全基因组测序成本从1000降至100美元，这家公司如何开启基因组学普惠时代？

经过多年的市场教育，基因测序的临床价值已经非常明确，需求快速迸发。但是长期以来，高通量测序始终没有摆脱高成本的桎梏。

成本下降、测序仪厂商的技术突破对整个行业的发展有着举足轻重的作用。2022年，基因测序仪企业Ultima Genomics横空出世，将全基因组测序成本从1000美元降低至100美元。

2022年5月31日，Ultima Genomics推出新型高通量、低成本基因测序平台UG 100，可提供100美元的全基因组测序。同时，公司也宣布完成6亿美元融资，投资机构包括General Atlantic、Andreessen Horowitz、D1 Capital、Khosla Ventures、Lightspeed、Marius Nacht、aMoon、Playground Global和Founders Fund等。

显然，Ultima Genomics正在成为因美纳之后，上游测序仪赛道的新黑马，有望彻底改变行业上下游格局。

基因测序的费用以“超摩尔定律”的速度不断下降。National Human Genome Research Institute的数据显示，2001年，人类基因组测序成本高达9526.3万美元。近几年基因测序成本一直稳定在1000美元左右。

然而，基因测序成本已经在1000美元水平徘徊多年，始终没能得到突破。

低成本基因测序有多重要？深度、质量、成本是基因测序中的三大核心要点。以往，深度、质量、成本是“不可能三角”，深度越深，质量越高，就要付出越高昂的成本，研究人员不得不因为成本问题瞻前顾后，对科研研究、临床诊断造成了极大的阻碍。

其中，在临床板块，测序成本下降对癌症早筛早诊和精准诊断、新药研发、个性化医疗等板块有重要意义。比如，在癌症早筛市场，多位业内人士将“价格降至百元级”作为早筛产品大规模普及的重要条件。

只有通过系统的创新才能打破“不可能三角”，Ultima Genomics开发了一种全新的测序架构，将人类全基因组测序成本从1000美元降至100美元。

这是如何实现的？首先，Ultima Genomics的测序体系拥有开放式流体和光学设计，直接使用200毫米硅晶圆作为反应载体，流体通过晶圆中心的喷嘴将试剂分配到旋转的晶片上来实现，离心力可将试剂快速均匀分布，可以减少试剂损耗。通过使用开放的基板，创建了大型反应表面，同时避免使用昂贵的流通池和复杂的流体系统，同时可以零串扰并实现大表面的超高速扫描。

其次，化学体系上，Ultima Genomics结合了传统可逆终止SBS 和非标记天然核苷酸掺入测序两种方法的优势，在测序循环中使用4色单碱基（天然核苷酸+标记核苷酸）的混合物，其中包含少量 (<20%) 荧光标记、未终止的核苷酸和大多数未标记的未终止（天然）核苷酸。Ultima Genomics将这称之为“Mostly natural sequencing-by-synthesis（maSBS）”。

算法方面，Ultima Genomics使用了神经网络法，通过大量已知数据去训练算法，用真实数验证和修正算法。

基于此，Ultima Genomics推出了新型高通量、低成本基因测序平台UG 100。与Broad研究所合作发表的研究显示，UG 100能够以1美元/Gb的低成本对数十亿条Reads进行测序，读取长度更长（~300bp），运行时间短（<20小时），碱基准确度高（Q30>85%）。

UG 100

目前，Ultima Genomics与多家头部研究机构合作，展示了UG 100在单细胞测序、全基因组甲基化等方面的表现。

其中，Ultima Genomics与Whitehead研究所Jonathan Weissman团队合作，对上百万个人类细胞使用CRISPR干扰（CRISPR inteference），然后进行单细胞RNA测序，构建了丰富的基因型-表型图谱。证明了Ultima的系统在大型单细胞研究中的用途，可以完成更多以前无法开展的大规模实验。

公司与斯坦福大学Michael Snyder团队合作的研究对结直肠癌患者样本的基因组进行了全基因组甲基化测序，描绘了健康结肠组织转化为恶性结直肠癌的DNA甲基化变化；与麻省理工学院和哈佛大学Broad研究所的Joshua Levin团队和Aviv Regev 团队合作，进行了单细胞RNA测序，表明该测序平台测序结果与现有平台的一致性。

行业下游企业已经对Ultima Genomics的低成本基因测序系统展现出了极大的兴趣。自UG 100推出以来，公司已经宣布和Olink合作，开发高通量蛋白质组学解决方案；和Exact Sciences合作，降低癌症基因检测成本；与Regeneron Pharmaceuticals签署协议，加速药物开发。并且，公司将获得Regeneron和Exact Sciences的投资。

多家药企、精准诊断领先企业纷纷向Ultima Genomics抛出合作橄榄枝，足见行业对低成本基因测序系统的高度渴望，也印证了UG 100的优异性能和广阔前景。

Ultima Genomics能够迅速在低成本测序仪上取得亮眼进展，与其团队构成有密切的关系。

公司CEO Gilad Almogy是加州理工的应用物理博士，耶路撒冷希伯来大学的数学、物理学士，在半导体领域有多年经验，此前曾创立太阳能公司Cogenra Solar。CSO Doron Lipson与CEO是校友，在高通量测序领域有20年的经验。CTO Mark Pratt曾在因美纳负责组织MiSeq、HiSeqX等测序平台的工程研发。这样的团队构成，为公司以扎实的技术功底、独特的思维加速低成本测序系统开发提供了很好的支撑。

Ultima Genomics在官网自信地表示，100美元测序只是开始。未来，公司还将持续降低基因组测序成本，推动基因测序成为常规医疗手段。

测序仪赛道越来越火热已是不争的事实，海外测序仪市场正越来越卷。Element bioscience、Omniome等初创企业都推出了测序仪产品。在低成本基因测序上，因美纳和Element等企业都在发力。2023年1月11日，Element宣布“即便桌面级的测序仪也能享受200美元基因组的低成本测序解决方案”，2022年9月29日因美纳发布的NovaSeq X，只需200美元即可完成对人类全基因组的测序，NovaSeq X出货量已超过300台。

测序仪自主创新浪潮也已经蔓延到国内。

很长一段时间里，中国基因测序仪依靠进口，是华大智造成功打破了进口垄断。在近两年，中国在这个高壁垒赛道的声音越来越大，测序仪上游国产化速度极大加快，2022年，多家中国企业发布了国产基因测序系统。

比如，真迈生物的GenoCare 1600在2022年7月份获得NMPA批准，是全球首个获批的临床单分子基因测序仪，11月28日，真迈生物又发布了自主研发的新款基因测序系统FASTASeq 300；赛陆医疗发布高通量测序仪Salus Pro；铭毅智造发布高通量基因测序仪UniSeq2000。此外，三代、四代测序仪也已经有企业在布局，比如安序源、齐碳科技等。

上游测序系统国产化一直牵动着行业的心弦，国产品牌的出现和成长，是一件对产业链上、中、下游都有益的事。2022年多家中国企业在基因测序系统上的一系列创新，表明测序仪市场迎来了一个百花齐放的阶段。在国产替代和下游应用领域需求持续扩大的背景下，国产测序仪市场前景可观。

接下来，测序仪厂商需要和下游企业深度合作，建立生态圈，针对不同的应用场景，不同类型的检测项目规划合适的发展路径，让仪器有效在科研、临床市场中运转起来。