《Nature Biotechnology》报道:瀚海基因为中国医院开发基于Helicos 技术的测序系统


  • Date: 2016-02-14

原文作者:David Cyranoski

  翻译:田新杰,李改玲,赵陆洋

  Nature Biotechnology, Volume 34, Page 123-­‐124, 2016

  原文出自:自然.生物技术杂志,2016 年第34 卷第123-­‐124 页

  位于中国深圳的瀚海基因测序公司正在利用其应用于临床的高性价比测序仪给位于美国圣地亚哥的Illumina 和其他测序巨头制造挑战。去年十月,该公司发布了一款针对临床应用的单分子基因测序原理样机——GenoCare。此后,基因测序领域竞争持续升温。在2016 年1月旧金山举行的第34 届摩根大通健康大会上,Illumina 推出了主要针对临床的台式测序系统MiniSeq,并将于2016 年第一季度开始销售。同时,由J.Craig Venter 联合创办的位于圣地亚哥的测序公司Human Longevity 也发布了他们的肿瘤测序项目,该项目包括正在研发的一系列产品,例如全生殖细胞系、肿瘤基因组及肿瘤全外显子组分析。

  目前,瀚海基因着眼于中国市场。该公司继承并发展了美国加州理工学院的专利技术。该技术首先由位于美国马萨诸塞州剑桥市的Helicos Biosciences 公司推向市场。Helicos 测序公司由单分子测序领域泰斗斯蒂芬·奎克(Stephen Quake)教授于2004 年创办,并于2012 年最终破产。贺建奎教授,南方科技大学生物物理学及基因组学科学家,兼瀚海基因CEO,在奎克实验室完成博士后工作后,回到中国创办了这家致力于临床诊断的基因测序公司。奎克现在担任这家公司的首席科学顾问。

  瀚海基因的测序仪主要针对临床市场。GenoCare 测序仪可在单分子水平上直接读取未经修饰的原始DNA 片段。然而传统的测序仪则需要利用PCR 技术对DNA 进行扩增,同时还需要其他一些样品制备步骤,与之相比GenoCare 测序仪是一个完全无需扩增的测序技术。该技术将光汇聚到DNA 分子上,防止背景噪声对测序结果产生影响,进而实现了对单链DNA 上微小信号的检测。尽管在全基因组测序通量上还不及Illumina 或Thermo Fisher 的测序平台,但是这项技术对患者特定病灶位点的基因测序而言具有快速且价格低廉的特点,使医生能够根据特定的突变来为患者制定和调整治疗策略。

  “我真的喜欢它。它与罗氏454,Ion 和Illumina 一样利用了传统的边合成边测序技术,但做到了单分子检测”,来自AxioMx 公司的测序专家及生物技术企业家Michael Weiner 这样说道。随着整个人类基因组测序费用已经降到了1000 美元左右,瀚海基因计划提供100美元的临床测序服务,并将其纳入中国的医保范围内。贺建奎说:“一旦我们降低了成本,并使其达到100 美元,那么13 亿中国人将能够把临床测序作为常规检验,从抽血到检测报告整个过程不到20 个小时”。

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瀚海基因董事长贺建奎和GenoCare 测序仪。图中绿色和黄色点代表核酸单色荧光标签,每个点代表一个单分子。

  该公司已经开展了与广东省内三家医院的早期合作。其试点项目有唐氏综合征和其它染色体三体无创产前测试(染色体21、13 和18 三体);以及包括50 个癌症基因的panel 和100种遗传疾病检测。这些检测在目前市场上需要花费500 美元甚至更多。一月份,瀚海基因签约了第一个无创性产前检测的客户——香港和美医疗,一家拥有30 家妇幼医院的上市公司。

  中国少数拥有IlluminaHiSeq X Ten 全基因组测序平台的北京基因组学测序服务提供商诺禾致源CEO 李瑞强说:“测序服务商,潜在的客户,都处在等待和观望中。无需PCR 扩增,单分子测序可以避免测序偏差,但错误率高已被证明是一个挑战。省去PCR 扩增的麻烦是非常重要的进步。但我们看到,Helicos 失败了,PacBio 和Oxford Nanopore 两个公司的产品测序错误率都很高。不过,我们还是很有兴趣,并希望看到瀚海基因的仪器走向市场。"

  瀚海基因的贺建奎说他们正努力解决这些问题。他说:“我们通过1000X 的测序来弥补单次错误率高的不足。从测序癌症基因与乙型肝炎病毒结果来看(biorxiv.org 2015,DOI:10.1101 / 029686),我们的错误率已经接近Illumina 和Thermo Fisher 的水平。其中5X 的测序准确性达到了100%。”中国的测序供应商正准备发布一个精准医疗方案。据说在未来15年预算在6000 亿元(91 亿美元)(Nature 528, 9–10, 2016)。该方案预计在今年春天正式启动,目前全国各大医院正在快速建设精准医学中心。

  贺建奎估计,中国的患者每年将进行2000 万次非侵入性产前诊断,300 万次癌症基因检测,2000 万次基因疾病检测,3000 万次癌症早期筛查和1000 万次乙肝病毒检测。他希望GenoCare 能承担一半的检测任务。自2013 成立以来,瀚海基因通过三轮融资和政府拨款已经获得了1.2 亿元(1830 万美元)资金。他希望在2017 年GenoCare 可以经由绿色通道申报,通过中国食品和药品管理局的审批。

  市场会被压缩到仅有临床应用吗?Weiner 说:“它仍然不是一个常规的或者实用的全基因组测序方法,所以它只是针对一个有限的市场。对于重测序来说,我不确定他们是不是比Illumina 更便宜。另外仪器的成本以及表现说明它并不是一个多功能的产品。但是它可以降低劳动力成本,因而能填补偌大的基因测序市场中的一片空白。”贺建奎认为自己的公司是一个三代测序仪提供商而非已经存在测序供应商的直接竞争者。“我们的威胁来自纳米孔测序技术,如Genia(罗氏公司)和Oxford Nanopore。”

  李瑞强说:“有更多选择对测序服务商是一件让人高兴的事情。这是一个很热的领域,Thermo/Life Tech, Illumina, PacBio, Qiagen 公司推出了新的测序仪器。我们希望看到更多的技术,这样可以让用户针对特定的临床应用选择最适合他们的技术。”