传统测序的局限性
随着基因检测技术和产品的逐渐成熟,我国基因检测行业潜在市场空间大。由于一代测序精准度高、成本高,无法大规模商业化。相对于一代测序,二代测序还是依赖十几年前PCR和NGS,虽然降低了测序成本,占据了80%的DNA测序市场,但仪器庞大,测序成本高,测序时间长,是也失去了最重要的应用场景。三代测序以Pacbio为代表,又称单分子测序,特点是读长长,然而成本远高于二代测序,缺乏市场空间。纳米孔被认为是一种快速高通量、超高读长、无标记、无扩增、单分子检测技术之一,更重要的是它可以在不损失任何结构和动力学上的有用信息的前提下准确地分析 DNA,是从光学检测到电子传导检测的双重跨越单分子测序方法。
什么是纳米孔?
直径在纳米量级的小洞就是所谓的纳米孔。目前,纳米孔分为生物纳米孔和固态纳米孔。生物纳米孔因其受物理性质的影响,准确率无法到达高标准,且蛋白孔阵列的生产、储存成本高,导致测序成本居高不下。
图1(A)α-溶血素纳米孔(B)MspA耻垢分枝杆菌porin A(C)噬菌体phi29连接器(D)ClyA(E)FhuA(F)Aerolysin(G)SP1
生物纳米孔
伴随着科技进步和微纳操作加工技术的不断成熟,凭借价格低廉的半导体工艺制备的硅基片和氮化硅薄膜,固态纳米孔可以重复使用,通过大规模量产的方式,进一步降低单次测序的成本,并且与生物纳米孔相比,固态孔因其具有化学和热力学稳定性,易加工批量规模生产,孔径易控制等优点而被广泛采用在单分子水平上医学、生物学、农业、国防安全等领域有着广泛的应用,市场前景广阔,被业内公认为测序领域未来的发展方向。
图2 固态纳米孔阵列
固态纳米孔应用的大前景
2020年基因测序市场规模预计138亿美元,纳米孔测序是未来万亿级“精准医疗”市场的关键。
高准确率、长度长、集成阵列化、便携、低成本地进行人类全基因组测序是固态纳米孔应用前景的最大亮点,这一特点将重塑测序行业现有格局,带动下游成百上千家测序技术服务公司、生物制药公司、临床诊断和基因检测,激活万亿级的应用市场。
固态纳米孔测序仪处于产业价值链顶端,也是基因检测的关键环节,高技术壁垒
在此背景下,丽纳芯正在瞄准产业链最上游的固态纳米孔基因检测仪及肿瘤早筛检测技术。丽纳芯通过技术革新,成功研发第四代固态纳米孔基因检测新技术,不仅实现了固态纳米孔基因检测仪从固态芯片、微纳流体装置,信号处理、算法本土化,并且积累了大量扎实的实验数据。
「丽纳芯」固态纳米孔基因检测的优势,
1. 无需温度控制,精确尺寸2-100nm可调纳米孔;
2. 高通量、微小化、便携式、超快速;
3. 每小时可产出256个样品的检测数据,单次准确率达95%,一致性准确率达99.95%;
4. 无需扩增和荧光标记,
5. 固态纳米孔芯片稳定可装卸、可重复使用,单次使用成本低于百元;
搭载专有芯片Cell-231/241以及配套试剂盒
目前广泛使用的二代测序仪的市场主要被Illumina、Thermo Fisher等国外大企业掌握,形成了高价垄断的局面。而国内基因检测公司大多位于产业链中下游,上游的高价垄断,限制了中下游的发展,不利于其市场议价。
鉴于未来万亿级“精准医疗”市场的关键,测序上游高技术壁垒并且基因信息安全及核心关键技术自主可控,测序仪国产替代进口是必然趋势,颠覆性的测序技术有望将基因测序带入精准医疗时代。纳米孔技术被列入863和973项目、国家重大专项,从纳米孔生物芯片加工制备到微纳流体装备,DNA分子检测国内实现知识产权自主化,解决卡脖子,国际垄断化问题。
随着丽纳芯第四代固态纳米孔基因检测技术的革新,将实现中国在第四代测序技术的弯道超车,打破国外公司的垄断格局,使基因测序市场以前所未有的速度发展。
未来的癌症早筛、肿瘤伴随诊断、病原微生物快速诊断、肠道微生物组学的全基因组研究以及公民的健康体检,低成本且高效的第四代固态纳米孔检测将改写基因测序全产业链格局,让基因测序相关的应用场景变得触手可及。