国产纳米孔测序仪市场化加速，这家企业做对了什么？

“目前，已有超过100个机构使用齐碳QNome测序平台。”

在6月28日举行的新品发布会上，齐碳科技联合创始人谢丹博士回顾了公司商业化探索的第一项成绩单。QNome-3841是齐碳科技研发的国内首款商业化纳米孔测序仪，在2021年12月正式面市，随后被迅速应用到疾病控制与预防、病原体研究、动物疫病防控、环境监测与保护等各领域的研究中。

成立的第6年，齐碳科技终于完成了全国产纳米孔测序仪的技术积累，进入商业化元年。据谢丹博士介绍，目前，多个科研院所、高校、医院、疾控中心研究团队基于齐碳科技QNome测序平台，在多领域开展研究与应用探索，已在SCI期刊发表5篇高水平文章。此外，公司知识产权布局推进较快，截止目前，已形成知识产权成果近200项，其中发明专利80余项。

从原理探索到工程样机，再到商业化产品，QNome-3841的稳定性、核心性能、实测数据均得到市场认可。进入纳米孔测序仪的国产化时代，一些前沿的科研范式，正在被国产高效的精密工具所改变。

齐碳科技全自主研发历代纳米孔基因测序仪 图片来源：受访者提供

与此同时，齐碳科技快速迭代产品，逐步构建多元化的产品矩阵。6月28日，这家公司正式对外发布QNome-3841的升级版新品测序仪QNome-3841hex。据介绍，这款产品是基于用户更灵活、更高通量的测序需求而开发。具体而言，QNome-3841hex一次测序可获取18G数据量，能够在不同时间、使用单张或多张芯片、运行不同样本，支持灵活测序，来帮助越来越多的科研、临床、工业用户等，尝试用纳米孔测序仪去探索新的基因问题。

实际上，对于齐碳科技而言，商业化首试的阶段性成功，是积累，也是时机。

窗口期

在国内，齐碳科技是最早一批接触并探索开发纳米孔测序仪的团队，见证了这个行业成长的曲折。

在被发明出来之后的很长一段时间，纳米孔测序技术在基因测序中的长读长、实时测序等优势，对于大多数科研实践而言，都是镜花水月般的存在。因为单次测序成本居高不下、准确度发挥不稳定等原因，这项技术被局限于少数顶级科研实验室中。近年来，随着结构生物学、生物信息学、电学等多学科技术的跨越式发展，纳米孔测序的性能和效率都大幅度提高，基于这类平台的关键研究成果陆续出现。

从某种意义上讲，经过超10年探索，如今的纳米孔测序技术正进入广泛应用的窗口期。

就在今年3月底，《科学》杂志连发6篇文章，人类基因组序列第一次被完整地、无间隙地呈现出来。此时距离大名鼎鼎的人类基因组图谱被公布，已经过去20年。但少有人知道，在那份凝聚了彼时全球最前沿科学家智慧和多年心血的基因组图谱中，有8%的人类碱基因为存在大量重复序列，难以组装，而被迫空缺。

“对整个人类基因组进行测序是在试图挖掘人类基因组的最后一个未知数，而此前从未成功的原因是难度太大。”这项研究的负责人曾这样表述遗漏的这8%人类基因组。根据随后发布的测序工作解读文章，纳米孔测序技术在这项研究中发挥了重要作用。

这背后的原因是，在过去，广泛使用的二代基因测序仪需要将完整的基因序列分割成小段，而后解码，再重新组装成序列图谱。这种方法可以完成对大部分碱基序列的测序，却无法识别少量的长重复模式基因序列。这就是8%基因组测序工作被迫搁置的原因。前面提到的纳米孔测序技术的原理，是使完整的DNA分子穿过纳米级小孔，从而获得很长序列的碱基信息。

在国内，越来越多的研究者应用纳米孔测序仪去探索未知。

研究人员正在做实验 图片来源：受访者提供

在齐碳科技的新品发布会上，作为齐碳纳米孔基因测序仪的早期体验者，扬州大学兽医学院李瑞超教授表示，在此前的研究中，感受到齐碳QNome平台在测序读长方面有明显优势，期待国产纳米孔基因测序技术更加成熟稳定。来自北京大学人民医院检验科主任王辉教授和中国科学院武汉病毒研究所杨航研究员两位专家，也分别就纳米孔基因测序仪在微生物研究领域中的实测及应用探索，分享了自己的经验与观察。在他们看来，国产纳米孔测序平台已经在细菌基因组组装、宏基因组测序、耐药菌检测等领域发挥出了技术优势。

更高效、便捷的基因测序

在商业化的早期阶段，纳米孔测序仪成为了二代测序仪的有力补充。

目前，尽管二代测序仪仍是主流的测序技术平台，其读长短（75bp-300bp）、仪器大型、重资产投入等明显短板，在很多应用场景受限。而纳米孔基因测序仪，具有更长读长（读长可达2Mb）、速度更快、实时输出测序结果，并且操作精简、小巧便携、仪器低投入等特点，可以在多元的应用场景提供更高效的解决方案。

齐碳QNome测序平台 图片来源：受访者提供

现阶段，齐碳科技的纳米孔测序技术在病原微生物检测的科研和临床创新中应用最为成熟。

具体而言，一方面，在病原微生物检测生物信息学方法上，齐碳科技建立了一套完整的病原数据库构建标准及流程。通过质量控制、冗余数据去除、感染人体的病原亚型筛选，同时结合病原体微生物学、流行病学特征信息，进行数据特征定义和结构化，建立具有代表性的病原体参比序列库和感染知识库。

另一方面，齐碳科技针对纳米孔测序数据长读长、存在一定错误率的原始下机数据，建立了一套适合于以上数据特征、能够满足实时分析需求的病原序列识别算法和分析流程。通过快速比对识别、精确比对验证、交叉比对去除物种错分等方法，提高病原检出的灵敏度和特异度，并通过和耐药基因数据库的精确比对、基于长读长数据的耐药基因——物种的直接关联，准确判定样本中可能存在的耐药菌，为临床治疗提供依据。

“相比于二代测序mNGS方案，我们构建的这套方法可显著缩短时间，满足呼吸道感染检测的需求，”谢丹博士表示，“这些特征也更容易被基层医院、实验室所接受，也可应用于现场环境下的测序。”

除此之外，基于纳米孔测序平台可以直接对遗传物质进行测序，避免扩增与GC偏好性，且测序长度可以超过2Mb的特点，齐碳科技还在探索突变检测、小基因组组装、融合基因检测、结构变异检测等广泛的应用场景，并尝试开发这一测序平台表观修饰检测与蛋白质等其他小分子检测的潜力。

未来，纳米孔测序技术或将改变测序产业的格局，推动由中心化集中式投入向分布式基层技术进行升级进步。

全面国产化之路

去年末，就在齐碳科技发布QNome-3841的同时，其位于成都天府国际生物城的生产基地也落成投产。在齐碳科技看来，纳米孔基因测序仪代表了体外诊断设备小型化、便捷化的发展趋势，国产化是这项技术大规模应用的关键节点。

一方面，在纳米孔基因测序仪领域，当前全球范围仅有英国牛津纳米孔公司和齐碳科技两家公司推出了商业化产品，从客户体验的角度来说，国产产品物流周期短，运输成本低，且无需漂洋过海跨海运输，试剂、芯片的效期及稳定性更好。此外，齐碳科技相继在全国各地建立起专业的售前售后服务团队，能否及时响应用户需求，这对于技术创新产品的早期应用至关重要。

另一方面，当前，生物数据安全问题已上升到国家战略层面，国产测序仪更能保障基因大数据信息安全；零部件全国产化所带来的成本更低，避免供应链被国外“卡脖子”。

“纳米孔测序仪国产替代的前提，是关键指标达到国际领先水平、核心组件国产化以及价格符合国情需求。”谢丹博士指出，“在这个基础上，我们将推动前沿技术转化到基层应用。”

动脉网了解到，齐碳科技刚刚推出的QNome-3841hex延续了上一代产品的特性，单次准确率依然保持在90%，一致性准确率达99.9%，测序读长短则200bp，最长可超过2Mbp。应用表现上，齐碳科技内部针对各类场景需求，在QNome-3841hex上进行了不同芯片组合的性能测试，并在病原鉴定、微生物组装、肿瘤融合基因鉴定、法医鉴定、人基因组低深度测序等多个方向进行了应用测试，均得到超预期的结果或指标，表明了QNome-3841hex应用的广泛性和可靠性。配合陆续推出的自动化建库、超长建库试剂及多个应用端试剂盒、生信分析工具等产品，齐碳科技正不断降低纳米孔测序平台的应用门槛。

纳米孔基因测序仪QNome-3841hex

“接下来，我们将启动齐碳首个NMPA三类证申报工作，这也将是国内首个纳米孔基因测序仪的三类证的申报。”谢丹博士表示，2022年内，齐碳科技计划会完成报证仪器的产品最终定型，启动注册检验，“医疗器械三类证从申报到获批是一个漫长的过程，但三类证的取得是开拓广阔的临床市场的前提。”此外，齐碳科技正在推动国内测序行业的相关标准制定。

除了纳米孔基因测序的商业化探索，齐碳科技还在尝试将新一代基因测序的概念和认知，在更多的群体中建立起来。他们希望更多人参与到探索生命的未知中，让纳米孔测序这项这项有趣的技术，回答更多的生命问题。