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惠远Insight|纳米孔测序应用广阔,看好高端测序设备的“中国芯”

发布日期:2021-12-09  浏览次数:0

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Oxford Nanopore(牛津纳米孔公司)近日正式登陆伦敦证券交易所,当日市值达到67亿美元。历经16年的发展,累计超过10亿英镑的融资,这家纳米孔测序的独角兽公司作为英国估值最高的科技公司之一,成功取得了一个重要的里程碑。纳米孔测序到底为什么如此受人瞩目?答案是其技术使得基因检测在临床应用上变得更加广阔。随着应用场景越来越明确,市场空间将越来越大,我们也非常期待国内纳米孔测序厂家能够在这个领域弯道超车。


纳米孔测序原理
自1975年以来,Sanger发明的双脱氧链末端终止法和Gilbert发明的化学降解法相继出现,使得基因测序从一代测序的Sanger测序法到二代测序的边合成边测序再到单分子测序共经历了三次技术变革。
目前市场上应用最广的是以Illumina公司为首的二代测序技术。它的测序特点是使用带有可以切除的叠氮基和荧光标记的 dNTP 进行合成测序,工作流程包括从建库、桥式PCR扩增、测序、生信分析等。由于 dNTP 上的叠氮基的存在,每个链每次测序循环只会合成一个碱基,由于 A、C、G、T 四种碱基所携带的荧光各不相同,因此读取此时的荧光就可以得知此时的碱基类型,重复这个过程,所有碱基序列就可以完成测定了。
第三代测序技术以Pacbio平台为首的一种集高通量、快速度、长读长及低成本等多种优点于一身的新型测序技术。它最大的特点是无需进行 PCR 扩增,可直接读取目标序列,因此假阳性率大大减少,同时避免了碱基替换及偏置等常见 PCR 错误的发生。就精准度来说,第三代测序技术与第二代测序技术相比并不具有优势,错误率通常在15%左右。但随着测序深度的加大及使用更正软件可达到99.9%的准确率, 因此第三代测序技术具有广泛的应用前景。
纳米孔测序技术是单分子实时测序的新一代技术,近期正在从研究阶段,慢慢转化到临床应用的开发上,其无需进行PCR,因此避免了基因扩增过程中产生的错误,并且纳米孔测序成本低、通量高,是分子诊断未来的主要发展方向之一。Oxford Nanopore公司作为纳米孔测序最领先的企业,其基本原理是当纳米孔充满导电液时,两端加上一定电压,分子模板通过纳米孔生成可测量电流。纳米孔的直径只能容纳一个核苷酸,单链模板就会在电场作用下依次通过纳米孔而引起电流强度变化,通过检测相应的电流峰判断碱基,实现实时测序。Oxford Nanopore公司的技术不需要将基因组提前打断成数百万个几百个碱基长的片段,也不需要进行文库构建,这使得即便使用手掌大小的测序仪也能够快速、经济地读出长达上万个碱基,使得在精准医疗方向的应用更为广阔。
 

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牛津纳米孔测序原理图
 
纳米孔测序的应用及市场
从基因测序产业全景图来看,基因测序产业链主要包括了上游仪器、中游服务提供商以及下游终端应用三个环节,产业链看似简单,但是其下游终端应用涉及领域覆盖面非常广,既包括医疗领域的人体基因组、人体微生物基因组以及基础研究领域,还包括非医疗领域的环境治理、石油存储探测、农牧业配种等。从产业链整体上看,产业链上游的基因测序仪及配套试剂是整个产业链壁垒最高的部分。鉴于成本和技术难度等问题,国内进行测序设备研发的企业数量并不多,几乎都被国外巨头例如:Illumina、赛默飞、罗氏等企业垄断。
全球基因测序行业增长迅速,2021年全球基因测序市场将达176亿美元,中国市场将超200多亿元。随着测序技术进步,基因测序仪也朝着测序成本低,检测速度快,仪器愈加便携小巧的趋势发展。
一代测序仪设备成本极高,因其通量极低,要获得大量序列数据的花费十分惊人。具有里程碑意义的人类基因组计划是通过一代测序完成的。
二代测序仪设备为百万元级,对于小型实验室及科研院所来说采购门槛过高,其高通量芯片单次运行成本较高,在临床端常常需要凑样本来降低单位运行成本,且测序时间较长,因此其在临床机构的推广相对困难,也难以满足急性疾病诊断的需求。
纳米孔测序具有低成本、高通量、非标记等优势,有利于促进生命科学的发展,为个体化医疗带来革命,并将人类疾病临床诊断及治疗带入新的时代,可以应用于从癌症、感染性疾病、生殖健康、血液筛查等临床应用;到科研、检验检疫、农业和渔业以及食品安全等众多领域。随着技术的成熟和产品的落地,纳米孔测序市场将进一步扩大,未来有望突破千亿级别。
 
坚持看好高端测序设备的“中国芯”
惠远资本持续关注上游测序仪器行业,通过深入的行业和技术研究,寻找细分赛道中的领先企业。我们很荣幸近期投资了国内领先的纳米孔测序仪器企业 – 今是科技。今是科技突破了主要技术障碍,拥有纳米孔测序仪完全自主知识产权。公司通过丰富技术储备和国际化商业视野,致力于让基因测序成为精准医疗的常规应用,不断推动纳米孔测序仪的临床应用。

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今是科技构建了自主知识产权的创新边合成边测序技术路线,可以大幅度降低测序成本、提升数据质量和提高测序效率。公司储备了多学科高度集成的尖端技术,涵盖了包括生化,有机合成,材料,MEMS加工,IC芯片,机械制造,机器学习算法等在内的众多专业领域,具有极高的技术开发壁垒。今是科技组建了研发实力超群的团队,经过前期努力,已在多个关键的技术领域取得了丰硕成果,相应的技术积累也为公司打造性能卓越的目标产品和构筑未来发展护城河奠定了坚实的基础,包括了核苷酸的准确识别、聚合酶的改造和优化、高效检测系统、高性能芯片开发、超级电容电极的制备技术等。公司测序仪开发的多个关键技术环节上都取得了突破性的进展,已经完成了工程样机的开发,会先推出科研端的纳米孔测序仪,且在未来全面进军临床市场。
我们相信,测序仪作为在国内“十四五”大背景下高端精密仪器的发展方向,具有极高的技术壁垒。今是科技具有强大的自主研发能力,结合团队跨学科的技术积累,不断完善纳米孔测序解决方案,开拓过往测序技术不能覆盖的痛点市场。惠远资本将全力支持公司发展,通过产业赋能,携手创造价值。
 
关于惠远资本
惠远资本成立于2019年,由专业投资团队与国资共同设立,是一家专注于生物医药和医疗器械领域长期投资的新锐医疗投资机构,系统布局细分赛道中具有突破性和创新性技术的优质标的。与多家产业机构建立深入合作关系,坚持以“产业赋能+资本助力”为投资策略,旨在为投资者带来长期稳健的投资回报。
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