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四代基因测序,或将开启应用新盛景!

2025-4-3 16:13| 编辑: 归去来兮| 查看: 186| 评论: 0|来源: 小桔灯网 | 作者:灯哥

摘要: AI和数据革命可能是四代测序的最有力助手

高通量测序(NGS),即第二代基因测序技术的出现,极大降低了基因测序的成本,大大推动了基因测序的普及。站在新的起点上,根据常见的统计数据,中国基因测序市场规模预计在2030年超1500亿元,在增速的估量上,被视为发展最快的IVD细分领域,面对这块广阔的市场,要完全激活起来,似乎要有新的技术突破

这个希望可能要寄托在第四代基因测序,普遍认为纳米孔测序代表这个,与传统技术不同的是,纳米孔测序主要利用纳米级别的小孔,让DNA或RNA分子通过,通过检测分子通过时产生的电信号变化来确定碱基序列,无需PCR扩增,能够实现超长读长和实时监测,在检测结构变异、表观遗传修饰和实时临床诊断方面展现出独特优势,方法学的不同使得四代大大提高了测序效率,除了技术优势,最重要的还是上述所说的成本优化,随着测序仪器的优化和计算能力的提升,第四代测序技术的性价比越来越高,这符合了前述的基因测序进一步普及的逻辑

从第一代到第四代,基因测序经历了高成本低通量、读长短、测序错误率较高等瓶颈,终于来到了压轴代序。在科研领域,纳米孔测序已被用于复杂的基因组分析,帮助科学家更深入地理解基因组结构和功能;临床上,于感染病病原体检测,并有望在精准医疗中发挥更大作用,例如齐碳科技的QPrenano-3,华大智造的梧桐02、五岳01。有更多的应用想象正被探索中。

四代测序探索

我们常说第四代如何如何前沿,但在真实世界里究竟怎样,在市场应用中究竟有哪些更强的生产力呢。

目前,Oxford Nanopore在第四代仍处于领先地位,其2014年首推商用设备 MinION,直至今日仍在不断扩大产品线,巨头如罗氏、Illumina也均有布局四代测序,国内也有上述的华大智造,以及一批测序新秀。安序源推出了第四代高通量纳米孔基因测序仪 AXP100 – RS根据新闻信息开机成本低至百元级,康为世纪第四代基因技术的研发成果已开始规模化应用,等等,这些应用的不断涌现,如同爆发前期。

在科研领域,四代测序正推动生命科学研究的进一步发展,在基因组研究方面,其超长读长和无需扩增的特点,能够更准确地解析基因组的复杂结构和序列信息,以人类基因组研究为例,第四代测序技术可以轻松跨越基因组中的重复序列和结构变异区域,获得更完整、准确的基因组图谱。针对物种进化,更准确的物种基因信息,更利于研究进化历程和亲缘关系。还有更有效地识别和分析功能基因,尤其在植物研究中有重要作用。

在临床上,针对一些遗传病诊断、肿瘤精准医疗、传染病检测等提供了更精准、快速的诊断方法和治疗方案。许多罕见遗传病由于发病率低、临床表现复杂,传统诊断方法难以确诊,这时候四代测序就可派上用场,对肿瘤的基因变异信息的发现,也能从诊断、治疗、监测等整个环节起到促进作用。在传染病检测方面,快速准确地确定病原体的种类和基因序列对控制病情非常重要,新冠期间就用到四代,另外在发现潜在的药物靶点也有重要价值,数不胜数。

开启盛景或将不远

除了上面环节讲述的技术更迭所带来的进步,推动了应用场景的加深和扩宽,在成本优化这个现实问题上,四代测序也能做到,并非高不可攀。其减掉PCR 扩增和荧光标记步骤,减少试剂消耗与操作复杂度,单样本测序成本预计降至百元级,趋近传统检测手段,为大规模人群筛查创造了可能性,应用范围遂此扩大。

今年DeepSeek的热流,也预示着一个对基因测序较为彻底的解决路径问世,这个就是基因数据。这个就是长期以来未能充分利用的基因数据问题,测序会带来爆发性的数据,尤其是四代这种成本降低之后,有望复制类似NGS时代所带来的成本大降出现的应用盛景,这时候基因数据会再次迎来暴增。

而通过AI算法对测序仪产生的海量电流信号进行实时解析,缩短报告周期至小时级是完全有可能,可满足急诊、术中快速诊断需求,AI现在迎来拼多多时刻,这个潜力不可估量,不单单是IVD,几乎所有的领域都会受到影响。另外,AI 大模型,特别是一些垂直大模型,会将基因组、转录组、表观遗传组数据整合分析,构建个体精准健康画像,指导个性化治疗方案设计;基于第四代测序解析的肿瘤突变特征库,AI 可预测药物响应并优化临床试验设计等等,这些均是数据革命带来的价值。

从上面我们也可以看出,从诊断到预防,四代测序正激发临床场景的多种适配性,再次普及似乎已然不远。

写在最后

AI和数据革命可能是四代测序的最有力助手,将基因测序推到一个新的高度,四代+革命技术双重叠加,从客观发展规律看,必定会发生重大变革。不过,尽管前景广阔,有着数据解析新生态,毕竟是刚开始,涉及隐私伦理、质控、标准等多种问题,还需要做许多工作。

另外一方面,精准医学概念从提出到现在的落地,也是从实验室到临床等多种应用场景的过程,这也是一种初始状态,也需要许多工作完善。因此,尽管有全链条生态闭环的前景,1500亿元的广阔空间,仍需乐观谨慎地看待、开展各方面的细致工作。



参考资料:

1.第四代基因测序技术有望走进寻常百姓家,亦城时报,2024

2.四代测序开启规模化应用时代 AI大模型应用将成竞争力关键,华安证券,2025

3.基因测序的未来:AI助力精准医疗的新纪元,健康舵手,2025

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