高通量多通道的單細(xì)胞測(cè)序設(shè)備，將投入醫(yī)療科研應(yīng)用

（文章來源：動(dòng)脈網(wǎng)）

銀灣細(xì)胞(InOneCell)的CEO兼創(chuàng)始人林巍博士告訴動(dòng)脈網(wǎng),最初接觸到單細(xì)胞測(cè)序是在2014年。彼時(shí),Bulk RNA測(cè)序還是細(xì)胞活檢組織轉(zhuǎn)錄組研究的主要手段,通過將組織中RNA釋放出來,然后進(jìn)行全轉(zhuǎn)錄組的高通量定量檢測(cè)。

2012年美國(guó)上市公司Fluidigm推出了C1系統(tǒng),96個(gè)單細(xì)胞腔體的Smart-Seq cDNA建庫(kù)解決方案,使得對(duì)96個(gè)細(xì)胞進(jìn)行RNA測(cè)序和定量成為可能。我有一種強(qiáng)烈的直覺,對(duì)于成千萬上億的細(xì)胞而言,僅取96個(gè)采樣細(xì)胞測(cè)定來描述細(xì)胞特性是有局限的,但有精細(xì)的檢測(cè)已足夠令人興奮,一旦細(xì)胞通量提高到成千上萬,那么單細(xì)胞測(cè)序的應(yīng)用場(chǎng)景就會(huì)有無限可能。

2016年,10x Genomics推出了首款單細(xì)胞高通量測(cè)序儀器Chromium,從設(shè)備層面實(shí)現(xiàn)了單細(xì)胞高通量cDNA建庫(kù)。該企業(yè)在Nasdaq上市,目前是單細(xì)胞基因測(cè)序領(lǐng)域的旗艦企業(yè),2020年初市值曾高達(dá)100億美元。同時(shí)期,林巍博士所在實(shí)驗(yàn)室也啟動(dòng)單細(xì)胞測(cè)序項(xiàng)目開發(fā),并與合作者陸續(xù)發(fā)表了基于液滴高通量單細(xì)胞技術(shù)框架應(yīng)用的相關(guān)研究論文。

創(chuàng)立銀灣細(xì)胞之前,林巍是清華大學(xué)計(jì)算機(jī)生物學(xué)博士,隨后在美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生院癌癥研究所擔(dān)任博士后,曾先后擔(dān)任美國(guó)財(cái)富500強(qiáng)政府咨詢公司SAIC資深研究員,冷泉港功能基因組實(shí)驗(yàn)室資深生物信息專家,并且在德州達(dá)拉斯貝勒醫(yī)學(xué)中心免疫研究所課題組主任(獨(dú)立PI)。他曾在《Nature》《Science》《Cell》等頂級(jí)雜志中以主要參與人身份發(fā)表多篇論文,是單細(xì)胞系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用專家。

團(tuán)隊(duì)另一技術(shù)核心成員王春明博士是林巍博士貝勒醫(yī)學(xué)中心免疫研究所博士后,在生物信號(hào)檢測(cè)、微流控芯片技術(shù)實(shí)施,二代深度測(cè)序在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)等領(lǐng)域有著多年的研究經(jīng)驗(yàn)。更重要的是,來自于中科院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所光電跟蹤與測(cè)量領(lǐng)域多位資深專家和高級(jí)工程師加入了團(tuán)隊(duì)。經(jīng)過短短一年的嘗試,林巍博士團(tuán)隊(duì)的單細(xì)胞設(shè)備研發(fā)就取得階段性成果。

與此同時(shí),團(tuán)隊(duì)還發(fā)表了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組智能識(shí)別論文,并啟動(dòng)腫瘤單細(xì)胞圖譜計(jì)劃,2019年6月,推出了首款高通量、多通道檢測(cè)的單細(xì)胞cDNA自動(dòng)化建庫(kù)設(shè)備樣機(jī),林巍博士與包括希望之城轉(zhuǎn)化基因組研究所、Scripps研究所、索爾克研究所、上海交大仁濟(jì)醫(yī)院、中南大學(xué)湘雅醫(yī)院的國(guó)內(nèi)外多家知名科研和臨床機(jī)構(gòu)建立了深度合作。

近年來,單細(xì)胞測(cè)序和研究課題快速增長(zhǎng),數(shù)據(jù)顯示,2019年,Pubmed中已發(fā)表1338篇科學(xué)文獻(xiàn),相較于2018年的661篇,同比增長(zhǎng)102．4%。但單細(xì)胞測(cè)序試劑、耗材、技術(shù)服務(wù)等價(jià)格居高不下,以10x Genomics為例,一個(gè)單細(xì)胞組織樣本的數(shù)據(jù)產(chǎn)生服務(wù)費(fèi)為2萬-4萬,數(shù)據(jù)分析較數(shù)據(jù)產(chǎn)生難度更高,服務(wù)費(fèi)支出也更大。

“如果將數(shù)據(jù)產(chǎn)生服務(wù)費(fèi)降到1萬以下,單細(xì)胞測(cè)序市場(chǎng)必然會(huì)快速膨脹,達(dá)到市場(chǎng)可支付的水平。一個(gè)強(qiáng)大的新檢測(cè)技術(shù)就好比一個(gè)小孩子得到了一臺(tái)顯微鏡,如果不是成本限制,他會(huì)把沙粒、樹葉、小蟲這樣的東西都放在顯微鏡下看看以滿足人們強(qiáng)大的好奇心?！绷治〔┦勘硎?“國(guó)內(nèi)單細(xì)胞測(cè)序企業(yè)的產(chǎn)業(yè)布局目前是,大量第三方科研服務(wù)商采購(gòu)設(shè)備,再向其他科研單位提供專業(yè)復(fù)雜的單細(xì)胞測(cè)序服務(wù)。

但是單細(xì)胞RNA測(cè)序有較高的樣本新鮮度的要求,如果能夠在終端用戶便利使用,則更為理想,這也是我們選擇切入產(chǎn)業(yè)的方向,從易于操作的整機(jī)一體化單細(xì)胞測(cè)序文庫(kù)檢測(cè)設(shè)備開發(fā)和生產(chǎn)切入,充分發(fā)揮合作團(tuán)隊(duì)光電測(cè)控技術(shù)的優(yōu)勢(shì),生產(chǎn)出性能優(yōu)越操作簡(jiǎn)單的設(shè)備,并努力降低數(shù)據(jù)產(chǎn)生的成本,快速建立市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)?！?據(jù)林巍博士的介紹,團(tuán)隊(duì)整機(jī)優(yōu)化之后新平臺(tái)的試劑耗材成本還不到市場(chǎng)對(duì)標(biāo)企業(yè)的1/3。

從整體來看,單細(xì)胞測(cè)序是從單個(gè)細(xì)胞水平上對(duì)包括DNA和RNA的遺傳物質(zhì)進(jìn)行測(cè)序,以單細(xì)胞為單元實(shí)現(xiàn)定性和定量, 從而識(shí)別高度復(fù)雜的多細(xì)胞組織的類型、功能,特定細(xì)胞健康或狀態(tài)的變化、變異。而常規(guī)的基于樣本全細(xì)胞的檢測(cè),都是在大量細(xì)胞的整體水平上,對(duì)整個(gè)組織細(xì)胞群進(jìn)行遺傳分析,失去了很多細(xì)節(jié)。

從操作流程來看,單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)的核心需要對(duì)來自不同細(xì)胞的遺傳物質(zhì)進(jìn)行細(xì)胞身份的標(biāo)記的設(shè)備,然后在此基礎(chǔ)上進(jìn)行NGS深度測(cè)序。

單細(xì)胞制備通常采用機(jī)械法、酶解法或其他組合方案將組織解離消化,形成單細(xì)胞的懸浮緩沖液。單細(xì)胞分離與DNA/cDNA捕獲標(biāo)記是單細(xì)胞測(cè)序的關(guān)鍵步驟,與最終單細(xì)胞數(shù)據(jù)的質(zhì)量、精準(zhǔn)度息息相關(guān),其中,高效的微流控芯片和精密的光電測(cè)控是單細(xì)胞分離捕獲的技術(shù)關(guān)鍵。在單細(xì)胞測(cè)序設(shè)備的核心技術(shù)元件方面,銀灣細(xì)胞團(tuán)隊(duì)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了大部分元件的自主化生產(chǎn)。

正如單細(xì)胞測(cè)序是NGS深度測(cè)序的應(yīng)用場(chǎng)景之一,是NGS的衍生應(yīng)用。NGS作為一種中樞節(jié)點(diǎn)的生物技術(shù),覆蓋到多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域并衍生出各類深度測(cè)序相關(guān)應(yīng)用場(chǎng)景,例如基因組、表觀遺傳組、微生物組、宏基因組測(cè)序等。林巍博士展望道,單細(xì)胞測(cè)序本身也將成為另外一個(gè)新的中樞節(jié)點(diǎn)的生物技術(shù),像NGS深度測(cè)序技術(shù)引領(lǐng)一個(gè)新產(chǎn)業(yè)。他期待凡是以多細(xì)胞組織為研究對(duì)象的檢測(cè)應(yīng)用場(chǎng)景, 銀灣細(xì)胞所研制的新型單細(xì)胞設(shè)備也能將像Illumina 的NGS測(cè)序設(shè)備一樣扮演重要角色。

據(jù)透露,銀灣細(xì)胞已經(jīng)與多家國(guó)內(nèi)外知名科研和醫(yī)療單位建立合作,投放設(shè)備,開展科研合作活動(dòng),同步測(cè)試和優(yōu)化設(shè)備和技術(shù)陸續(xù),并進(jìn)行試劑與耗材銷售等?？蒲泻献饕怨餐l(fā)表學(xué)術(shù)論文為目標(biāo),而非僅僅提供設(shè)備、試劑、耗材,產(chǎn)生單細(xì)胞數(shù)據(jù)或者提供生信分析服務(wù)。對(duì)單細(xì)胞測(cè)序的上下游技術(shù)應(yīng)用進(jìn)行全面市場(chǎng)布局。
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