9 月 21 日，齊碳科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“齊碳科技”）發(fā)布了四代納米孔單分子基因測(cè)序儀QNome-9604。這是中國(guó)首臺(tái)自主研發(fā)的四代納米孔單分子基因測(cè)序儀，填補(bǔ)了中國(guó)市場(chǎng)的空白。

QNome-9604 小型便攜，一同發(fā)布的還有測(cè)序芯片 QCell-3841 和測(cè)序試劑盒 Qeagen-8。三者配合，可以達(dá)到 150k 以上的超長(zhǎng)讀長(zhǎng)，8 小時(shí)穩(wěn)定產(chǎn)出 500M，適用于微生物檢測(cè)、擴(kuò)增子測(cè)序等快速靈活的使用場(chǎng)景，可分離式芯片設(shè)計(jì)極大降低單次使用成本。

QNome-9604 的發(fā)布，對(duì)于齊碳而言是一座重要里程碑，對(duì)于中國(guó)基因檢測(cè)行業(yè)來(lái)說，也是補(bǔ)足上游產(chǎn)業(yè)鏈、躋身世界一流測(cè)序市場(chǎng)的一大進(jìn)展和突破。齊碳科技成立僅 4 年，一直在中國(guó)納米孔基因測(cè)序儀及配套試劑的自主研發(fā)、制造領(lǐng)域位居前列，深受資本青睞。2020 年 5 月，齊碳科技完成了由高榕資本領(lǐng)投，銀杏谷資本、雅惠投資等跟投的超 1 億元人民幣的 A 輪融資。

關(guān)于此次齊碳科技發(fā)布產(chǎn)品，生輝聯(lián)系到了高榕資本的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人，他表示：“在上游產(chǎn)業(yè)中，高榕希望能助力國(guó)產(chǎn)測(cè)序儀品牌走自主創(chuàng)新道路。齊碳科技無(wú)論是團(tuán)隊(duì)實(shí)力還是產(chǎn)品性能都處于國(guó)內(nèi)單分子測(cè)序儀業(yè)內(nèi)領(lǐng)先地位。我們也希望這次產(chǎn)品的發(fā)布是一個(gè)契機(jī)，能吸引更多下游服務(wù)開發(fā)商一起努力建立國(guó)內(nèi)基因測(cè)序的生態(tài)圈，共同推進(jìn)單分子測(cè)序在科研端、臨床端的應(yīng)用。”

國(guó)產(chǎn)測(cè)序儀如何突圍

基因測(cè)序市場(chǎng)高速增長(zhǎng)，行業(yè)上下游合作引人關(guān)注。從全球的范圍來(lái)看，測(cè)序市場(chǎng)規(guī)模增長(zhǎng)最快的是亞洲市場(chǎng)，中國(guó)和印度的市場(chǎng)增長(zhǎng)率均超過 20%。從中國(guó)精準(zhǔn)醫(yī)療市場(chǎng)結(jié)構(gòu)上來(lái)看，基因測(cè)序在精準(zhǔn)診斷產(chǎn)業(yè)中占據(jù)了最大份額，所占比例達(dá) 52%。根據(jù) CB Insights 的市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告，從 2015 年到 2020 年，全球醫(yī)療診斷領(lǐng)域的融資金額從 365 億美元增加到 764 億美元。

圖 | 醫(yī)療診斷領(lǐng)域融資情況（來(lái)源：CB Insights）

基因測(cè)序產(chǎn)業(yè)鏈主要分為上游基因測(cè)序設(shè)備制造廠商，中游面向終端用戶的測(cè)序服務(wù)機(jī)構(gòu)及生物信息分析機(jī)構(gòu)，下游基因測(cè)序服務(wù)的使用者，包括醫(yī)療機(jī)構(gòu)、科研機(jī)構(gòu)、制藥公司和個(gè)人用戶等。其中，產(chǎn)業(yè)鏈上游是技術(shù)壁壘最高的環(huán)節(jié)之一，也是玩家最少的部分。從全球來(lái)看，上游基因測(cè)序儀大多被歐美大廠所壟斷，巨頭主要包括 Illumina、Thermo Fisher 以及 Roche。

在國(guó)內(nèi)，位于產(chǎn)業(yè)鏈上游的公司屈指可數(shù)。上游的高價(jià)壟斷嚴(yán)重限制了中下游的發(fā)展，對(duì)于市場(chǎng)議價(jià)極不利好。隨著基因測(cè)序行業(yè)的發(fā)展，中下游提供各種基因測(cè)序產(chǎn)品和服務(wù)的公司層出不窮，全球基因測(cè)序市場(chǎng)以前所未有的速度發(fā)展，引領(lǐng)技術(shù)革新是走出基因測(cè)序下游產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)紅海的關(guān)鍵。無(wú)論是從國(guó)家層面，還是市場(chǎng)需求角度，國(guó)產(chǎn)替代已成一大趨勢(shì)。

如何從巨頭環(huán)伺的市場(chǎng)中突圍？齊碳科技選擇了第四代測(cè)序技術(shù)。

第四代測(cè)序技術(shù)也稱為納米孔單分子測(cè)序，是基于電信號(hào)測(cè)序的技術(shù)，原理是通過電場(chǎng)力驅(qū)動(dòng)單鏈核酸分子穿過納米尺寸的蛋白孔道，由于不同的堿基通過納米孔道時(shí)產(chǎn)生了不同阻斷程度和阻斷時(shí)間的電流信號(hào)，由此可根據(jù)電流信號(hào)識(shí)別每條核酸分子上的堿基信息，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)單鏈核酸分子的測(cè)序

巨頭的動(dòng)向揭示行業(yè)的風(fēng)向。羅氏收購(gòu)第四代測(cè)序技術(shù)公司 Genia 以及 Illumina 早前投資 Oxford Nanopore，并且后者目前估值已達(dá)到十五億英鎊，順利闖進(jìn)以二代測(cè)序?yàn)橹髁鞯?“全球十大測(cè)序公司” 的陣營(yíng)，這也從側(cè)面說明了市場(chǎng)對(duì)第四代技術(shù)的信心。

圖 | 全球十大測(cè)序公司

由于四代研發(fā)的困難，真正進(jìn)入市場(chǎng)的公司寥寥無(wú)幾。目前，全球市場(chǎng)上研發(fā)四代測(cè)序的主要是 Oxford Nanopore 公司，旗下產(chǎn)品包括 Flongle、MinION、GridIONMk1、PrometnION 以及在研產(chǎn)品 SmidgION 和 Plongle。根據(jù)齊碳科技發(fā)布的產(chǎn)品參數(shù)，讀長(zhǎng)方面，QNome-9604 四代測(cè)序儀可以達(dá)到 150k 以上，通量方面，8 小時(shí)穩(wěn)定產(chǎn)出 500M，可以與 Oxford Nanopore 公司的 Flongle 對(duì)標(biāo)。價(jià)格方面，齊碳科技具備一定優(yōu)勢(shì)，并且計(jì)劃與科研院所和醫(yī)療機(jī)構(gòu)等展開合作。

在中國(guó)市場(chǎng)上，齊碳科技是四代測(cè)序技術(shù)的領(lǐng)頭人，短短四年，實(shí)現(xiàn)從原理樣機(jī)到工程樣機(jī)的研發(fā)，是中國(guó)唯一一家實(shí)現(xiàn)樣機(jī)開發(fā)并成功得到有效數(shù)據(jù)的企業(yè)。如今，產(chǎn)品定型發(fā)布上市，這一過程充滿挑戰(zhàn)。

以四代測(cè)序儀尋求突破

第四代測(cè)序儀的研發(fā)過程涉及多個(gè)學(xué)科，包括生物蛋白、流體芯片、信號(hào)處理電路、測(cè)序軟件等方面。并且，不同學(xué)術(shù)背景的研發(fā)人員相互交流、配合，需要不斷地學(xué)習(xí)磨合，才能夠?qū)崿F(xiàn)跨學(xué)科交流無(wú)阻礙。

齊碳科技解決這一挑戰(zhàn)的方式是組建一支跨學(xué)科的團(tuán)隊(duì)。根據(jù)公開信息，齊碳科技聯(lián)合創(chuàng)始人白凈衛(wèi)、謝丹、胡庚分別是基因測(cè)序、生物信息和電子電路方面的專家，其研發(fā)團(tuán)隊(duì)目前 70 余人，包括多位來(lái)自清華、北大、中科院、牛津大學(xué)等國(guó)內(nèi)外著名院校的高級(jí)專業(yè)人才。

其次，在這些學(xué)科領(lǐng)域上的研發(fā)都是不小的挑戰(zhàn)，納米孔蛋白是納米孔基因測(cè)序儀的核心硬件，用來(lái)提供納米尺寸的蛋白質(zhì)孔道，控速蛋白用來(lái)控制單鏈核酸通過納米孔蛋白的速度。以上兩種蛋白都是通過生物學(xué)方法培養(yǎng)并提取出來(lái)的，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造工藝都有較高的技術(shù)門檻。

此外，流體芯片需要為納米孔基因測(cè)序提供帶電的流體環(huán)境，增加測(cè)序通路，容納更多納米孔蛋白和控速蛋白并行測(cè)序，增加設(shè)備的通量和測(cè)序速度，同時(shí)提高穩(wěn)定性和耐用性。信號(hào)處理電路收集納米孔基因測(cè)序產(chǎn)生的皮安（pA）級(jí)別的極微弱電流，再加以放大，方便普通設(shè)備識(shí)別，同時(shí)要盡可能地去除噪音，保留有效信息。最后還需要開發(fā)人工智能算法，分析電信號(hào)，快速準(zhǔn)確地讀出目標(biāo)基因序列。

齊碳科技具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的納米孔蛋白和控速蛋白提升了測(cè)序速度和穩(wěn)定性；優(yōu)化的核酸文庫(kù)制備方案保證了長(zhǎng)讀長(zhǎng)測(cè)序能力和測(cè)序效率；創(chuàng)新設(shè)計(jì)的納米孔通道陣列結(jié)構(gòu)配合定制的 ASIC 專用集成電路，功能越來(lái)越強(qiáng)，尺寸越來(lái)越小；基于深度學(xué)習(xí)技術(shù)的新型堿基識(shí)別算法提高了測(cè)序準(zhǔn)確率。隨著生化、硬件和算法等基礎(chǔ)學(xué)科的進(jìn)步，還將進(jìn)一步提升納米孔基因測(cè)序儀的準(zhǔn)確率和穩(wěn)定性。

“盡管基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白組研究迄今已有超過 20 年的發(fā)展歷史，但是人類對(duì)生命遺傳本質(zhì)的理解依然只是掀開冰山一角。整個(gè)行業(yè)既需要下游應(yīng)用的多元化突破，也需要上游儀器制造的技術(shù)迭代，提供更全面且精準(zhǔn)的信息內(nèi)容、更快速且低成本的數(shù)據(jù)輸出。從技術(shù)實(shí)現(xiàn)路徑而言，以 SBS 為代表的 NGS 測(cè)序和以納米孔為代表的單分子測(cè)序是已得到市場(chǎng)驗(yàn)證的技術(shù)路線，并且可以互補(bǔ)實(shí)現(xiàn) DNA、RNA、蛋白的信息拼圖。” 高榕資本的項(xiàng)目負(fù)責(zé)人對(duì)生輝說道。

基于以上的技術(shù)儲(chǔ)備，相較于當(dāng)下主流的二代測(cè)序儀，QNome-9604 四代測(cè)序儀具備了長(zhǎng)讀長(zhǎng)能力、實(shí)時(shí)分析、直接測(cè)序、便攜易用的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。

圖 | 不同測(cè)序技術(shù)比較

讀長(zhǎng)更長(zhǎng)，更適合檢測(cè)基因組結(jié)構(gòu)變異，進(jìn)行宏基因組測(cè)序；可以實(shí)時(shí)輸出測(cè)序結(jié)果，因而可用于即時(shí)檢測(cè)和快速診斷；可直接檢測(cè)過孔核酸，所以能檢測(cè) DNA 甲基化、RNA 及其修飾；文庫(kù)制備簡(jiǎn)單，便于提供一站式解決方案；同時(shí)，它的儀器本身小巧便攜，能把基因測(cè)序從專業(yè)實(shí)驗(yàn)室里解放出來(lái)，走進(jìn)基層、社區(qū)，隨時(shí)隨地現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，極具消費(fèi)級(jí)應(yīng)用的潛力。

第四代測(cè)序儀的研發(fā)極為困難，作為一家初創(chuàng)公司，齊碳科技用四年的時(shí)間帶來(lái) QNome-9604 四代納米孔測(cè)序儀，打破了中國(guó)四代測(cè)序市場(chǎng)的空白，這是齊碳科技精準(zhǔn)布局，專注市場(chǎng)需求的回報(bào)，也有望緩解歐美巨頭壟斷測(cè)序市場(chǎng)的局面。

人類對(duì)基因世界的探索征途才剛剛開始，QNome-9604 即將見證一個(gè)全新的測(cè)序時(shí)代的到來(lái)，將用低成本、高質(zhì)量、高通量的測(cè)序平臺(tái)，幫助科學(xué)家們實(shí)現(xiàn)自人類基因組計(jì)劃以來(lái)的夢(mèng)想和希望。

提及對(duì)齊碳科技未來(lái)發(fā)展的期待，高榕資本項(xiàng)目負(fù)責(zé)人指出：“未來(lái)一方面期待齊碳不斷迭代升級(jí)現(xiàn)有產(chǎn)品，滿足更多下游服務(wù)伙伴公司們的需求；另一方面也期望齊碳能更深入挖掘納米孔作為一個(gè)平臺(tái)型技術(shù)的潛力，從基因組出發(fā)，進(jìn)一步探索技術(shù)的可延展性?！?/p>

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原文標(biāo)題：齊碳科技發(fā)布國(guó)產(chǎn)首臺(tái)四代基因測(cè)序儀，為中國(guó)基因測(cè)序市場(chǎng)加碼

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