仅需四小时即可完成完整人类基因组测定——这在数年前听来仍如科幻小说情节，如今Roche正凭借SBX技术将其转化为工业现实。德国PROCESS杂志与罗氏化学生产负责人Roland Thiele博士、化学稀有试剂负责人Dieter Heindl博士展开对话，探讨了专为SBX技术新建实验楼的进展、化学原料生产中的挑战，以及Roche Penzberg基地作为创新中心所扮演的角色。

当Roche在Penzberg谈及纳米孔测序时，历史与未来在一处特殊地点交汇：昔日的矿井旧址。这里曾开采沥青煤，如今在Roche生物技术中心，一栋用于生产SBX技术所需化学原料的新建筑正拔地而起。这项全新技术被测序专家称为“扩增测序法”。选择在此建立集团内最大的综合性基地之一，理由十分明确：邻近创造协同。Penzberg实现了研发与生产的紧密衔接，在专业领域与部门间构建起高效的短途沟通路径。

一栋采用钢结构模块化建造的两层生产大楼正在施工：首层为833平方米的实验室区域，二层为630平方米的技术中心。（图片来源：Roche）

Part1 矿井旧址上的模块化实验楼

一栋全新的双层生产大楼正以钢结构模块化方式建造：首层设833平方米实验室区域，二层为630平方米技术中心。这栋建筑坐落于特殊地块——Penzberg旧沥青煤矿的Nonnenwaldschacht矿井旧址，该矿井现已注水并以混凝土回填。建设团队采用了创新方法：在同步推进建筑用地平整、加固与混凝土浇筑的同时，完成建筑模块的预制生产。这大幅缩短了整体建设周期，预计使用者将于2026年下半年入驻新楼。Roche为此项目投资约4000万欧元——相较于Penzberg基地的其他建设项目，这虽是一笔相对较小的投入，却具有极高的战略意义。

Part2 SBX技术补全Roche产品组合

2020年，Roche收购了发明SBX技术的美国初创公司Stratos Genomics。此次收购成为集团近年来最具雄心的技术整合计划之一。

Roche早已有测序市场布局，但此前一直缺乏自有测序平台。其现有产品矩阵涵盖样本制备用的“KAPA试剂”与“AVENIO Edge”系统、液体活检用的“AVENIO检测组合”，以及ctDNA分析方案。至此，Roche已能提供一体化测序解决方案的大部分组件——唯独缺少最核心的自有测序平台。通过收购Stratos Genomics，Roche得以将一款高效测序平台推向市场。

Part3 SBX技术原理：以化学方法突破物理极限

SBX技术的核心是一条“迂回”路径，巧妙化解了诸多难题：Roche并非直接测量纳米孔中紧密堆叠的DNA，而是检测其合成类似物——“扩增体”。其中的关键构建单元是X-NTPs。一种特制聚合酶能沿着原始DNA链连接这些X-NTPs，同时保留对侧DNA碱基的信息，形成长度扩展约50倍的分子。如此一来，每个微小碱基都转化为清晰可检测的“报告单元”，穿过纳米孔时会产生独特信号。每个报告单元在纳米孔传感区停留毫秒级时间，随后被电压脉冲推动前进，下一个报告单元则产生下一个明确信号。由于传感器包含约八百万个各带一个纳米孔的微孔板，测量得以大规模并行且高度可控地进行，最终实现每秒数亿碱基的检测速度。

Part4 产率从约2%提升至50%

扩增测序法不仅是巧妙的测量原理，其背后的化学修饰技术更具深意：经过化学修饰的特殊核苷三磷酸，质量是天然核苷酸的30倍。

X-NTPs的制备曾是最大技术挑战之一：一种关键前体最初仅能实现约2%的产率——这从经济角度看是无法承受的。Penzberg基地化学稀有试剂负责人Dieter Heindl博士在访谈中称之为“不可能完成的任务”，并解释道：“我们开发了一种前所未有的全新制备工艺，从而将产率提升至50%。”

研发过程中的第二大挑战在于终产物X-NTPs的纯度，因为在单分子检测机制下，任何痕量杂质都无所遁形。罗氏Penzberg基地化学生产负责人Roland Thiele博士表示：“我们现已实现绝对顶尖的纯度，这其中凝聚了大量技术专长。我们对市售通用的DNA合成仪进行了深度优化，使其如今能够满足极高的技术要求。”其核心逻辑十分明确：只有当合成化学工艺、原料纯度和稳定性均达到量产成熟水平时，SBX技术才能实现规模化供应。

Part5 四碱基对应四独立空间

SBX技术的成功离不开X-NTPs的高纯度保障。为此，必须对四种X-NTPs的生产区域进行严格的空间隔离，这是避免交叉污染的唯一途径。“新建筑使我们能够为四种不同的X-NTPs设置四个独立空间。每个空间内仅使用一套合成纯化设备生产单一产品。”Roland Thiele博士解释道。他同时指出这无需洁净室环境：“我们采用全封闭系统。关键在于产品本身的纯度，而非房间环境。”为保障缓冲液和溶剂的供应，项目还配备了一个与工厂供给系统相连的小型辅楼。容纳供暖、通风与空调（HVAC）系统的技术中心独占一整层，配备两台大型通风设备并采用正压通风系统——其占地面积几乎与生产区域相当。

Part6 数十年化学专业积淀

自1973年奠基以来，化学方法就在罗氏Penzberg基地的日常工作中扮演着核心角色——当时该基地还只是纯粹的药物生产中心。历经数十年发展，这里的专业知识体系已持续深化成熟。固相合成与点击化学——这两项SBX关键组件的核心制备工艺——如今已在Penzberg基地牢固扎根。这也正是在此投资建设专业实验楼的重要考量之一。

在Roche，研发与生产之间的技术转移被有意识地设计得既早且密。“这是一种历经多年、极为紧密的协作。”Roland Thiele博士强调道。来自生产环境的标准化质量参数因此得以在早期就反馈至研发流程，形成良性循环。

在线上访谈中，我们能清晰感受到这种紧密协作以及对SBX技术的澎湃热情。正如Dieter Heindl博士所描述的：“这是一个不惧风险、敢于挑战艰巨课题的团队。”Roland Thiele博士则补充道：“SBX确实给人科幻成真的震撼感。试想：我们制造DNA的合成类似物，以极高速度将其牵引通过纳米孔并读取信号——且是数百万次并行进行。”正是这种根植于数十年的化学专业积淀、卓越的生产能力、实践中凝聚的团队精神以及对技术可感的炽热追求，共同构成了驱动SBX技术在Roche成长为下一代测序突破的核心动力。

Part7 自动化与生产

Roland Thiele博士解释道，设备端的许多环节已实现自动化：“合成与纯化流程在自动化设备上全天候运行。”新的实验室生产大楼预计配备约15名员工，涵盖从化学实验员到博士学历的化学家等不同岗位。其中许多人来自Roche的固相合成部门，已具备相关工艺流程的内部专业知识。

Part8 13年对比4小时

在人类基因组计划中，全球科研人员首次利用Sanger测序法完成完整人类基因组测序，历时13年（1990年至2003年）。直到不久前，即便是最快速的全基因组测序等综合性基因检测仍需耗时数小时。如今，Roche的SBX技术显著提升了这一速度：由Boston顿儿童医院、Broad Clinical 实验室等机构与Roche紧密合作的研究团队，开发出一套极大缩短全基因组测序时长的工作流程。该团队对一份参考DNA样本的测序仅耗时3小时57分钟，创造了获得吉尼斯世界纪录认证的世界纪录。SBX技术从样本到结果的完整工作流程约四小时，其中测序环节本身仅需20分钟，扩增体合成约90分钟。这一速度本身固然令人瞩目，但其真正意义在于其能够快速提供遗传学答案的潜力。

Part9 肿瘤学、败血症与微生物组——SBX的精准临床应用

SBX技术明确聚焦临床需求，涵盖肿瘤学领域的液体活检与微小残留病监测、败血症等疾病的快速病原体鉴定，以及微生物组分析。“这100%契合客户需求。”Dieter Heindl博士表示，“客户需要的正是操作简便、速度迅捷、结果可靠的解决方案，而SBX技术能够全面满足这些要求。”搭载SBX技术的测序平台预计于2026年推出，初期主要面向研究用途，即“仅供研究使用”。

SBX正在重塑纳米孔技术的边界——其突破并非依赖更强的计算能力，而是通过化学方法从根本上简化信号读取过程。这一创新带来了高速测序能力、卓越的质量指标，以及一套专门设计的生产方案，从工业化层面解决了纯度这一“阿喀琉斯之踵（Achillesferse）”问题。尽管并非所有细节都已公开，但发展路径已然清晰——曾经带有科幻色彩的构想正逐步转化为标准化操作流程。