100美元测基因就快实现!全球最准第三代基因测序仪亮相深圳


  • Date: 2017-08-06

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南方网讯(全媒体记者/孙颖 摄影记者/朱洪波)7月31日,南方科技大学(下简称“南科大”)“孔雀团队”第三代基因测序仪重大成果发布会在深圳市民中心举行。南科大生物系“80后”教授贺建奎创办深圳市瀚海基因科技有限公司(下简称瀚海基因),带领科研团队历时3年艰苦攻关,自主研发推出的第三代基因测序仪GenoCare正式亮相,这是目前全球准确率最高且唯一定位用于临床应用的第三代基因测序仪,这一成果让中国基因测序技术不再依赖进口设备,可直接与英美比肩。

    记者获悉,目前瀚海基因已落户罗湖区大梧桐新兴产业带,将在罗湖区建设生产线实现量产。而随着第三代基因测序仪的量产及运用,预计2019年左右,人们只要花费约100美元就可测自己的基因信息,进而可进行疾病提前预防、干预,精准医疗、个人健康管理、饮食指导等。这比目前约1000美元的基因测序费用降低了近9成。

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贺建奎介绍第三代基因测序仪研发经历。南方日报记者 朱洪波 摄

    GenoCare有多牛?

    全球准确率最高的第三代基因测序仪

    瀚海基因GenoCare第三代单分子测序仪31日在深圳揭开神秘面纱。该仪器在光学以及生化试剂方面取得了关键技术突破,可以直接读取患者最原始的DNA或RNA分子序列,大大改善了临床基因测序的成本、速度和质量。

    带有遗传信息的DNA片段称为基因。而基因测序,是指分析特定DNA片段的碱基序列。资料显示,第一代基因测序仪完成一个人的全基因组的价格是30亿美元,一个人测一次基因序列相当于建了一艘航母;第二代基因测序仪测一个人的全基因组的价格降到1000美元,而且大幅降低了测序时间,将一个人类基因组从3年降为1周以内。目前占据全球70%的市场美国illumina公司采用的就是第二代基因测序技术;而由贺建奎的团队研发的第三代基因测序仪,可在24小时内完成这一工作,量产后测序价格有望降到100美元。

    “二代基因测序仪就像在白天中观测萤火虫,必须要把几百上千只萤火虫汇集在一块才能看到他们。”贺建奎介绍,GenoCare第三代基因测序仪的核心技术为单分子荧光测序,“我们是把背景变得漆黑,就像让人在黑夜中轻松地找到那只小小的发着微光的萤火虫。”此项技术使用全内反射荧光成像方法,能够实现对单个荧光分子的检测,无需PCR扩增,成本大幅度下降,在临床使用时有巨大的优势。

    该仪器的性能及准确率如何?贺建奎教授团队联合中美两国科学家团队,协作使用Genocare三代测序仪对大肠杆菌测序。数据结果显示,Genocare与测序行业龙头美国illumina生产的MiSeq二代基因测序仪的一致性达到99.7%。Genocare通量(指单位时间内所能产生的数据量)和准确度(指测序结果的准确程度)两个指标达到全球领先水平。这意味着瀚海基因GenoCare成为目前全球准确率最高的第三代测序仪,也是唯一定位用于临床应用的第三代测序仪。

    据介绍,目前基因测序设备及配套生物试剂基本上被国外企业垄断,国内市场严重依赖进口,核心技术受制于人。此次瀚海基因成功研发第三代测序仪,不仅打破了国外的垄断,而且凭借完整的自主知识产权,有望在全球市场占据一席之地。同时将从源头带动深圳本地光学、精密机械、生物制剂等多个领域的发展,促进大数据、精准医疗、和生物制药企业的聚集,最终撬动上千亿的产业链。

    中国科学院院士陈润生在发布会上表示,基因测序技术全球竞争激烈,瀚海基因能够在此方面取得创新成果,非常不易,有其重大价值。陈润生说,从第一代基因测序到现在,整个的测序的能力与成本大约降低了100万倍。“历史会记住人类遗传密码的发展,而测序仪式它的核心的、不可或缺的设备。”

    原中国科学院北京基因组研究所副所长于军则称,在基因测序方面,之前中国是“跟跑”、“并跑”,而瀚海基因第三代测序仪的问世,宣布中国在基因测序领域“领跑”时代的到来。

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    第三代基因测序仪GenoCare将为人们带来什么?

    基因测序下降9成,未来每个人都有“基因身份证”

    记者了解到,GenoCare今年初就有了700余台订单,订单来自美国、德国、日本以及我国的香港、台湾等地,目前采购者主要为大学、医院、研究所。该仪器目前应用的几大领域包括肿瘤早期诊断和用药、新生儿遗传疾病筛查、孕妇产前诊断、不明发烧发热病原体检测等。

    贺建奎透露,目前GenoCare只是小批量试产,他们正在罗湖区建设大批量生产该仪器的生产线,计划年底建好,届时将实现GenoCare的大批量投产,实现三代测序仪的国产化。“今年年终我们就可以接受国内外医院、科研机构的订单,到明年年初大家就可以享受三代测序仪带来的福利。”贺建奎说。

    第三代基因测序仪GenoCare将带给人们什么?贺建奎介绍,未来随着基因技术的推进、运用,人们只要花费100美元就可以拥有一张基因身份证,“它包含你身上所有基因的信息,在医院诊断、治疗、用药等等,都将从基因身份证中受益。未来体检也将会针对人们的身体特点进行专门的检测。”基因信息的运用未来也会非常广泛,不仅可以对癌症等疾病进行预防、干预,还可进行精准医疗、个人健康管理、饮食指导等,进而帮助人们延长寿命。此外,还可进行药物开发以及特殊人才的寻找等,“比如通过基因检测,看看你适不适合做运动员、宇航员等。”

    贺建奎希望未来五到十年,基因测序仪像会像B超、X光机一样,成为医院里常见的仪器。他们也将与临床医生以及科研学者共同努力,让基因科技更好地服务人类医疗和健康。

    记者了解到,目前瀚海基因已落户罗湖大梧桐新兴产业带,这也是罗湖区引进的首个“孔雀团队”,罗湖区将给予该企业产业空间、配套经费、人才等多方面的支持。罗湖区将以第三代基因测序仪和高端精密仪器作为产业牵引,结合基因测序检测和细胞治疗,打造从精准检测到精准治疗的全生命周期的闭合产业链,应用到如基因身份证、精准医疗、健康管理等诸多领域。为确保瀚海基因在生命健康领域继续处于世界领先行列,还将建立瀚海研究院,布局基因测序产业和生命健康产业创新技术。

 平均年龄28岁的团队如何成为“黑马”?

    第三代基因测序仪GenoCare,这个由中国科学家自主研发、全球领先的科研成果,犹如一匹“黑马”,在短短几年间,以“第三代基因测序仪”亚洲领头人的姿态傲然挺立,并将深圳的基因测序技术推向世界前沿。一个平均年龄28岁的团队,是如何做到的?在31日的发布会上,贺建奎分享了瀚海基因的“成长密码”。

    创始人既是科学家也是企业家

    “我要做科学家,也要做企业家。新时代的教授,要从事科学研究,有原创的重大科研成果,同时也要把科研成果转化成生产力,为社会创造价值。”在斯坦福大学求学时,贺建奎就这样暗下决心。他的导师斯蒂芬·奎克是贺建奎的榜样。斯蒂芬·奎克教授拥有美国“四院院士”的头衔,不仅是世界上首个第三代单分子测序仪Helicos的发明人,还是一位拥有12家公司的著名企业家。贺建奎坚信,高校产学研可实现相互支撑、相互促进。

    2012年完成斯坦福大学博士后研究员的工作后,贺建奎怀揣梦想,来到南科大工作。“如果不是南科大的海外人才引进制度,根本不会有我和瀚海基因,”贺建奎说道。不同于传统高校,南科大创新体制机制,鼓励教授创新创业。南科大支持教授每周有一天在企业服务,明确教职工可以获得以职务发明及技术作价入股企业进行转化收益的70%,给予了教授们充分的信心。

    来到南科大后,28岁的贺建奎创办了瀚海基因,在斯蒂芬·奎克教授的支持下,他重新研发第三代基因测序仪。“国内虽然有1000多家从事与基因相关工作的公司,但无一例外都是从美国买来基因测序仪。有朋友建议我把国外的技术抄一抄在国内赚钱,但我更想做点有意义的事情,让中国有自己的基因测序先进技术,改变这一领域被欧美垄断的情况。”贺建奎说。

    然而,因为缺少社会资源和技术积累、测序仪研发技术难度大等原因,贺建奎瞄准的第三代基因测序仪项目在2013年启动之初,并不被业界看好。面对挑战,贺建奎没有退缩,拉上几位同学、好友开始创业。研发第三代基因测序仪最重要就是人才与技术,贺建奎学习硅谷模式,全球范围聘请顶级科学顾问,通过各种游说,将测序仪研发领域拥有超过10年的经验的超级大牛囊括其中。这些顾问在研发方向方面,通过提供技术方案,解读实验数据,为初创公司提供了许多思路与帮助。

    在深圳市及南科大的人才引进制度的保障下,瀚海基因在海内外广泛招贤纳士,目前瀚海基因已经建立起基因测序领域的顶尖人才高地,拥有博士12人,硕士24人。2016年,瀚海基因核心团队成员还以排名第一的名次获得了深圳市的“孔雀团队”资助。贺建奎说,深圳重视对创新型科技企业的扶持,为其团队研发出全球领先的技术提供了很大的帮助。

    珠三角先进的制造集群提供产业沃土

    像很多初创企业一样,瀚海基因的发展也经历了坎坷。

    “项目早期时并不被有些人看好,公司有两次接近倒闭,账上已经没有钱了,我凌晨3点还睡不着觉。虽然有被投资人拒绝,但也有投资人支持我们。”贺建奎说,公司成立前四年,没有任何销售收入,得益于深圳风险投资活跃,他们得到风险投资的支持,才有了如今的成果。据悉,从最早的100万元天使投资开始,经过5轮融资,瀚海基因已总共募集了2亿元。利用充足的资金,贺建奎组建起一支高水准的研发团队。

    “珠三角的先进制造集群,就是在美国都是无法比拟的,”贺建奎说道。精准医疗是一项专业综合性和学科交叉性极强的产业方向,需要光机电一体化、电子信息、生物技术、大数据计算等多个产业技术的基础作为支撑和保障,以深圳为代表的珠三角地区正是精准医疗产业发展的“沃土”。

    基因测序是极其复杂交叉的高技术产业,瀚海基因一方面借助深圳乃至珠三角在医疗器械、先进制造、生物技术上已经具有的雄厚产业和人才基础,另一方面也利用珠三角独特的区位优势从全球范围内快速获取所需要的产业资源。例如,GenoCare光学系统中的部分核心器件来自于日本和德国,测序芯片和微流控系统需要新加坡、美国的供应商提供支持,珠三角地区在地理、交通、物流等方面的优势能够保障外部资源以最快的速度满足瀚海基因供应需求,“这对我们拥有自主知识产权产品,非常关键。”贺建奎说。