华大智造
华大智造(MGI Tech,股票代码:688114.SH)是全球极少数具备自主研发并量产临床级高通量测序仪能力的企业之一,打破了欧美在生命科学上游核心工具领域的长期垄断。公司成立于 2016 年,脱胎于华大集团的仪器研发部门,其核心技术源自 2013 年全资收购的美国 Complete Genomics (CG) 公司。华大智造拥有独特的 DNBSEQ 技术体系,利用DNA纳米球 (DNB) 和规则阵列芯片,实现了测序数据的低重复率和高准确性。除了测序仪,其业务还覆盖实验室自动化(如MGISP系列)和单细胞测序平台,是推动“百元基因组”时代到来的核心引擎。
核心技术:DNBSEQ 的降维打击
华大智造能够与 Illumina 抗衡的核心在于其独特的 DNBSEQ 技术路线,该路线完全避开了传统的桥式 PCR 扩增专利。
- 1. 滚环复制 (RCA): 利用 Phi29 DNA 聚合酶进行线性扩增,将单链环状 DNA 复制成巨大的 DNA纳米球 (DNB)。
优势: 始终以原始模板进行复制,无错误累积(PCR 会将上一轮的复制错误带入下一轮)。 - 2. 规则阵列 (Patterned Array): DNB 带有负电荷,通过静电吸附自动落入芯片上预设的带正电荷的活性位点。
优势: 信号密度极高,且无光学干扰(Cross-talk),数据利用率高。 - 3. cPAS / CoolMPS:
• cPAS: 联合探针锚定聚合测序,类似于边合成边测序。
• CoolMPS: 革命性的抗体标记技术,利用未标记的核苷酸和标记的抗体,大幅提高了信号强度和读长,降低了测序成本。
产品矩阵:全通量覆盖
华大智造构建了从“单细胞”到“工厂级”的完整仪器生态:
| 系列 | 旗舰型号 | 定位与应用 |
|---|---|---|
| 生产级 | DNBSEQ-T7 | “超级测序工厂”。日产出数据高达 6TB,支持 4 张芯片独立运行。是目前全球通量最高的测序仪之一,支撑了国家基因库的运行。 |
| 灵活型 | DNBSEQ-G99 | 全球速度最快的中低通量测序仪之一。12 小时内完成 PE150 测序,适合临床急诊(如病原快检)。 |
| 单细胞 | DNBelab C系列 | 便携式单细胞测序制备仪。无需大型设备,利用负压驱动微流控,实现“口袋里的单细胞实验室”。 |
| 自动化 | MGISP-960 | 高通量样本制备系统。在 COVID-19 疫情期间,是全球火眼实验室核酸提取的核心设备。 |
战略意义:解决“卡脖子”
- 打破垄断: 在华大智造崛起之前,全球高通量测序市场几乎被 Illumina 垄断。MGI 的出现使得中国拥有了自主可控的基因数据生产工具,保障了生物安全。
- 法律战胜利: 2022 年,华大智造在与 Illumina 的全球专利诉讼中取得重大胜利,获赔 3.25 亿美元,并扫清了进入美国市场的障碍。
- 赋能前沿: 华大智造的设备是实施Stereo-seq时空组学技术的硬件基础,支撑了大规模时空图谱的绘制。
学术参考文献 [Academic Review]
[1] Fehlmann T, et al. (2016). cPAS-based sequencing on the BGISEQ-500 to explore small non-coding RNAs. Clinical Epigenetics.
[点评]:早期验证论文,证明了基于 cPAS 技术的测序仪(DNBSEQ 前身)在数据质量上可与 Illumina HiSeq 媲美。
[2] Mao Q, et al. (2019). Advanced sequencing technology with CoolMPS™. bioRxiv / Genomics Proteomics Bioinformatics.
[点评]:介绍了 CoolMPS 技术,通过使用天然碱基和抗体标记,消除了“疤痕”效应,显著提高了测序准确度。
[3] Chen A, et al. (2022). Spatiotemporal transcriptomic atlas of mouse organogenesis using DNA nanoball-patterned arrays. Cell.
[点评]:展示了 DNBSEQ 技术与空间芯片结合(Stereo-seq)的强大威力,证明了其不仅仅是测序仪,更是组学基建。