齐碳科技打造中国第一台纳米孔基因测序仪

齐碳科技于2016年9月由多位名校博士联合创立，组成了一支跨学科的核心团队，专注研发纳米孔基因测序仪。该产品应用第四代基因测序技术，具有测序速度快、成本低、仪器小巧便携等优势。

齐碳科技是国家高新技术企业、中关村高新技术企业。目前，齐碳科技已完成了四轮融资。最近一次是2020年5月13日，齐碳科技完成超1亿元人民币的A轮融资，由高榕资本领投。

纳米孔基因测序仪

技术升级、打破垄断

纳米孔基因测序优势开始凸显

DNA信息与人体的健康息息相关。目前成熟的一个基因测序技术应用场景是无创DNA产前检查，只需采集孕妇静脉血，就可通过对孕妇外周血中的游离DNA片段测序，来判断胎儿的健康状况。相比传统唐氏筛查，无创产前检查具有检出率高、假阳性率低的优势。此外，基因检测技术在如试管婴儿、液体活检、新生儿检查、遗传病研究、肿瘤分型等领域，都已开展推广应用。

目前，基因测序技术经过了几轮迭代，通量由低变高、测序读长由短到长、成本由高变低、测试时长缩短、产品外形愈发小型便携，应用场景也在不断拓展。

第一代基因测序技术测序通量极低，读长只有1kbp，而检测成本却极高。第一条人类基因组就是由一代基因测序仪检测的，花费了整整三十亿美金。

第二代基因测序技术的出现，对整个行业有颠覆性意义，解决了一代技术成本极高、通量极低的问题，是目前市场上的主流应用，前文所提到的无创产前检测，目前主要就是通过二代基因测序完成的。但是，二代测序技术也存在着读长短、速度慢、无法实时测序、设备庞大等不足。

纳米孔基因测序仪与前几代测序仪的原理不同，是通过电场力驱动单链核酸分子穿过纳米尺寸的蛋白孔道，由于不同的碱基通过纳米孔道时产生了不同阻断程度和阻断时间的电流信号，根据电流信号识别每条核酸分子上的碱基信息，从而实现对单链核酸分子的测序，已被认为是测序技术的新方向。

齐碳科技纳米孔测序仪概念图（左）；纳米孔测序原理（右）

 “目前行业共同面临的难题是，如何提高纳米孔测序的准确率，目前纳米孔离二代测序的准确率还差距较大，”齐碳科技创始人白净卫博士分享道，“我们认为这需要对整个系统从头至尾做优化才行。目前齐碳科技已经发现了准确率低的根本原因，正在做一些基础性的研究来解决。AI、深度学习等技术的应用，也可能帮助提高准确率。这是一个漫长的过程，或许每提升百分之一，都要经历长期的研发。”

纳米孔测序的技术还在发展阶段，市场化应用还有待开拓，这将是一个漫长的过程。齐碳科技的策略是，与科研机构合作，不断积累数据，一旦出现典型应用，利用先发优势立即抢占市场。

在寻求技术升级的同时，基因测序也需要打破依赖国外进口垄断的现状。在基因测序产业链上，处于上游的测序仪器和配套试剂是技术门槛最高的部分，也是利润最高的部分，目前上游正处于技术壁垒最高的垄断地位，例如二代测序仪厂商Illumina垄断了全球80%以上的市场。

三人创始团队互补

研发中国第一台纳米孔基因测序仪

齐碳科技成立于2016年，由谢丹博士、白净卫博士、胡庚博士联合创立。

纳米孔基因测序仪是一项极跨学科的产品，要完成这项研发，需要从软件到硬件都具备很强的技术支撑。例如，碱基通过的纳米孔是一个活的蛋白孔，测序全过程都发生在一张精密的流体生物芯片中，再利用精巧的放大电路对电流信号进行去噪放大，这整个过程中涉及到核酸文库、蛋白工程、流体芯片、电子电路、人工智能等多个专业领域。

纳米孔测序仪的开发，需要结合跨学科的知识，创始团队的过往经验，也给齐碳科技带来很大优势。创始人白净卫博士是IBM沃森实验室博士后，曾在Illumina公司从事基因测序技术研发，具备超过10年的微纳器件研发经验。仪器专家胡庚博士为清华大学自动化系本科、硕士、博士，2013至2017年领导了西门子中国的首个达到SIL-3级功能安全标准的过程仪表产品线研发项目。生物信息学专家谢丹博士是斯坦福大学医学院博士后，在测序技术和生物信息学领域积累丰富。蛋白工程专家陈呈尧博士曾在Life Technology和Illumina担任资深研究员，获得2013年Illumina Innovation Award，奖励为Illumina测序试剂性能提高做出的突出贡献。

在三人带领与团队合作下，2017年10月，齐碳科技推出了纳米孔测序仪原理样机，谢丹直言道：“当时这款产品是单孔的，甚至都还不能被称作是纳米孔测序仪，只是证明了从原理上来说是能够工作的。”在随后三年时间里，齐碳科技先后推出工程样机、产品样机，实现了多通路测序。于2018年在北京成立了研发中心，并自建了洁净间和流体芯片生产线。

不断迭代之后，齐碳科技在2020年9月，推出了我国第一台纳米孔基因测序仪产品QNome-9604，准确率达87%，8小时可稳定产出500Mbp数据，读长10kb以上。

目前该产品正处于Alpha Test阶段，齐碳科技已将生产线落户天府国际生物城，预计将在2021年7月实现量产。

由于技术门槛高，在国内齐碳科技几乎没有直接竞争者，市面上还没有出现其他做出纳米孔测序仪工程样机的企业。公司总经理兼创始人胡庚博士表示，“与海外的Oxford Nanopore相比，齐碳科技的目标是做到在产品性能上相当，在稳定性和成本上有超越”。

齐碳科技的核心竞争力体现在这几个方面：

- 蛋白（稳定的控速蛋白，精度可调的纳米孔蛋白）

- 流体芯片（稳定的双层膜结构，降低成本，尺寸更小，更稳定，未来可以实现高通量、可插拔）

- 电化学传感装置（精准检测pA级别的微弱电流，自主版权的ASIC芯片）

- 数据分析算法（自主研发的多重深度学习算法）

相较于前几代测序技术，纳米孔基因测序技术带来的可想象应用场景还将更多。

谢丹提到，纳米孔基因测序技术最快实现的一个场景就是对病原微生物的快速鉴定。“例如针对病人的不明原因发热，医生如果可以快速判定是由何种细菌或病毒导致的，就可以做到对症下药，减少广谱抗生素的滥用。”

“纳米孔测序技术可以做到快速、实时测序，这个应用场景就是一个很好的切入点”，谢丹解答说，“医生可以在医院内快速完成样本采集、建库及测序，在较短的时间里得到检测结果，从而制定精准治疗方案。”

纳米孔测序仪因其读长更长的优势，在未来还可以应用到检测基因的结构性突变中；而成本更低的优势，让纳米孔测序仪也可以探讨除了为人类服务，或许未来还可以应用到动物、植物等领域。

高榕资本领投

齐碳科技完成超1亿元融资

2020年5月，齐碳科技完成超1亿元人民币的A轮融资，由高榕资本领投，银杏谷资本跟投，雅惠投资等老股东追加投资。本轮融资将主要用于加大技术研发投入，提升核心产品的准确率与稳定性，同时将加速生产线的建设和商业开发，引领国内纳米孔基因测序技术的研发与应用。

齐碳科技全面掌握了纳米孔单分子测序技术，专利布局全面，核心技术涵盖生物芯片、蛋白工程、电子电路、人工智能等。作为中国第一家自主研发出纳米孔基因测序仪，并成功实现稳定获得纳米孔基因测序数据的企业，齐碳科技代表的是基因测序行业最前沿的技术实力。

新冠疫情爆发后，齐碳科技参与了清华大学牵头研发的关于新冠检测的应急项目，该项目已被纳入了北京市科技计划。

高榕资本项目负责人表示，齐碳科技所进行的纳米孔基因测序设备的研发，是一次跨学科的技术攻坚，并已经取得了令人瞩目的进展，在蛋白工程、流体芯片、电子仪器、碱基识别算法等各个环节都取得了显著的成果，证明了齐碳科技的研发实力。未来，我们充分看好单分子测序技术在微生物组、传染病、复杂结构变异的临床疾病上发挥其独特的长读长、低成本、便携式的优势，拓展我们对疾病的理解认知。同时我们也期待纳米孔作为一个平台型技术的可延展性，从基因层面拓展到转录组乃至蛋白组的可能性，帮助更全面地感知生命。

一举夺魁

中关村国际前沿科技创新大赛总决赛

齐碳科技曾在中关村国际前沿科技创新大赛总决赛中荣获唯一的一等奖，同时斩获医药健康领域TOP 10企业称号，在9大领域、国内外600多个团队和近千个科技创新项目中脱颖而出，一举夺魁。

齐碳科技荣获中关村国际前沿科技创新大赛总决赛一等奖

齐碳科技同时获得中关村国际前沿科技创新大赛医药健康领域TOP10企业称号

本次大赛由中关村管委会、教育部科技司与中科院北京分院等联合举办，吸引国内外600多个团队的近千个科技创新项目参赛。参赛项目引领前沿科技，突出自主创新，面向实际需求，主要涵盖9个领域，包括：人工智能、集成电路、工业互联网及智能装备（含新材料）、智慧城市及物联网、节能环保及新能源、大数据与信息安全、医药健康、体育科技和农业科技。

大赛自2018年9月开始，历时约3个月，经过数十场预赛、决赛，以及总决赛公开路演的严格选拔，最终确定获奖名单。齐碳科技凭借基因检测的核心技术荣获中关村国际前沿科技创新大赛总决赛一等奖。

中关村管委会主任翟立新表示，参赛团队展示出的前沿技术、创新思想和创业精神“令人振奋”。中关村将加快推动掌握前沿原创技术的科技成果转化落地，为前沿企业的发展营造最好的创新创业氛围，支持中关村企业做强做大。