10年前，基于華大智造DNBSEQ測序技術的首款國產基因測序儀BGISEQ-500問世。

10年之后，如何檢驗一款基因測序儀是真的好用？除了測序的速度、成本、易用性、穩(wěn)定性以外，數據產出質量無疑是最重要的指標之一，那么，如何在測序儀上驗證上述這些指標呢？

在生命科學科研領域，科研人員對于測序儀數據產出質量有極高的要求，在華大智造10年的創(chuàng)新發(fā)展歷程中，全球六大洲74個國家地區(qū)的用戶基于華大智造DNBSEQ測序平臺，發(fā)表了超過10000篇的高水平文章，涉及研究物種超5406種，這也充分驗證了華大智造測序平臺在數據質量等多方面的優(yōu)勢。僅在2024年全年，就有3398篇文章基于華大智造測序平臺產生。（如圖1）

此外，在全部發(fā)表文章中，發(fā)表在生命科學領域三大頂尖學術期刊細胞（Cell）、自然（Nature）、科學（Science）（含子刊）和四大頂級醫(yī)學雜志新英格蘭醫(yī)學雜志（NEJM）、柳葉刀（The Lancet）、美國醫(yī)學會雜志（JAMA）和英國醫(yī)學期刊（BMJ）（含子刊）上的文章數為1564篇，約占總發(fā)文量的15%（如圖1）。

秉承“創(chuàng)新智造引領生命科技”的理念，華大智造成為全球唯一一家同時擁有“激發(fā)光”、“自發(fā)光”和“不發(fā)光”三種不同技術路徑測序儀的機構。未來，在“長讀長+短讀長”技術結合之下，在多組學的浪潮之下，勢必將涌現出越來越多的高質量、高水平文章，揭秘關于生命的萬千奧秘。

圖1. 基于DNBSEQ^TM平臺發(fā)文數量逐年持續(xù)增長，助力應用的廣泛拓展

DNBSEQ進化史：

DCSP組合工具賦能各領域研究

生命的中心法則揭示了遺傳信息如何在生命體中進行傳遞和表達。其中，基因被視為生命的藍圖，包含了構建一個生物體所需的所有信息。這些信息通過轉錄和翻譯過程，被轉化為蛋白質，執(zhí)行各種生命活動。這個過程中，基因是設計圖，蛋白質是最終的產品。

以DNBSEQ測序技術為代表的高通量測序技術的快速發(fā)展，徹底改變了生命科學基礎研究的范式。其高通量、低成本、高精度的特點，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象，推動多個領域的突破性進展。

如全基因組測序（Whole genome sequencing, WGS）或相關衍生測序技術可揭示個體基因組信息；RNA-seq技術可全面檢測mRNA、lncRNA、circRNA等的生物信息，揭示基因表達動態(tài)變化；DNA甲基化（WGBS、RRBS）、染色質可及性（ATAC-seq）、組蛋白修飾（ChIP-seq）等高通量檢測技術，則可系統(tǒng)性的揭示表觀遺傳調控機制；宏基因組測序（mNGS）可直接分析環(huán)境或宿主內微生物群落（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。

將高通量測序技術用于動物、植物、微生物等物種的基礎科學研究以揭示基本生命規(guī)律（如分子與細胞層面），加深了人類對生命本質的認知（圖2）。

如2025年3月6日，全球頂級學術期刊細胞（Cell）以封面專輯的形式，重磅發(fā)布的基于DNBSEQ測序平臺的深淵生命科研成果：1篇旗艦文章勾勒項目全貌，3篇研究論文分別聚焦深淵中的原核微生物、無脊椎動物（鉤蝦）和脊椎動物（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)的生命適應策略與資源潛能，拓展了人類對極端環(huán)境下生命過程的認知，推動科學研究“向極宏觀拓展、向極微觀深入、向極端條件邁進、向極綜合交叉發(fā)力，不斷突破人類認知邊界”。

1. 基于DNBSEQ測序平臺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測序平臺賦能多領域文章發(fā)表

然而，這些傳統(tǒng)的方法是從大量的細胞群落中提取bulk DNA/RNA，所獲取的為細胞群體的平均測序信息。實際上同類型細胞在基因表達、代謝狀態(tài)或功能上都存在顯著差異，這是常規(guī)測序技術無法捕捉到的，也無法實現在時間維度上對單一細胞的研究。

華大智造基于DNBSEQ測序平臺推出的單細胞DNBelab C系列產品（3’RNA及ATAC）可有效解決細胞異質性問題，并極大地提升我們對生命系統(tǒng)認知的分辨率，該技術助力發(fā)表的研究文章數量約120篇（圖2）。華大智造單細胞平臺在科研應用方面已經積累了一定的實踐基礎，涵蓋多個研究和應用領域，如腫瘤研究、細胞圖譜繪制、腦科學等。

2. 基于DNBSEQ測序平臺出的DNBelab C系列單細胞測序技術，助力約120篇研究文章發(fā)表

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而另一項基于DNBSEQ測序平臺的時空組學技術（Stereo-seq）則可在分子水平繪制發(fā)育過程中各種細胞類型復雜的相互作用，以前所未有的精度和復雜度促進生命科學的研究進展（圖2）。

目前，該技術助力發(fā)表的研究文章數量突破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)育或再生全景時空基因表達地圖集，重構了首個高分辨率人類數字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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隊列研究（Cohort Study）旨在觀測某個共性規(guī)律。由于個體間存在差異，所以需要納入大量個體，通過對這些個體的觀察分析，從中總結出所研究的動物、植物或微生物所具有的一致性規(guī)律。

其中，最受重視的是針對人的隊列研究：通過長期跟蹤特定人群的健康數據（基因組、轉錄組、蛋白組、表型、環(huán)境暴露等），結合高通量測序技術，能夠系統(tǒng)性揭示疾病的發(fā)生機制、遺傳與環(huán)境交互作用，并為精準醫(yī)學提供關鍵證據（圖2）。如由中國科學院院士黃荷鳳教授主導的 “中國新生兒多組學計劃” (China Baby Omics, CBO)，為醫(yī)學科技與生物醫(yī)藥產業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供重要的基線數據和科學支持，推動相關研究的深入開展及臨床轉化應用的突破。

4. 由中國科學院院士黃荷鳳教授主導的 “中國新生兒多組學計劃” (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（DNA Omics，簡稱“D”）、細胞組學（Cell Omics，簡稱“C”）、時空組學（Spatial Omics，簡稱“S”）、蛋白組學（Proteomics， 簡稱“P”）完美整合，賦能各領域的深入研究。

DNBSEQ測序平臺

為精準醫(yī)學研究添利器

高通量測序技術的快速迭代發(fā)展，以及其在諸多涉及人類健康領域的廣泛應用，加深了科研工作者對人類健康的認知，并推動相關臨床應用的發(fā)展。

如基于DNBSEQ測序平臺的無創(chuàng)產前檢測（NIPT）可篩查染色體異常（如唐氏綜合征）；新生兒全基因組測序可早期發(fā)現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)現傳統(tǒng)方法難以檢測的致病基因突變。例如，對新生兒罕見病的進行早期診斷（如脊髓性肌萎縮癥、囊性纖維化），可顯著改善預后。

在癌癥診療方面，基于DNBSEQ測序平臺開展各種癌癥早期信號篩查研究（如基于循環(huán)腫瘤DNA（ctDNA）的液體活檢技術等）可助力癌癥（如肺癌、結直腸癌等）的篩查及診療。在癌癥的個性化治療中，通過腫瘤組織與正常組織的測序比對，不但可以加深對癌癥發(fā)生的理解，還可識別驅動突變（如EGFR、BRCA1/2）、基因融合或拷貝數變異，指導靶向治療和免疫治療（如PD-1抑制劑的使用），也發(fā)揮著DNBSEQ平臺的價值。

而在對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）的關聯，未來可推動益生菌或糞菌移植療法。如華大集團在微生物研究領域取得了一些階段性的探索成果。

5. 基于DNBSEQ測序平臺，在微生物研究領域取得一些階段性的探索成果

華大集團在微生物研究領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的文章總數117篇，CNNS文章37篇。

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此外，也有科學家基于DNBSEQ測序平臺通過多基因風險評分（Polygenic Risk Score, PRS）評估常見疾?。ㄈ缧呐K病、糖尿病、阿爾茨海默病）的遺傳傾向，提前干預生活方式。同時，分析端粒長度、表觀遺傳時鐘（DNA甲基化）等指標，探索延緩衰老的潛在靶點。

在傳染病預防與治療方面，基于DNBSEQ測序平臺的宏基因組測序技術或ATOPlex靶向測序技術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；通過檢測細菌、病毒或真菌的耐藥基因（如結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測序平臺的宏基因組測序技術或ATOPlex靶向測序技術可快速鑒定未知病原體

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DNBSEQ測序平臺

助力新興領域研究

除了揭示基礎科學領域的基本規(guī)律和助力人類健康，DNBSEQ測序平臺在農業(yè)基因組學、工業(yè)微生物、古DNA、司法、合成生物學、前沿技術探索等領域也發(fā)揮著重要作用。

在農業(yè)領域，如中國農業(yè)大學胡曉湘教授團隊基于華大智造MGISEQ-2000測序平臺，開發(fā)了畜禽全套低深度測序分析流程，并進行豬重要經濟性狀遺傳結構的解析，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序技術在沒有優(yōu)質參考單倍型數據庫的畜禽物種中的高效高質填充方法，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領域，如復旦大學科技考古研究院文少卿團隊以北周武帝遺骸中提取的古DNA為樣本，運用華大智造DNBSEQ-G99等測序平臺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位點信息，并最終實現武帝容貌的復原。

8. Ancient Genome of the Chinese Emperor Wu of Northern Zhou(Current Biology)

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而在合成生物學領域，2022年4月25日，由華大研究院、深圳國家基因庫等多家機構組成的研究團隊結合DNA雙鏈模型，從中華文化中“陰陽”對立統(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)，用以解決當前DNA信息存儲領域的技術難題。并驗證了該系統(tǒng)在信息密度、技術兼容性、數據恢復穩(wěn)定性等多方面的優(yōu)勢，相關研究成果發(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)

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總結

整體來看，華大智造DNBSEQ測序平臺在10年的迭代升級中，基于其覆蓋高中低通量的全產品矩陣、基于其多組學工具平臺的優(yōu)勢，華大智造已經助力全球諸多研究團隊發(fā)表文章超10000篇，這無疑為全球生命科學行業(yè)前沿研究、精準醫(yī)學、新興領域等方向注入了穩(wěn)定、先進的工具之力。