PacBio
PacBio（全称：Pacific Biosciences of California, Inc.，中文名：太平洋生物科学公司）是一家总部位于美国加利福尼亚州的生物技术公司，成立于2004年，专注于开发和商业化第三代基因测序技术。
公司历史
PacBio由Stephen Turner博士于2004年创立，公司的核心技术源于康奈尔大学的研究成果。创立之初，公司的目标是开发一种能够实时观察DNA合成过程的革命性测序技术。
2010年，PacBio推出了首款商业化产品PacBio RS系统，标志着单分子实时测序（SMRT）技术正式进入市场。这一技术的问世被认为是基因组学领域的重大突破，为第三代测序技术奠定了基础。
2011年，公司在纳斯达克证券交易所上市，股票代码为PACB。随后几年，PacBio持续改进其测序平台，推出了Sequel和Sequel II等更先进的系统，大幅提升了测序通量和准确性。
2021年，PacBio宣布与Illumina公司的合并计划，但该交易最终因监管问题于2022年终止。此后，PacBio继续独立运营，并推出了Revio等新一代测序平台。
核心技术
SMRT测序技术
PacBio的核心技术是单分子实时测序（Single Molecule Real-Time Sequencing，简称SMRT）。这项技术的独特之处在于能够实时观察单个DNA聚合酶合成DNA的过程。
SMRT技术使用纳米级的零模波导孔（ZMW）作为反应容器。每个ZMW孔底部固定一个DNA聚合酶分子，当荧光标记的核苷酸被聚合酶结合并整合到DNA链中时，会发出特定波长的荧光信号。通过实时检测这些荧光信号，系统可以确定正在合成的DNA序列。
技术优势
PacBio的SMRT技术相比传统的第二代测序技术具有多项显著优势：
超长读长：PacBio测序仪能够产生平均长度超过10,000碱基对的读长，最长可达数十万碱基对。这种超长读长能力使其在基因组组装、结构变异检测和全长转录组分析等应用中表现出色。
高一致性准确度：通过环形一致性测序（CCS）模式，PacBio可以对同一DNA分子进行多次测序，从而获得超过99.9%的准确度，达到甚至超越第二代测序的水平。
无PCR偏好性：SMRT技术直接测序原始DNA分子，不需要PCR扩增步骤，因此能够准确测序GC含量极端的区域，避免了扩增偏好性带来的问题。
表观遗传学信息：该技术能够直接检测DNA的化学修饰，如甲基化，无需额外的化学处理步骤，为表观基因组学研究提供了强大工具。
产品系列
Sequel系列
Sequel系统于2015年推出，是PacBio RS系统的升级版本。Sequel系统采用了更先进的芯片设计，将ZMW孔数量从15万个增加到100万个，大幅提升了测序通量。
Sequel II系统于2019年发布，进一步提升了性能。该系统每个SMRT Cell包含800万个ZMW孔，单次运行可产生高达4百万条CCS读长，总数据量可达数百Gb。
Revio系统
2022年推出的Revio系统代表了PacBio最新的技术成就。该系统采用了全新的芯片设计和光学系统，进一步提高了测序通量和成本效益。Revio系统每个SMRT Cell包含2500万个ZMW孔，使得大规模基因组测序项目变得更加可行。
Onso系统
2023年，PacBio推出了Onso系统，这是该公司首款短读长测序平台。Onso采用了独特的测序化学方法（SBB技术），旨在与Illumina的短读长测序平台竞争，为客户提供更多选择。
应用领域
基因组组装
PacBio的超长读长技术在从头测序和基因组组装中具有独特优势。许多复杂基因组，包括人类基因组、植物基因组和微生物基因组的高质量组装都依赖于PacBio技术。
结构变异检测
长读长测序能够跨越大片段的基因组重排、插入和缺失，使PacBio成为检测结构变异的理想工具。这在癌症基因组学和遗传病研究中尤为重要。
全长转录组分析
PacBio的Iso-Seq技术能够测序完整的mRNA分子，无需组装即可获得全长转录本信息。这对于研究可变剪接、融合基因和新转录本发现具有重要价值。
微生物组研究
在宏基因组学研究中，PacBio的长读长技术能够更准确地区分不同微生物物种，并组装出高质量的微生物基因组，推动了肠道微生物组等领域的研究进展。
表观基因组学
PacBio技术能够直接检测DNA修饰，为研究DNA甲基化在基因调控、发育和疾病中的作用提供了强大工具。
市场地位与竞争
PacBio在第三代测序市场中占据重要地位，其主要竞争对手包括Oxford Nanopore Technologies（ONT）等公司。与ONT的纳米孔测序技术相比，PacBio在准确度方面具有优势，而ONT在便携性和实时性方面更胜一筹。
在短读长测序市场，Illumina长期占据主导地位。PacBio通过推出Onso系统，试图在这一市场分得一杯羹，但面临着激烈的竞争。
科研影响
PacBio技术已被广泛应用于重大科研项目，包括：
- 人类泛基因组计划：利用PacBio技术构建更完整、更具代表性的人类基因组参考序列
- 地球生物基因组计划：旨在测序地球上所有真核生物的基因组
- 达尔文生命之树计划：测序英国及爱尔兰的所有物种
这些项目的成功实施证明了PacBio技术在推动生命科学研究方面的重要作用。
未来发展
PacBio持续投资于技术创新，致力于进一步提高测序通量、降低成本并扩展应用范围。公司的长期目标是使长读长测序成为临床诊断和精准医疗的常规工具，推动个性化医疗的发展。
随着测序成本的持续下降和技术的不断成熟，PacBio有望在农业基因组学、进化生物学、合成生物学等更多领域发挥重要作用，为解决人类面临的健康、食品和环境挑战提供强大的技术支持。
