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“人人基因組時代”到來缺什么？國產(chǎn)測序儀助力幾何
作者：賀梨萍 來源：澎湃新聞  
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2021年6月，四川大學(xué)華西醫(yī)院為“十萬例中國罕見病患者全基因組測序計劃”（GSRD-100K^WCH）項目采購檢測服務(wù)，這樣大規(guī)模臨床項目出現(xiàn)的背后是測序成本的降低�！爱�(dāng)時我們已經(jīng)把單人全基因組測序成本降低到了250美金�！比涨�，國產(chǎn)基因測序設(shè)備領(lǐng)域龍頭華大智造（688114）中國區(qū)產(chǎn)品市場總監(jiān)雷瑩表示，步入百元美金已然是一個跨越式的“成本降低”。
而就在今年2月，華大智造對外宣布，其最新發(fā)布的新款測序儀——超高通量測序儀DNBSEQ-T20×2（下稱“T20”）再度刷新了全球基因測序儀通量的新紀(jì)錄。更為重要的是，其超強生產(chǎn)規(guī)模使得“超級測序工廠”成為可能，從而使得單例成本可降至100美元以下。
“超高通量肯定是測序儀的一個發(fā)展方向，因為現(xiàn)在生命科學(xué)的整個發(fā)展就朝著大數(shù)據(jù)量的需求邁進，以前由于成本很高，例如在研究方面就做不了太多樣本，而一旦成本下降了以后，它就可以做更大規(guī)模的研究�！苯獯a（上海）生物醫(yī)藥科技有限公司（下稱“解碼DNA”） 創(chuàng)始人、首席執(zhí)行官潘加奎在接受澎湃新聞（www.thepaper.cn）記者采訪時如是表示。
華大智造首席運營官蔣慧博士此前在接受澎湃新聞（www.thepaper.cn）記者采訪時也同樣表示，如果測序技術(shù)做到足夠自動化、通量足夠高、成本足夠低的話，“會使得我們的產(chǎn)品在全球極具競爭力。”進一步的空間在于，低成本也將使得測序技術(shù)在更多領(lǐng)域應(yīng)用，大量潛在的市場將被挖掘。
在潘加奎看來，行業(yè)內(nèi)多年來反復(fù)強調(diào)的“人人基因組時代”已經(jīng)呼之欲出�！八�一定會到來，甚至已經(jīng)到來，但是仍需要我們?nèi)�產(chǎn)業(yè)鏈上中下游一起努力，還包括政府、協(xié)會等一起來參與才能夠?qū)崿F(xiàn)�！�
核心工具國產(chǎn)化，“超級測序工廠”出現(xiàn)
2000年6月26日，人類迎來生命科學(xué)里程碑：美國、英國、法國、德國、日本和中國6個國家超過3000名科學(xué)家宣布，基本完成了人類基因組工作草圖；2022年3月，《科學(xué)》（Science）發(fā)表了第一個完整的人類基因組；而就在今年的5月10日，首個人類“泛基因組”的相關(guān)結(jié)果和工作在《自然》（Nature）及其子刊發(fā)布，盡可能呈現(xiàn)人類基因組遺傳的多樣性。
“70年前,DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)正式在Nature上發(fā)表，我們現(xiàn)在所有做的事情，都是跟我們DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)相關(guān)�！笔Y慧認(rèn)為，在其所在的行業(yè)里，DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)是最關(guān)鍵和最偉大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)之一，是推動行業(yè)發(fā)展的一個起點。
而上述具有里程碑意義的人類基因組工作草圖耗費30億美金，“T20發(fā)布之后，我們已經(jīng)能夠去實現(xiàn)用100美金獲得人的基因組測序，這也是一個巨大的產(chǎn)業(yè)進步�！睆目茖W(xué)進步走向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，直至應(yīng)用的深入和擴圍，這條路遠未到達終點。
就在4月25日，也就是T20正式對外發(fā)布兩月有余之際，該測序儀在全球范圍內(nèi)收獲了首個企業(yè)用戶訂單。當(dāng)天，華大智造與解碼DNA正式簽約，后者也因此將進一步提升其第四方檢測的服務(wù)能力。
解碼DNA成立于2011年，總部位于上海國際醫(yī)學(xué)園區(qū)。2020年，這家公司提出要做所謂的第四方檢測，直白地說，就是做檢測機構(gòu)“背后的檢測方”，
“我們的客戶主要是第三方檢測公司、生物科技服務(wù)公司等�！迸思涌�解釋道，之所以將自己定位于第四方檢測，原因主要在于，第一，過去的幾年里，看到很多檢驗所和生物公司購買的測序儀并沒有被完全利用，各家并沒有充足的樣本進行測序，導(dǎo)致運行成本過高，造成社會資源的浪費。第二，產(chǎn)品設(shè)備還在不斷更新?lián)Q代，舊設(shè)備會逐漸被淘汰，更新設(shè)備的成本又十分昂貴。每家公司都引進超高通量的基因測序儀是不現(xiàn)實的，但大家確實對測序成本和時間有要求。
也就在提出做第四方檢測當(dāng)年，解碼DNA引進首臺華大智造T7測序儀，短短三年不到的時間里，該公司已陸續(xù)引進4臺T7和首臺T20。
據(jù)介紹，一臺T20單次運行通量達42Tb（PE100，即高通量雙端測序、每端各測100bp）或72Tb（PE150），是常規(guī)超高通量測序儀的4.5-7倍。以PE100為例，單次運行可產(chǎn)生最高42Tb的數(shù)據(jù)、相當(dāng)于420例人全基因組（WGS，30×Coverage）。按照全年300個工作日計算，T20每年可完成高達5萬例人全基因組測序。
測序儀不斷迭代下的背景是，近年來，測序技術(shù)在精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)育種等多個科研及臨床領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，國家級別的基因組測序項目不斷涌現(xiàn)。這對高通量基因測序設(shè)備的通量、成本、精準(zhǔn)度、智能化等提出了更高要求。
華大智造可視作國產(chǎn)測序儀攻堅的代表公司。該公司成立于2016年4月，由華大集團原本的測序儀板塊獨立拆分而來。該板塊則源于2013年，當(dāng)時華大收購了美國Complete Genomics公司（下稱“CG”公司），獲取核心專利技術(shù)，隨后組建測序儀研發(fā)團隊，實施國產(chǎn)技術(shù)轉(zhuǎn)化。經(jīng)歷了引進、消化、吸收、再創(chuàng)新的完整過程后，華大智造目前已成為全球三家能自主研發(fā)并量產(chǎn)臨床高通量基因測序儀的企業(yè)之一。2022年9月，華大智造正式在上海證券交易所科創(chuàng)板掛牌上市。
浙商證券此前在研報中寫道，華大智造目前系基因測序儀唯一國產(chǎn)廠商，自研專利技術(shù)打破海外壟斷，測序質(zhì)量已與海外有一戰(zhàn)之力。東吳證券國際的相關(guān)研報中也提到，經(jīng)過十余年耕耘，該公司目前已成為國內(nèi)唯一能自主研發(fā)并量產(chǎn)臨床級高通量基因測序儀的公司。
“我們提出來依靠創(chuàng)新制造去引領(lǐng)生命科技，我們只有把底層技術(shù)去突破了，才有可能去實現(xiàn)未來在生命科學(xué)領(lǐng)域上面的自主可控，才能夠在全世界的競爭當(dāng)中處于領(lǐng)跑的一個格局�！笔Y慧強調(diào)，核心工具的開發(fā)最終要解決實際的需求問題。
在其看來，國產(chǎn)測序儀發(fā)展至今，“工具面向應(yīng)用的轉(zhuǎn)化”已成為新階段的重點�！斑@幾年下游采購不僅反映出儀器數(shù)量的增加，更多是在通量的提升、成本的下降�！笔Y慧表示，驅(qū)動設(shè)備開發(fā)商不斷發(fā)展的是，“面向整個生命科學(xué)未來的發(fā)展，能夠去提供怎樣的核心能力的支持？”
行業(yè)仍然“年輕”，離普通消費者還有多遠？
“整體而言，我們這個行業(yè)才剛剛起步，就像70年前才發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，這樣一個學(xué)科也還是屬于非常非常早期的階段。今天很多的業(yè)內(nèi)參與者，可能也就身處其中10年、20年，作為一個新興的學(xué)科，需要大家一起去努力和成長�！笔Y慧如是表示。
國產(chǎn)設(shè)備開始嶄露頭角，對業(yè)內(nèi)而言固然是好消息，但其市場滲透仍需時日。
基因測序行業(yè)目前仍呈集中度較高、龍頭企業(yè)競爭力強且市場份額大的格局特點，華大智造、Illumina、Thermo Fisher 市場占有率合計超過90%（按收入口徑計算）。全球基因測序儀及耗材2022年度市場規(guī)模約為48億美元，華大智造全球?qū)��?yīng)實現(xiàn)基因測序業(yè)務(wù)收入約17.6億元，占全球市場份額約 5.2%。
不過，作為后起之秀，華大智造近年來在國內(nèi)的市場份額明顯提高。根據(jù)灼識咨詢的數(shù)據(jù)，該公司近幾年的國內(nèi)新增的基因測序設(shè)備銷售市場份額穩(wěn)步提升，2020年為12.6%，2022年該份額已達約39.0%，首度超過Illumina。
據(jù)華大智造2022年年度報告披露，去年該公司各型號基因測序儀全球新增裝機總數(shù)超600臺，其中國內(nèi)新增裝機總數(shù)超470臺，國外新增裝機總數(shù)超130臺；截至報告期末，累計裝機數(shù)量超過2500臺。
值得關(guān)注的是，除了自去年開始正式進入美國市場等，就在近日，華大智造在全球化方面還邁出重要一步。該公司的DNBSEQ-G400（該產(chǎn)品在境內(nèi)銷售名稱為MGISEQ-2000）高通量測序儀海外生產(chǎn)線在拉脫維亞基地里加宣布啟用。位于歐洲的這一測序儀產(chǎn)線也是華大智造在中國以外的首條設(shè)備量產(chǎn)產(chǎn)線。
華大智造執(zhí)行副總裁劉健認(rèn)為，這是公司正在將生產(chǎn)能力和實力延伸到中國以外的地區(qū)�！耙恢币詠須W洲都是基因組學(xué)研究創(chuàng)新的前沿陣地，也是我們的重要市場之一，拉脫維亞新生產(chǎn)線的啟用標(biāo)志著華大智造在助推歐洲生命科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展迎來了又一重要里程碑時刻�！�
回到國內(nèi)市場，華大智造近年來也在密切聯(lián)合需求方。今年2月，華大智造國產(chǎn)測序聯(lián)盟正式成立。對于此倡議，蔣慧當(dāng)時表示，一方面，希望為聯(lián)盟成員搭建一個高效暢通的交流平臺，進行公開透明的信息分享，維護行業(yè)生態(tài)平衡；另一方面，希望為聯(lián)盟成員提供互動式服務(wù)支持，聆聽下游反饋、解決應(yīng)用難點，賦能行業(yè)發(fā)展。
愛基百客、安諾優(yōu)達、博瑞迪、博圣生物、達安基因、解碼DNA等共21家企業(yè)伙伴成為該聯(lián)盟首批成員，覆蓋科技服務(wù)、農(nóng)業(yè)分子育種、臨床分子診斷和早篩、單細(xì)胞等高通量測序應(yīng)用的各個細(xì)分領(lǐng)域。
潘加奎對澎湃新聞記者表示，各行各業(yè)都面臨著國產(chǎn)替代，“之前大家一提國產(chǎn)就覺得意味著不夠好，但今天感受已經(jīng)不一樣了�！币試�產(chǎn)測序儀而言，“在測序通量這個維度上，T20目前不僅僅是第一，也是唯一。”
他認(rèn)為，就二代測序（NGS）而言，國產(chǎn)的超越并非虛言�！八俣雀�快、成本更低，關(guān)鍵質(zhì)量還不差。”潘加奎同時強調(diào)，“國產(chǎn)測序平臺近幾年風(fēng)起云涌，已經(jīng)有了長足發(fā)展，但無論是國產(chǎn)還是進口，這是一個大生態(tài)，大家能夠相互借鑒共同發(fā)展。”和國內(nèi)市場一致，在解碼DNA的戰(zhàn)略合作伙伴中，國際巨頭仍然是重要角色。
隨著設(shè)備實現(xiàn)國產(chǎn)化、通量不斷提升、成本持續(xù)下降，業(yè)內(nèi)共識的一點是，未來的發(fā)展空間會越來越大。
潘加奎以精準(zhǔn)醫(yī)療舉例，“這是目前大家能感受到的比較大的變化，測序能幫助精準(zhǔn)診斷、個性化用藥，目前很多科室已經(jīng)在應(yīng)用了，包括腫瘤、慢病、兒科等�！彼�進一步提到另一個必然趨勢，“隨著大家對健康關(guān)注度的提升，一般意義的預(yù)防保健常識已不夠，基于個人基因組層面的預(yù)防手段會越來越受重視�！�
但毫無疑問，潘加奎等人更為期待的是“人人基因組時代”的到來�！凹僭O(shè)一個小孩剛出生的時候，已經(jīng)有一個全基因組的序列產(chǎn)生，在他生長發(fā)育、成長的過程當(dāng)中，他的飲食、生活方式等，都可以參考基因組的信息。”
然而，這個時代何時到來？甚至是否有必要到來？這仍然具有一定的爭議。
蔣慧此前就曾表示，“人人基因組時代”這一構(gòu)想不僅僅需要目標(biāo)、愿景和行動，還需要思考很多尚未解決的問題，例如倫理、需求等�！拔覀兗夹g(shù)變得更加平民化，但是不是所有人都需要做測序？不同的人需要的信息有哪些不同？”她認(rèn)為，在實踐中需要分級、分層考量。
其對此持謹(jǐn)慎態(tài)度，“只有當(dāng)問題一一解開，在監(jiān)管的大環(huán)境下解決需求，才能真正實現(xiàn)‘人人基因組時代’的到來�！�
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