【深度】远见还是痴念？三代测序和它的早期丨奇点猛科技

本文为极限原创文章（公众号：geekheal_com）自从本世纪初生命测序计划放成此后，伴随着突变检查技术共同开发的飞速工业发展，在23andMe、ancestry和华大突变等日本公司，以及安吉丽娜·朱莉等当红的促使教学终究，很多人开始并不知道，为什么有些人喝酒情不自禁，为什么有些人来得易染上乳腺癌。这些都与母体某些特定突变特定位点发生突变有关。今日借助于于第二代较高梯度较高梯度和平台，我们之前开始尝试从突变的层面管理我们的相伴。这一切都在二代较高梯度的护持下，如火如荼的同步进行着。可总有一些「小发生意外」在促使的忠告我们：这还毕竟。二代较高梯度的软肋几个同月前（2016年12同月2日），刊载在生物学预印最初媒体站BioRxiv上的一篇文章，在突变较高梯度圈激起了相当多的风浪。一名求医十余年，并用Illumina二代较高梯度和平台也没有人认出病因的染上者，被斯坦福大学Euan Ashley芝加哥大学并用Pacific Biosciences（后文简称PacBio）的三代较高梯度和平台Sequel最终住院为Carney综合征(1)。这是同类型世界首次并用三代较高梯度和平台，通过同类型测序较高梯度在染上者母体认出感染性突变。标志著三代较高梯度工业发展到了离开外科运用的拐点。▲现存的所有较高梯度技术共同开发都不不具通观生命测序的能力。如上图所示，示意图是外套的标准品，右图一名木工木工用同等布料制作的外套。从整体上看，我们很较难推断出木工做到的外套在在结构上上与标准品有小得多差别。然而，二代较高梯度是个一次只能看较宽×宽为10cm×1cm的老师傅，于是他把木工的外套剪去10cm×1cm的胸前，先次他可能推断出，从木工外套上剪下来的布料，可以放好的切割到标准外套上。而三代较高梯度则是一个一次能看较宽×宽为10cm×100cm的老师傅，当他采用同样的原理打印外套在标准品上比对时，很较难就推断出，木工在右边外套的内部设计上很有最初意。由此观之，三代较高梯度或许在检查在结构上突变上来得具优势。「二代较高梯度对于SNP（single nucleotide polymorphism，单残基多态性）和大于50bp的InDel（Insertion-Deletion，插入或缺失）突变检查相对相当可靠，但是大的在结构上突变检查却颇为为困难。」国内三代较高梯度业务部门重庆来得进一步四组生物科技科技领域有限日本公司始创兼任CEO汪德鹏想到极限最初媒体，「PacBio三代较高梯度和平台的念书较宽是二代较高梯度的100倍有数，可以颇为为好的解决问题突变在结构上突变问题。」自从2005年二代较高梯度技术共同开发实现商业性开始到今日，由于较高梯度价格促使降低，科学实验部门之前在过氧化物推断出了大量与癌症有关的突变突变，让我们对突变突变与生命健康和癌症之间的关连有了来得深入的理解。然而，十分相似前面并用二代较高梯度技术共同开发也必须给染上者住院的近来时有发生，这种现象不仅出今日突变病的临床上，还可能出今日找回癌症发生的状况(2； 3)，抗性诱发的状况(4)，以及忧郁症(5； 6)等发生状况的探寻上。虽然要到在上个世纪50六十年代中都期就之前有科学实验部门并用核型分析（Karyotype ysis）注意到染色体突变，但是经过有数半个世纪的工业发展，生命对DNA的在结构上突变仍旧说明了。▲1950年以来DNA在结构上突变科学实验的原理，以及适用范围的检查区域内，50bp-100kb这个区域内的在结构上突变缺少很好的检查手段。贝勒的大学的大分子微生物学家Jim Lupski想到《自然现象》同月刊的记者Monya Baker的一段记事便是明证。要到在1991年Lupski小组推断出颚骨肌萎缩症（Charcot-Marie-Tooth，CMT），是由于某个特定的突变多了一个拷贝（在结构上突变的一种）导致的时候(7)，教育界一片哗然，那些打小就接受经典孟德尔突变学教学的专家们无论如何都不认可Lupski这一推断出。教育界的不认同，直接导致顶级学报《自然现象》和《科学》拒绝刊载Lupski的科学实验科学论文，先次他不得不用四种独立的实验原理断定他是对的，这才被《细胞》接收(8)。直到2004年Michael Wigler芝加哥大学小组和Charles Lee芝加哥大学小组，分别在《科学》(9)和《自然现象突变学》(10)刊发在结构上突变的开创性科学实验科学论文。日后，关于在结构上突变的科学实验科学论文开始变多，测序突变检索中都在结构上突变的条目量也随之渐增(8)。「非单残基突变占到了生命测序所有突变的74%，」Craig Venter科学实验小组在2007年推断出(11)。科学实验部门随之察觉到，生命突变多元性的故事用二代较高梯度是讲不放的，因为在结构上突变也是癌症的极为重要驱动力。「较宽念书较宽对解决问题在结构上突变时会有帮助，」基恩科学实验室的Steve McCarroll芝加哥大学真是，他在DNA在结构上突变对于精神癌症之间关连的科技领域颇为有政绩(6)。来得符合精准药理学首要任务的三代较高梯度现今市面上之前实现商业性的较宽念书较宽较高梯度和平台主要有Illumina的Tru-seq Synthetic Long-Read、Oxford Nanopore Technologies的石墨烯孔和平台MinION，以及PacBio的单大分子图表处理（SMRT）较高梯度和平台，其中都工业发展的十分开花结果平稳的是PacBio的单大分子图表处理（SMRT）较高梯度和平台(12)。在SMRT较高梯度和平台的应运而生的65年前，芝加哥大学诺贝尔物理学奖得主Hans Albrecht Bethe（1906-2006）推断出了一个现象：当微孔的厚度大于光的波较宽时，光在跨越微孔孤单强时会急剧衰减(13)。没成想，几十年后同在芝加哥大学的Watt Webb大学教授和PacBio的始创Jonas Korlach和Stephen Turner将这一推断出转化成了一项技术共同开发，零模有源（zero-mode weguide，ZMW）技术共同开发(14)。经过几年的出发点，Webb大学教授小组推断出，ZMW技术共同开发可以用来检查并注意到溶液中都的单大分子。2003年《科学》同月刊以月历的形式报道了这一科学实验成果(15)。一年此后，Korlach和Turner领导PacBio日本公司。初期生命测序计划终止等待时间并旋即，人们从测序计划中都想到了生命科学的来得进一步，但是最初一代较高梯度稍低的梯度和超较高的价格，让科学实验部门难以前行。找回梯度较高、体积小、售价低的较高梯度原理，成为很多科学实验部门的立志。当此之时，郭氏、Illumina和ABI的二代较高梯度技术共同开发还在紧锣密鼓的共同开发中的都。PacBio也想在较高梯度市场需求占有一席之地。经过6年的共同开发，PacBio基于ZMW技术共同开发的SMRT较高梯度和平台终于在2009年初应运而生了，科学同月刊先一次刊载了这一极为重要申请专利(16)。▲2009年二代较高梯度放成一与生俱来的测序必须10万美元有数「在09年的时候，有一阵子PacBio的较高梯度炒的很厉害，那个时候大家认为，以后时会是15分钟测放一与生俱来的测序，价格1000美元，而且念书较宽很较宽。初期的定义，之所以叫三代，是因为有几个特征，念书较宽较宽，较高梯度体积小，较高梯度售价要昂贵。」汪德鹏真是。伴随着科学实验部门对SMRT较高梯度和平台的殷殷借此，PacBio在2010年10同月上市了，成交量接有数17美元，累计募集2亿美元。半年此后，PacBio终于大受欢迎同类型世界首套三代单大分子图表处理较高梯度控制系统PacBio RS，标志著三代较高梯度离开最初时代。初期，以Illumina拥护的二代较高梯度和平台与生俱来同类型测序的较高梯度售价刚刚跌破一万美元大关。随后，一些科学实验政府部门开始运用做PacBio RS，广州的药用植物科学实验室也在RS发布半年此后，购了亚洲第一台RS较高梯度仪。然而，世上各地的科学实验部门马上推断出，RS根本就没有人PacBio敦促的那么美好，售价昂贵不真是，可靠度还较高，念书较宽也并没有人比最初一代较高梯度好多少。或许，PacBio过度敦促了。在2012同月内，PacBio的成交量跌至接有数1美元。▲PacBio成交量走势图尽管如此，还是有人借以都想到了急于。「至今，还有很多人对SMRT较高梯度和平台的认识只逗留在2009年：PacBio的较高梯度和平台可靠度将近15%，较高昂了，必须用。」汪德鹏真是。汪德鹏在2011年领导了中都国第一家发放三代较高梯度咨询服务的日本公司重庆来得进一步四组，四年此后汪德鹏和宾夕法尼亚大学生物讯息学副大学教授王凯共同领导了广州借此四组，借此四组是同类型世界将三代单大分子图表处理较高梯度技术共同开发运用做癌症检查的行业。去年同月内，广州借此四组放成由经纬中都国和赛富融资领投的有数亿元A轮融资，将同类型力促成三代较高梯度技术共同开发运用和普及。「急于就是当大部分人看来不靠谱的时候，你却推断出了它说是是靠谱的，」汪德鹏真是。三代较高梯度的急于在哪里？经过两年的改良换用，PacBio在2013年初大受欢迎了RS II，较高梯度图表梯度翻一番，其他方面的性能也有一定的改良。就在这时，在二代较高梯度市场需求败北的Roche，以图借助PacBio杀入人体突变检查过氧化物临床科技领域（IVD），与PacBio协定了较高达7500万美元的战略合作伙伴协将近，根据协将近PacBio必须共同开发突变检查外科产品，Roche将获得产品的同类型世界Netflix销售权。在生物科技科技领域三巨头Roche的护持下，PacBio成交量飞涨73%。到2015同月内PacBio与Roche共同大受欢迎Sequel较高梯度和平台，最初的和平台梯度较上最初一**品提高了7倍，另外电脑价格也在大幅降低。郭氏较高梯度部门的负责人Dan Zabrowski表示，这款较高梯度和平台将作为郭氏较高梯度仪器的坚实，最初用做外科科学实验，此后才用做过氧化物临床。然而，Sequel大受欢迎一年此后，Roche推断出Sequel并必须满足他们进击过氧化物临床市场需求的雄心壮志，于是与PacBio终止了合作伙伴协将近。受此影响，PacBio成交量回落大约43%。「郭氏看来PacBio工业发展太慢那是因为郭氏必须一个颇为为大的木石的这样一个市场需求。坦率的讲，三代较高梯度的确没有人达到郭氏借此想到的那个程度，毋庸置疑，今日的主流还是二代较高梯度。但是三代较高梯度对于我们这样一个日本公司而言，这个木石是颇为为适合的。」汪德鹏真是，「另一个状况是，郭氏初期是打算并用PacBio做到HLA和HPV、HCV、HIV病原等科技领域的临床，这个现今还不符合PacBio主要进攻的方向。」▲汪德鹏然而，西边不亮北边亮，就在Roche与PacBio女友此后，广州借此四组年初定购6台Sequel较高梯度仪，诺禾致源年初购10台Sequel较高梯度仪。「PacBio的较高梯度和平台在测序科技领域的运用愈来愈开花结果，我们举行国际时会议时推断出，今日之前有很多科学家在运用做PacBio的较高梯度和平台，」诺禾致源副总裁王文想到极限最初媒体，「在购Sequel此前，诺禾致源严格来说也发放三代较高梯度咨询服务，但是我们的技术共同开发分析推断出这个和平台还毕竟平稳，所以没有人购。去年同月内，换用后的Sequel和平台来得加平稳，图表量和念书较宽也有相相当的提高。我们估算了一下三代较高梯度科研机构市场需求的2017年的增量，感觉今年定购的10台仪器很有借此满负荷直通。」毋庸置疑的是，三代较高梯度今日的主要运用布景是还是科研机构，要走向外科还必须很多科学科学实验和技术共同开发获取，而这个科技领域国内外的科学实验政府部门和行业正在持续促使的促成。王文真是，「和二代较高梯度一样，三代较高梯度在药理学的运用也必须一个技术共同开发共同开发和普及的同类型过程。任何一项技术共同开发从科研机构咨询服务转回外科运用都必须一定的等待时间。诺禾致源现今之前占据了科技科技领域咨询服务一半的市场需求份额，我们借此最初定购的Sequel和平台在有数一年末对科研机构有所促成。」2016年，重庆来得进一步四组直接参与放成的第一个亚洲人参照测序「中华民族一号」Skype刊发于《自然现象通讯》上(17)。汪德鹏介绍，「中华民族一号」是用三代较高梯度在做到，是黄种人的一个参照碱基，而且是颇为为精准的参照碱基，它弥补了以前国际参照碱基；还有存在的200多个大洞，此外，他们还认出了 2万多个在结构上突变。来得极为重要的是，他们推断出有一些未知突变碱基有转录和表达，但是因为GC含有的关连在Illumina较高梯度中都放同类型看不到，这些同类型最初的突变是以前所不并不知道的。这先次声称，生命测序还有显然的讯息被我们遗漏掉。这些讯息与癌症有什么关连，我们还却是。「与二代较高梯度相似，三代较高梯度在外科药理学的运用必须一个较宽期的同类型过程，我们认为来得进一步2-3年末三代较高梯度时会用到外科运用的开花结果产品。另外，我看来Sequel的用到对Pacbio含意重大，」经纬中都国医疗四组的孙凌皓真是，「较宽念书较宽的价格降低是大的趋向，我不看来三代较高梯度和二代较高梯度是相互间过渡到的关连，较高梯度技术共同开发工业发展到今日，最初一代较高梯度始终有很好的运用布景。但最初一代较高梯度和二代较高梯度的局限也给三代较高梯度留下了庞大的市场需求空间。」广州借此四组之前在跟一些具体运用科技领域的医生两人做到三代较高梯度的运用共同开发。例如，在HLA骨髓配型这个科技领域，他们在跟中都国最大的前列腺癌治疗诊所道培诊所集团合作伙伴，并用三代较高梯度开展HLA分型。此外，作为世上三代较高梯度突变病检查日本公司，借此四组还在跟中都日友好诊所的顾卫红司空两人在SCA（脊髓小脑共济失调）科技领域同步进行科研机构合作伙伴。前面Ashley小组的科学实验成果声称，较宽念书较宽较高梯度在临床突变病上其实不具二代较高梯度无可比拟的工业发展潜力。过往几年的科学实验声称，二代较高梯度做到突变病有很大的局限，检出率在30%-50%有数。「我们借此并用三代较高梯度来相反这个状况，如果我们必须把检出率进一步提较高20%-30%，那含意就颇为为大了。当然，这也是我们的立志，还没有人转化成真实。」汪德鹏真是。▲Euan Ashley现今只不过，阻碍三代较高梯度技术共同开发大区域内运用的主要因素还是价格。「三代较高梯度今日做到药理学检查售价还相当较高，没有人那么较难。」王文真是。据悉，现今三代较高梯度的价格是二代较高梯度数十倍。然而，这对于不免必须3-5年等待时间才能临床的罕见病而言，哪一种原理带来的用处多，似乎是显而易见的。不过，根据抽象概念的基本工业发展规律性，三代较高梯度的售价降低是必然的。「如果价格够低的话，大家还是取向于可以获取讯息来得多的原理，」王文真是。在接受Mendelspod采访时，亚利桑那大学Evan Eichler大学教授来得有惊人的言论自由，「如果三代较高梯度的价格减半二代的两倍，二代较高梯度的死期就到了。」尽管今日大部分人都认为三代较高梯度不时会过渡到二代较高梯度，但是我还是认为，必须发放来得多测序讯息的三代较高梯度，甚至四代较高梯度无疑是来得进一步。到时，有心都时会有一个讯息无比清秀的与生俱来测序检索。原始记事：【1】Merker J， Wenger AM， Sneddon T， Grove M， Waggott D， et al. 2016. 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