齊碳科技發(fā)布四代納米孔單分子基因測序儀

9 月 21 日，齊碳科技有限公司（以下簡稱“齊碳科技”）發(fā)布了四代納米孔單分子基因測序儀QNome-9604。這是中國首臺自主研發(fā)的四代納米孔單分子基因測序儀，填補了中國市場的空白。

QNome-9604 小型便攜，一同發(fā)布的還有測序芯片 QCell-3841 和測序試劑盒 Qeagen-8。三者配合，可以達到 150k 以上的超長讀長，8 小時穩(wěn)定產(chǎn)出 500M，適用于微生物檢測、擴增子測序等快速靈活的使用場景，可分離式芯片設(shè)計極大降低單次使用成本。

QNome-9604 的發(fā)布，對于齊碳而言是一座重要里程碑，對于中國基因檢測行業(yè)來說，也是補足上游產(chǎn)業(yè)鏈、躋身世界一流測序市場的一大進展和突破。齊碳科技成立僅 4 年，一直在中國納米孔基因測序儀及配套試劑的自主研發(fā)、制造領(lǐng)域位居前列，深受資本青睞。2020 年 5 月，齊碳科技完成了由高榕資本領(lǐng)投，銀杏谷資本、雅惠投資等跟投的超 1 億元人民幣的 A 輪融資。

關(guān)于此次齊碳科技發(fā)布產(chǎn)品，生輝聯(lián)系到了高榕資本的項目負責人，他表示：“在上游產(chǎn)業(yè)中，高榕希望能助力國產(chǎn)測序儀品牌走自主創(chuàng)新道路。齊碳科技無論是團隊實力還是產(chǎn)品性能都處于國內(nèi)單分子測序儀業(yè)內(nèi)領(lǐng)先地位。我們也希望這次產(chǎn)品的發(fā)布是一個契機，能吸引更多下游服務開發(fā)商一起努力建立國內(nèi)基因測序的生態(tài)圈，共同推進單分子測序在科研端、臨床端的應用?！?/p>

國產(chǎn)測序儀如何突圍

基因測序市場高速增長，行業(yè)上下游合作引人關(guān)注。從全球的范圍來看，測序市場規(guī)模增長最快的是亞洲市場，中國和印度的市場增長率均超過 20%。從中國精準醫(yī)療市場結(jié)構(gòu)上來看，基因測序在精準診斷產(chǎn)業(yè)中占據(jù)了最大份額，所占比例達 52%。根據(jù) CB Insights 的市場調(diào)研報告，從 2015 年到 2020 年，全球醫(yī)療診斷領(lǐng)域的融資金額從 365 億美元增加到 764 億美元。

圖 | 醫(yī)療診斷領(lǐng)域融資情況（來源：CB Insights）

基因測序產(chǎn)業(yè)鏈主要分為上游基因測序設(shè)備制造廠商，中游面向終端用戶的測序服務機構(gòu)及生物信息分析機構(gòu)，下游基因測序服務的使用者，包括醫(yī)療機構(gòu)、科研機構(gòu)、制藥公司和個人用戶等。其中，產(chǎn)業(yè)鏈上游是技術(shù)壁壘最高的環(huán)節(jié)之一，也是玩家最少的部分。從全球來看，上游基因測序儀大多被歐美大廠所壟斷，巨頭主要包括 Illumina、Thermo Fisher 以及 Roche。

在國內(nèi)，位于產(chǎn)業(yè)鏈上游的公司屈指可數(shù)。上游的高價壟斷嚴重限制了中下游的發(fā)展，對于市場議價極不利好。隨著基因測序行業(yè)的發(fā)展，中下游提供各種基因測序產(chǎn)品和服務的公司層出不窮，全球基因測序市場以前所未有的速度發(fā)展，引領(lǐng)技術(shù)革新是走出基因測序下游產(chǎn)業(yè)競爭紅海的關(guān)鍵。無論是從國家層面，還是市場需求角度，國產(chǎn)替代已成一大趨勢。

如何從巨頭環(huán)伺的市場中突圍？齊碳科技選擇了第四代測序技術(shù)。

第四代測序技術(shù)也稱為納米孔單分子測序，是基于電信號測序的技術(shù)，原理是通過電場力驅(qū)動單鏈核酸分子穿過納米尺寸的蛋白孔道，由于不同的堿基通過納米孔道時產(chǎn)生了不同阻斷程度和阻斷時間的電流信號，由此可根據(jù)電流信號識別每條核酸分子上的堿基信息，從而實現(xiàn)對單鏈核酸分子的測序

巨頭的動向揭示行業(yè)的風向。羅氏收購第四代測序技術(shù)公司 Genia 以及 Illumina 早前投資 Oxford Nanopore，并且后者目前估值已達到十五億英鎊，順利闖進以二代測序為主流的 “全球十大測序公司” 的陣營，這也從側(cè)面說明了市場對第四代技術(shù)的信心。

圖 | 全球十大測序公司

由于四代研發(fā)的困難，真正進入市場的公司寥寥無幾。目前，全球市場上研發(fā)四代測序的主要是 Oxford Nanopore 公司，旗下產(chǎn)品包括 Flongle、MinION、GridIONMk1、PrometnION 以及在研產(chǎn)品 SmidgION 和 Plongle。根據(jù)齊碳科技發(fā)布的產(chǎn)品參數(shù)，讀長方面，QNome-9604 四代測序儀可以達到 150k 以上，通量方面，8 小時穩(wěn)定產(chǎn)出 500M，可以與 Oxford Nanopore 公司的 Flongle 對標。價格方面，齊碳科技具備一定優(yōu)勢，并且計劃與科研院所和醫(yī)療機構(gòu)等展開合作。

在中國市場上，齊碳科技是四代測序技術(shù)的領(lǐng)頭人，短短四年，實現(xiàn)從原理樣機到工程樣機的研發(fā)，是中國唯一一家實現(xiàn)樣機開發(fā)并成功得到有效數(shù)據(jù)的企業(yè)。如今，產(chǎn)品定型發(fā)布上市，這一過程充滿挑戰(zhàn)。

以四代測序儀尋求突破

第四代測序儀的研發(fā)過程涉及多個學科，包括生物蛋白、流體芯片、信號處理電路、測序軟件等方面。并且，不同學術(shù)背景的研發(fā)人員相互交流、配合，需要不斷地學習磨合，才能夠?qū)崿F(xiàn)跨學科交流無阻礙。

齊碳科技解決這一挑戰(zhàn)的方式是組建一支跨學科的團隊。根據(jù)公開信息，齊碳科技聯(lián)合創(chuàng)始人白凈衛(wèi)、謝丹、胡庚分別是基因測序、生物信息和電子電路方面的專家，其研發(fā)團隊目前 70 余人，包括多位來自清華、北大、中科院、牛津大學等國內(nèi)外著名院校的高級專業(yè)人才。

其次，在這些學科領(lǐng)域上的研發(fā)都是不小的挑戰(zhàn)，納米孔蛋白是納米孔基因測序儀的核心硬件，用來提供納米尺寸的蛋白質(zhì)孔道，控速蛋白用來控制單鏈核酸通過納米孔蛋白的速度。以上兩種蛋白都是通過生物學方法培養(yǎng)并提取出來的，其結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造工藝都有較高的技術(shù)門檻。

此外，流體芯片需要為納米孔基因測序提供帶電的流體環(huán)境，增加測序通路，容納更多納米孔蛋白和控速蛋白并行測序，增加設(shè)備的通量和測序速度，同時提高穩(wěn)定性和耐用性。信號處理電路收集納米孔基因測序產(chǎn)生的皮安（pA）級別的極微弱電流，再加以放大，方便普通設(shè)備識別，同時要盡可能地去除噪音，保留有效信息。最后還需要開發(fā)人工智能算法，分析電信號，快速準確地讀出目標基因序列。

齊碳科技具有自主知識產(chǎn)權(quán)的納米孔蛋白和控速蛋白提升了測序速度和穩(wěn)定性；優(yōu)化的核酸文庫制備方案保證了長讀長測序能力和測序效率；創(chuàng)新設(shè)計的納米孔通道陣列結(jié)構(gòu)配合定制的 ASIC 專用集成電路，功能越來越強，尺寸越來越?。换?a target="_blank">深度學習技術(shù)的新型堿基識別算法提高了測序準確率。隨著生化、硬件和算法等基礎(chǔ)學科的進步，還將進一步提升納米孔基因測序儀的準確率和穩(wěn)定性。

“盡管基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白組研究迄今已有超過 20 年的發(fā)展歷史，但是人類對生命遺傳本質(zhì)的理解依然只是掀開冰山一角。整個行業(yè)既需要下游應用的多元化突破，也需要上游儀器制造的技術(shù)迭代，提供更全面且精準的信息內(nèi)容、更快速且低成本的數(shù)據(jù)輸出。從技術(shù)實現(xiàn)路徑而言，以 SBS 為代表的 NGS 測序和以納米孔為代表的單分子測序是已得到市場驗證的技術(shù)路線，并且可以互補實現(xiàn) DNA、RNA、蛋白的信息拼圖?！?高榕資本的項目負責人對生輝說道。

基于以上的技術(shù)儲備，相較于當下主流的二代測序儀，QNome-9604 四代測序儀具備了長讀長能力、實時分析、直接測序、便攜易用的特點和優(yōu)勢。

圖 | 不同測序技術(shù)比較

讀長更長，更適合檢測基因組結(jié)構(gòu)變異，進行宏基因組測序；可以實時輸出測序結(jié)果，因而可用于即時檢測和快速診斷；可直接檢測過孔核酸，所以能檢測 DNA 甲基化、RNA 及其修飾；文庫制備簡單，便于提供一站式解決方案；同時，它的儀器本身小巧便攜，能把基因測序從專業(yè)實驗室里解放出來，走進基層、社區(qū)，隨時隨地現(xiàn)場檢測，極具消費級應用的潛力。

第四代測序儀的研發(fā)極為困難，作為一家初創(chuàng)公司，齊碳科技用四年的時間帶來 QNome-9604 四代納米孔測序儀，打破了中國四代測序市場的空白，這是齊碳科技精準布局，專注市場需求的回報，也有望緩解歐美巨頭壟斷測序市場的局面。

人類對基因世界的探索征途才剛剛開始，QNome-9604 即將見證一個全新的測序時代的到來，將用低成本、高質(zhì)量、高通量的測序平臺，幫助科學家們實現(xiàn)自人類基因組計劃以來的夢想和希望。

提及對齊碳科技未來發(fā)展的期待，高榕資本項目負責人指出：“未來一方面期待齊碳不斷迭代升級現(xiàn)有產(chǎn)品，滿足更多下游服務伙伴公司們的需求；另一方面也期望齊碳能更深入挖掘納米孔作為一個平臺型技術(shù)的潛力，從基因組出發(fā)，進一步探索技術(shù)的可延展性?！?/p>

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原文標題：齊碳科技發(fā)布國產(chǎn)首臺四代基因測序儀，為中國基因測序市場加碼

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責任編輯：haq