一二三四代测序如何分类。本文揭晓答案

　　作为生命科学及医疗产业“皇冠上的明珠”，基因测序仪的重要性不言而喻，其广泛运用于与健康相关的各类场景中，如孕产前筛查及遗传病检测、病原微生物诊断及溯源、肿瘤防治等领域都有广阔的应用场景，极大地助力了全民健康。

　　随着测序技术的不断变革，基于不同技术原理的测序技术也脱颖而出，孰强孰弱成为了行业热议的话题之一。

5G比4G强？但测序技术可不能这么比

　　这其中，有一些人将基因测序技术划分为区隔明显的四代：

　　第一代测序，双脱氧末端测序（Sanger法）；第二代测序，高通量测序技术（NGS）；第三代测序，主要原理为单分子荧光测序，以PacBio公司为代表；第四代测序，主要原理为单分子纳米孔测序，主要以Oxford Nanopore为代表。

　　在这种划分之下，很容易让人联想到通信技术上。在通信领域，人们直观感受到4G比3G好，5G比4G强。如果将这种认知代入到基因测序上，就会产生四代测序技术比二代、三代测序技术强的错觉。

　　对此，有业内人士表示，“通信领域的这一套认知，在基因测序行业并不适用，测序只有技术原理和适用场景的不同。那些刻意去强调第三四代测序的，多是新入局的选手，基本上有融资压力，不排除刻意以代际之分来吸引资本的注意。”

　　就目前而言，应用最广的还是利用大规模并行测序技术（Massive Parallel Sequencing）的NGS。在NGS领域，历史上不同技术路线和背后的商业公司有很多，既有现在的领头羊Illumina、我国测序界龙头MGI华大智造，也有如流星闪过的Roche 454和ABI SOLiD。

　　该业内人士进一步指出，将一二三四这样的代际称谓强加到不同测序技术上，其实问题比较大，还不如直接按照一般学术名称来分类。如把几十到几百读长的测序技术归于短读长测序（Short Read Sequencing，SRS），把能测上KB级甚至MB级的测序技术归为长读长测序（Long Read Sequencing，LRS）。

　　“举个例子，长短读长两个测序技术路径就好像打靶：长读长模式下，好比在1000米的距离按照直线布置10个靶子，用狙击枪一枪解决10个靶子不成问题，但是万一这10个靶子不在一条直线上，那就会出现错误；短读长模式，好比在100米的距离上也布置了10个靶子，不过是横向布置的，用冲锋枪突突突来他一个弹夹（甚至是一群人同时进行），也是射击了1000米，也照样都中靶。”

应用场景为王 长短测序技术组合是常态

　　自测序技术诞生以来，各家测序企业和客户都在不断追求更高的质量、更快的速度和更低的价格。这在推动着行业保持长久的生命力的同时，也给不同技术原理的测序企业带来了不小的挑战。而在具体的应用中，客户一般会利用各个技术的优势进行组合运用。

　　如近期中国水产科学研究院黄海水产研究所（下简称“黄海水产研究所”）海水养殖生物育种与可持续产出全国重点实验室在南极磷虾超大基因组组装、极端环境适应和群体历史演化研究方面取得突破性进展，并将相关成果于3月2日发表在国际顶级期刊CELL（《细胞》）。

　　据悉，黄海水产研究所在研究中既使用了PacBio的长读长测序技术，也使用了MGI华大智造的短读长测序技术。此前，在De novo测序领域，也普遍采用NGS+Sanger测序的方式来组装基因组。

　　反观PacBio此前寻求的是专属应用场景的探索，比如说在高GC区域、大的SNV测序、De novo测序等方面的市场开拓就比较艰难，这是因为这种应用场景是偏少的，并不能够占据主流，且还面临着要跟NGS搭配分走一杯羹。

应用边界不断拓宽 NGS仍然充满想象

　　不难发现，在各项单一应用和组合应用中，NGS技术的出镜率最高，仍属于目前的绝对主流。这一点在营收上也有所体现：

　　从2022年全年的营收上来看，ONT不到2亿英镑（还有5000万的新冠应用）的总营收确实离称王制霸差点距离；成立了快20年的PacBio，其营收也只能占不到Illumina 1/30。

　　那么NGS技术是如何牢牢占据各个应用场景，称王称霸呢？

　　首先是成本。自2007年开始，测序成本在NGS技术的带领下，开始以超摩尔定律的速度下降。这其中，就不得不提国内的MGI华大智造。2023年华大智造DNBSEQ-T20x2发布，这代表了目前NGS对成本追求的极致水平，成功将人类基因组测序技术压到了100美元以下。

　　其次是NGS的应用边界仍在不断拓宽。仅在人类健康领域，从无创产前筛查、单基因遗传病筛查、肿瘤早筛、用药检测、药物基因组学、mNGS等等，每一个领域NGS目前都成为了主流。

　　在疾病防控领域，最为知名的一战恐怕是COVID-19的基因组测序，在2019年12月COVID-19的基因组就是用华大智造DNBSEQ-T7完成，这是来自NGS；分子育种领域，国内的龙头企业影子基因和博瑞迪的研究工作均在DNBSEQ-T7上完成，也是来自NGS；登上CNS（Cell，Nature，Science）赢得大满贯的华大时空组学Stereo-seq技术，同样来自NGS；在科研、临床应用火的一塌糊涂的Olink蛋白组学技术，还是以NGS技术为基础。

　　最后，NGS技术仍在不断演进。时至今日，NGS企业仍然在不断优化、创新技术，试图在测序速度、成本和精度上将NGS技术推向新的高度。如在测序速度上，华大智造的DNBSEQ-G99，在SE50的测序模式下仅需3小时即可完成测序工作，这对mNGS之类的时间敏感型应用场景来说可谓至关重要。

　　相比之下，相对偏狭的应用场景在制约着长读长测序技术的发展，并且面临NGS技术边界拓宽的挤压和先入者的专利挑战。

　　“在专利上，长读长、纳米孔测序技术要推向市场，必然会面对应用场景、专利壁垒等多重挑战，这是不争的事实。掌握NGS技术的华大智造在同Illumina多年的硬碰硬中终于解决了专利问题，还获得了一笔巨额的补偿，如今才能在欧美畅通无阻，开启了‘全球通’模式。这足以说明专利壁垒对于后进者的挑战。”该业内人士补充道。

　　总而言之，四种测序技术之间不仅没有代际关系，还存在着长短搭配的组合优势。摒弃掉简单的一二三四代际划分，以应用场景的视角来审视不同测序方法这才是正解。

　　而目前，我们必须承认NGS既占据了绝大多数的应用场景，还在不断开拓新应用、拓展新边界。NGS的想象空间还很巨大。