罗氏研究人员推出了一种大幅改进的纳米孔测序方法，这项技术有望彻底改变下一代测序领域。其可扩展且灵活的"扩增测序(SBX)"技术承诺将基因组测速提升至全新水平，或能满足欧洲 comprehensive genomic profiling（全面基因组分析）联盟(EGCP)与欧洲制药联合会(EUCOPE)今日发布的《全面基因组分析未开发潜力》立场文件中提出的多项生物医学应用需求。

根据欧洲全面基因组分析联盟和欧洲制药联合会的数据，欧洲在全面基因组分析技术的获取上仍存在显著限制，这阻碍了对所有相关癌症突变的常规检测，也延缓了个性化医疗在欧洲的快速普及。

与Illumina的合成测序(SBS)标准不同，罗氏的新化学工艺基于通过纳米孔的靶标核酸扩增原理(10.1101/2025.02.19.639056v1)。每个碱基被扩增为替代聚合物——所谓的Xpandomers。这些信号分子比原始核酸序列长数十倍，因此能产生极强的信号并显著降低背景噪音——这是其他纳米孔测序方法面临的最大挑战。

罗氏研究者Mitu Chadhary和Mark Kokoris指出，SBS技术在DNA序列测定方面具有快速、准确和灵活的优势。罗氏诊断CEO马特·索斯表示："SBX的速度和精度有潜力彻底改变测序技术在研究和医疗中的应用。"他补充称该技术适用于基因组、外显子和RNA测序等多种场景，每小时可完成30倍覆盖的7个完整基因组测序，相当于每小时获得50亿双链读取数据——实现双链同步测序。

两大核心创新：

首个创新是由Mark Kokoris和Robert McRuer在Stratos Genomics开发（罗氏于2020年收购该公司）的SBX扩增技术。该技术旨在克服传统方法的局限性，传统方法因核酸序列密集堆积导致信噪比低下。解决信噪比问题是提升该技术效率的关键因素。"通过此能力，我们能够灵活地在同一测序系统上实现不同通量级别的工作，为用户带来显著优势"，现为罗氏SBX技术负责人的Kokoris表示，"其原理是通过Xpandomer扩增后再进行纳米孔测序"。

这项技术的核心是含有独特信号编码的可扩展核苷三磷酸（X-NTPs）。特制的聚合酶将X-NTPs整合到正在合成的Xpandomer中，通过聚合物酶增强剂（PEMs）稳定结构。合成完成后，Xpandomer的化学键断裂，形成约50倍于原始DNA的长分子。

第二个重大创新在于测序读取机制。Xpandomer通过电压脉冲引导穿过纳米孔，利用基于互补金属氧化物半导体（CMOS）技术的高通量传感器模块进行高速并行信号读取。该模块包含约800万个微孔（每个含一个纳米孔），通过电极阵列、检测电路和模数转换实现大规模并行、高精度测量，避免了传统纳米孔测序的卷积问题。最终实现每秒数百兆碱基的低成本测序，突破了传统逐个碱基循环测读的技术路径。

具体而言，四种高度区分的X-NTPs（每种对应一个碱基）作为模板依赖聚合酶复制的底物。经过工程优化的XP合成酶可高效掺入大分子X-NTP单体，实现99.3%的平均原始读取准确率、均匀的GC覆盖率和更长的连续读长。聚合酶增强剂（PEMs）通过稳定延伸分子，在突破传统短读测序技术限制方面发挥重要作用。酸裂解键断裂后，新合成的Xpandomer长度扩展至原DNA分子的50倍。随后，电压脉冲驱动Xpandomer逐一通过纳米孔，其高度区分的信号编码可通过CMOS阵列实时检测，实现每秒数亿碱基的高速测序。

Xpandomer分子随后以高效精准的方式穿过生物纳米孔。通过电压脉冲引导Xpandomer逐个信号编码单元通过纳米孔。在此迁移过程中，基于互补金属氧化物半导体（CMOS）的高通量传感阵列可对高度区分的信号编码进行精准测量——该阵列集成了电极、检测电路及模数转换功能。由于CMOS阵列包含约八百万个微孔（每个微孔含一个纳米孔），测量过程以大规模并行方式实现高度可控，避免了传统纳米孔测序的卷积问题。最终实现每秒数百兆碱基的低成本测序，突破了传统逐个碱基循环测读的技术路径。