各位股东，大家早上好中午好晚上好。 这篇文章我已经放了2个星期了...然而还没有其他人聊...那我们就抛砖引玉吧。 我们将略详细的了解Ultima UG100测序仪的测序原理，知道他的售价和可能的目标客群。 作为新兴NGS测序仪三剑客，Element Biosciences无疑是进展最快的，这个我们都知道。 而Singular Genomics则一直在挣扎，我们此前也报道过，人家押注空间生物学去了。 那么，挑战者似乎只剩下Ultima Genomics犹抱琵琶半遮面。 如今，他终于来了！
在此前AGBT会议上，Ultima宣布了自己的首款也是唯一一款测序仪UG 100结束早期测试阶段，正式进入全面商用。 然而，我们都知道，这个商用总有个时间。 
果不其然，2024年2月26日，Ultima再次宣布了UG100测序仪正式商用。 呃，果然，高级货就是不一样... 根据此前STAT的报道，UG100测序仪目录价150万美元。 此次，Ultima公布的试剂价格为1套晶圆+试剂的价格为2000美元。 晶圆大概可以生成8 billion的reads，按照平均300bp读长进行计算，1Gbase的成本将低于1美元。 这里面有几个概念比如啥是晶圆？为什么是平均300bp的长度？ 虽然我们老早老早也聊过这款测序仪，但是，当年浮光掠影没有聊太多。 而且时过境迁有些内容也该更新一下了，那么我们就来大概聊下这款产品。
UG100 2018年被引入Broad研究所，代号“Jukebox（点唱机）”。 原因就是该机器有一个包含6张晶圆的晶圆仓，很像点唱机的样子（国内小伙伴基本没见过）。 首先，我们聊下UG100的特色开放式Flow-cell。 
UG100使用的是开放式flow-cell，也就是他们所说的wafer-晶圆。 晶圆直径200mm，是常用的半导体晶圆规格。 晶圆表面通过修饰，能够跟测序文库结合，大概能产生8-10billion reads。 本身晶圆表面没有流道，那么这货怎么操作的？！ 答案是：喷。 第二个特色，喷涂式系统。 
在图B中，dNTP通过喷嘴喷射出来，晶圆通过转动的离心力将试剂均匀涂布在晶圆上。 这有个好处，就是喷的量少、分布的均匀，也就是节约了试剂。 嗯，他们反正这么说的。 其实这也是跟半导体生产过程类似，对吧？ 那么，这货用的dNTP有什么特点？又是什么样的测序路线呢？ 我们必须明确一点，UG100使用的是类SBS测序模式。 第三个特色，改良的SBS测序模式。 这就回到了UG100使用的改良版SBS（sequencing by synthesis）。 每个循环，通过喷嘴加入一种2类dNTP参与到合成反应中。 有点懵？没关系，我也是。 UG100的dNTP都是没有加入可逆终止子的，而且，每种碱基都有2类。 其中，20%以下包含荧光基团，其他没有荧光基团修饰。 Ultima把这种mix称为mostly-natural nucleotide mix（MNN mix），也就是大部分天然核苷酸...好家伙，非常直白了属于是。 那么这种改良的SBS自然就是Mostly natural sequencing-by-synthesis (mnSBS)了...好家伙。 
测序是这样进行的： 1，喷涂dATP/dCTPdGTP/dTTP其中1种，可以是A/T/C/G的任何一种。 注意，一次只加入1种碱基，但是包含小于20%荧光修饰和80%以上未修饰的2类碱基。 我能想到的一个好处是，通过加入自然碱基能够减少生成链的“疤痕”，降低错误率。 此时，碱基与模板结合，在聚合酶的作用下开始合成新链。 由于碱基均没有可逆终止子，所以如果加入的是A，而模板是AAAAAAAAA...A，那么你就会得到一条AAAAAA....A。 当然，这种可能性微乎其微。 2，洗脱未结合的dNTP和其他试剂。 3，成像，扫描晶圆，还原模板碱基序列。 有小伙伴会说，你这加的是混合的dNTP啊，怎么能够知道合成链里面有多少是带荧光，多少不带荧光啊？ 呃，就是有没有可能，这货算的是个平均值或者说这种结合的荧光强度有一种统计学的关系。 反正这事是后面basecalling关心的，成像记录下荧光强度就拉到了。 4，切除，切除荧光基团。不然下一轮就没法看了。 5，洗脱切除的荧光基团和其他残留试剂。 这一轮Ultima称为一个flow是大概2分钟，Ultima测算要达到300bp的平均读长要进行这么464个flow。 如果把ATCG算为一个cycle，也就是说达到300bp平均读长需要116个cycles，约15小时。
我们先说优点。 第一，读长可以很长。 由于掺入了自然碱基，大部分生成链疤痕较小，能够保证酶的效率和准确性，因此Ultima的技术路线可以做到比较长，300-400bp也算是题中之义了。 
第二，出现碱基替换错误可能性极小。 每次都是加入一种碱基，因此这个cycle发光的一定是加入的碱基，因此几乎不会出现碱基替换错误。 第三，试剂使用量少。 由于使用喷涂+离心分散式试剂技术，使用的试剂量很少，可以降低成本。 第四，速度挺快。 6billion的reads，大概14个小时，是要快于NovaSeq X 10billion reads芯片的25小时的。 下面再来说缺点。 第一，homopolymer错误几乎难以根除。 大家还记得么，每次加入的是不含可逆终止子的dNTP对吧？ 所以，只要遇到AAAAA这种情况，是一波推。 那么，这种荧光的计算就可能出现错误，比如8个A你给算成7个A有可能吧？ 第二，没有双端测序。 这不知道是不是Ultima测序原理造成的，没有看到Ultima能够进行双端测序的资料。 而且，Ultima目前是无法使用dual-index的，IDT提供的index只有单端17个碱基的index。 虽然...但是...就还是有点问题。 第三，机器太贵，切入成本高。 1.5M USD，还是很辣手的。 不差钱的Broad 研究所除外... 另外，还要考虑切换实验流程，说服客户接受新测序机器的成本。 
虽说这货的准确性ok，从二级分析的准确性上来看，比Illumina还是落后了一点点。
最后说点其他人一般不关心的，我们来看看这货有多大。 
从尺寸上来看，这货已经超越了MGI华大制造的DNBSEQ-T7，荣登第一。 重量高达860kg，是Illumina NovaSeq X Plus的1.5倍... 你以为这就完了？ 天真了... 这货还配有一个Amplification Station，你可以理解成原来Illumina Hiseq X系列的cbot。 那么，有多重呢？ 
也就771公斤吧... 我们回到测序仪根本的问题上来，Ultima UG100的目标客户会是谁呢？他们的应用场景和痛点他解决了么？ 首先可以肯定的是如Braod一样的研究机构是可以接受这种新的测序仪的，但是工业部门都是“墙头草”，短时间内个人认为比较难打开市场。
但是我知道的是，国内测序仪界的速度强者赛陆又发新测序仪了。 真迈也将自己的SURFSeq 5000测序准确度推升到了Q40。 加上品类的MGI华大智造... Ultima敢来一战否？
相关资料：注1：https://www.news-medical.net/news/20240226/Ultima-announces-UG-100e284a2-and-reveals-disruptive-cost-and-accuracy-profile-to-enable-the-era-of-the-24100-genome-and-beyond.aspx注2：https://www.ultimagenomics.com/ug-100/注3：https://www.statnews.com/2024/01/30/ultima-genomics-dna-sequencing-100-dollars/
| 
/3 
浙公网安备33010802005999号 
