这家企业研发出国内**纳米孔基因测序仪

提取人类基因进行检测

对疾病预警、诊断分析和控制治疗

有着重要意义

特别是在判断肿瘤和未知病原时

能给医护人员提供关键信息

如今，一台小巧便携的仪器

就可以完成这项艰巨的工作

这台仪器就是齐碳科技在今年9月发布的国内首款纳米孔基因测序仪QNome-9604，同步还发布了配套的测序芯片QCell-3841和测序试剂盒Qeagen-8，后两者是基因测序仪的核心组件。

就像手机芯片决定了设备的运行效果、摄像头为手机拓展了新功能一样，配套发布的测序芯片和测序试剂盒让基因测序仪拥有更强大的功能。

齐碳科技是中关村高新技术企业，已成功研发出纳米孔基因测序仪的原理样机、工程样机和产品样机，填补了中国自主研发纳米孔基因测序仪器的空白。该公司曾获2018中关村国际前沿科技创新大赛一等奖。

坚持自主研发，打破技术壁垒

2010年前后，国际基因测序巨头的二代基因测序仪一经上市，就以高通量、高准确性、低成本的特点受到了市场的青睐。二代基因测序仪的出现加速了基因测序从高精尖的科研服务向临床应用领域拓展的进程。

此时，国内测序服务商通过获得主流二代厂商的部分专利授权，合作开发的一批测序仪产品相继获批上市，这在一定程度上改变了市场长期被国外技术垄断的局面，但这种模式让国内企业无法获得创新红利，产品也缺少技术迭代的活力。

二代基因测序仪也有自己的短板，如高通量测序的读长短、操作复杂、不能满足临床场景下复杂样本的测序需求等。这为进一步发展基因测序技术，留下了思考空间。

齐碳科技一开始就选择了自主研发的道路，其研发的纳米孔基因测序仪就属于第四代基因测序技术。

齐碳科技纳米孔基因测序仪，可以达到150Kbp以上的超长读长，8小时稳定产出500Mbp数据，适用于微生物检测、扩增子测序等快速灵活的使用场景，可分离式芯片设计极大降低单次使用成本。

到底有多厉害？让我们与二代基因测序技术对比一下。

市场上主流二代基因测序技术的读长约有300对或者150对碱基对，齐碳科技四代基因测序技术的读长已经达到15万对碱基对，是二代基因测序技术的500倍至1000倍。

科普

基因测序的读长是指从被测基因片段上连续读取的碱基对的数量。

齐碳科技四代基因测序技术弥补了二代基因测序技术的局限，并拓展了基因测序的应用场景。易携带、高效能的特点，使其在公共卫生、医疗健康和刑侦检测方面拥有更多的发展空间。

直面科研挑战，打造精良工艺

相对于竞争激烈的二代基因测序市场，四代基因测序技术的整个研发过程中会涉及核酸、蛋白、流体芯片、信号处理电路和碱基识别算法等多个学科，门槛比较高，前景一片宽广。

这让齐碳科技年轻的科研人员激动不已，同时他们也面临着巨大的挑战。

摆在他们面前的第一道难题就是要生产出符合所需结构的蛋白，也就是纳米孔蛋白和控速蛋白。纳米孔蛋白用来提供纳米尺寸的蛋白质通道，控速蛋白用来控制单链核酸通过纳米孔蛋白的速度。事实上，这些蛋白原本在自然界中可能并不存在，需要齐碳科技的科研人员像建筑师一样，发挥想象力，设计出目标蛋白的结构。

挑战才刚刚开始。

首先，要“想”出来。研究人员需要凭借扎实的科学素养和创新的想象力，提出全新的蛋白结构，而且要提出好多种，从中选取条件最好的，来提高基因测序仪的性能。

其次，要“做”出来，也就是进到实验室根据设定的结构稳定地把蛋白培养出来。我们知道世界上没有完全相同的两片叶子，具有生命体属性的蛋白也不是轻易就能“复制”的。实验室要有精良的工艺，才能保证每批次培育出来的蛋白在属性和功效上尽可能得相近，才算“做”的出来。

蛋白身材虽小，却肩负着核心技术的使命，齐碳科技经过不计其数的设计和验证，取得了一定成绩，也进行了相应的知识产权布局。

水是生命之源。“调皮”的蛋白也需要在水中才能更好地工作。于是，齐碳科技设计了特制的流体芯片和测序试剂，提供蛋白所需的液体环境和“养料”。这样，蛋白就能在环境舒适、伙食充足的条件下开工了。一个纳米孔蛋白搭配一个控速蛋白，“专一”的蛋白们就这样配对进入流体芯片设置的孔中进行作业。

蛋白们的劳动成果是一种极其微弱的电流。为此，齐碳科技设计了一种专用集成电路，用来收集这些高低不一的电信号，同时将电信号放大到普通设备可识别的程度。这时，问题就又来了。放大电信号的同时，干扰噪音也会被放大，这就需要做到在降噪的同时保留有效信息。

最后，齐碳科技通过人工智能算法来分析这些已经处理过的电信号，从而解读出目标基因序列的意义。

经过4年的大量测试和改良，齐碳科技成为国内第一家成功研发出原理样机、工程样机和产品样机，并且能够稳定获得有效数据的企业。

“纳米孔测序技术，目前还处于早期阶段，稳定性、准确率等关键技术指标仍在持续提升。未来，我们要继续改进产品性能，降低成本，让使用更加方便。”齐碳科技的相关负责人说。

从0到1的改变，技术和团队共进

目前，齐碳科技的研发团队有70余人，大多是来自清华、北大、中科院、牛津大学等知名院校的高材生。这样一群“聪明人”聚在一起组建的团队，是否从一开始就合作无间呢？

齐碳的相关负责人回答：“不是。”

为了解决研发过程中涉及多个学科技术的问题，齐碳科技召集了各个领域的人才。这样的好处是，具体的技术攻关问题都有专业的人来解决。随之而来的问题是，大家来自不同的专业领域，对于跨领域的技术问题不够了解，这就给协作沟通造成了阻碍。

隔行如隔山，齐碳科技在成立之初，跨部门沟通时就会出现“鸡同鸭讲”的局面。

为了让公司顺利步入正轨，齐碳科技内部密切沟通，而且定期举行业务培训会。业务带头人既带队攻克本领域的技术问题，也带队从0学习跨领域的知识。

如今，齐碳科技已经走过了4个年头。产品技术得到大幅度地提升，研发团队间形成了高度的默契，跨部门沟通间的学术障碍也已经远去。

就是这样一群年轻的科研人员，正努力用技术改变世界，也不断让自己成长。齐碳科技用自主研发的四代基因测序仪见证国内新的基因测序时代的到来，用高质量、高通量、更便携的测序仪器，为人类探索基因“密码”提供新的“钥匙”。(生物谷Bioon.com）