7 月 20 日，Pacific Biosciences (以下简称 “PacBio”，NASDAQ: PACB) 宣布与生物技术公司 Omniome 达成并购协议，以 8 亿美元价格将 Omniome 收购。这项合作意味着其从此走上了整合长短读测序技术的新征程。根据协议内容，PacBio 将支付超过 6 亿美元预付款，其中包括 3 亿美元现金和 940 万股普通股，在实现某些里程碑后，Omniome 还将获得另外 2 亿美元现金和股票。如果一切顺利，即如果能获得联邦贸易委员会（FTC）批准的话，该交易预计将于本季度晚些时候完成。届时，PacBio 可能成为首个同时拥有长读长和短读长测序平台的制造公司。为实现长 / 短读长测序技术的整合，测序领域内各大企业已经谋划多年。早在 2018 年 11 月，测序巨头 Illumina（NASDAQ:ILMN）便试图以 12 亿美元的价格收购 PacBio，但由于 FTC 的阻挠，该合并计划在 2020 年 1 月正式宣布失败。然而仅仅过了 18 个月，PacBio 将再次面对 FTC，但这次它坐在了收购方的席位。已经成为长读长测序行业领跑者之一的 PacBio，并不满足于在单一市场中发展。更何况，准确性是长读测序技术的常见短板，随着需要处理的 DNA 链长的增加，错读率也随之上升。另一方面，短读测序也具有更便宜、准确、适用范围广的优势。现在，随着 Omniome 并购计划的实施，补充了短读测序平台空白的 PacBio 或将争取到更大的市场份额，包括肿瘤早筛和非侵入性产前（遗传病）诊断等。根据 PacBio 的预计，由 Omniome 研发的 “结合测序（Sequencing by Binding，SBB）” 技术最早可能会在 2023 年的上半年面世。2018 年，Omniome 的创始人发表了一篇概念验证（POC），其中概述了其技术的工作原理。在 POC 的描述中，与现有的边合成边测序（SBS）技术类似，Omniome 同样基于短 DNA 片段、核苷酸碱基和 DNA 聚合酶的化学过程进行测序。然而，该技术中并不涉及到使用荧光染料或可逆终止子（阻断剂）修饰核苷酸碱基的过程。在每个测序循环中，聚合酶、核苷酸和模板会暂时性结合在一起形成复合物，正确形成复合物会发出可检测信号。发出信号后，复合物随即解离，然后流入活性 DNA 聚合酶和未修饰的核苷酸，延长检测序列并进入下一测序循环。图丨 SBB 测序技术的无标记 DNA 测序循环（来源：Omniome）如果不借助荧光染料，基于 SBB 技术的测序方法就需要更加灵敏的检测方案。对此，该公司设计了基于等离子体的半导体流通池。该技术中的等离子体由激光照射产生，可以理解为金属中包含的自由电子的振动，具有波的特性。
在每个流通池中包含一个半导体模块，具体为一个包覆着玻璃的金片（~120 nm）组成。金片上以网格状分布着直径为 200 纳米的小孔，各纳米孔内表面都涂有化学混合物，用于促进单独的 SBB 反应。在测序过程中，微流体系统会将一层薄薄的去离子液体试剂推到半导体晶片并进入纳米室中。使用激光照亮各个纳米室，根据室中 SBB 反应发生的情况，例如检测到不同的碱基序列，激光信号将发生巨变并被 CMOS 相机检测到。这是由于单个纳米孔的内表面包括导体（金）和绝缘体（玻璃）。当受到激光照射时，会沿导体 - 绝缘体表面产生等离子体。将等离子体波挤入一个足够小的腔室 —— 即物理上小于入射光波长的孔径时 —— 将发生光学异常透射 (EOT)，就像微型放大镜一样，可以让简单的 CMOS 相机轻松检测到不同碱基之间结合动力学的细微差异。图丨 (A) 无标记 DNA 测序平台的示意图 ；(B) 等离子体传感器芯片结构；(C) 去离子水试剂下纳米孔阵列的传输响应。（来源：Omniome）在其 POC 文件的描述中，Omniome 的测序周期大约超 20 分钟，而 Illumina 的中通量周期则徘徊在 5 分钟左右。检测效率低下的原因可能是由于碱基只能单个流入，并穿插了洗涤步骤造成的。并且，尽管芯片上纳米孔径的密度已经与 PacBio 目前的 8M ZMW 芯片相媲美，但它仍然只能并行 800 万读取数，尚不足以支持某些临床测序应用所需的水平。不过，目前公司宣称 Omniome 的短读长测序技术能够比 Illumina 的现有准确度高出 1 个数量级以上。对此，掌舵基因测序制造企业安序源的田晖博士认为，与SBS相比，省略了核酸标记物可能会降低结合和检测误差，目前一些进入 NGS 赛道的小型公司也都试图借此 “超车”，但也很难就此判定该技术能够胜过当前的 SBS 技术。“将 Omniome 短读测序技术融入到 PacBio 的长读测序产品组合中，不仅能够扩大相应的市场份额，而且也将促进用户使用我们的 SMRT 测序产品，PacBio 将通过更广泛的测序产品服务于更多客户。” PacBio 总裁兼首席执行官 Christian Henry 十分乐观，鉴于此前 FTC 针对 Illumina 的两起收购计划均持反对意见，此次收购活动确实也面临着失败的风险，不过 PacBio 已经准备好应对这一切。Omniome：15% 的员工都来自 Illumina可以看到，近年来 NGS 测序平台涌现出多家力图竞争的选手，不久之前刚有 Singular Genomics 挂牌纳斯达克，现如今 Omniome 又并购在即，且两家企业均获得了不错的市场收益。不过，对本次交易感触最深的可能还是行业老大哥 Illumina，如果 PacBio 真的如愿补充了二代测序技术的空白，将其打包进它与 Invitae 的 “临床全基因组测序大礼包” 中，那么 Illumina 可能依旧要被迫持续 “SBS Only” 状态相当长的一段时间。更何况，此次 Omniome 提出的 “结合测序” 法，早在 2015 年即被时任 Illumina 科学研究高级总监的 Molly He 以论文形式发表于 Nature。2017 年，Molly He 离开 Illumina 并成立了 NGS 技术公司 Element Biosciences，依旧在 “substrate-binding kinetics” 的基础上开发测序平台。无独有偶，成立于 2013 年的 Omniome 于近期任命了 Richard Shen 作为公司总裁，在此之前，Richard 曾在 Illumina 中任职 16 年，担任过多个高级职位，包括肿瘤研究与开发副总裁，消耗品产品开发副总裁。此外，根据 Linkedin 上内容显示，该公司有 15% 的员工都曾供职于 Illumina。图丨 Omniome 公司总裁 Richard Shen（来源：Omniome）田晖认为，PacBio 旗下的长度长测序技术主要面对的难题依然是价格高昂以及准确度低的问题，这些问题在 NGS 平台上都能够得到有效的解决。不过，鉴于目前 Omniome 仍未公开其技术的细节和数据资料，成本、效率等均是未知数，PacBio 此举依然有 “开盲盒” 的风险。PacBio 为什么要收购 Omniome 而不是其他公司？一方面可能是由于其在研发进程上已经走了一定距离，相比之下，同类技术的 Element 至今仍未发布更多消息；另一方面，PacBio 和 Illumina 已经失去了合作机会，转而走向一个充满了 Illumina 老员工的公司，切入二代产品垄断市场，似乎也是一个不错的选择。
- https://medium.com/@sbarnettARK/pacbio-doubles-down-on-accuracy-by-acquiring-omniome-875e64c943cf
- https://www.genengnews.com/news/pacbio-adds-short-read-capabilities-with-up-to-800m-omniome-acquisition/
- https://www.nature.com/articles/ncomms6936
