DNA是生命的基礎，DNA測序是生命科學與醫療健康的基石。
一代測序精度高，但是成本高昂，無法大規模商業化。相對於一代測序，二代測序極大降低了測序成本，從而佔據了80%的DNA測序市場。然而二代測序存在讀長短，難以識別與大量疾病相關的結構變異，也就失去了最重要的應用場景。三代測序以Pacbio為代表，又稱單分子測序，特點是讀長長，然而成本遠高於二代測序，缺乏市場空間。
納米孔測序也是一種單分子測序，為了區別於Pacbio的邊合成邊測序（Sequence by Synthesis）技術路線，通常稱為第四代測序。納米孔DNA測序的天然優勢在於極長的讀長（最高可達4Mbp）及較短的測序時間（小於12h）。
根據納米孔材料的不同，納米孔DNA測序分為蛋白孔與固態孔兩個技術路線。蛋白孔技術路線由於在原理上受分子熱運動的影響，準確率始終無法達到高準確度的要求；同時，由於蛋白孔陣列的生產、儲存成本高，導致測序成本居高不下。
而另一種技術路線固態納米孔DNA測序則具備優良的機械物理性能，在極大地提高測序準確率（最高可達99.999%）的同時，憑藉價格低廉的半導體工藝製備的矽基片和氮化矽薄膜，極大地降低測序成本。另外，固態納米孔可以重複使用，通過大規模量產的方式，進一步降低單次測序的成本，被業內公認為測序領域未來的發展方向。
蘇州羅島納米科技有限公司（羅島納米）就是國內率先實現了這條技術路徑的高科技企業。羅島納米技術基於公司創始人凌新生教授18年來的研究發展，理論體系完整、可行，國內首創，研發進展國際領先。一個月前，羅島納米公司成功地研發出基於固態納米孔的DNA測序原理機。
固態納米孔測序的高門檻
作為固態納米孔測序理論的奠基人，凌新生教授是美國布朗大學終身教授、蘇州大學高等研究院創始院長，並且是美國物理協會終身Fellow以及2002年斯隆基金會斯隆獎獲得者。
羅島納米創始人兼首席科學家凌新生教授
凌教授是著名凝聚態物理學家，在2002年發現射電顯微鏡（TEM）可以製作納米孔後，逐步形成了固態納米孔測序理論體系，創立了一系列固態納米孔測序實用化的技術路線。包括自動控制打孔工藝（HIM+Stepper）、探針雜交法測序原理、動態動力學校正克服錯配誤差、配合動力學校正的雙層孔技術、精密操控DNA單分子的磁鑷技術等。
簡單來說，其固態納米孔測序體系可以概括為以下幾個方面：
1、在將DNA束縛的情況下，固態納米孔與DNA相對運動，從而克服分子熱運動；
2、用探針雜交測序方法，分辨單鏈與雙鏈信號差別；
3、雙層孔誤差校準方法，克服探針錯配帶來的誤差；
4、探針雜交法加上雙層孔帶來的信息冗餘度X6，進一步提高了準確率；
5、將不同探針信號拼接為完整的DNA序列。
羅島納米的固態納米孔製備工藝
固態納米孔測序技術的高門檻首先是能否在固態材料上製作出孔徑極小又剛好能允許DNA穿過的納米級的小孔。凌新生教授帶領的羅島納米科研團隊根據凌教授多年摸索和制孔技術參數，僅僅用半年時間就穩定地、高質量地製作出了在矽基片上3-5納米的納米孔，使得固態納米孔測序成為可能。
同時，創造性地使用多種探針雜交、動態動力學校正的方法，納米級精密操控分子級別的DNA過孔並測量其過孔時的探針信號，其難度可想而知。羅島納米科研團隊攻克了一個又一個技術難題，不僅實現了固態納米孔制孔全過程的蘇州本地化，並且積累了大量紮實的實驗數據，驗證了固態納米孔測序的可行性。
固態納米孔測序的大前景
雖然固態納米孔測序儀原理機的研發成功，離測序儀商用機的量產尚有一定的距離，但原理機的研發成功是極其重要的一步。它的成功，不僅驗證了固態納米孔測序技術科學上的可行性，同時，通過對原理機核心部件與試劑耗材的成本計算，可以肯定未來商用機的問世一定會在保證測序準確率（99.99%）的同時，極大降低測序成本。羅島納米的負責人透露，未來人類全基因組測序的單次成本將在500元人民幣左右。
固態納米孔測序原理機外觀
固態納米孔測序應用前景的最大亮點在於兼具高準確率、長度長的同時，廉價地進行人類全基因組測序。這一特點將重塑測序行業現有格局，帶動下遊成百上千家測序技術服務公司、生物製藥公司、臨床診斷和基因檢測，激活萬億級的應用市場。對於未來的癌症伴隨診斷、腸道微生物組學的全基因組研究以及公民的健康體檢，低成本且高效的第四代固態納米孔測序將改寫基因測序全產業鏈格局，讓基因測序相關的應用場景變得觸手可及。同時，作為生命科學基礎科研最重要的工具，固態納米孔測序將大大推動人類對自身的認識，引導出一系列造福人類的科研成果。
在基因測序技術發展歷史中，我國在一代、二代、三代及蛋白孔測序均落後於國外技術。基因測序技術的重要性，不亞於通信產業的晶片，計算機產業的作業系統。測序儀及其耗材的高價壟斷嚴重限制了中下遊的發展。隨著基因測序行業的發展，中下遊提供各種基因測序產品和服務的公司層出不窮，全球基因測序市場以前所未有的速度發展，引領技術革新是走出基因測序下遊產業競爭紅海的關鍵。
羅島納米產品完全基於國產化的技術，必將實現中國在第四代測序技術的彎道超車，打破國外公司的壟斷格局。這將對中國測序行業企業在保證業務安全可持續、爭取更佳的價格談判權等方面帶來微妙而重要的變化。有理由相信這一變化將會隨著中國納米孔測序行業的不斷發展而不斷發酵放大，對行業發展起到正向協同作用。
近
期
推
薦
聲明：動脈網所刊載內容之智慧財產權為動脈網及相關權利人專屬所有或持有。文中出現的採訪數據均由受訪者提供並確認。未經許可，禁止進行轉載、摘編、複製及建立鏡像等任何使用。
進攻是最好的防禦