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浚惠生物CEO阎灼辉:单细胞基因分析将是常规临床检测,但单细胞分离是产业化应用的最 ...

2017-12-6| 编辑: 小桔灯网| 查看: 175| 评论: 0|来源: 贝壳社

摘要: 作者丨张楠11月23~24日,2017中国精准医疗产业领袖峰会暨第七届Bio4P中国医健创新创业大会在杭州盛大举行。24日上午,在由贝壳社联合浚惠生物举办的单细胞诊断论坛上,浚惠生物CEO阎灼辉作了题为《单细胞检测产业化 ...


作者丨张楠


11月23~24日,2017中国精准医疗产业领袖峰会暨第七届Bio4P中国医健创新创业大会在杭州盛大举行。24日上午,在由贝壳社联合浚惠生物举办的单细胞诊断论坛上,浚惠生物CEO阎灼辉作了题为《单细胞检测产业化进展》的精彩报告。


据悉,浚惠生物刚获得华大专注于天使投资的奇迹之光基金千万级投资,用于“单细胞自动分析仪”和“单细胞检测”产品的开发。论坛上,阎灼辉视频演示了浚惠生物的单细胞自动分析仪工作原理,该仪器有望成为全球第一套进入临床应用的单细胞自动分析仪。


浚惠生物CEO阎灼辉


以下为嘉宾演讲全文整理:


我先谈下论坛背景,2016年11月,我在国内参加了第一个单细胞会(苏州,冷泉港)。过去一年我跑了全世界3个不同的单细胞会仪,看到国外科研领域中,单细胞实际上已经在蓬勃发展了。最近的会议是今年8月份,参加了华盛顿的“下一代诊断”会议,大会上开始展示有单细胞检测的应用产品,我想也应将单细胞临床应用的前沿发展带回国内和大家一起分享,以保持和全球基本同步,这也是我们举办论坛的初衷。其次,我想说的是:单细胞检测其实离临床并不遥远,距离每一个人都不远,但这个领域链条比较长,需要不同领域的专业人员跨界合作和学习。


下面是我是演讲的题目——单细胞检测的产业化发展。首先,人体每个细胞包含有30亿对碱基,基因测序的成本大概是1千美金,目标是1百美金。现在一个单细胞的科研全基因组测序价格大约要三千到六千元人民币。单细胞临床诊断的成本有多少?实际上没有标准答案,但主要的成本还是在测序和分析上。


细胞的发现已经超过350年,很重要的是过去10年,继人类基因组计划完成以后,单细胞水平的基因分析开始快速发展。冷泉港召开美国的第一个单细胞分析会议,是在2009举办的第一次Single Cell Analysis,今年是第5届,已经9年了。另一个重要的推动是在过去5年里,美国NIH投入了九千万美元用于支持单细胞分析和工具的基础研究,据了解2018年还会开始新的计划。


人类细胞图谱计划(Human Cell Atlas),是2006年底启动的、单细胞领域的一件大事,目前已进入实施第一阶段,其由在美国和英国的两家生物基因组学研究顶尖机构专家牵头,并且获得了扎克伯格基金的大力支持。该项目启动,标志整个领域的科研发展已进入到非常高的平台期。


其实国内在科研方面也做得比较好,2016年国家自然科学基金支持的单细胞研究项目就有60个,2017年9月7日也在协和医学院召开了中国人血细胞分子图谱研究联盟成立大会。另外,清华大学张学工教授团队的项目入选扎克伯格基金支持的首批人类细胞图谱计划。


2017年,科研领域的单细胞检测已达到非常繁盛、百花盛开的局面。标志性事情是今年7月份Nature专门出了一期《单细胞生物学》专刊,10月份Science也出了一期《单细胞基因组学》专刊。我预计,在2018年,国内也会越来越多的听到单细胞领域的新消息。


谈到单细胞检测真正应用于临床检测,需要哪些步骤呢?

我认为整个链条比较长。最好是无创取样之后,第一是做单细胞的鉴定,特别对单细胞灵敏度有要求时,还要有单细胞的鉴定精度;第二单细胞高速自动的分离,第三步是单细胞扩增,第四步是做基因检测,第五步是做生信分析,第六是诊断和治疗干预。(下图所示)



链条的瓶颈在哪儿?无创取样的样本没有问题。单细胞的鉴定如果量大也没有问题,当然稀有细胞的鉴定会有一些障碍,但是很重要的一点就是单细胞的高通量自动分离,如果应用临床,用目前的科研仪器,一天只能处理一两个样本,显然不可行。所以自动化的分离是目前最大的瓶颈。另外,单细胞扩增也是瓶颈。后面单细胞测序一定会越来越准、越来越便宜。


所以在技术瓶颈上,能看到稀有单细胞的自动分离、和实现单细胞扩增的均一性两方面是主要的技术瓶颈。


单细胞检测到底有什么用?我认为单细胞检测将是基因测序2.0时代的重要领域之一,第一是解决单细胞灵敏度问题,如果临床仅关注病变的几个甚至一个细胞,对稀有细胞就要应用单细胞检测技术;第二,能准确分析细胞个体的基因差异,包括单细胞测序和基因组学、单细胞功能等分析。


单细胞基因检测应用于临床已经有近30年历史。第一个单细胞检测的临床应用是在胚胎植入前遗传学诊断和筛查PGD/PGS上,也就是第三代试管婴儿技术。中国目前已经有30多家医院正在使用。从CFDA的政策文件看到,我国已经将PGS相关诊断试剂归为第三类医疗器械进行监督管理,所以它已不仅仅是医疗技术的范畴了。第二个应用领域还是在遗传性疾病领域,就是无创早孕胎儿细胞检测。提取细胞里的DNA,这个样本细胞是孕妇宫颈黏液里或血液里的滋养层细胞,这和现有的NIPT无创产前筛查不同。但是目前最大的挑战是鉴定标记物,即单细胞鉴定是其中的巨大挑战;第三个重要的领域是肿瘤,对肿瘤全周期做无创单细胞水平检测。我们做的事情比较多,关注肿瘤全周期,从还没有发生任何变异的细胞开始,到后期依然含量很少的稀少细胞,都做单细胞水平检测。



众所周知,由美国比尔盖茨基金、亚马逊和中国腾讯参与的GRAIL(圣杯)项目,已经获得10亿美金投资,希望通过对健康人群的ctDNA体检,来早期发现癌症,大大提高癌症的治疗水平,是美国版的“治未病”。我认为如果可以突破单细胞的检测技术,应该结合去看稀有细胞在早期肿瘤的情况。在治未病以及治已病方面,将单细胞检测肿瘤灵敏度以及影像、测序,以及其它组学等技术相结合的未来潜力非常巨大。


Nature今年7月的一篇文章预测:10年内,单细胞基因分析将成为常规临床检测,不远的将来,大家抽血都会做单细胞的基因检测和免疫检测。2018年2月,美国的分子诊断产业的大会也将第一次设立“单细胞分析”专题。单细胞水平的基因检测,离临床应用越来越近了。


除了测序环节,产业化应用方面主要是考虑仪器。科研和临床的区别是要看样本通量和成本,一天只能做1-2个样本临床样本做到单细胞水平检测,那就归到科研。如果一天能检测40个临床样本,达到临床应用的,针对稀有单细胞的自动检测仪器,目前还空白。


浚惠生物想做的事就是打破第一个瓶颈,在细胞鉴别上将专利技术转化为试剂,更准确的鉴定稀有单细胞,同时在单细胞分离上,我们的目标是在全世界拿到监管机构认可的一个单细胞自动分析仪。如果大家有兴趣可以查查国内外有没有类似的设备,目前还是空白。另外,从视频中大家看到,我们的优势不仅在于突破关键瓶颈,而且在于整合了单细胞检测链条的诸多环节,能够高效率鉴定和分离单个细胞。


我们仪器的核心是一个很小的芯片,上面分布的是细胞,首先通过不同的荧光通道去给细胞拍照成像,然后自动筛选出目的细胞,再确认筛选出哪个是最终的目标细胞,通过精密的平台将细胞以不接触的物理方式把它捅下去,掉到PCR管里,也有配套软件验证是否掉下去了,掉下去后,就可以在管里做单个细胞或者单孔细胞的扩增,目前仪器速率是一秒钟自动分离一个单细胞。


另外,我们也参与了华大发起的基因产学研资联盟,并和10多家临床单位合作进行研究,比如北京协和医院、医学科学院肿瘤医院、307医院等。在无创滋养层细胞检测方面,我们也和部分医院有少量的样本合作。希望通过核心技术与环节的突破,领跑全世界的单细胞检测。


基于众多合作伙伴以及技术平台,浚惠生物希望深入系统性地做单细胞水平研究工作,为此准备发起名为“三鹊计划”的研究项目。这是从扁鹊“治未病到将病到已病”典故获得启发,希望利用单细胞的基因检测技术,为实现“治未病”的目标贡献自己的力量。

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