中科院专家解读基因测序行业
时间：2014-05-26 09:54:27 来源：转化医学网 点击：
主讲专家：中科院北京基因组研究所技术研发中心专家
主持人：申万高级策略分析师谢伟玉、消费品研究部医药分析师 杜舟
纪要整理：谢伟玉、周晓晴
一、中科院专家介绍基因测序行业及新一代基因测序仪：
我主要从事中科院北京基因组研究所的基因测序仪研发工作，今天介绍一下这个行业的发展和今后的预期，以下仅代表个人观点。
测序技术的发展：人体的遗传物质由DNA和RNA组成，DNA转录成RNA,RNA翻译成蛋白质，蛋白质决定人体每一个特征，如相貌、身高、体重，甚至是疾病。测序技术是为了研究人类或其他物种DNA的组成，并验证人们一些性状表现的关联性。基因测序的历史追溯到1975年，上个世纪80年代，由美国人牵头进行人类基因组计划，准备搞清楚人体的整个基因组序列是什么，解读人体生命，发现我们掌握的知识还很不够，后续还需要大量测序。方法上来说也有很大发展，传统的方法是手工测序，直到05年第二代测序仪采用全自动测序，第二代仪器的标志性特征是高通量，通量从一天60万到一天千亿数量级的碱基对。所以说科学技术在不断地推升，不断地发展。
测序技术的应用：临床上的应用，如从去年开始市场上比较火爆的产前诊断，如唐氏综合症等，以前只能先用B超筛查，发现高危后，需要羊水穿刺，获得胎儿的样品，再进行染色体分析，最终给判断。而进行穿刺有一定的风险性；现在只需通过抽母亲的外周血就能得到胎儿的DNA，获得胎儿得病风险。避免了侵入式的检测对胎儿的影响。
总结主要应用包括：
1，遗传病。如耳聋，父母都是正常人，孩子也有可能是耳聋患者，因为父母都携带致病基因。现代测序技术可以获知两人结合后小孩耳聋发病几率。
2，肿瘤。人体内会有导致肿瘤的基因和抑制肿瘤基因，通过检测两种基因的表现情况，可以判断肿瘤是否发生，是良性还是恶性，病人对哪种治疗方法比较敏感。
3，药物。某些人对某些药物有敏感性。如感冒时，有人觉得VC银翘有效，感冒冲剂无效，有人觉得相反，这与基因组成有关。抗体类或小分子药物在服用之前需要进行基因检测，检测病人是否适合用这种药，这是这两年兴起的个性化医疗的宗旨。有许多小孩小时候用抗生素一针至聋，千手观音的表演者有很多是这样，这是由线粒体上的基因造成的，可新生儿进行药物筛查。
4，感染性。我国有抗生素滥用的问题，有人体内有耐药的抗性基因，测序技术可以检验病原体是否携带抗性基因，避免导致感染加剧。
5，检验检疫。对外来物种入侵或外来传染病，基因测序方法是高效的，涉及国家安全问题。
6，疾病防控，03年SARS和09年甲流，一开始没有确证的病原体。国家在十一五、十二五、十三五有重大传染病专项计划达到：突发的传染病72小时内确定传染病原，从目前的技术角度上来说，只能靠基因测序完成这个任务。
7，科研。
不同于CT只能透视人体结构，测序技术涉及工业农业医疗等领域，5-10年之内，它会有更快的应用拓展速度。
第二部分，关于我们中科院的基因测序仪项目，我们08年正式立项，历时2年半，在11年4月制作了两台原理样机，读长比现有技术高。具体来讲，人体有30亿碱基对，平均一个染色体上亿的碱基数，用实验手段打碎成片段，通过片段和片段的重复组装成原始状态，主流读长是100-150个碱基对，会丢失很多信息；而我们的读长为650-700，正在突破1000个碱基对，大幅提高准确率和应用性。但不追求高通量，超高通量的仪器一次能出几百亿的数据，要好几个人一起测，而我们的仪器一个人也可以测序，一次用不了试剂，下次还能用。成本为国外机器三分之一，国外耗材的五分之一。
目前国内基因测序仪的市场现状是：国际市场蜂拥而至，试图进入中国市场，和国内合作，贴牌。这对我们自主开发会造成一定的冲击，从技术上来说，我们的研发占据高端位置，今后工作的重点，应是进一步的完善和市场化。
二、问答环节
Q：测序价格从2001年至今降了很多，价格下降的动力是什么？设备外资垄断，国内有什么有竞争力的上市公司？
A：从历史上来看，第一个拐点在2001年，因第一代测序技术自动化产品的推出，是价格下降的动力。第二个拐点在2005年，因第二代高通量测序技术的推出。但目前价格下降趋势放缓，二代稳定的技术平台，没有更新更廉价的技术使其价格有拐点性的下降。国外的直接成本，即试剂费用1000美金，人员、机器折旧没有包含在内。
国内三个机构推出样机：（1）深圳华因康基因科技有限公司2009年已推出样机；（2）无锡艾吉因生物信息技术有限公司无锡艾吉因生物信息技术有限公司11年推出样机，后来被南京普朗医疗集团收购并成立南京普东兴生物科技有限公司。这两家采用的与主流的测序技术相对落后，目前在尽量争取改变现有技术原理进行技术更新。（3）最后一家是中科院北京基因组研究所研制的新一代基因测序仪。
Q:国产测序仪的成本是多少？
A：成本低，设备成本是进口罗氏454产品只有1/3-1/5,试剂和耗材只有1/5-1/10。没有太多可比性，对比的设备的罗氏公司454，测序读长要比illumina长很多，但通量低很多。
Q:请比较LIFE、ILLUMINA、华大基因的测序仪优劣
A: 1、Life：最初的SOLid已退市，读长较短，70-75（国产两个与之相同），买了PGM，升级版IONProton，主推的产品速度快，用半导体检测离子电流，综合成本低于光学检测，操作简便。缺点在于稳定性和准确性，依赖于实验条件和水质环境。
2、Illumina：份额最大，优势在于市场上通量最高，准确性可以接受，好于life，缺陷在于读长100-150，在全球形成垄断状态，据说对全球的消耗市场，每年涨价4%，应用成本高。
3、华大基因收购CompleteGenomics(简称CG)：最早不卖测序仪，只是生产设备，进行测序服务，华大收购后，CG最大优势在于设备和试剂自产，成本可控，通量可根据生产线扩大而扩大，但技术上劣势在于读长更短，只有10几到20几。对数据分析影响很大。
Q：卫计委对测序单位有什么规范措施？仪器申报上有什么规定？
A: 卫计委表示，之前国内医疗测序服务行业是一个无序竞争的状况，没有标准，对于临床科学来讲不科学，降低数据量造成检测结果的准确性降低，假阴性率、假阳性率的提高。并且市场出现了一些事故，促使卫计委叫停。从去年开始，卫计委就已经开始着手规范化的制定工作。基因组所也是规则制定所的单位之一，指导临床，怎么分析、出报告。
关于申报的问题，中国的国家食品药品监督管理总局（简称CFDA）规定，在国内申报医疗器械许可证，要么国产，进口产品在本国得到监管机构的批文，才能在中国申报，例如在美国，要有美国食品与药物管理局(简称FDA)的批文，而全球目前在FDA得到认证的测序仪只有illumina高通量测序仪MiSeqDx，只有它已具备申报中国药监局资格，其它厂商设备都不具备直接申报的资格。达安基因试图将ION Proton国产化然后报批，华大也打算以CG和Ion Proton的“国产化”来报批。
从学术角度，这些合资企业的测序仪可以被描述成自主知识产权，但其实还是来自国外，海外产品在蚕食国内市场。我一直持有这种观点，国内要想进一步发展，还是要自己形成测序技术和测序原理，自主开发、自主应用。
Q1：你们的技术和罗氏454相似，而罗氏454将叫停，你对此有何看法？
Q2：你们的碱基读长特别长，与主流仪器不同，优势在哪里？
A: 我们和罗氏454都采取焦磷酸发光。罗氏454将于2016年正式停止，原因在于罗氏454设备的设备成本和应用成本都很高，应用的经济性比其他技术平台要差。圈子里都知道，如果某项试验能用罗氏454，那么它是最佳选择、会优先使用，因为454产生的读长更有优势，而短读长会造成1个基因要产生上百个片段才能反映。举例来说，如果重复序列在200个碱基以上，读长为150碱基时，不知道后面有多少个重复。如果读长能到1000个，就可以一次性拿到所有序列。准确性的优势就在此。优势还在于测短片段，对后期数据处理和计算机要求非常高，应用客户肯定不太希望还要买高性能服务器一起用。
Q: 其实只要CFDA对测序仪试剂给证书，任何企业都可以做测序服务？illumina为何不自己申请？
A: illumina需要除了在美国拿FDA认证，还需要在中国做一部分临床试验，对于它比较困难。
Q: 基因测序结论的准确性，在诊断中可直接使用达到一个什么程度？
A:对于已知结果，需要有一定重复性。拿到序列的信息和临床诊断的结果必须要有一种对应关系。不是单纯的从一个序列和国外文献的吻合直接下结论。
Q: 国内基因测序现在主要在做哪几种检测，都有谁在参与？价格如何？
A:卫计委叫停前，最多的还是唐氏，肿瘤易感性、药物敏感性，开展的不太丰富。还有所谓高端体检，基因检测做体检也有一些。良莠不齐。这也是国际市场的共识，美国23andme受到FDA禁令。国内做检测的机构有上百，价格不一。
Q：高通量全基因测序和基因芯片在个性化用药市场规模，个性化用药政策何时能明确？
A:高通量测序还没有一项被批准，临床目前为0。基因芯片为体外诊断试剂，有已拿到CFDA的认证，博奥基因芯片市场反馈不错。基因芯片的诊断目标主要是已知的，间接性；基因检测已知未知都可以，监测范围更宽泛，具有直接性。个人认为基因测序比基因芯片有更广泛的应用前景。
Q: 中科院二代测序仪量产的情况如何？下游的采备需求是否充足？国内基因检测的爆发式成长合适到来？
A:今年下半年推出beta版测试，给20个不同单位分别提供提供设备和试剂作为半年的试用，征集意见和检测数据，今年下半年计划可以形成中等规模的产出能力，首先应用于科研和不需CFDA认证的市场。而对于可能产生的客户资源的量，尚无结论。
国内基因检测行业的爆发取决于三个条件：（1）CFDA何时有认证的设备和试剂出来；（2）试点单位何时开展；（3）除了这两条渠道，还有何渠道进入临床。类似于美国两条线的分级管理，采取FDA和“临床实验室改进修正案”（CLIA）标准分别决定临床的准入规则。
个人判断，2015年基因测序行业将迎来爆发式增长。
Q：测序服务的市场：科研市场、医疗市场、其他市场。华大、贝瑞和康等公司都选择与海外仪器商合作，仪器对试剂，还有一点，卫计委必须有高通经验的，他们又和海外合作，这形成一个闭环。您觉得中科院测序仪的市场定位是卖给谁？
A：科研市场：有相当大的科研机构拥有自主采购的测序仪；包括医院也已采购了测序仪，医院预计目前有200台以上。
服务市场：华大、贝瑞康主要占据服务市场，为其他客户提供服务，希望开展稳定、持续的测序服务。他们没有更多精力去开发自己设备。授权、买断可以理解。
应用市场：试点单位要求有二代测序经验，很多医院特别是大医院都有测序仪，都已开展科研，找试点单位不困难。我们开发的设备更多的是从应用角度入手，解决基层人员工作经验不足的问题，最终为了让广大用户都能在自己的实验室和医院开展测序。
