓住了生命科学技术的龙头”。近20年来，基因测序技术不断迭代升级，测序成本也随之飞速下降。在日前举办的2023队列研究及精准医学转化学术论坛暨第三届因美纳NGS大会上，与会者传递出更多积极信号：随着生物信息学分析及解读的进步，研究人员能够在有限的预算范围内进行更多的样本测序，这持续驱动着精准医学领域快速涌现出新见解、新发现。
基因测序技术应用现状如何？技术迭代与成本下降之间存在着什么联系？测序成本的下降会带来哪些影响？带着这些问题，科技日报记者采访了相关专家。
高通量测序技术为市场主流
近些年来，市面上常常出现各类标有“基因检测”字眼的广告，有的检测只需填写一份问卷就可得出健康结论，有的检测号称“能够测试儿童天赋”……各类鱼龙混杂的广告，让不少消费者对于“到底什么是基因检测”产生了认识误区。
实际上，基因检测技术是严谨而前沿的生物科学技术，是通过特定设备对被检测者细胞中的DNA分子信息作检测，从而使人们能了解自己的基因信息，明确病因或预知身体患某种疾病的风险。“DNA是由4种不同的碱基——‘A、T、C、G’根据不同的序列组成的双螺旋结构。如同‘0、1’作为信息的基本单元一样，‘A、T、C、G’作为生命的‘密码’，为人类认识生命打开了一扇大门。”华大智造产品市场中心总监汪婧婧给出了形象的解释。
第一代DNA测序技术出现后，还陆续出现了高通量合成法测序技术、单分子测序技术。不同技术路线适合的应用范围、应用场景不同，在成本、读长、通量和准确率等指标上也具有不同的优劣势，因此测序技术之间并不是严格的迭代升级关系。著名基因组学专家、中国科学院大学教授于军打比方说：“就好比小客车、公交车、高铁、飞机都是交通工具，它们会同时存在，以满足人们不同的出行需求。”
具体来讲，高通量测序技术通量高，在大幅降低了测序成本的同时又保持了较高的准确性；Sanger测序技术与高通量测序技术相比，虽然读长较长、准确率较高，但是有着成本较高、通量较低的缺点；单分子测序技术与高通量测序技术相比，虽然读长较长，但是成本与准确率无法同时达到相近水平。基于优劣势的综合比较，高通量测序技术成为市场主流。汪婧婧表示：“高通量测序技术是目前基因测序技术大规模商业化应用普及的主要推动力，在较长时间内仍将保持主流测序技术的地位。”
技术革新让测序成本下降
“每一次技术的突破和革新都会带来测序成本的大幅下降。”汪婧婧说。
资料显示，20世纪90年代开始的“人类基因组计划”中，来自6个国家的约8000名科研工作者用时13年，才完成一个人的基因组测序，耗资38亿美元。而在2009年，单个人全基因组测序耗资已降至约10万美元，2015年降至约1000美元。
测序成本下降的关键在于基因测序仪的技术革新。测序仪是基因测序产业链最核心的环节之一，是集光学、机械、电子、流体、软件、算法等多个交叉学科于一体的复杂系统，既对单项技术方向有很高的要求，也对架构设计和系统集成有很高的要求。其生产的技术壁垒明显，科技含量高，需要大量技术积累与资金投入，曾经一度被跨国巨头垄断。
我国人口基数大，有利于开展大规模人群的研究，但存在“重应用、轻研发”的倾向，国内测序仪研发领域一度存在空白。近年来，我国相关企业加大自主研发力度，国产测序仪迅猛发展。今年国产超高通量测序仪DNBSEQ-T20×2（以下简称T20）已经能够在输出超高通量数据的同时，保证测序数据的高质量，每年可完成高达5万例人全基因组测序，并成功把测序成本降低至100美元以下。汪婧婧介绍，T20降低测序成本的关键之一，在于其应用了开放式的并行处理系统，可同时支持6张超大尺寸的测序载片上机运行；此外，T20使用的浸没式生化反应技术可以通过在同一反应槽依次浸泡多张测序载片，完成多个测序循环。
曾经的高昂成本已经下降至如今的100美元以内，技术的进步不断推动着基因测序产业的发展。“测序成本下降看似降低了产业市场规模，实则促进了高通量测序技术的普及，从而为基因测序行业快速增长带来机遇。”于军说。
新应用场景促产业发展
任何技术的生命力都在于实际应用。基因测序成本的降低，给产业发展增添了新动能。“当基因测序技术成本降到一定的程度，基因测序就会逐步成为推动传统医疗向精准医疗转变的关键技术。因此，基因测序成本的降低，有助于加快人类对基因组学的研究，促进医学健康领域的应用，助力实现基因科技普惠人人的宏伟目标。”汪婧婧表示。
此外，测序成本的下降也必然会带动产业链的发展。测序仪设备位于基因检测产业链的上游，基因检测服务商位于中游，下游则是医院、科研机构、药企、个人等应用端。当基因测序更多地被应用于科学研究及临床医学领域中，新的应用场景将持续不断涌现，基因组学中下游产业也将得到长足的发展。
相应的，下游应用场景的拓展也会对上游供应商提供综合解决方案的能力提出更高要求。“上游供应商需通过形成丰富的产品矩阵和提供专业的服务能力，在基因测序、实验室自动化等领域建立全流程贯穿的一站式解决方案，进而为精准医疗、精准农业和精准健康等行业提供实时、全景、全生命周期的系统解决方案，才能把握下游应用场景拓展带来的广阔市场空间和机遇而获得高速发展。”汪婧婧说。
(责编：杨曦、陈键)