9 月 21 日，齊碳科技有限公司（以下簡稱“齊碳科技”）發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 小時穩定產出 500M，適用于微生物檢測、擴增子測序等快速靈活的使用場景，可分離式芯片設計極大降低單次使用成本。

QNome-9604 的發布，對于齊碳而言是一座重要里程碑，對于中國基因檢測行業來說，也是補足上游產業鏈、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、制造領域位居前列，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。

關于此次齊碳科技發布產品，生輝聯系到了高榕資本的項目負責人，他表示：“在上游產業中，高榕希望能助力國產測序儀品牌走自主創新道路。齊碳科技無論是團隊實力還是產品性能都處于國內單分子測序儀業內領先地位。我們也希望這次產品的發布是一個契機，能吸引更多下游服務開發商一起努力建立國內基因測序的生態圈，共同推進單分子測序在科研端、臨床端的應用。”

國產測序儀如何突圍

基因測序市場高速增長，行業上下游合作引人關注。從全球的范圍來看，測序市場規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%。從中國精準醫療市場結構上來看，基因測序在精準診斷產業中占據了最大份額，所占比例達 52%。根據 CB Insights 的市場調研報告，從 2015 年到 2020 年，全球醫療診斷領域的融資金額從 365 億美元增加到 764 億美元。

圖 | 醫療診斷領域融資情況（來源：CB Insights）

基因測序產業鏈主要分為上游基因測序設備制造廠商，中游面向終端用戶的測序服務機構及生物信息分析機構，下游基因測序服務的使用者，包括醫療機構、科研機構、制藥公司和個人用戶等。其中，產業鏈上游是技術壁壘最高的環節之一，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，位于產業鏈上游的公司屈指可數。上游的高價壟斷嚴重限制了中下游的發展，對于市場議價極不利好。隨著基因測序行業的發展，中下游提供各種基因測序產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展，引領技術革新是走出基因測序下游產業競爭紅海的關鍵。無論是從國家層面，還是市場需求角度，國產替代已成一大趨勢。

如何從巨頭環伺的市場中突圍？齊碳科技選擇了第四代測序技術。

第四代測序技術也稱為納米孔單分子測序，是基于電信號測序的技術，原理是通過電場力驅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生了不同阻斷程度和阻斷時間的電流信號，由此可根據電流信號識別每條核酸分子上的堿基信息，從而實現對單鏈核酸分子的測序

巨頭的動向揭示行業的風向。羅氏收購第四代測序技術公司 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，這也從側面說明了市場對第四代技術的信心。

圖 | 全球十大測序公司

由于四代研發的困難，真正進入市場的公司寥寥無幾。目前，全球市場上研發四代測序的主要是 Oxford Nanopore 公司，旗下產品包括 Flongle、MinION、GridIONMk1、PrometnION 以及在研產品 SmidgION 和 Plongle。根據齊碳科技發布的產品參數，讀長方面，QNome-9604 四代測序儀可以達到 150k 以上，通量方面，8 小時穩定產出 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勢，并且計劃與科研院所和醫療機構等展開合作。

在中國市場上，齊碳科技是四代測序技術的領頭人，短短四年，實現從原理樣機到工程樣機的研發，是中國唯一一家實現樣機開發并成功得到有效數據的企業。如今，產品定型發布上市，這一過程充滿挑戰。

以四代測序儀尋求突破

第四代測序儀的研發過程涉及多個學科，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，不同學術背景的研發人員相互交流、配合，需要不斷地學習磨合，才能夠實現跨學科交流無阻礙。

齊碳科技解決這一挑戰的方式是組建一支跨學科的團隊。根據公開信息，齊碳科技聯合創始人白凈衛、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、牛津大學等國內外著名院校的高級專業人才。

其次，在這些學科領域上的研發都是不小的挑戰，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并提取出來的，其結構設計和制造工藝都有較高的技術門檻。

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，增加設備的通量和測序速度，同時提高穩定性和耐用性。信號處理電路收集納米孔基因測序產生的皮安（pA）級別的極微弱電流，再加以放大，方便普通設備識別，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權的納米孔蛋白和控速蛋白提升了測序速度和穩定性；優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；創新設計的納米孔通道陣列結構配合定制的 ASIC 專用集成電路，功能越來越強，尺寸越來越小；基于深度學習技術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定性。

“盡管基因組、轉錄組、蛋白組研究迄今已有超過 20 年的發展歷史，但是人類對生命遺傳本質的理解依然只是掀開冰山一角。整個行業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迭代，提供更全面且精準的信息內容、更快速且低成本的數據輸出。從技術實現路徑而言，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路線，并且可以互補實現 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勢。

圖 | 不同測序技術比較

讀長更長，更適合檢測基因組結構變異，進行宏基因組測序；可以實時輸出測序結果，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實驗室里解放出來，走進基層、社區，隨時隨地現場檢測，極具消費級應用的潛力。

第四代測序儀的研發極為困難，作為一家初創公司，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、高質量、高通量的測序平臺，幫助科學家們實現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有產品，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的潛力，從基因組出發，進一步探索技術的可延展性。”

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原文標題：齊碳科技發布國產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