作者:贺梨萍 来源:澎湃新闻 发布时间:2023/5/14 15:56:56
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“人人基因组时代”到来缺什么?国产测序仪助力几何

 

2021年6月,四川大学华西医院为“十万例中国罕见病患者全基因组测序计划”(GSRD-100K^WCH)项目采购检测服务,这样大规模临床项目出现的背后是测序成本的降低。“当时我们已经把单人全基因组测序成本降低到了250美金。”日前,国产基因测序设备领域龙头华大智造(688114)中国区产品市场总监雷莹表示,步入百元美金已然是一个跨越式的“成本降低”。

而就在今年2月,华大智造对外宣布,其最新发布的新款测序仪——超高通量测序仪DNBSEQ-T20×2(下称“T20”)再度刷新了全球基因测序仪通量的新纪录。更为重要的是,其超强生产规模使得“超级测序工厂”成为可能,从而使得单例成本可降至100美元以下。

“超高通量肯定是测序仪的一个发展方向,因为现在生命科学的整个发展就朝着大数据量的需求迈进,以前由于成本很高,例如在研究方面就做不了太多样本,而一旦成本下降了以后,它就可以做更大规模的研究。”解码(上海)生物医药科技有限公司(下称“解码DNA”) 创始人、首席执行官潘加奎在接受澎湃新闻(www.thepaper.cn)记者采访时如是表示。

华大智造首席运营官蒋慧博士此前在接受澎湃新闻(www.thepaper.cn)记者采访时也同样表示,如果测序技术做到足够自动化、通量足够高、成本足够低的话,“会使得我们的产品在全球极具竞争力。”进一步的空间在于,低成本也将使得测序技术在更多领域应用,大量潜在的市场将被挖掘。

在潘加奎看来,行业内多年来反复强调的“人人基因组时代”已经呼之欲出。“它一定会到来,甚至已经到来,但是仍需要我们全产业链上中下游一起努力,还包括政府、协会等一起来参与才能够实现。”

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核心工具国产化,“超级测序工厂”出现

2000年6月26日,人类迎来生命科学里程碑:美国、英国、法国、德国、日本和中国6个国家超过3000名科学家宣布,基本完成了人类基因组工作草图;2022年3月,《科学》(Science)发表了第一个完整的人类基因组;而就在今年的5月10日,首个人类“泛基因组”的相关结果和工作在《自然》(Nature)及其子刊发布,尽可能呈现人类基因组遗传的多样性。

“70年前,DNA双螺旋结构正式在Nature上发表,我们现在所有做的事情,都是跟我们DNA双螺旋结构的发现相关。”蒋慧认为,在其所在的行业里,DNA双螺旋结构的发现是最关键和最伟大的科学发现之一,是推动行业发展的一个起点。

而上述具有里程碑意义的人类基因组工作草图耗费30亿美金,“T20发布之后,我们已经能够去实现用100美金获得人的基因组测序,这也是一个巨大的产业进步。”从科学进步走向产业应用,直至应用的深入和扩围,这条路远未到达终点。

就在4月25日,也就是T20正式对外发布两月有余之际,该测序仪在全球范围内收获了首个企业用户订单。当天,华大智造与解码DNA正式签约,后者也因此将进一步提升其第四方检测的服务能力。

解码DNA成立于2011年,总部位于上海国际医学园区。2020年,这家公司提出要做所谓的第四方检测,直白地说,就是做检测机构“背后的检测方”,

“我们的客户主要是第三方检测公司、生物科技服务公司等。”潘加奎解释道,之所以将自己定位于第四方检测,原因主要在于,第一,过去的几年里,看到很多检验所和生物公司购买的测序仪并没有被完全利用,各家并没有充足的样本进行测序,导致运行成本过高,造成社会资源的浪费。第二,产品设备还在不断更新换代,旧设备会逐渐被淘汰,更新设备的成本又十分昂贵。每家公司都引进超高通量的基因测序仪是不现实的,但大家确实对测序成本和时间有要求。

也就在提出做第四方检测当年,解码DNA引进首台华大智造T7测序仪,短短三年不到的时间里,该公司已陆续引进4台T7和首台T20。

据介绍,一台T20单次运行通量达42Tb(PE100,即高通量双端测序、每端各测100bp)或72Tb(PE150),是常规超高通量测序仪的4.5-7倍。以PE100为例,单次运行可产生最高42Tb的数据、相当于420例人全基因组(WGS,30×Coverage)。按照全年300个工作日计算,T20每年可完成高达5万例人全基因组测序。

测序仪不断迭代下的背景是,近年来,测序技术在精准医学、农业育种等多个科研及临床领域被广泛应用,国家级别的基因组测序项目不断涌现。这对高通量基因测序设备的通量、成本、精准度、智能化等提出了更高要求。

华大智造可视作国产测序仪攻坚的代表公司。该公司成立于2016年4月,由华大集团原本的测序仪板块独立拆分而来。该板块则源于2013年,当时华大收购了美国Complete Genomics公司(下称“CG”公司),获取核心专利技术,随后组建测序仪研发团队,实施国产技术转化。经历了引进、消化、吸收、再创新的完整过程后,华大智造目前已成为全球三家能自主研发并量产临床高通量基因测序仪的企业之一。2022年9月,华大智造正式在上海证券交易所科创板挂牌上市。

浙商证券此前在研报中写道,华大智造目前系基因测序仪唯一国产厂商,自研专利技术打破海外垄断,测序质量已与海外有一战之力。东吴证券国际的相关研报中也提到,经过十余年耕耘,该公司目前已成为国内唯一能自主研发并量产临床级高通量基因测序仪的公司。

“我们提出来依靠创新制造去引领生命科技,我们只有把底层技术去突破了,才有可能去实现未来在生命科学领域上面的自主可控,才能够在全世界的竞争当中处于领跑的一个格局。”蒋慧强调,核心工具的开发最终要解决实际的需求问题。

在其看来,国产测序仪发展至今,“工具面向应用的转化”已成为新阶段的重点。“这几年下游采购不仅反映出仪器数量的增加,更多是在通量的提升、成本的下降。”蒋慧表示,驱动设备开发商不断发展的是,“面向整个生命科学未来的发展,能够去提供怎样的核心能力的支持?”

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行业仍然“年轻”,离普通消费者还有多远?

“整体而言,我们这个行业才刚刚起步,就像70年前才发现DNA双螺旋结构,这样一个学科也还是属于非常非常早期的阶段。今天很多的业内参与者,可能也就身处其中10年、20年,作为一个新兴的学科,需要大家一起去努力和成长。”蒋慧如是表示。

国产设备开始崭露头角,对业内而言固然是好消息,但其市场渗透仍需时日。

基因测序行业目前仍呈集中度较高、龙头企业竞争力强且市场份额大的格局特点,华大智造、Illumina、Thermo Fisher 市场占有率合计超过90%(按收入口径计算)。全球基因测序仪及耗材2022年度市场规模约为48亿美元,华大智造全球对应实现基因测序业务收入约17.6亿元,占全球市场份额约 5.2%。

不过,作为后起之秀,华大智造近年来在国内的市场份额明显提高。根据灼识咨询的数据,该公司近几年的国内新增的基因测序设备销售市场份额稳步提升,2020年为12.6%,2022年该份额已达约39.0%,首度超过Illumina。

据华大智造2022年年度报告披露,去年该公司各型号基因测序仪全球新增装机总数超600台,其中国内新增装机总数超470台,国外新增装机总数超130台;截至报告期末,累计装机数量超过2500台。

值得关注的是,除了自去年开始正式进入美国市场等,就在近日,华大智造在全球化方面还迈出重要一步。该公司的DNBSEQ-G400(该产品在境内销售名称为MGISEQ-2000)高通量测序仪海外生产线在拉脱维亚基地里加宣布启用。位于欧洲的这一测序仪产线也是华大智造在中国以外的首条设备量产产线。

华大智造执行副总裁刘健认为,这是公司正在将生产能力和实力延伸到中国以外的地区。“一直以来欧洲都是基因组学研究创新的前沿阵地,也是我们的重要市场之一,拉脱维亚新生产线的启用标志着华大智造在助推欧洲生命科学研究和产业发展迎来了又一重要里程碑时刻。”

回到国内市场,华大智造近年来也在密切联合需求方。今年2月,华大智造国产测序联盟正式成立。对于此倡议,蒋慧当时表示,一方面,希望为联盟成员搭建一个高效畅通的交流平台,进行公开透明的信息分享,维护行业生态平衡;另一方面,希望为联盟成员提供互动式服务支持,聆听下游反馈、解决应用难点,赋能行业发展。

爱基百客、安诺优达、博瑞迪、博圣生物、达安基因、解码DNA等共21家企业伙伴成为该联盟首批成员,覆盖科技服务、农业分子育种、临床分子诊断和早筛、单细胞等高通量测序应用的各个细分领域。

潘加奎对澎湃新闻记者表示,各行各业都面临着国产替代,“之前大家一提国产就觉得意味着不够好,但今天感受已经不一样了。”以国产测序仪而言,“在测序通量这个维度上,T20目前不仅仅是第一,也是唯一。”

他认为,就二代测序(NGS)而言,国产的超越并非虚言。“速度更快、成本更低,关键质量还不差。”潘加奎同时强调,“国产测序平台近几年风起云涌,已经有了长足发展,但无论是国产还是进口,这是一个大生态,大家能够相互借鉴共同发展。”和国内市场一致,在解码DNA的战略合作伙伴中,国际巨头仍然是重要角色。

随着设备实现国产化、通量不断提升、成本持续下降,业内共识的一点是,未来的发展空间会越来越大。

潘加奎以精准医疗举例,“这是目前大家能感受到的比较大的变化,测序能帮助精准诊断、个性化用药,目前很多科室已经在应用了,包括肿瘤、慢病、儿科等。”他进一步提到另一个必然趋势,“随着大家对健康关注度的提升,一般意义的预防保健常识已不够,基于个人基因组层面的预防手段会越来越受重视。”

但毫无疑问,潘加奎等人更为期待的是“人人基因组时代”的到来。“假设一个小孩刚出生的时候,已经有一个全基因组的序列产生,在他生长发育、成长的过程当中,他的饮食、生活方式等,都可以参考基因组的信息。”

然而,这个时代何时到来?甚至是否有必要到来?这仍然具有一定的争议。

蒋慧此前就曾表示,“人人基因组时代”这一构想不仅仅需要目标、愿景和行动,还需要思考很多尚未解决的问题,例如伦理、需求等。“我们技术变得更加平民化,但是不是所有人都需要做测序?不同的人需要的信息有哪些不同?”她认为,在实践中需要分级、分层考量。

其对此持谨慎态度,“只有当问题一一解开,在监管的大环境下解决需求,才能真正实现‘人人基因组时代’的到来。”

 
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