相关产品
应用方向
View all applications
资源中心
最新资讯 探索
关于我们

公司历史

Oxford Nanopore 成立于 2005 年,公司致力于开发基于纳米孔科学的突破性、电子、单分子传感系统。第一款产品 MinION 于 2014 年进入早期试用阶段,并于 2015 年上市销售。2017 年,扩展规模的产品 GridION 上市销售, 2018 年 PromethION 设备面向市场,最大规格的 PromethION 48 于 2019 年首次发货。2019 年推出的 Flongle 是 MinION/GridION 的适配器,用于快速、低成本、较小的检测。公司拥有丰富的开发渠道,其中包括可支持任何用户在任何地方都能使用的解决方案,包括与手机兼容的 SmidgION 和低成本的便携式样本制备 Ubik。

纳米孔测序的丰富研发历史概述如下。公司现拥有跨 200 个专利系列的 1400 多项专利和专利申请,其中数百项通过内部研发并借助合作者通过许可提供的关键知识产权而产生。点击 此处 了解有关知识产权组合的更多信息。

时间线

从理念、到基础科学、到技术平台和可行性化学方法,前进至可行的集成技术

概念

1989 年 6 月,当时就职于美国加州大学戴维斯分校的 David Deamer 教授驱车从俄勒冈州前往加利福尼亚州。在这次的行程中,他灵光一闪,想到蛋白质通道可能嵌入脂质膜中,而且所得的通道可能容纳核苷酸个体(DNA 的小型组份)。Deamer 教授认为,每个核苷酸在通过通道时都可能会产生特定的离子电流阻断,这一概念后来被 Hagan Bayley 教授所证实。这个想法在此后的两年中一直被暂置,仅仅记录在 Deamer 教授的笔记本中。直到 1991 年,他与哈佛大学来访的 Dan Branton 教授进行了一次讨论。
Prof. Deamer's notebook
David Deamer 教授的笔记本,1989 年 6 月 1991 年,Dan Branton 教授拜访了美国加州大学戴维斯分校,并决定启动对纳米孔传感概念的研究,1992 年各方同意哈佛大学担任该知识产权的牵头机构。该强大的研究团队包括 Church 和 Balderelli。
1993 年,美国国家标准与技术研究院的 Kasianowicz 进行了首批实验;从 1994 年至 1995 年,在 NSF SGER 资助的支持下,研究继续在加州大学圣克鲁兹分校、美国国立卫生研究院和哈佛大学展开。
随后在 1996 年由 Branton、Deamer 等人在美国国家科学院院刊(PNAS)发表的文章中描述了纳米孔测序的概念。研究小组发现通过在脂质双层中置入纳米孔可引起核酸移位,并指出 “因此通道阻断可用于测量多核苷酸的长度。进一步的改进表明,理论上该方法可以对 DNA 或 RNA 单分子中的碱基序列进行直接、高速的检测。 “
1997 年,Mark Akeson 教授加入了该项目。哈佛大学的研究小组很快提交了关键专利;1998 年,美国专利 5,795,782 “基于单体-界面相互作用鉴定单个聚合物分子” 获得批准。
2001 年,牛津大学 Hagan Bayley 教授的实验室在《自然·纳米技术》期刊中描述了一种可行性的纳米孔传感器:“单链 DNA (ssDNA) 分子与拴系 DNA 链结合,可导致通过纳米孔的离子电流发生变化。基于 DNA 双链体的生存期,不同于单碱基替换,DNA 纳米孔能够区分长度达 30 个核甘酸的单个 DNA 链。”
在多年后的 2005 年,Oxford Nanolabs 作为 Oxford Nanopore 的前身由 Gordon Sanghera 博士、Spike Willcocks 博士和 Hagan Bayley 教授(现任牛津大学化学生物学教授)创立,其种子资金由 IP Group plc 提供。

最初几年

在公司成立的最初几年,Bayley 教授负责结合来自合作者提供的专业知识和知识产权,对蛋白质纳米孔的结构进行鉴定,这些合作者包括来自哈佛大学、波士顿大学和加州大学圣克鲁兹分校等全球机构的 Dan Branton、Dave Deamer 和 Mark Akeson 教授。在打基础的这几年中,由数百位科学家组成的 Oxford Nanopore 内部多学科团队一直在与纳米孔传感相关的多学科方面不断创新,以将唯一的纳米孔测序技术推向市场,并继续改进该技术。
Gordon Sanghera 自公司成立以来一直担任首席执行官。他注入了生物和电子技术的结合经验,以及在一家科技公司担任高级职位的跨学科工作经验。他曾将血糖感测产品推入市场,这项技术改变了全世界糖尿病患者的生活。Gordon 现率领着一支经验丰富的管理团队,致力于生物分子分析的突破性技术平台的开发和商业化。
2008 年John Milton 博士 Clive G. Brown 加入了执行管理团队,带来了在 Solexa 开发 DNA 测序技术的既往经验,该技术由 Illumina 公司收购并商业化。
在早期几年,公司专注于研究和开发突破性的纳米孔测序化学法,同时专注于开发一个新的定制的电子平台,该平台可在大型阵列中测量微微安培电流,以进行纳米孔传感器的高通量研究,并最终进行商业纳米孔测序仪的生产。Oxford Nanopore 首先从单通道 “Axopatch” 设备发展,到发明并构建 4 个通道传感器芯片的小阵列,进而到 9 个,再到 128 个,接着设计并构建了在现今产品中起重要作用的较大型的阵列。与此同时开发定制的专用集成电路,实现对纳米孔信号进行高频、高灵敏度测量。
2009 年 7 月,公司搬迁至牛津科学园。英国科学与创新部长 Lord Drayson 主持了我们在 Edmund Cartwright House 的办公地点落成典礼。2011 年,又在牛津科学园增添了 7000 平方英尺的办公地点,并设立了新的剑桥办事处。
2010 年左右,Oxford Nanopore 开始将其资助的学术团体在链测序方面取得的部分创新成果汇集起来。关键要素是一种能够区分核苷酸的突变纳米孔(Bayley 实验室)以及一种能够通过纳米孔控制 DNA 移动的酶马达(Akeson 实验室),这两个要素在 2010 年夏季首次结合在一起。截至 2011 年 3 月,已研发出这种化学方法并与碱基识别算法相结合,并生成了使用纳米孔进行 DNA 测序的首个示例。

推行技术

2012 年 2 月的基因组生物学技术进展会 (AGBT) 会议上,Oxford Nanopore 展示了有史以来首个纳米孔测序数据,并对 GridION 和 MinION 系统背后的硬件和软件进行了概述。这些数据包括使用公司技术在正义链和反义链上测序的小基因组,在单条读长中显示出数万碱基。
在接下来的数月中,公司为首个即将推出的系统——手持式 MinION 设备做好了准备。这段时期的发展包括:发明一种新的坚固薄膜来替代传统的(和脆弱的)脂质双层,以便耗材测序芯片可通过常规快递运送到世界任何地方;改进纳米孔和酶化学方法;能够实现原始纳米孔信号碱基识别的数据分析方法,以及大量其他创新。
2014 年春季,MinION 早期试用计划 (MAP) 启动; 早期试用用户在支付 1000 美元的可退还押金后,即可在推出的早期阶段使用 MinION。在随后的数月中,性能和流程得到了改进,有关该技术的发表出版物开始出现。

建立社区

2014 年 10 月的美国人类遗传学协会年会 (ASHG) 上首次展示 PromethION 测序仪的设计。PromethION 是一种台式设备,可供用户选择用于特定实验的样本数量和纳米孔数量,范围可从一次单个样本到同时多个样本。2020 年,PromethION 现能够在所有 48 张测序芯片的单次运行中提供 10Tb 以上的序列数据。
2015 年 5 月,首届纳米孔传感会议 (London Calling) 召开,MinION 用户聚集并听取了 20 位发言者的演讲,以及一系列应用中众多其他 MAP 参与者的更多摘要。正是在这个时候,MinION 开始面市销售,MinION 早期试用计划演变成 Nanopore 社区。
2016 年 5 月,第二届 London Calling 会议召开。会上发布了一系列公告,包括改进性能的新 R9 版纳米孔的全面上市。同时公布开发可与手机兼容的产品 SmidgION。
2016 年 9 月,Oxford Nanopore 进行了技术更新,宣布新产品升级为 MinION。
2016 年 10 月,宣布注册 VolTRAX 推出计划。VolTRAX 是一款可编程的自动化样本制备设备,旨在促进公司实现任何人在任何地点都能够进行测序的目标。
2016 年 12 月,第二届 Nanopore 科研团体大会(Nanopore Community Meeting)召开。在此次会议期间,三个小组展示或发布了在掌上 MinION 上测序的首个人类基因组

扩展规模

2017 年 2 月,GridION X5 测序仪发布。这是一款整合了 5 张 MinION 测序芯片,以及集成计算功能的台式系统,可用于提供纳米孔测序服务,且适用于对高通量项目(例如对人类或植物基因组进行大规模测序、或按需测序多个项目)感兴趣的客户。
2017 年 5 月,GridION X5 开始发货。公司推出了 1D squared 方法——这是一种新的测序方法,可在保持简单文库制备流程的同时提高准确度。
2017 年 6 月,Oxford Nanopore 推出了其 RNA 测序解决方案。提供唯一的直接、实时 RNA 测序和其他 cDNA 分析。
2018 年 10 月,Oxford Nanopore 宣布进入中国市场,指定其经销商,并建立了第一个客户销售渠道。
2017 年 12 月至 2018 年 1 月,PromethION 早期试用计划开始使用纳米孔技术提供超高通量 DNA 测序。
2018 年 1 月,使用纳米孔进行直接 RNA 分析的新方法发表在《自然-方法》上。直接 RNA 分析可避免逆转录或扩增步骤,从而实现全长、链特异性 RNA 测序,以及直接检测 RNA 中的核苷酸同源序列。
2018 年 3 月,Oxford Nanopore 宣布将建立一个新的高科技制造工厂,以满足全球对纳米孔技术的不断增长的需求。

推动技术改进

2018 年 5 月,London Calling 会议的与会人数近 600 人。由 CTO Clive Brown 展示的技术更新概述了纳米孔测序的多项改进,从而使测序数据产出更高、精准度更高、且更易于使用。PromethION 从早期试用阶段转为市售。
当月,有史以来最长的连续 DNA 序列产生,单条纳米孔读长为 2.3Mb。来自诺丁汉大学的一个团队和 Matt Loose 使用一种特殊技术提取了超长的 DNA 片段,并在 MinION 测序的单条读长中处理了该片段。2018 年 5 月,新版本的设备软件 MinKNOW发布,其特点为 “逐步疏孔”,这种技术使得 MinION 测序芯片产出更高,且由于定价一致,性价比更高。
2018 年秋季,由于进一步的技术改进(包括算法和化学方法升级)不断推动性能改进,客户手中的 PromethION 性能开始攀升,突破每张测序芯片 100Gb (PromethION 设计用于按需运行多达 48 张测序芯片),因此超过了在一张测序芯片上提供 30X 人类基因组的记录。
为了继续推动在 MinION/GridION 和 PromethION 上增加产出,Oxford Nanopore 发布了 “Rev D” 测序芯片,可实现在单个 MinION 测序芯片上生成多达 30Gb 的测序数据。随着 MinION 测序芯片的定价保持不变,售价低至 500 美元,且 MinION 设备无需任何资本费用,这使得测序数据越来越触手可及。

迈向任何人、任何地点使用

2018 年 10 月,MinIT 便携分析仪推出。MinION 的配套设备 MinIT 包含 GPU 技术,该技术可优化快速碱基识别和数据分析,用于替代或配合笔记本电脑使用。由于纳米孔独特的实时数据传输功能,凭借增强型计算能力,MinIT 可支持提高 MinION 的速度和功率。
2018 年 11 月, Nanopore 科研团体大会(Nanopore Community Meeting)在旧金山举行。该会议为截止当时规模最大的一次会议,展示了使用纳米孔技术的一系列创新和突破性科学成果。Clive Brown 在发言中概述了公司正处于 R10 的前期开发阶段,这是一种具有更长 “桶身” 的新纳米孔,为高共有序列准确度设计。还宣布了一款新的碱基识别软件 “flip-flop”,使当前的 “R9.4.1” 纳米孔能够进行高准确度分析。
阅读 “2018 年的 18 项重要成果” 以了解更多内容。
2019 年是进一步创新和加速的一年。1 月,公司推出 “野外测序试剂盒”,这是一种不再需要冷链的冻干样本制备试剂盒。科学家在偏远地点以及实验室中进行测序时都可使用,这使得我们朝实现任何人/任何地点的目标又前进了一步。
年初,两款新 PromethION 设备推出:P24 和 P48,每台设备可使用多达 24 和 48 张测序芯片。
2 月,公司推出了两款用于 cDNA 测序的新试剂盒,能够对全长 RNA 转录本(通过 cDNA)进行高通量测序。
3 月,公司推出了 Flongle(MinION 或 GridION 的适配器),能够实现低成本、按需、小规模的测序测试。 同月,纳米孔测序首次在监管环境中得到应用。这包括由 Clear Labs 进行的食品安全性检测,在瑞士使用 GridION 进行传染病检测,以及在英国检测亨廷顿病。
4 月,在 Oxford Nanopore 的单次测序运行中,PromethION 48 生成了超过 7Tb 的数据。这是所有测序设备中已知的最高单次产出。在此阶段,PromethION 正被用于众多超高通量项目,包括希望组开展的一项关注结构变异的 100k 基因组项目,以及 Decode genetics 的项目。
2019 年, 71 名嘉宾在 London Calling 大会发言,涉及的应用领域前所未有。随着使用纳米孔测序发表的出版物超过 450 篇,纳米孔社区已扩大到了生物研究的所有领域。在 Clive Brown 和团队提供的更新中,概述了近期纳米孔测序性能的提高,以及 DNA 测序达到超过 Q50 一致性准确度的途径,并部署了对单个 DNA 片段实现高准确度分析的多种方法。Clive 还介绍了 Plongle 的概念,这是一个允许将多个样本以低成本/每个样本测序的 “平板 flongle”。
2019 年 7 月,Oxford Nanopore 位于牛津 Harwell 科技园区的新制造工厂正式启用。近年来 2-3 倍的销售额增长反映出对纳米孔产品需求的增长。该工厂旨在支持快速拓展生产,包括许多自动化流程,用以确保生产顺畅且稳定一致。
Nanopore 用户开始讨论他们在新型 R10 纳米孔的 “早期试用” 体验,例如能够实现对 SNV 和 SV 的精确分析
2019 年底,阿布扎比卫生部宣布在群体规模测序项目中使用 PromethION 48,在超高规模测序中首次使用 Oxford Nanopore。
进一步拓展规模、改进和扩大纳米孔测序的可用性
2020 年初,Oxford Nanopore 的技术被用于监测冠状病毒爆发。 2020 年 2 月,研究人员展示了适应性采样的潜力。凭借 Oxford Nanopore 独特的实时数据传输能力,可实现新的动态工作流程。研究人员表明,纳米孔测序可以在设备上实时主动选择感兴趣的特定区域,例如全基因组样本中的癌症基因或外显子。
2020 年 3 月,下一代便携式 MinION 设备面世。MinION Mk1C 将测序、分析与屏幕相结合,提供了一个多合一的便携式和手持式测序设备。 2020 年 6 月,首款 Q 系列产品发布,该新产品系列旨在为希望基于纳米孔测序开发检测的用户提供支持,用以在自己的环境中进行部署。Oxford Nanopore 的 ISO9001 认证 Q 系列测序产品组合可在一个锁定的、标准化规格中提供实时、按需测序的所有优势,支持对内部经过验证的常规、长期工作流程的实施。 LamPORE COVID-19 检测成为首个 Oxford Nanopore 的诊断方法,于 2020 年 10 月获得了用于体外诊断的 CE 认证。在英国团队对 23,000 多个样本进行的一项研究中,LamPORE 被证明能以高准确度检测 SARS-CoV-2 病毒。该研究在拭子和唾液样品中均显示出敏感性和特异性>99.5%,使得 LamPORE 在检测有症状和无症状个体方面非常有效。
2020 年 12 月,Oxford Nanopore 展示了 98.3% 的单分子准确度,并通过一次 PromethION 同时运行 48 张测序芯片生成了 10Tb 的序列数据。
在 2021 年 3 月推出 Q20+ 试剂盒后,在公司内部及用户手中均获得单分子、单次测序读长众数准确度超过 99%,即Q20 +。
了解我们所有的最新消息,请访问新闻页面,并查看我们持续技术进步的示例。