您当前所在位置: 首页 > 检验相关 > 设备试剂 > 正文

主流二代测序仪对比

日期:2018-08-29 01:32:48 来源: 美吉生物 点击:

基因测序仪是测序产业链的起点也是关键环节,它为整个中下游测序服务提供最基本的测序支撑,同时也是壁垒最高的部分,处于基因测序产业价值链顶端。基因测序仪对于基因产业的重要性,如同发动机之于汽车行业,芯片之于电子通信行业。

 

目前主要的测序上游供应商依然以海外为主,各巨头之间的竞争也异常激烈。在1986年Applied Biosystem公司第一台商用自动测序仪的发布吹响了抢占市场份额的号角。在1986年-2005年间,测序仪市场竞争相对缓和,基本由ABI公司占领市场,整体市场份额也相对较小,并未完全打开。2005年,454 Life Sciences公司推出454 GS 20测序仪;2006年,Illumina收购Solexa;2006年,ABI公司推出Solid测序平台。二代测序仪逐步进入市场,迅速抢占市场份额的同时,也进一步提高需求量,扩大整体市场容量。随后的十年间,各大巨头争相并购优秀企业,逐步完善测序技术,产品推陈出新,市场规模被迅速扩大。

 

二代测序仪具有高通量、低成本、数据稳定可靠等优点,成为测序仪领域的主要贡献者。经过了十年左右的发展成熟,逐渐形成以Illumina公司为领头羊,以Thermo FisherRoche为主要玩家的市场格局,由于测序仪技术壁垒极高,市场极度集中,这三家公司合计市场份额超过了95%,其中Illumina公司产品独占鳌头,行业一致认为Illumina占据了全球70-80%的市场份额。目前二代测序以科研市场为主,Illumina70%收入来源于科研服务,而30%来源于临床。相对临床市场,科研市场空间要小很多,因此随着厂家产品不断升级为更适合临床的产品,其应用市场将进一步打开,开启测序市场更大的空间。从国内市场来看,目前70%以上的测序仪依然来自于进口,国产的二代测序仪也大多是使用国外技术进行贴牌生产。

 

表 主流测序仪发布时间梳理

 

 

测序仪的全球龙头Illumina,技术的飞跃望其项背

Illumina产品多种多样,具有不同的应用特点,适应不同需求的使用机构。在二代测序仪中,Illumina的产品带动测序成本的下降,Hiseq X Ten率先将人类基因组测序成本下降至1000美元以下。在近十年来的测序市场发展中,增速之所以在IVD的各个行业中排名靠前,科研机构和第三方测序服务中心是主要的推动力,这两类机构对于测序成本较为敏感,因此在各大测序平台中,Illumina的产品也容易受到青睐。

 

平台采用边合成边测序(SBS)技术原理,这套基于DNA簇(DNA cluster)、桥式PCR和可逆阻断等核心技术的系统具有高通量、低错误率、低成本、应用范围广等优点。

 

 

 

图1. Illumina测序仪参数对比

 

MiSeq系列在Illumina公司内部定位于快速简约,适合靶向和小型基因组测序的一类仪器。MiSeq测序仪以其在单次运行测序读长高达2×300 bp为特色,实现了小型基因组的组装或目标变异的准确检测。MiSeq系列在微生物多样性分析、宏基因组测序、转录组de novo测序、微生物基因组测序、小RNA测序、ChIP-Seq以及外显子测序等方面已成为行业最准确且最易用的台式测序仪。此外,MiSeq Dx系统是首个经过FDA批准的体外诊断(IVD)测试平台;MiSeq FGx 是专为法医基因组分析应用而设计,供研究、法医和亲子鉴定使用。

 

MiniSeq是桌面式测序仪系列产品的一个重要补充,相较于MiSeq而言,MiniSeq在技术上并未有大的提升,只是在通量设计上更为小巧灵活。研究者可根据自己的项目进程进行上机掌控,对于实验室规模相对较小,通量较小的单位更为适合。在应用领域方面,癌症芯片测序,肿瘤靶向分析方向优势更为突出。

 

NextSeq 500于2014年隆重推出,测序系统将高通量、灵活性、准确性以及所有成本支出进行了完美结合。而NextSeq 550在此基础上,对光学成像模块及试剂版本进行升级,使检测精度及仪器稳定性大幅提升;在数据分析上,可实现与互联网无物理连接,下机数据院端本地化单机分析。

 

HiSeq系列测序仪问世以来,以通量高,产量大,生产规模著称,能够快速、经济的进行大规模平行测序,在大型全基因组测序,全转录组,全外显子组测序,靶向基因测序方面优势明显。HiSeq 3000/4000系统则基于成熟的HiSeq 2500系统,采用创新的有序流动槽技术最大限度提高效率,3.5天内可完成12个基因组、100个转录组或180个外显子组测序。HiSeq 3000/HiSeq 4000测序系统为生产级测序能力设立了一个全新的标准。

 

HiSeq X Ten系列是由一套共10台超高通量的HiSeq X仪器组成,每年能带来超过18,000个人类基因组,而每个基因组的价格约为1000美元,让癌症和复杂疾病的研究达到新的水平。

 

NovaSeq系列测序仪旨在将基因组测序的价格进一步降至100美元。全新的NovaSeq系列测序系统,突破技术革新,具有可扩展的通量、灵活简便的配置和简化的操作流程,允许以更大的深度来发现罕见的遗传变异,为大规模发现复杂疾病变异打开了全新的市场。

Thermo Fisher收购测序巨头试水基因检测

2013年,Thermo Fisher宣布以136亿美元的高价收购Life Technologies,成功切入测序仪领域,轰动一时。当时Life拥有Solid测序平台、Ion PGM和Ion Proton,2012年销售额达38亿美元。Ion Torrent系列产品尽管数据产出低,但是具有测序时间短的特点,适用于需要快速检测但数据量要求低的用户。近年来部分医院倾向于独立建设基因检测实验室,医院的需求是快速检测,无需产出大数据量,Ion Torrent系列可以满足这类型机构的需求。2015年,Thermo Fisher推出Ion S5S5 xl,数据和读长相比于Proton进一步提升,并且结合了分析软件于机器中,下机数据直接进入信息分析流程,分析时间可短至1小时完成,极大的简化了操作人员的专业性操作。

 

平台采用的为半导体测序原理,在半导体芯片孔中的微球上固定DNA链,随后依次掺入ACGT。每加入一个碱基释放出来的H离子,反应池中的PH发生改变,位于池下的离子感受器就会感受到信号,把化学信号直接转化为数字信号,从而读出DNA序列。Ion Torrent测序平台其在非碱基多聚体(non-homopolymer)的测序上正确率与其它NGS平台相差无几,而对于连续碱基的检测还不够完善,在检测同一碱基连续出现时的数量可能会有所误差。

 

 

 

图2. Thermo Fisher测序仪参数对比

诊断界巨头罗氏,以退为进布局二代后测序产品

Roche 454前身是454 Life Sciences公司,于2007年被Roche收购,同年推出454 GS FLX。尽管454 GS FLX每次运行最大输出仅为450Mb,但是其他公司产品也仍处在发展当中,与Illumina、ABI站在同一起跑线。在随后的几年内,Illumina和ABI(2008年合并为Life Technologies)产品推陈出新,最大输出上不断突破,然而Roche的测序仪发展进程缓慢。2011年推出的454 GS FLX+每次运行最大输出仅为700Mb,而同年Illumina推出的小输出测序仪也能达到15Gb。技术上无法满足需求,Roche产品迅速被市场淘汰,2013年,Roche宣布关闭454测序业务,454传奇在此终结,然而罗氏并未停止在测序领域的布局,通过一系列并购和投资,目前罗氏已经在三代测序产品持续布局,成为全球最大分子诊断公司。

 

 

 

图3. Roche 454测序仪参数对比



(责任编辑:sgx)

站内搜索

品牌推荐

更多 >>

关闭二维码
关闭二维码