yy.vip易游-基因测序仪“争霸”市场竞争格局突变！

更新时间：2026-03-02

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　　YYVIP易游·(中国有限公司)官方网站-2022年，华大智造成功上市。同一年，Element Biosciences、Singular Genomics和Ultima genomics等新兴测序公司陆续发布测序仪器，雄心勃勃旨在夺得测序市场的一杯羹。那么，被Illumina公司主导的测序仪市场是否会发生革命性的变化？

　　今天，我们共同关注测序仪。希望本文能够为相关的产业人士和诸位读者带来一些启发和帮助。

　　如果你现在想要购买下一代测序（next-generation sequencing，NGS）仪器，那么你可能会听到像推销二手车式的推销语：“你想要短读长吗？当然，我们有。长读长？是的，这只是一个简单的附加功能。我来给你报价！……你去年才买了一台？别烦恼！我们有特别的折扣。此外，我们在试剂上也有很大的折扣。你想看看仪器吗？走到这边来……外观是不是很时髦？太大了吗？它还没有冰箱大！什么，你不喜欢这个颜色？但黑色现在很流行。你想知道精确度吗？我有图表展示给你！到我办公室来。……”

　　如今，研究人员拥有了前所未有的选择。NGS行业在一年之内从少数玩家发展到一个拥挤的领域。过去10年里，世界各地的大部分测序工作都是在Illumina公司生产的仪器上完成的。这家总部位于圣地亚哥的公司在测序市场上占据主导地位。其他公司，如太平洋生物科学公司（PacBio）和牛津纳米孔技术公司（ONT），已经在这一市场赢得了一席之地。另外还有一些公司试图进入这个游戏，但并未能通过第一轮。

　　但在2022年，随着该行业出现新进入者以及老牌公司推出新产品，这一状况可能会被改变。阿斯利康公司（AstraZeneca）肿瘤学与转化医学、表观基因组学高级总监James Hadfield博士表示，2022年是自2006年以来NGS发展最好的一年。

　　这一领域的结构转变意味着什么？基因组学顾问Shawn Baker博士表示，这意味着“客户将不得不再次习惯要做出艰难的选择，而供应商也将必须记住如何为销售而战。”

　　几年前有传言说，Illumina公司的资深员工Molly He博士将成立一家新的NGS公司。直到2022年3月，当他的新公司Element Biosciences发布了台式AVITI平台，并宣传其具有精确度高，可选择合成长读长测序、价格低的特点，这一传言才终于得到了证实。

　　另一家位于圣地亚哥的公司——Singular Genomics公司，推出了一款新的台式仪器，被称为G4。根据Singular公司的说法，它提供了高灵活性（有四个独立的流动槽）和高速的运行速度等优势。

　　去年6月，当基因组学界正准备参加在佛罗里达州奥兰多举行的基因组生物学与技术进展大会（Advances in Genome Biology and Technology，AGBT）时，Ultima genomics公司推出了一款高通量测序仪器UG-100，有望与Illumina公司的NovaSeq相竞争，这让所有人都大吃一惊。关于UG-100的一切都是惊人的：模块，通量，标价，以及围绕它的声明。

　　苏黎世功能基因组中心（Functional Genomics Center Zurich）、苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）和苏黎世大学（University of Zurich）的基因组学分析小组负责人Catharine Aquino表示，她在考虑是否要购买一台UG-100测序仪。此外，她表示她所在的测序中心的一个目标是为该中心的用户提供最新的技术。该中心一直运行着两台NovaSeq，并对探索更低成本的技术感兴趣。测序成本越低，该中心能处理的项目就越大。

　　但Aquino对新技术持谨慎态度。例如，尽管Ultima公司公布了每个基因组的目标价格，但该公司一直对其仪器的价格和实际规格含糊其辞。

　　此外，在AGBT大会上，该公司只展示了内部生成的数据或与布罗德研究所（Broad Institute）合作生成的数据，而不是客户生成的数据。其中一些公开的数据招致了加州理工学院（California Institute of Technology）计算生物学教授Lior Pachter博士实验室的批评。

　　Aquino也几乎没有听说过该测序仪的基础设备信息——测序文库的制备，机器的自动化程度，以及Ultima公司将提供的支持。

　　她说：“对于任何一项新技术，所有东西都必须发挥作用，所有东西都必须优化，要有创造性。”新的NGS技术可能很酷，但如果只有少数几个实验室能让它工作，或者如果需要大量的支持，那么它就不会成功。她强调，根据她的经验，Illumina公司的工程和支持团队近乎完美。

　　时机也很重要。Aquino说，她的团队的目标是找到一个采用新技术的最佳时间点。她说：“我们不能太迟，也不能太早，因为我们需要已经可以投入使用的设备。不过，我们宁愿早一点，也不愿晚一点。”

　　总的来说，Aquino对NGS领域的发展感到兴奋。由于Ultima、Element和Singular等新公司的出现，这一领域变得更加活跃。她表示，现在正是“NGS技术形成”的时候。

　　在经历了一个相对平静的夏季之后，老牌公司在秋季做出了回应。2022年9月，Illumina公司举办了首届Illumina基因组学论坛，在论坛上，首席执行官Francis deSouza宣布了新平台的进展。

　　虽然新平台可能与旧平台的名字相同，但德州农工大学农业生命研究中心（Texas A&M AgriLife Research）基因组学和生物信息学服务主任Charlie Johnson博士说，但是其他方面却存在很大不同。事实上，他断言，新仪器与旧仪器唯一的共同点是Illumina的标志。

　　NovaSeq X采用了一种新的化学技术XLEAP-SBS。Johnson说，虽然XLEAP-SBS仍然是边合成边测序（sequencing-by-synthesis，SBS）——该测序技术的化学基础是由英国Solexa公司开发的，该公司于2007年被Illumina收购——但它使用了新的聚合酶、阻断剂、连接剂和染料。Illumina还强调了其试剂和运输计划的可持续性。

　　尽管该公司的公告很及时，但重大进展要到2023年底甚至2024年才能真正实现。例如，XLEAP-SBS在2024年P4流动槽问世之前将无法在NextSeq上使用。尽管Illumina公司宣布每千兆字节的成本将为2美元（与目前的NovaSeq 6000 S4相比，每千兆字节的成本降低了59%），但这一目标要到2023年下半年推出25B（250亿个簇）流动槽后才能实现。

　　Baker指出，这些新平台的上市时机可能是影响竞争结果的一个重要因素。例如，Ultima UG-100仪器，价格为1美元/Gb，可能会比Illumina公司的新产品更早推出。如果这种情况发生，客户在可以买到UG-100的前提下，可能就会选择它，包括那些原先可能会选择Illumina平台的客户。

　　同样，客户有一年多的时间来问自己，“既然现在我可以用更少的钱、更低的样品成本买到Element公司的AVITI，为什么还要买尚未兑现承诺的NextSeq呢？”

　　就在Illumina大会举办后的一个月，PacBio公司在洛杉矶举行的美国人类遗传学学会（American Society of Human Genetics，ASHG）上再次引起了基因组学界的轰动。该公司首席执行官Christian Henry表示，PacBio将借此机会纪念“公司历史上最大的飞跃”。

　　PacBio公司宣布推出两款新仪器，其中一款是名为“Onso”的短读长仪器。它为该公司目前的长读长产品增加了一个新的维度（这一故事始于2021年，当时PacBio公司收购了Omniome公司及其短读长技术。）

　　为什么客户会购买Onso而不是Element的AVITI、Singular的G40或Illumina的NextSeq呢？传统上，PacBio的客户有两个需求：高准确度和更长的读长。而且他们愿意为此买单。但Onso可能会改变这种看法。该平台不仅价格非常有竞争力，而且更精确的测序意味着更少的测序次数——这是具有成本效益的。

　　“Onso的性能看起来非常出色。” Johnson指出。他补充说，他渴望看到更多的数据来证实这一想法。话虽如此，但他不明白为什么PacBio公司要在短读长测序市场上挑战Illumina。

　　去年11月，PacBio公司在纽约举行的“投资者日”（investor day）上谈到了这一点。该公司表示：“客户虽然会倾向于某一种测序技术，但其实他们两种都想要。”Johnson认为，一些实验室也可能倾向于只使用一种品牌的测序仪，而不是使用PacBio进行长测序，使用Illumina进行短测序。

　　除了Onso，PacBio还推出了一款新的长读平台Revio，它将取代该公司的主力产品Sequel IIe。尽管Revio使用了相同高精度的Hi-Fi化学技术，可以直接进行甲基化和结构变异检测，但该公司表示，Revio的性能比目前的Sequel IIe系统功能强大15倍。新的平台使PacBio以低于1000美元的测序成本进入了群体规模的基因组学。

　　Aquino表示，在PacBio发布后的第二天，“我们立即收到了很多来自用户社区的咨询，询问我们什么时候能买到Revio。”公布的Revio规格允许研究人员从事过去因为成本太高或通量要求太高而无法实现的项目。

　　“现在，我们可以获得与当前Illumina Novaseq价格相似的Hi-Fi技术，所以我们可以看到更多的项目会选择Hi-Fi测序，”Aquino表示，“他们将从Hi-Fi提供的读长中收集到更多的信息。”

　　使用Revio的容易程度取决于他们之前使用长读长测序的经验。对于没有经验的用户来说，在Revio上制备文库可能是一个挑战。Aquino预测：“这将是一条学习曲线。”

　　Johnson表示，就测序成本和容量而言，Revio听起来像是“一次巨大的飞跃”，而且它与PacBio公司经过长久验证的长读技术能很好地结合起来。尽管每年1300个人类基因组表明PacBio的吞吐量有所提高，但新的Illumina NovaSeq X的设计目标是每年处理2万个人类基因组。Johnson表示，如果考虑到机器的成本，很明显，“在临床规模上，Illumina仍然是一种成本低得多的对人类基因组进行基因分型的方法。”

　　在美国之外，其他NGS公司也希望抢占更多的市场份额。对Johnson而言，ONT公司的新产品PromethION 2 Solo（P2 Solo）“看起来很有意思”。P2 Solo是一款台式纳米孔测序仪，提供直接甲基化检测，使用Pore-C捕获染色质构象，直接进行RNA测序，并获得从短（20个碱基）到超长（400万个碱基）的读取长度。Johnson感兴趣的原因之一是成本——只需要1万美元。

　　还有一家总部位于中国的测序公司华大智造（MGI），到目前为止，该公司一直以相对集中的方式部署其系统（主要在中国）。去年，华大智造解决了它在美国与Illumina有关的所有未决诉讼。因此，华大智造在2022年开始销售其CoolMPS平台，并计划在2023年初开始销售其他产品。

　　Baker指出，华大智造公司很有趣，因为它和Illumina一样，拥有从非常低到非常高通量的广泛测序产品组合。华大智造并不是在追求Illumina错失的某个特定领域或利基市场——华大智造想要全部。

　　Baker表示有一些亟待明确的问题，比如，华大智造有多大的能力来支持其平台实现全球范围的发布？还有目前存在的一些政治因素是否会影响其在美国获得真正的市场份额？

　　Hadfield坚持认为，有足够的客户来支持许多新的测序选择。医学测序将继续稳步增长——也许是指数级增长。在非医学测序领域，有许多用户在呼唤更便宜的全基因组测序。

　　Hadfield说，如果再加上制药公司的雄心壮志，我们可能会进入一个时代，在这个时代，临床试验中的测序默认是全基因组测序。他建议，如果1000美元可以实现300×全基因组测序，研究人员可能不再会为是否要选择800美元的全外显子组测序而烦恼。

　　测序领域的新选择不仅包括新技术，还包括新公司。从历史上看，在测序领域，初创公司一直在争夺客户和市场份额。此外，许多有前途的NGS技术已经爆发出来，只是消失在黑夜中。

　　新一波的NGS公司不会止步于2022年的重大公告。PacBio表示，它正在开发一种超高通量仪器，“将使Revio看起来像中等通量。”

　　图像、数字、化学反应、半导体——关于这些新技术的一切都令人兴奋。但它们只有在有效的情况下才是好的。正如Aquino所说，“如果一种仪器承诺提高通量，但它没有实现，那就没有多大帮助。”

　　华大智造：已经有比较完整的测序仪组合，后续是不是会推出不同原理的测序仪，如纳米孔测序？

　　齐碳：按照ONT提示的经验，中高通量芯片的纳米孔测序估计还会更进一步，包括准确率更高的测序化学体系；

　　安图生物/思昆：控股子公司全力推进二代测序仪的开发中，看起来已经接近可以发布的阶段，预期明年发布？

　　菲鹏/赛库莱特：之前收购了SequLITE Genomics，但一直没有太大进展，据说还在推进开发中，看明后年能不能推出？

　　亚辉龙/珠海大道测序：亚辉龙持股52%，开发二代测序仪，据说已经接近产业化？

　　中元汇吉：之前组建了团队在开发二代测序仪，但后据爆料解散了团队，计划可能已经终止；

　　上海近观科技：2022年完成2亿元的天使轮，在开发纳米孔相关的测序仪，据说可能明年会有原型机；

　　苏州德运康瑞/厦门德运芯准：控股子公司，在推进原位RNA测序仪，可能类似于10x Genomics的Xenium?

　　Illumina：暂时看不到下一步仪器发布的计划；明年会推出跟SomaLogic合作的蛋白组学产品；

　　PacBio：收购Apton后会整合推出高通量短读测序仪；长读长上，计划有桌面台式机和超高通量的机器在研中，关注明年会不会有桌面长读长；

　　ONT：短期内会以P2为主要抓手，但在新的PromethION及SmidgION芯片开发上会设计推动其他一些低通量机器，比如Mck1D；当然新的化学出来之后，本质上所有的机器都相当于升级了一次；

　　Singular Genomics：计划明年推出高通量单细胞多组学机器PX的试用计划；

　　Element Bio：暂时计划不详，不知道会不会推出更高通量的测序仪或者也进军蛋白组学、多组学领域；

　　Ultima Genomics：UG100从去年宣布至今还没有商业化推出，UG作为明年AGBT的金牌赞助商，估计会有更大的计划和动作。

　　罗氏：可能在后年推出基于SBX化学的纳米孔测序仪，明年估计会透露更多信息；

　　DNAe：英国公司，最早把自己的芯片技术授权给了Ion Torrent，但DNAe已经转向了“样本到报告”的测序检测，经历这么多年，并没有太大的商业化进展；

　　Single Technologies：瑞典公司，3D测序，在NGS维度上叠加空间信息，通过共聚焦扫描图像实现高通量，值得关注；

　　Depixus：英法两地的公司，基于磁力光谱的技术，更多揭示生物分子相互作用，似乎正在驶离DNA测序的方向；

　　Roswell Biotechnologies：美国公司，将分子互作与标准微芯片兼容，推出分子电子芯片，更多用于单分子水平的精准测量，暂时不将测序作为重点。

　　另外在纳米孔测序开发上，下面这些公司过去两三年偶尔有消息或者更新，至少还活着，但具体技术开发离产品化的距离可能都还长：

　　Bionano：通过光学基因组作图技术OGM，最近宣布推出了Saphyr升级版的高通量的Stratys仪器，但似乎发了个寂寞，看不到太多信息；

　　Nabsys：这家公司还没有死，采用电子基因组作图技术，去年有一些动作，猜测最终很可能被Hitachi收购掉，但商业化进展还看不太清楚；

　　Genomic Vision：法国上市公司，分子梳技术，本质上与上面两家公司想做的事情类似，都是解决大的结构变异的问题，也在探索与新型治疗的QC结合。

　　这三家公司很类似，本质上与测序还相差很大，但作为测序的补充，有一定的空间，但空间又不算太大。

　　描述：寡聚物连接检测测序（ Sequencing by Oligo Ligation Detection，SOLiD）通过荧光标记的8碱基单链DNA探针与模板配对连接，发出不同的荧光信号，从而读取目标序列的碱基排列顺序

　　描述：Illumina于2007年收购基因测序公司Solexa，从而进军基因测序市场，目前占据全球基因测序仪80%以上的市场份额；Illumina使用的是基于4-color/2-color光学模块的边合成边测序的测序技术

　　简介：2001年成立，中国，菲鹏生物是体外诊断平台型企业，为全球体外诊断企业提供具备出色性能表现的IVD试剂核心原料、试剂解决方案和开放式仪器平台

　　描述：SeqQ 100提供两种规格的测序流动槽，读长模式从单端35bp到双端150bp，未来将被用于胚胎植入前遗传学筛查、无创产前DNA检测、病原微生物宏基因组检测、遗传病筛查，肿瘤的早筛、伴随诊断和预后监测，是一款手动操作较少、人机互动友好的桌面型高通量测序平台术

　　描述：采用光化学切割技术（Lightning Terminators），基于光学模块的合成法测序技术

　　描述：使用离子敏感场效应晶体管（ISFET）作为pH传感器，将DNA释放的化学信号（H+）转换为电流或电压，实现DNA测序

　　描述：基于纳米微流控芯片技术的单分子光学图谱技术（Direct Label and Stain，DLS），纳米通道保证单个DNA分子以线性伸展状态流过，便于绘制基因组图谱，该技术仅依赖于完整的高质量DNA提取

　　简介：2003年成立，总部位于美国马塞诸塞州，是利用显微镜的3G测序技术开发商

　　描述：采用光学模块，基于零波导孔（Zero-Mode Waveguides）的单分子测序技术。零波导孔技术的主要功能是让光照亮固定了单个DNA聚合酶／模板分子的纳米孔底部，从而使碱基携带的荧光基团被激活并被检测到，大幅降低了背景荧光干扰

　　简介：2004年成立，中国，总部位于广州，拥有15年以上在RNA合成与开发的丰富经验，包括siRNA、反义核酸、miRNA、CRISPR等

　　描述：以α-溶血素来设计纳米孔，并将环式糊精共价结合在孔的内侧，当核酸外切酶消化单链DNA后，单个碱基落入孔中，它们瞬间与环式糊精相互作用，并阻碍了穿过孔中的电流，根据每种碱基特定的电流振幅，实现对单分子测序

　　简介：2005年成立，美国，2015年更名为Nabsys2.0，2016年被紫鑫药业收购67%股权

　　描述：结合探针杂交技术，基于电子传导检测的固态纳米孔，实现单分子DNA测序技术；High-Definition Mapping（HDM）用于基因组长片段组装

　　描述：使用离子敏感场效应晶体管作为pH传感器，将DNA释放的化学信号（H+）转换为电流或电压，实现DNA测序

　　描述：将多个具有高报告性的大分子（ Xpandomer™ ）组成替代物，利用检测器读取这些大分子穿过纳米孔时的信号，从而实现单分子测序

　　简介：CuraGen的子公司，2007年被罗氏收购，2013年罗氏关停454相关业务

　　描述：焦磷酸测序技术是一种新型的酶联级联测序技术，适于对已知的短序列的测序分析，其可重复性和精确性能与Sanger DNA测序法相似，而速度却大大提高

　　描述：MagSeq技术是使用图像传感元件检测固定在芯片表面的单分散的珠子的阴影，从而实现DNA检测

　　描述：基于与模板DNA相连的纳米线，通过添加单个碱基会产生可被纳米线检测到的负电荷，实现对DNA的检测

　　描述：采用焦磷酸解产生有序的单三磷酸核酸苷流，基于微液滴技术，实现单分子测序

　　描述：基于DNA测序半导体芯片技术，实现多维度原位生物分子测序，用于DNA的二维或三维测序

　　描述：Genia的纳米标签测序法是运用DNA复制酶，用精确链接标签的碱基复制出模板链，同时酶将标签切断，标签通过纳米孔，从而干扰到穿过横跨膜结构的电流，实现单分子测序

　　描述：核心技术可以调节的固态纳米孔，并在孔上附着一个核酸酶，用于切断DNA单链，当切断的核酸落⼊入纳米孔时，引起电流变化，实现单分子测序

　　描述：基于单个荧光标记的DNA分子和纳米孔之间的光相互作用实现单分子测序

　　描述：利用一种经过改造的酶将单分子DNA测序反应的产物转化成多个拷贝的报告分子

　　描述：采用半导体芯片和电学检测技术，基于稳态检测的方式，通过检测模板链上的电阻抗变化信号来进行测序

　　描述：待测DNA链中的每一个核苷酸都被替换成更长的寡核苷酸，然后将这种转换后的新DNA链与分子信标杂交，杂交链在通过纳米孔时分子信标会脱落，释放出荧光，读取这些荧光实现单分子测序

　　描述：利用多聚酶将碱基结合到DNA链上，通过电磁辐射到酶的表面来检测DNA链的变化，测量它离散的方式，从而实现对DNA的检测

　　简介：2011年成立，总部位于美国加州，提供完整的电子光学解决方案，包括带电粒子束仪器的概念、设计、计算机模拟、制造、集成和测试

　　描述：基于电微流体半导体（CMOS）的合成法测序技术，将光信号直接转化成芯片上的电子信号，实现DNA的测序

　　描述：Ontera的新型固态纳米孔设备可以实现数字化、单分子感应等优势，具有体积小、价格低廉且易于使用的特征

　　描述：检测系统采用4-color光学模块，可以检测20nm的单荧光信号，通量可以达到10^9水平

　　描述：通过磁珠对待测DNA进行拉伸和压缩，结合通过连接和杂交法技术，实现单分子测序

　　描述：采用亚纳米间隙和兆分之一安培级电流来直接检测单DNA和RNA分子的电导系数，实现单分子测序

　　描述：基于DNA聚合酶与待测DNA序列结合时的结构和动力学特性来读出DNA的序列信息，当DNA聚合酶携带着正确的dNTP与待测DNA序列结合时，它的构像与携带错误的dNTP不同

　　描述：ENDSeq™ System基于半导体芯片实现单分子传感器纳米技术

　　描述：使用纳米通道通过纳米孔传递单个DNA分子，基于光学技术产生大规模平行的单碱基分辨率，实现单分子测序

　　核心技术：罗岛纳米生产的纳米孔芯片采用硅片技术，制作工艺在4英寸和6英寸的晶圆上完成，通过一系列特殊步骤形成一个仅剩氮化硅膜的开口，然后对硅片下部的氮化硅膜进行加工，形成一个只有3微米的悬空膜小窗，纳米孔即在这个小窗上制作完成

　　描述：罗岛纳米源于美国罗德岛，该团队从事纳米孔技术的研发和应用有20年时间，掌握纳米孔芯片的核心生产技术，已完成第一代NJRI-001芯片的批量生产，并研制第二代NJRI-002芯片，罗岛纳米建立了纳米技术和测序研究实验室，拟在几年内完成第四代测序仪的研发和产品化

　　简介：2015年成立，中国，是一家专业从事基因测序平台研发及产业化、采用北京大学自主知识产权，打造国产基因测序技术平台，全面升级高通量测序产业转化

　　核心技术：赛纳生物通过将荧光发生测序化学和纠错编码测序策略的两个核心技术有机结合，一方面将发光集团修饰在磷酸键上，使用天然碱基和简单常用的聚合酶及磷酸酶，没有分子疤痕和测序偏差，降低测序过程的复杂度，更容易测到长读长，节约测序成本；另一方面采用三轮简并测序进行校正，每轮进两种同色碱基，没有空轮，大量减少测序过程中产生的误读，测序速度快、准确度高

　　描述：结合荧光发生Fluorogenic技术和错误校正编码ECC技术的优势，对待测DNA序列进行三轮独立测序，互为校验，提高测序准确性

　　描述：利用磁场（或精密机械控制）和电场混合作用力控制控制核酸链进入纳米孔的速度，实现单分子测序

　　简介：2015年基于三家美国公司的战略联盟而成立（SeNA Research，Firebird ，Adams BioInstrument），中国，目标是在中国创建一个融生命工具、核酸诊断和医药科学为一体的行业

　　核心技术：基于DNBSEQ的光学模块测序（4-color/2-color）、基于DNBSEQ的电微流体半导体（CMOS）传感器模块测序（DNBSEQ E系列）

　　描述：(1) cPAS测序技术：基于4-color/2-color光学模块的合成法测序技术；(2) CoolMPS测序技术：基于碱基特异性抗体的测序化学技术，使用天然碱基和特异性抗体降低了测序错误率，提升了读长；(3) DNBSEQ E测序技术：采用CMOS传感器直接从DNB阵列读取DNA序列信息