【行研】国内Oligo原料供应商分析

一醉三千年

在上一篇【行研】分子诊断上游原材料市场分析文章中小编分析了当前IVD行业分子诊断领域上游原材料市场，对于分子诊断上游原材料三大主体——设备、元部件与试剂来说，毫无疑问，试剂起着“中流砥柱”的作用，而在试剂大类中，oligo的重要性则是决定能不能进行合成。这一篇小编将对当前国内能够提供oligo合成服务的企业进行分析。
我们还是先来了解一下历代oligo合成技术。


★一代合成-固相亚磷酰胺法★
传统的DNA化学合成又叫柱式合成，是基于固相亚磷酰胺四步法，由脱保护、偶联、加帽和氧化四步化学反应组成循环，通过分步活化结合在核苷酸3'位和5'位的化学活性保护基团实现可控合成，在固相载体上从3'到5'方向逐个延伸合成寡核苷酸链。从80年代初期开发到90年代起开始成熟并商业化，至今已经广泛应用于大多数商业化DNA合成仪。由于每一步反应的不完全性，合成单链DNA的错误率会随着长度的增加而提高，相应的产物得率降低，这样就使DNA合成产物的长度和产量受到了极大的限制。
作为当前国内主流的oligo合成技术，固相合成技术已经非常成熟，除了IDT、Introvigen（Thermo）、Takara和LGC等最先布局国内市场的国外品牌之外，国内品牌各公司的研发和生产能力也在不断提高。百力格生物工业级合成平台可以实现单批次50，000 OD大规格合成，充分满足研发转产对于合成产品稳定性和可靠性的需求。
★ 二代合成-芯片合成★
芯片可作为DNA合成固相载体，以高密度、集成方式在其表面特定位点上进行合成反应。芯片DNA合成技术也是基于亚磷酰胺合成法四步反应循环，但是采用了不同的“脱保护”定点控制方法，当前分别发展出了光刻化学合成、电化学合成与喷墨打印合成等平台。
1）光刻合成通过精确控制光在芯片表面指定位点的投射，分解光敏保护基团或光敏催化剂产酸进行脱保护，实现核苷酸在不同合成位点的有序添加；
2）电化学合成利用电化学反应产生酸，控制聚合物膜上常规亚磷酰胺单体的加成；
3）喷墨打印合成通过将酸溶液或试剂喷射在反应位点催化脱保护。
相较于一代固相合成，芯片合成大大提高了合成通量，可以达到百万条/芯片。国外高通量DNA芯片合成以Twist、Cambrian Genomics、Gen9等为主力，国内起步较晚，但是当前也有高通量DNA合成与数据存储服务供应商如迪赢生物、伯科生物、芯宿科技、中科碳元等。
★三代合成-酶促合成★
化学合成最主要的限制点在于单步合成效率限制了合成长度，除此之外，在合成过程中会大量使用有毒、易燃且不稳定的有机试剂，基于此生物合成应运而生，当前酶促合成法使用的是末端脱氧核苷酸转移酶（TdT），TdT对四种核苷酸的偏好性差异小、偶联效率高，持续合成和延伸单链DNA可产生长达8000 nt的均聚物，单步平均耦连效率可达98.7%，单个循环仅需2~3 min，作用条件温和并且合成长度有明显提升。当前酶法合成在国外有一系列产业布局，如DNA Script、Ansa Biotechnologies、Molecular Assemblies等，但总体还没到商业化推广的阶段。
★★★★★国内固相oligo合成★★★★★
作为当前国内主流的oligo合成技术，但是不同企业的产品依旧有很大的差异，那么合成工艺差异的关键点在哪里？对于oligo固相合成工艺来说，最为重要的因素在于三点：
1）合成用的核酸单体；
2）合成用的固定相载体；
3）合成过程的工艺参数控制；
除此之外，对于带有修饰的oligo来说还有工艺开发能力。
对于客户应用端来说，好的oligo产品来说还有以下关键考量点：
★ 精准定量，oligo的定量准确是扩增的基础，尤其对于带有修饰的oligo探针来说，如果只用33的系数计算可能会出现很大偏差从而影响下游体系；
★ 大规格合成能力，这一方面对工业客户来说更为重要，单批次大规格一次合成，采用相同的工艺参数和质控体系可以避免从研发到转产的二次研发；
★ 批间稳定性，批间稳定性的控制对公司从原料到工艺都有很高的要求；
★ 引探投入比，在相同检测限下，最小化引探投入量，体系兼容性更好，并且可以降低原料成本；
★ 交叉污染率级别与外源和人源污染控制；
★ 其他，包括分装偏差，包材，杂质等对管间差的影响。
下面就来看看当前国内提供一代大规格合成服务的公司：




参考文章
1. Oligo寡核苷酸合成工艺浅谈 (http://qq.com)
2. 万字长文：新一代DNA合成与DNA存储22家公司深度解析，挖掘未来合成生物学独角兽 (http://qq.com)
3. 盘它，史上最全合成公司大盘点 (http://qq.com)
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