10年前，基于華大智造DNBSEQ測(cè)序技術(shù)的首款國產(chǎn)基因測(cè)序儀BGISEQ-500問世。
10年之后，如何檢驗(yàn)一款基因測(cè)序儀是真的好用？除了測(cè)序的速度、成本、易用性、穩(wěn)定性以外，數(shù)據(jù)產(chǎn)出質(zhì)量無疑是最重要的指標(biāo)之一，那么，如何在測(cè)序儀上驗(yàn)證上述這些指標(biāo)呢？
在生命科學(xué)科研領(lǐng)域，科研人員對(duì)于測(cè)序儀數(shù)據(jù)產(chǎn)出質(zhì)量有極高的要求，在華大智造10年的創(chuàng)新發(fā)展歷程中，全球六大洲74個(gè)國家地區(qū)的用戶基于華大智造DNBSEQ測(cè)序平臺(tái)，發(fā)表了超過10000篇的高水平文章，涉及研究物種超5406種，這也充分驗(yàn)證了華大智造測(cè)序平臺(tái)在數(shù)據(jù)質(zhì)量等多方面的優(yōu)勢(shì)。僅在2024年全年，就有3398篇文章基于華大智造測(cè)序平臺(tái)產(chǎn)生。（如圖1）
此外，在全部發(fā)表文章中，發(fā)表在生命科學(xué)領(lǐng)域三大頂尖學(xué)術(shù)期刊細(xì)胞（Cell）、自然（Nature）、科學(xué)（Science）（含子刊）和四大頂級(jí)醫(yī)學(xué)雜志新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志（NEJM）、柳葉刀（The Lancet）、美國醫(yī)學(xué)會(huì)雜志（JAMA）和英國醫(yī)學(xué)期刊（BMJ）（含子刊）上的文章數(shù)為1564篇，約占總發(fā)文量的15%（如圖1）。
秉承“創(chuàng)新智造引領(lǐng)生命科技”的理念，華大智造成為全球唯一一家同時(shí)擁有“激發(fā)光”、“自發(fā)光”和“不發(fā)光”三種不同技術(shù)路徑測(cè)序儀的機(jī)構(gòu)。未來，在“長讀長+短讀長”技術(shù)結(jié)合之下，在多組學(xué)的浪潮之下，勢(shì)必將涌現(xiàn)出越來越多的高質(zhì)量、高水平文章，揭秘關(guān)于生命的萬千奧秘。
圖1. 基于DNBSEQTM平臺(tái)發(fā)文數(shù)量逐年持續(xù)增長，助力應(yīng)用的廣泛拓展
DNBSEQ進(jìn)化史：
DCSP組合工具賦能各領(lǐng)域研究
生命的中心法則揭示了遺傳信息如何在生命體中進(jìn)行傳遞和表達(dá)。其中，基因被視為生命的藍(lán)圖，包含了構(gòu)建一個(gè)生物體所需的所有信息。這些信息通過轉(zhuǎn)錄和翻譯過程，被轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)，執(zhí)行各種生命活動(dòng)。這個(gè)過程中，基因是設(shè)計(jì)圖，蛋白質(zhì)是最終的產(chǎn)品。
以DNBSEQ測(cè)序技術(shù)為代表的高通量測(cè)序技術(shù)的快速發(fā)展，徹底改變了生命科學(xué)基礎(chǔ)研究的范式。其高通量、低成本、高精度的特點(diǎn)，使得研究者能夠以前所未有的規(guī)模和分辨率解析生命現(xiàn)象，推動(dòng)多個(gè)領(lǐng)域的突破性進(jìn)展。
如全基因組測(cè)序（Whole genome sequencing, WGS）或相關(guān)衍生測(cè)序技術(shù)可揭示個(gè)體基因組信息；RNA-seq技術(shù)可全面檢測(cè)mRNA、lncRNA、circRNA等的生物信息，揭示基因表達(dá)動(dòng)態(tài)變化；DNA甲基化（WGBS、RRBS）、染色質(zhì)可及性（ATAC-seq）、組蛋白修飾（ChIP-seq）等高通量檢測(cè)技術(shù)，則可系統(tǒng)性的揭示表觀遺傳調(diào)控機(jī)制；宏基因組測(cè)序（mNGS）可直接分析環(huán)境或宿主內(nèi)微生物群落（如腸道菌群、海洋微生物），揭示微生物多樣性、功能及其與宿主的互作。
將高通量測(cè)序技術(shù)用于動(dòng)物、植物、微生物等物種的基礎(chǔ)科學(xué)研究以揭示基本生命規(guī)律（如分子與細(xì)胞層面），加深了人類對(duì)生命本質(zhì)的認(rèn)知（圖2）。
如2025年3月6日，全球頂級(jí)學(xué)術(shù)期刊細(xì)胞（Cell）以封面專輯的形式，重磅發(fā)布的基于DNBSEQ測(cè)序平臺(tái)的深淵生命科研成果：1篇旗艦文章勾勒項(xiàng)目全貌，3篇研究論文分別聚焦深淵中的原核微生物、無脊椎動(dòng)物（鉤蝦）和脊椎動(dòng)物（魚類），首次系統(tǒng)性地研究深淵生命。該成果揭示了深淵生態(tài)系統(tǒng)的生命適應(yīng)策略與資源潛能，拓展了人類對(duì)極端環(huán)境下生命過程的認(rèn)知，推動(dòng)科學(xué)研究“向極宏觀拓展、向極微觀深入、向極端條件邁進(jìn)、向極綜合交叉發(fā)力，不斷突破人類認(rèn)知邊界”。
1. 基于DNBSEQ測(cè)序平臺(tái)的深淵生命科研成果
MEER: Extraordinary flourishing ecosystem in the deepest ocean （Cell）
Microbial ecosystems and ecological driving forces in the deepest ocean sediments （Cell）
The amphipod genome reveals population dynamics and adaptations to hadal environment (Cell)
Evolution and genetic adaptation of fishes to the deep sea (Cell)
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圖2：DNBSEQ測(cè)序平臺(tái)賦能多領(lǐng)域文章發(fā)表
然而，這些傳統(tǒng)的方法是從大量的細(xì)胞群落中提取bulk DNA/RNA，所獲取的為細(xì)胞群體的平均測(cè)序信息。實(shí)際上同類型細(xì)胞在基因表達(dá)、代謝狀態(tài)或功能上都存在顯著差異，這是常規(guī)測(cè)序技術(shù)無法捕捉到的，也無法實(shí)現(xiàn)在時(shí)間維度上對(duì)單一細(xì)胞的研究。
華大智造基于DNBSEQ測(cè)序平臺(tái)推出的單細(xì)胞DNBelab C系列產(chǎn)品（3’RNA及ATAC）可有效解決細(xì)胞異質(zhì)性問題，并極大地提升我們對(duì)生命系統(tǒng)認(rèn)知的分辨率，該技術(shù)助力發(fā)表的研究文章數(shù)量約120篇（圖2）。華大智造單細(xì)胞平臺(tái)在科研應(yīng)用方面已經(jīng)積累了一定的實(shí)踐基礎(chǔ)，涵蓋多個(gè)研究和應(yīng)用領(lǐng)域，如腫瘤研究、細(xì)胞圖譜繪制、腦科學(xué)等。
2. 基于DNBSEQ測(cè)序平臺(tái)出的DNBelab C系列單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)，助力約120篇研究文章發(fā)表
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而另一項(xiàng)基于DNBSEQ測(cè)序平臺(tái)的時(shí)空組學(xué)技術(shù)（Stereo-seq）則可在分子水平繪制發(fā)育過程中各種細(xì)胞類型復(fù)雜的相互作用，以前所未有的精度和復(fù)雜度促進(jìn)生命科學(xué)的研究進(jìn)展（圖2）。
目前，該技術(shù)助力發(fā)表的研究文章數(shù)量突破100篇，已幫助研究人員在國際上首次繪制了小鼠、斑馬魚、果蠅、蠑螈、擬南芥等重要模式生物的高精度發(fā)育或再生全景時(shí)空基因表達(dá)地圖集，重構(gòu)了首個(gè)高分辨率人類數(shù)字3D原腸胚，解析了妊娠早期子宮微環(huán)境的建立和穩(wěn)態(tài)維持等。
3. Spatiotemporal omics for biology and medicine （Cell）
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隊(duì)列研究（Cohort Study）旨在觀測(cè)某個(gè)共性規(guī)律。由于個(gè)體間存在差異，所以需要納入大量個(gè)體，通過對(duì)這些個(gè)體的觀察分析，從中總結(jié)出所研究的動(dòng)物、植物或微生物所具有的一致性規(guī)律。
其中，最受重視的是針對(duì)人的隊(duì)列研究：通過長期跟蹤特定人群的健康數(shù)據(jù)（基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白組、表型、環(huán)境暴露等），結(jié)合高通量測(cè)序技術(shù)，能夠系統(tǒng)性揭示疾病的發(fā)生機(jī)制、遺傳與環(huán)境交互作用，并為精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)提供關(guān)鍵證據(jù)（圖2）。如由中國科學(xué)院院士黃荷鳳教授主導(dǎo)的 “中國新生兒多組學(xué)計(jì)劃” (China Baby Omics, CBO)，為醫(yī)學(xué)科技與生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供重要的基線數(shù)據(jù)和科學(xué)支持，推動(dòng)相關(guān)研究的深入開展及臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用的突破。
4. 由中國科學(xué)院院士黃荷鳳教授主導(dǎo)的 “中國新生兒多組學(xué)計(jì)劃” (China Baby Omics, CBO)
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華大智造的DCSP組合工具可助力基因組學(xué)（DNA Omics，簡(jiǎn)稱“D”）、細(xì)胞組學(xué)（Cell Omics，簡(jiǎn)稱“C”）、時(shí)空組學(xué)（Spatial Omics，簡(jiǎn)稱“S”）、蛋白組學(xué)（Proteomics， 簡(jiǎn)稱“P”）完美整合，賦能各領(lǐng)域的深入研究。
DNBSEQ測(cè)序平臺(tái)
為精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)研究添利器
高通量測(cè)序技術(shù)的快速迭代發(fā)展，以及其在諸多涉及人類健康領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，加深了科研工作者對(duì)人類健康的認(rèn)知，并推動(dòng)相關(guān)臨床應(yīng)用的發(fā)展。
如基于DNBSEQ測(cè)序平臺(tái)的無創(chuàng)產(chǎn)前檢測(cè)（NIPT）可篩查染色體異常（如唐氏綜合征）；新生兒全基因組測(cè)序可早期發(fā)現(xiàn)代謝病或免疫缺陷等。而通過快速分析全基因組或外顯子組，可幫助發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)方法難以檢測(cè)的致病基因突變。例如，對(duì)新生兒罕見病的進(jìn)行早期診斷（如脊髓性肌萎縮癥、囊性纖維化），可顯著改善預(yù)后。
在癌癥診療方面，基于DNBSEQ測(cè)序平臺(tái)開展各種癌癥早期信號(hào)篩查研究（如基于循環(huán)腫瘤DNA（ctDNA）的液體活檢技術(shù)等）可助力癌癥（如肺癌、結(jié)直腸癌等）的篩查及診療。在癌癥的個(gè)性化治療中，通過腫瘤組織與正常組織的測(cè)序比對(duì)，不但可以加深對(duì)癌癥發(fā)生的理解，還可識(shí)別驅(qū)動(dòng)突變（如EGFR、BRCA1/2）、基因融合或拷貝數(shù)變異，指導(dǎo)靶向治療和免疫治療（如PD-1抑制劑的使用），也發(fā)揮著DNBSEQ平臺(tái)的價(jià)值。
而在對(duì)人體微生物研究方面，通過分析腸道、口腔或皮膚微生物組的組成，揭示菌群失衡與疾?。ㄈ缪装Y性腸病、肥胖、自閉癥）的關(guān)聯(lián)，未來可推動(dòng)益生菌或糞菌移植療法。如華大集團(tuán)在微生物研究領(lǐng)域取得了一些階段性的探索成果。
5. 基于DNBSEQ測(cè)序平臺(tái)，在微生物研究領(lǐng)域取得一些階段性的探索成果
華大集團(tuán)在微生物研究領(lǐng)域取得了一些階段性的探索成果，截止2024年12月，參與發(fā)表與人體微生物相關(guān)的文章總數(shù)117篇，CNNS文章37篇。
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此外，也有科學(xué)家基于DNBSEQ測(cè)序平臺(tái)通過多基因風(fēng)險(xiǎn)評(píng)分（Polygenic Risk Score, PRS）評(píng)估常見疾?。ㄈ缧呐K病、糖尿病、阿爾茨海默病）的遺傳傾向，提前干預(yù)生活方式。同時(shí)，分析端粒長度、表觀遺傳時(shí)鐘（DNA甲基化）等指標(biāo)，探索延緩衰老的潛在靶點(diǎn)。
在傳染病預(yù)防與治療方面，基于DNBSEQ測(cè)序平臺(tái)的宏基因組測(cè)序技術(shù)或ATOPlex靶向測(cè)序技術(shù)可快速鑒定未知病原體（如流感、猴痘等），并追蹤病原體的變異情況；通過檢測(cè)細(xì)菌、病毒或真菌的耐藥基因（如結(jié)核分枝桿菌的利福平耐藥基因），優(yōu)化抗生素使用策略，減少耐藥性傳播。如2022年，重慶市疾控中心使用華大智造DNBSEQ-G99測(cè)序儀完成中國首例輸入性猴痘病例病毒的溯源。
6. 基于DNBSEQ測(cè)序平臺(tái)的宏基因組測(cè)序技術(shù)或ATOPlex靶向測(cè)序技術(shù)可快速鑒定未知病原體
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DNBSEQ測(cè)序平臺(tái)
助力新興領(lǐng)域研究
除了揭示基礎(chǔ)科學(xué)領(lǐng)域的基本規(guī)律和助力人類健康，DNBSEQ測(cè)序平臺(tái)在農(nóng)業(yè)基因組學(xué)、工業(yè)微生物、古DNA、司法、合成生物學(xué)、前沿技術(shù)探索等領(lǐng)域也發(fā)揮著重要作用。
在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，如中國農(nóng)業(yè)大學(xué)胡曉湘教授團(tuán)隊(duì)基于華大智造MGISEQ-2000測(cè)序平臺(tái)，開發(fā)了畜禽全套低深度測(cè)序分析流程，并進(jìn)行豬重要經(jīng)濟(jì)性狀遺傳結(jié)構(gòu)的解析，研究成果發(fā)表在國際期刊Gigascience (影響因子：11.8)。該研究論證了低深度測(cè)序技術(shù)在沒有優(yōu)質(zhì)參考單倍型數(shù)據(jù)庫的畜禽物種中的高效高質(zhì)填充方法，解決了育種中重要的“卡脖子”問題。
7. Accelerated deciphering of the genetic architecture of agricultural economic traits in pigs using a low-coverage whole-genome sequencing strategy(Gigascience)
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在古DNA領(lǐng)域，如復(fù)旦大學(xué)科技考古研究院文少卿團(tuán)隊(duì)以北周武帝遺骸中提取的古DNA為樣本，運(yùn)用華大智造DNBSEQ-G99等測(cè)序平臺(tái)成功獲取了武帝的低深度全基因組信息以及該基因組中的眾多SNP位點(diǎn)信息，并最終實(shí)現(xiàn)武帝容貌的復(fù)原。
8. Ancient Genome of the Chinese Emperor Wu of Northern Zhou(Current Biology)
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而在合成生物學(xué)領(lǐng)域，2022年4月25日，由華大研究院、深圳國家基因庫等多家機(jī)構(gòu)組成的研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合DNA雙鏈模型，從中華文化中“陰陽”對(duì)立統(tǒng)一的思想獲得靈感，開創(chuàng)了一套名為“陰陽”的比特-堿基編解碼系統(tǒng)，用以解決當(dāng)前DNA信息存儲(chǔ)領(lǐng)域的技術(shù)難題。并驗(yàn)證了該系統(tǒng)在信息密度、技術(shù)兼容性、數(shù)據(jù)恢復(fù)穩(wěn)定性等多方面的優(yōu)勢(shì)，相關(guān)研究成果發(fā)表于Nature Computational Science（影響因子： 11.3）。
9. Towards practical and robust DNA-based data archiving using the yin–yang codec system (Nature Computational Science)
詳細(xì)解讀鏈接：
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總結(jié)
整體來看，華大智造DNBSEQ測(cè)序平臺(tái)在10年的迭代升級(jí)中，基于其覆蓋高中低通量的全產(chǎn)品矩陣、基于其多組學(xué)工具平臺(tái)的優(yōu)勢(shì)，華大智造已經(jīng)助力全球諸多研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表文章超10000篇，這無疑為全球生命科學(xué)行業(yè)前沿研究、精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)、新興領(lǐng)域等方向注入了穩(wěn)定、先進(jìn)的工具之力。
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