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10小时破译人体基因 基因测序设备实现国产化
2016-07-22 09:40:29 来源: 南方日报  暂无网友评论

高通量基因测序团队带头人盛司潼

  在华因康基因的实验室内,科研人员在进行基因测序实验。

  今年6月初,在北京举办的国家“十二五”科技创新成就展上,“深圳智造”的科技创新产品备受瞩目。其中,由深圳华因康基因科技有限公司(以下简称“华因康”)研发的国内首台拥有自主知识产权的高通量第二代基因测序仪,填补了我国临床高通量基因测序仪的空白。

  谈到基因测序,很多人第一反应是“科学前沿”“实验室成果”,似乎离人们的生活还很遥远。事实上,用千元人民币、仅需10小时,人体内的基因信息即可被“翻译”出来。

  “通过对血液或者组织中微量DNA的高通量深度测序解析,10个小时后即可获得个人基因信息报告,医生可据此辅助诊断疾病,来进行个性化的治疗,个性化的用药,这就是精准医疗最关键的核心技术。”华因康创始人盛司潼如此解释基因测序技术带来的影响。随着肿瘤发病率逐年上升,以基因测序技术为基础的精准医疗越来越成为预防、治疗肿瘤的重要手段。

  2011年3月,作为首批广东省引进的海外创新科研团队成员,盛司潼带领的“高通量基因测序系统研发团队”也成为深圳市首批引进的“孔雀团队”之一,该团队致力于将基因组学的前沿科研成果转化为可临床应用的基因检测技术。2014年12月,由该团队自主研发生产的国家重点新产品、中国首创的高通量基因测序仪HYK-PSTAR-IIA,获得国家食药总局医疗器械注册证,成为我国精准医疗领域第一款基因测序仪,打破了美国在基因测序行业长期高价垄断的局面。

  如今,华因康已在全球拥有5个研发生产基地,7条成熟的产品线,其基因测序仪在华中、华南、华东、华北、西北等地的市场已经陆续铺开,且已与上海瑞金医院、浙江省肿瘤医院等数十家医疗机构密切合作,推广国产基因测序系统在我国临床上的应用。

  采写:南方日报记者 向雨航 摄影:南方日报记者 朱洪波

  产品面世

  打通科研成果转化“最后一公里”

  2008年1月,作为国家首批“千人计划”入选者,盛司潼结束了其在美国约翰霍普金斯大学的科研工作,带着自主研发的高通量基因测序专利技术回国,在深圳创立了华因康。

  20世纪末,人类基因组计划花费30亿美元破解人类生命密码,而高通量基因测序技术的发展,使得测序价格进入千美元基因组时代。然而,在2008年前,基因测序设备制造在国内尚属空白,我国上游基因测序设备和耗材供应基本上为外资企业所垄断,关键技术长期掌握在以Illumina、ThermoFisher为代表的欧美基因测序设备及试剂耗材生产商手上。

  早在2003年,盛司潼就开始了基因测序设备的研发。在高强度技术积累的基础上,公司成立的第一年,华因康就推出了第一代高通量基因测序仪,在国内引起轰动。因为这台测序仪,华因康公司一夜成名,很快被科技部选定为“中国企业创新基金重点项目承担企业”。此后几年,盛司潼及其团队就一直进行测序平台的优化和改良,让它更适用于临床。

  创业期间,由于研发费用大,盛司潼也曾想过靠直接购买国外的产品做基因测序服务来盈利,但一想到自己的技术已处于国际前沿,且中国基因测序设备和试剂必须要有自己的基因测序平台,他一直坚持着。幸运的是,这期间得到国家“863计划”等项目的大力支持。2010年,公司研发团队获得首批“广东省引进海外创新科研团队”称号。2011年3月,盛司潼带领的“高通量基因测序系统研发团队”成为深圳市第一批引进的“孔雀团队”之一,获得深圳市政府3000万元的财政资助。

  “这5年里,我们团队最大的成果就是从创新科研走到临床应用,打通了从科研到产业链这条路。”盛司潼说。2014年12月,由其团队自主研发生产的国家重点新产品、中国首创的高通量基因测序仪HYK-PSTAR-IIA,获得国家食药总局三类医疗器械注册证,其科研成果转化的“最后一公里”被打通。而该测序仪填补了中国临床高通量基因测序仪的空白,为国内生物基因的应用带来变革,并带动了整个产业链的发展。

  2015年10月,临床型基因测序仪HYK-PSTAR-IIA正式上市。值得注意的是,这台基因测序仪也是目前我国批准的唯一一款拥有自主知识产权的临床型二代基因测序仪。据了解,目前国内具备生产测序仪能力的有三家公司,为华大基因、华因康基因和中科紫鑫。华大基因2013年收购了CG,并于2014年和2016年分别推出BGISEQ-1000和BGISEQ-500测序平台,其通过“购买”方式进入基因测序设备制造领域。中科紫鑫已经发布了BIGIS测序仪,但仍未获得国家食药总局的医疗器械注册证。

  “曾经有人做过统计,我国科研成果转化率不到10%,一些高大上的科研技术转化比较难,但是我们的团队在深圳这个创新的大环境下,经过7年努力,终于走通了科研转化这条路,让科技走入人们的生活。”盛司潼说。

  据介绍,与目前国内外的二代基因测序仪相比,HYK-PSTAR-IIA高通量基因测序仪专为临床设计,尤其重视临床应用中测序周期、数据准确性、检测成本、设备操作等方面的体验,实现单轮测序最短仅需10小时,准确率达99.9%以上。此外,其价格比外资企业的同类产品要低一半左右,也使目前这一医疗服务收费价格降至千元人民币左右。更为重要的是,华因康公司基因测序的技术数据解析以中国人的基因库为样本搭建,更适用于中国人的临床基因诊断,在疾病个体化治疗和个体化用药方面也更精准。

  方案建设

  平台应用覆盖精准医疗领域

  “精准医疗”眼下已经成为国内外的热词。2015年,美国启动了精准医疗计划,中国政府也预计将投入600亿元用于该领域;今年,精准医疗等重要项目已正式列入国家“十三五”科技发展重大专项。相关统计显示,全球精准医疗市场已突破600亿美元,并且预计未来5年均呈复合增长趋势,可以预计精准医疗市场将迎来一场巨大的发展浪潮。

  盛司潼最大的目标是通过高通量基因测序平台,助推中国的精准医疗计划——研发一批国产新型防治药物和医疗器械,形成一批由我国定制、国际认可的疾病诊疗指南。

  6月18日,在深圳举行的首届国际痴呆与认知科学高端论坛上,华因康牵头发起的“863项目示范基地”正式启动。该项目针对老年痴呆症,旨在依托高通量测序技术平台,利用基因组学转化医学技术,建立老年痴呆症千万级样本的基因信息及基因数据库,通过对大数据的挖掘分析建立基因辅助诊断评估模型,从而建立基因相关疾病诊断的国家标准。

  据统计,我国65岁以上老年人老年痴呆症发病率在5.6%,85岁以上老人的发病率高达30%,有家族病史的发病率甚至超过50%。随着测序技术与人类基因组学的发展,越来越多与阿尔茨海默症发生相关的风险基因被发现,这促使老年痴呆症的筛查与破译有了飞速突破。“基因检测能及早发现相关风险基因,有望延迟老年痴呆的发生。”盛司潼说。

  他告诉记者,HYK-PSTAR-IIA基因测序仪不仅是一台仪器,更是一整套测序平台。测试平台本身是一个非常复杂的系统,包括从样本的提取、保存、建库,到上机测序、数据计算、质量分析,再到结果报告出具,所需的设备、试剂种类繁多。如果医院采购,需要系统了解、分批采购,势必是一个大工程。如果检测流程全靠人工操作,对于偶尔开展的科研项目可能影响不大,但对于频繁开机检测的临床应用项目而言,一次检测就将是一个庞大的工程。

  “华因康在产品设计之初,就专注于打造系统的基因测序解决方案。”盛司潼说,这就不仅为客户解决了技术平台搭建和操作问题,还提供了众多测序系统平台的临床应用解决方案。目前,HYK-PSTAR-IIA基因测序平台应用涵盖了重大疾病早期筛查、精准个体化用药指导、遗传病早期筛查等,全面覆盖精准医疗领域,并开发出200多项针对肿瘤、心脑血管、糖尿病、遗传代谢病等精准医疗的基因检测项目。

  围绕高通量基因测序这一核心平台,华因康还不断开发平台内的新技术产品线,比如诊断试剂盒、诊断试剂、分析软件等产品。据介绍,PSTAR基因测序系统已获得14个医疗器械注册证,包括测序配套、试剂及分析软件,其中试剂盒已获得8个,新应用将不断拓展,为基因测序解析工作提供全套系统解决方案。

  产业发展

  人才和核心技术成带动力量

  8年时间,华因康已经从一个初创型企业,成长为在全球拥有深圳、广州、武汉、北京、新加坡5个研发生产基地,7条成熟的产品线以及完善的产品供应链的企业。测序仪在华中、华南、华东、华北、西北等地的市场已经陆续铺开,且与上海瑞金医院、浙江省肿瘤医院等数十家医疗机构密切合作,推广国产基因测序系统在临床中的应用。

  5年来,“孔雀计划”不仅让企业发生了蝶变,实现了从科研到临床的转变,更带动了深圳整个生物产业的发展,带动整个城市创新创业的氛围。

  “华因康是深圳生物产业发展的一个缩影。”盛司潼说,在引进“孔雀团队”时,深圳非常具有前瞻性,把人才与产业共性关键技术攻关相结合,以攻克产业共性关键技术为目标,加速重大创新成果产业化、打造新的经济增长点,在有效提升产业竞争力的同时,更将深圳推上了国家级前沿科技潮头。近年来,深圳大力发展战略性新兴产业,尤其重视通过引进海外高层次人才的核心技术带动产业发展,而华因康的成功模式反映出深圳战略性新兴产业迅速崛起背后的原因。

  “第一批‘孔雀团队’回来后,政府对战略性新兴产业的支持力度加大,更多的海内外人才聚集到深圳,为深圳战略性新兴产业的发展形成良好的氛围。”盛司潼说,产业发展的配套也越来越成熟。

  不仅“孔雀计划”吸引了一大批科研团队来到深圳,“孔雀团队”也吸引了越来越多的人才加入。盛司潼介绍,团队申请“孔雀计划”项目时,高通量基因测序系统研发团队核心成员只有十几个人,目前已经成长为几百人,包括不少海归博士和教授。更重要的是,与国内科研院校、产业界的合作也更加广泛。

  人才聚集驱动科技创新。盛司潼告诉记者,华因康不仅有企业,还成立了高通量生物技术研究院,聚集了一批优秀的科研人员。正是有一支强大的科研团队,公司申请获批的国内外发现专利从最早的几十项增加到目前的300多项,基因测序核心发明专利全球第一。

  不仅如此,华因康还在国内牵头完成基因测序领域第一项重要的国家标准,为我国参与国际基因领域的竞争打下了坚实基础。盛司潼认为,标准是国际上行业技术进行对话的语言,高通量基因测序技术标准的建立不仅促进整个产业的发展,更重要的是,提升了我国在国际精准医疗产业的话语权和竞争力。

  2016年4月4日,华因康基因与从事基因大数据研发的Vishuo在新加坡共同签署战略联盟合作协议,共创“基因测序+精准医疗大数据”模式,以新加坡为中心辐射东南亚各国,共同推动精准医疗基因测序、分析、注解系统解决方案在临床中的广泛应用。

  盛司潼及其团队的目标是,将科学技术变成对大家有用的产品和服务,“希望这个技术能走进大众的日常生活,基因不再是让人难懂的‘天书’,各种疾病可以通过基因检测来做部分的诊断、筛查,让基因检测成为常规的医学检测,老百姓花几百元就可以做一次检测。”盛司潼说。

  ■观点

  深圳市众循精准医学研究院院长、罗湖医院集团副院长吴松

  国产化基因测序仪成本更低更接地气

  高端医疗设备的国产化已经成为我国医院临床应用的大趋势。深圳市众循精准医学研究院院长、罗湖医院集团副院长吴松告诉记者,目前国产化的基因测序仪与国外品牌产品的差距在逐渐缩小,而且成本更低,也更接地气。

  “华因康的基因测序仪是我国最早自主研发生产的一款设备,从医院临床使用的情况来看,相比国外品牌,其基因测序仪有自己独特的优势,可以根据临床需要进行单个位点的测序,而且价格也更实惠价格。”吴松说,这个价格不止是测序仪的价格,还包括检测试剂的价格,国外品牌测序仪使用的检测试剂耗材价格很贵,导致测序成本很高,也常受到国外设备厂家的限制。相比之下,国产设备和试剂耗材的价格更实惠,医院和患者的成本也会大幅降低。

  在高通量基因测序领域,华大基因也通过购买CG公司进入基因测序设备制造领域,并推出新的基因测序仪。“从结构到系统,这款测序仪跟国外设备的效果也差不多。”吴松说,不过华大基因的测序仪目前还主要用于科研,还需要在后续数据的处理上有所提高,开发出更适合临床应用的测序设备。

  吴松说,目前国产的基因测序设备在临床使用上越来越靠谱,他也积极鼓励在临床上使用国产化的仪器。在生物技术领域,只有推广国产化测序设备的应用,本土的技术研发才会越来越好,国内生物制造行业也需要出现一个“华为”。而且国产化设备的使用,也能让临床遗传资源掌握在中国企业手中。不过,虽然测序设备的差距在逐渐缩小,但是在临床使用的稳定性方面,国产设备仍有些不足,还需要整个产业不断努力提高整体的技术水平。

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