倪鸣 博士

华大智造高级副总裁

图1：DNBSEQ-T20×2主要模块构成。

来源：参考资料[1]

当前，T20可以同时支持6张超大尺寸的测序载片上机运行，每张测序载片不仅能够独立运行不同的测序读长和测序应用，还能够支持不同文库的混合测序。T20的整个测序全流程通过2个四轴机械臂和1个六轴机器人实现了自动化串联，单次通量是目前其他超高通量测序平台的4.5倍~10.5倍之高（PE100，42Tb/Run；PE150，72Tb/Run）。

图2：浸没式（左）和流道式（右）生化平台流程图。

来源：华大智造

传统测序仪采用的流道式生化反应依赖于复杂的流体和升降温控制系统，这种“样本固定、试剂流动”的生化反应方案对流动槽的加工工艺有着较高的要求，包括流动槽的平整度、在升降温过程中的形变程度、流体高精度控制等。如果固定在芯片平台上的流动槽平整度不够或在升降温过程中变形过度，将直接影响生化反应的均匀性、充分性以及后续光学系统的信号采集。而复杂的流体和温控系统也意味着较高的硬件和维修成本。此外，流道式生化反应方案中的反应试剂均为一次性使用，试剂有效成分利用率极低也限制测序耗材成本的下降。

与之相反，华大智造独创的浸没式生化反应采用了“试剂固定、样本转移”的方案，将无表面覆盖的测序载片依次浸泡在可控温的反应槽中以完成特定的生化反应，试剂槽温度控制可以精密到±0.5摄氏度内，保证生化反应的稳定性。这种浸没式的“无表面覆盖测序载片”避免了传统流动槽试剂流速不均匀的问题，测序载片表面不易产生气泡，生化反应更均匀、充分，载片的利用率进一步提高，且整张浸入反应试剂中的测序载片受热均匀，也不易发生形变等。

倪鸣博士谈道：“浸没式生化反应技术最大的优势在于可以通过在同一反应槽依次浸泡多张测序载片，完成多个测序循环。我们采用自主研制的试剂配方，能够在不发生交叉污染的前提下实现测序试剂的重复利用，大大提高了试剂利用率与数据生产效率，增加了数据产量，降低了测序成本。”

图3：浸没式（左）和流道式（右）生化反应示意图。

来源：参考资料[2]

图4：光学模块的光学镜头实物模型。

来源：参考资料[1]

倪鸣博士介绍到，为了支撑高通量信号的采集、传输、识别，T20的成像系统进行了多维度的创新突破。其一，其成像模块采用浸没式光学镜头，镜头端面直接浸没到试剂溶液中，以试剂溶液作为拍照介质，相较空气介质，具有数值孔径高等特点，提高了空间分辨力，支持更高密度的测序载片运行，提高了单位面积的数据产出。此外，T20采用TDI线扫相机，相比于常规面阵式扫描方法，其搭配高性能运动平台，光学图像采集效率可提高2~3倍。更重要地，使用高质量的国产大视场光学物镜，单FOV（Field of View）视场直径超2mm，可捕获更多的荧光信号，能够输出更高信噪比的荧光图像，这为通量的提升和系统优化提供了强有力的硬件基础。

倪鸣博士强调，针对TDI线扫成像的特点，T20研发团队提出了非对称的点光源亮度提取算法。随着测序进程的推进，该算法会综合参考过程参数进行动态调整，显著提高了准确率，同时采用了传统图像处理方法和深度神经网络相结合的方式，能够极大地提高碱基识别算法的精度和适用性。

图5：面向大型组学项目的T20一站式工具包。

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20年，将WGS测序成本从30多亿美元降至100美元以内，这是一个梦想推动科技进步的时代。DNBSEQ-T20×2的诞生是测序工具领域的里程碑事件。相信DNBSEQ-T20×2提供的不止是超高通量测序的一大选择，而是能够激发更多 “敢实现”的科研梦想，让更多的科研创新不再受限于测序工具的极限，为全球基因科技的发展强势赋能，助力我们更快走进“人人基因组”时代。

*备注：DNBSEQ-T20×2可在完成5万例人全基因组测序基础上，将单个人全基因测序成本降低至100美元以内。