三代测序临床商业化，勇敢者的游戏！

如果给近两年基因测序行业一个注脚，你会写什么？

我们发现，无论是基因组学的里程碑事件、国际顶刊评述、行业领导者动向、投融资热点，都关联上了一个似乎长期并未走上主流状态的测序技术-“长读长测序技术”（文中以大家更熟悉“三代测序”进行表述，包含单分子实时测序和纳米孔测序）。

我们不禁发问， 经过十数年的蛰伏，三代测序的春天终于要来了吗？ 究竟什么发生了改变？三代测序临床商业化转化的前景又会如何？以贝瑞基因为代表的三代测序临床商业化之路，又会带给我们什么启示？

01老树又逢春，三代测序成为当红炸子鸡

关于三代测序的故事从什么时候开始讲起，它的起步甚至并不晚于我们所熟悉的二代测序，两者并非如其他领域通常理解的代际差异，这打破了很多人的想象。

千禧年前后，人类基因组测序计划正如火如荼开展，借助测序的力量破译这本生命天书，甚至回答一些终极的生命问题，这带给人们无限的遐想空间。海量的资金投入，也大大刺激了测序相关产业的发展。

2000年6月，美、英、法、德、日、中六国科学家向世界宣布：人类基因组工作草图已基本完成（相关成果在2001年2月15日在Nature杂志发布）；2003年4月，在DNA双螺旋结构模型发表50周年前夕，六国科学家再次联合发布人类基因组序列完成图。

几乎同一时期的2000年，长读长代表企业Pacific Biosciences（简称PacBio）的前身Nanofluidics,Inc.在美国加州成立。2003年，Science杂志以封面形式发表了题为“Zero-Mode Waveguides for Single-Molecule Analysis at High Concentrations” 的文章，这是PacBio单分子实时测序的核心单元-零模波导ZMW的最初模型。

两年后，即2005年，另一长读长代表企业Oxford Nanopore（简称ONT）从英国牛津大学衍生出来，开始独立运营。其中，纳米孔测序的技术原型，甚至可以追溯到1996年PNAS发表的一篇文章，“用膜通道检测多核苷酸序列”。

反观今天如日中天的测序巨头illumina，彼时还以微阵列芯片（即基因芯片）销售为主业，直到2007年前后，illumina以6亿美金的高价收购了Solexa，才开始涉足基因测序业务。

时过境迁，沧海桑田。

直到2010年，PacBio第一款商业化机型PaciBioRS才推向市场；而ONT则直到2012年（也即公司成立7年后）的AGBT会议上，才展示了第一款掌上测序仪MinION，其后到2015年才开始正式商业化。而此时已经是以illumina为代表的短读长测序（即二代测序，NGS）的天下。illumina密集推出多款机型，凭借其测序系统的出色性能，迅速攻占科研和临床市场，最终占据了最大市场份额。

回望这十数年，二代测序与三代测序交织发展，各有所长，以“代际论”并不科学。在与二代测序的商业竞争中，三代测序似乎从未占得上风（不到10%的市占率正证明了这一点），应用层面也多局限于基础科学研究，在临床商业转化上更是寥寥。

但这一状况近来逐渐被打破。

2022年4月，Science杂志连发6篇文章，报道了由端粒到端粒联盟(T2T)完成的首个真正完整的人类基因组序列，这是人类基因组计划发起30年后又一重大里程碑事件。为了补齐人类基因组序列最后的8%，长读长测序/三代测序起到了不可替代的作用。

2023年初，国际顶级期刊Nature methods杂志将长读长测序评选为“2022年度最佳技术”，众多科学家相信，“Long-read sequencing is the future”。

再来看产业端的动向。

收购PacBio失败后，illumina在长读长测序方向的探索并未停止，并在2022年年初宣布将推出自己的长读长产品Infinity。外界普遍猜测，不同于PacBio和ONT的天然长读长测序技术，Infinity将会使用一种变通方式：合成长读长测序技术。

除了行业巨头illumina外，测序领域新贵，如华大智造、Element Biosciences、Ultima Genomics都计划或已经开始布局长读长测序领域。

三代测序的投融资市场同样值得瞩目。

在2022年资本寒冬下，齐碳生物，一家专注于纳米孔长读长测序的初创公司，完成了2022年国内生命科学领域一级市场上最大的一笔融资，金额高达7亿元。

三代测序临床应用转化，终于也迎来新的突破。

测序应用领域老牌选手贝瑞基因，在近年也持续发力三代测序的临床应用转化。据官网信息，截至2022年底，贝瑞基因累计服务三代测序检测样本量突破10万人份，服务终端客户超过1500家。这一工作甚至得到检验医学顶级国际期刊CLINICAL CHEMISTRY的关注，专门发表编辑部文章，认为“三代测序技术为复杂单基因病的分子诊断带来了全新机遇，拥有巨大价值及广阔前景”。

表.三代测序/长读长测序技术受到各方关注

可以看到，无论是人类基因组的里程碑事件，还是来自国际顶刊的年度认证；无论是测序巨头的积极布局，还是测序新贵们的主动求变；无论是投融资领域在资本寒冬下的阔绰出手，还是老牌知名企业在临床应用领域的全新突破，都在告诉我们一个确定的趋势：三代测序的春天正在来临。

02 黑洞的诱惑，三代测序迎来时代拐点

随之带来一些疑问：为什么是三代测序？为什么是现在？

回答这些问题，我们需要再回头去看看，从历史中寻找答案。

基因组是生命的蓝图，它通过表达变成蛋白，来调控整个生命过程。人类基因组计划的最初构想，通过测定组成人类染色体（指单倍体）中所包含的30亿个碱基对组成的碱基序列，从而达到破译人类遗传信息的目的。从染色体的一端到另外一端，准确、完整识别每一个碱基，无错误还原基因的原始序列信息，是很多研究者的远大梦想。

如果从现有测序技术的思维框架中跳出来进行思考，作为一种生命底层代码的观察工具，测序的理想状态应该是这样：在不改变DNA/RNA分子原始状态下，对DNA/RNA的碱基序列进行直接、准确识别。这种方式最简单，也最直观，就像我们日常阅读一样。

这一概念并不新鲜，十多年前就有科学家提出，利用电子显微镜进行直接测序。但受限于不同碱基间微小的差异，难以通过电镜进行区分，这一想法并未获得成功。

在人类基因组测序起步之初，DNA序列的分析方法仍以凝胶电泳为主（Sanger测序法），基本上依靠手工操作。20世纪90年代以后，毛细管电泳仪技术出现，美国ABI公司推出商品化毛细管测序仪，使得测序速度大大加快。但尽管如此，每次测序只能获得一条长度在700～1000个碱基的序列，对于现代科研与临床应用中广泛存在的规模化测序需求，Sanger测序通量低，耗时长，成本高，影响了其大规模的应用。

大规模平行测序（MPS），即二代测序技术（NGS）的崛起，解决了一代测序一次只能测定一条序列的限制，一次运行即可同时得到几十万到几百万条核酸分子的序列，得以将基因组级别的测序耗时大大缩减，测序成本也以超摩尔定律的趋势下降。基因测序真正走向科学研究和临床检测。

但二代测序有其固有的局限性，这是由其底层技术原理决定的。其读长较短，一般需要将原始DNA序列打断，测序后再进行短片段的拼接，这导致基因组中经常存在的串联重复序列和复杂性结构重排无法被有效检出；同时由于依赖PCR扩增，对于极端GC含量区域，也无法有效覆盖。尽管通过一系列前处理措施或算法进行校正，这一缺陷可以在一定程度上得到改善，但同时增加了成本、提高了流程的复杂性或分析的复杂度。

以人类基因组为例，大量并未被识别和阐明的区域，并非由于其不重要而被选择性忽略，而是由于技术的局限性，让人无法洞察它们的全貌。它们就像一个一个的黑洞，注视着它的研究者们，提示着我们的能力边界，同时释放致命的诱惑，让一代代人前赴后继。

三代测序事实上最接近测序的理想状态：（超）长读长、对原始DNA分子进行直接测序、测序速度快、无偏好覆盖，还可以对DNA的甲基化修饰状态进行直接观测，这都有助于还原基因组的本来面貌。

图形象表示了短读长测序与长读长测序的差异。短读长测序，会把原图打碎成更小的碎片，再试图拼接/组装回去时，会产生信息的遗漏；而长读长测序，则是把原图分成更大的块，降低了拼接/组装的难度。

但一直以来，三代测序无法突破的两点：测序准确率和测序成本。无论是单分子实时测序，还是纳米孔测序，在较长时间内，其测序的原始错误率都高达10-15%，虽然通过增加测序深度，可以迅速提升准确率，但随之也带来较高的测序成本。

所以，从某种程度来讲，选择二代测序是一种妥协之举，是我们对于成本的妥协，对于一直以来尚不完美的三代测序的无奈。

所幸，这些状况在近几年都得到了极大的改观。

PacBio和ONT一直在致力于提高测序准确率、提高测序通量，同时降低测序成本、降低流程的复杂性。以PacBio最新推出的Revio系统为例，可以将基于HiFi（准确率可媲美甚至超越二代测序）的人类全基因组测序推进至1000美元时代，不及上一代产品成本的1/3。这些都有助于三代测序走向更广阔的领域。

从小而美到逐步步入主流平台，三代测序迎来时代拐点，改变正在发生。

03先驱还是先烈，三代测序临床商业化的勇敢者游戏

二代测序已经在临床商业化应用上取得了巨大成功，那么三代测序的临床商业化，又应该从哪里开始？

解决二代测序无法解决的问题，解决其他检测技术无法解决的问题，解决需要多种检测技术联合造成的周期长、过程繁琐、综合成本高等问题，成了自然而然的思路。

但长期以来，由于三代测序的成本、准确率、周边配套等原因，很少有公司把核心力量投入到三代测序。

三代测序临床应用的爆发点是否已经来临？往前一步是先驱，往前两步成先烈，在巨大的研发投入与尚未明朗的商业兑现间，这注定是一场只属于勇敢者的游戏。

贝瑞基因就是这样一位勇士。

我们把目光聚焦到贝瑞基因，一位老牌的基因测序选手，一家已经在二代测序临床应用上取得巨大成功的企业，这也是我们能在国内看到的唯一一家持续重磅投入三代测序临床应用转化、并在各个方向都有实质进展的一家公司：

三代测序的临床商业样本已经突破10万例、重磅文章相继见刊、检测性能获国际专家点赞、与PacBio联合开发的测序产品临床注册工作有序推进...

以贝瑞基因三代测序临床商业化路径为案例，我们可以尝试做一些观察，做一些解答。

公司的底层基因与公司画像

贝瑞是国内最早把高通量测序引入临床、并成功打造第一款爆品即无创产前DNA检测（NIPT）的公司。十余年来，NIPT取得了巨大的成功，并开创了二代测序（NGS）应用于临床的先河。

在商业模式上，在行业早期普遍以送检服务为主要模式的年代，贝瑞又率先引入入院模式，将测序设备放入医院，在医院本地化开机进行临床样本检测，同时积极开展产品注册报批工作。这一模式也成为之后几乎所有NGS公司的必经之路。

正是依靠对市场敏锐的嗅觉、对产品质量严格的把控、对营销模式大胆的革新，贝瑞基因走完历史上第一个辉煌的十年。

第二个十年的方向选择

第二个十年应该如何走？

新冠疫情、大国竞争、生育陷阱，第二个十年的开局之初并不容易。能否再一次占得先机、领跑行业？贝瑞基因给出的答案是：三代测序。

这个选择或许并不意外。在出生缺陷、遗传病领域十余年的积累，贝瑞很清楚二代测序所能达到的能力边界，无论是全外显子组测序（WES），还是全基因组测序（WGS），虽然在诊断率上相较于传统检测技术有所提升，但仍有约50%的遗传病未得到明确诊断。

发挥三代测序独有的技术优势，融合到现有的技术体系，实现技术服务的闭环，让患者得到恰当、及时、准确的诊断。从这个方面来说，贝瑞在三代测序的选择，是一个由现实需求衍生的自然过渡行为。

随之而来的问题，三代测序是否值得贝瑞这么大的投入？难道不能仅作为一个辅助技术平台吗？

这是除了临床需求、社会价值之外，不得不算的一笔经济账。

一个有生命力的产品，必然首先是一个成功的商品，一个能够经得住卫生经济学评价、在社会价值和商业价值充分平衡的产品。

三代测序性能的提升、成本的下降，让贝瑞看到了其临床商业转化成功的可能性。

这一幕对于贝瑞来说或许似曾相识，一如十三年前在北京三元桥曙光大厦207室，几位创始人大胆畅想NIPT未来的场景。

三代测序临床商业化之初

贝瑞的三代测序临床商业化之路该如何走？

结合自己十余年的渠道资源优势，结合三代测序的技术特点，贝瑞把第一款三代测序临床转化产品，聚焦在地中海贫血（简称“地贫”）上。

“地贫是世界最常见的遗传病之一，全世界至少有3.45亿人携带地贫的致病基因。在我国广东、广西、海南等南方省份，地贫基因的携带率甚至超过10%。一旦罹患地贫，特别是中重型地贫，需要依赖终生输血，严重影响患者生存质量。尽管有少数创新药企已经开始利用基因治疗的手段，开展地贫的治疗研究，但整体上仍处于非常早期的临床试验阶段。 同时，地贫基因变异类型极多，根据人类珠蛋白在线数据库数据统计，全世界已报道的地贫缺失和突变类型超过700种，这也给疾病的诊断带来很多挑战。确诊困难、无药可治、天价药，这正是遗传病患者经常面临的窘境。”

对于疾病领域的选择，贝瑞显然进行过深入的考量。首先没有贪功冒进，贸然进入到全部遗传病领域，而是选择了一个小的、具体的、又有广泛群众认知基础的疾病作为切入口，以集中力量解决一个具体的临床问题。

这个选择是谨慎而明智的。

在市场早期阶段，没有三代测序临床应用的成功商业案例可循，临床专家也对三代测序的检测性能持怀疑/观望态度，需要以有限的投入，快速打造一个成功样板，以验证这个商业模型的可行性。

在具体的病种选择上， 一个基数巨大、有尚未被满足的刚性需求、有政策支持的医疗市场，便是成功的开始 。 地贫检测市场正符合这一特征。

三代测序临床商业化的推进节奏

市场选定以后，商业化路径该如何规划？

贝瑞的路线显得非常清晰，节奏也非常稳健：

[科学研究→临床验证→临床转化→产品IVD转化]→快速复制

具体展开：产品商业化之前，首先完成内部技术研发，随后与领域重点医院、头部专家联合开展临床试验，并以专利、研究论文的形式固化研究成果。通过临床测试、达到预期检测性能后，随即推出商业化服务项目，以业内通行的LDT形式开展检测服务；同时推动相关产品的注册报批工作，为未来的设备、试剂销售打下基础。

一步一脚印，稳扎稳打，步步为营。这些都可以从各种成果中得到证明：

科学研究和临床验证的工作上，贝瑞已在国际若干期刊上发表20余篇“三代测序靶向基因检测临床应用”相关前瞻性和回顾性研究成果，并获得国际权威专家的专门撰文点评；

临床商业化服务上，其三代测序检测样本量突破10万人份，服务终端客户超过1500家，且落地了国内第一个三代测序仪器本地化运营项目（这也为未来产品获批后大规模入院积累了经验）；

产品临床注册上，其三代基因测序仪和地贫检测试剂盒的临床试验已在接近收尾阶段，其他产品也在陆续报批中。

三代地贫成了贝瑞在三代测序临床应用场景的第一个突破口。在三代地贫这条路线初步走通后，贝瑞快速复制该模式，布局具有同样特征（发病率高、表型严重、关注度高、适用三代测序技术特点）的疾病领域：脊髓性肌萎缩症（SMA）、脆性X综合征（FXS）、先天性肾上腺皮质增生症（CAH）。可以预见，后续还会拓展到更多其他疾病领域。

这个商业化推进节奏，在普遍追求快速回报、以概念驱动大干快上、挣快钱的今天，甚至显得朴实、笨拙，但这绝对是作为一家老牌测序应用厂商，刻在骨子里的规范和自律，扎扎实实，让患者放心，让医者放心，让人放心。

后记

一切的一切，是否就能说明贝瑞在三代测序的选择上必然会成功吗？

我们无法下定论。我们唯一可以确定是，这实打实的专利和论文（检测效能的提升），这实打实的商业样本，这稳扎稳打的推进节奏，这越来越临近的三代测序的脚步声，都大大增加了其成功的概率。

回望基因测序临床应用十余年之路，回到最开始的时候，我们并不知道这条路该怎么走，该走向何处。但一路走来，我们确实看到了通过华大、贝瑞、燃石等优秀企业的努力，通过企业、医院、政府各个方面的合力，通过行业每一位普通人的努力，让基因测序得以走向临床，真正造福大众，让患者受益。

另一方面，我们确实也期待贝瑞能成功，在行业全面内卷化、产品同质化的今天，能走出一条和其他厂家不一样的、具有借鉴意义的道路。

这是一条寂寞的、少有人走的路。这是勇敢者的游戏，也是智者的主动选择。