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生命科学国产核心工具突破,华大智造在产业链上游落子破局

2019-5-12| 编辑: 小桔灯网| 查看: 594| 评论: 0|来源: 基因慧

摘要: 生命科技将继信息科技之后再一次改变人类的生产和生活方式。实现这个目标,除了前沿理论和技术突破,需要构建高效的核心工具平台。2016年,华大集团填补产业上游空白,设立下属基因测序设备公司华大智造,在产业链上 ...


生命科技将继信息科技之后再一次改变人类的生产和生活方式。实现这个目标,除了前沿理论和技术突破,需要构建高效的核心工具平台。2016年,华大集团填补产业上游空白,设立下属基因测序设备公司华大智造,在产业链上游落子破局,依托自主研发的基因测序仪器及配套设备,为我国生命科学发展提供重要战略支撑和前瞻布局,并成为推动全球基因测序产业发展的重要力量。



前景广阔,基因测序产业价值凸显


基因测序全球市场正从科研走向产业,市场规模也由此迈入高成长期,价值凸显。 


目前,共有13个国家已出台人类基因组计划,覆盖全球数百万人口。市场研究预估,全球测序产业市场规模在2022年将达124.5亿美元,其中亚太地区将达23.9亿美元。行业人士表示,基因产业市场将达到千亿美元的规模,已经成为各方共识,这也是继信息科技之后最大的产业机遇,也是中国有可能超越美国,引领世界科技浪潮的技术领域。




基因测序领域的核心工具平台:测序仪


基因测序仪是基因测序产业的上游平台,也是基因检测、基因编辑、基因合成产业中的决定性设备。


关于基因测序仪产业化的难度,东南大学陆祖宏教授曾在接受媒体采访时表示:“生产测序仪需要机械、电子、化学、物理、分子生物学、信息软件等多学科技术结合,高端装备制造业似乎也难以涵盖测序仪的生产工艺范围”。除了新能源和空间技术之外,测序仪的研发生产,需完美融合其他所有在第三次工业革命中出现的新技术。

 

由于起步较晚、技术封锁,我国的资本和企业主要集中在产业中下游。将视角扩展到全球,打破基因测序仪市场的垄断,形成开放格局。来自《科技日报》的报道显示,华大智造在后发劣势的情况下,通过技术引进和创新,采取不同的技术路线,正换道迈进更快、更准的测序“金标准”,建立起国家级生命数字化平台,推动中国基因测序产业实现由参与、接轨、同步到部分引领的跨越发展,也为精准扶贫和健康中国提供重要战略支撑。 


基因测序上游生产成本的降低是基因测序技术普惠大众的前提。以华大智造研发的超高通量测序仪MGISEQ-T7为例, 而每Gb测序费用仅为5美金,这也是目前全球最低的测序成本。在行业人士和投资者眼中,华大智造显然是这一领域的重要技术构建者之一。



图1:华大智造研发的超高通量测序仪MGISEQ-T7,来自华大智造




核心技术破局,大力投入研发积累知识产权


截至目前,华大智造已累计投入超过50亿元研发经费,实现测序技术源头式专利布局,申请技术专利580余项,其中PCT专利80余项,并逐步形成了自身独有的核心技术DNBSEQ 。

 

华大智造测序仪产品经理汪婧婧介绍,相较业内传统的PCR(聚合酶链式反应)测序方法中复制DNA容易出错的问题, DNBSEQ独有的纳米球技术具有高准确性、低重复序列率、低标签跳跃的重要特性,可始终扩增“复印“原版DNA,避免错误积累,并兼具测序信号强度和准确性,以实现最高效准确的大规模并行测序。DNBSEQ测序技术主要包括:DNA单链环化DNB制备、规则阵列芯片、DNB加载、cPAS、双端测序技术、碱基识别算法等。 


而针对业内测序普遍读长较短的缺点,华大智造还在2018年发布了新一代长片段建库技术——stLFR,,仅需1ng DNA且无需预扩增即可获得高质量的全基因组测序文库,二倍体定相区块N50值可达10Mb,能够有效检出倒位、异位、删除等结构变异,实现常规手段无法实现的结构变异检测,并达到相同深度的常规全基因组测序文库表现的最佳水平。此外,该产品单管无分隔反应,无需微量移液设备或复杂微流控系统;其全部反应在磁珠上完成,易于高通量自动化建库,因此大幅降低了长片段文库构建的复杂程度和成本。 


华大智造还发明了荧光与碱基结合的新方法——用抗体作为媒介。据介绍,这一技术将进一步提高读长及测序的准确性。 


在业内人士看来,从最初收购Complete Genomics公司获取核心技术,实现基因测序工具的自主可控,到真正拥有自己的核心专利,以及与之相匹配的试剂、材料、生化反应体系等一系列的系统技术,华大智造逐一突破, 实现了从追赶到超越的转变。




打造生命数字化全方位产品


依托其自有技术路线和不断强化的技术优势,自2015年以来,华大智造已推出多款不同通量的测序仪。全系列的产品布局以及涵盖小型化、高通量多样化需求,正成为该公司拓展全球市场的一大助力。


在布局全系列测序仪产品的同时,华大智造还成功研发与之相匹配的测序试剂、材料、生化反应体系等一系列的核心技术,布局全系列产品。除stLFR建库试剂盒外,华大智造还自主开发了碱基识别算法Sub-pixel Registration,使图像配准精确度达到了亚像素级别,大大提高了碱基识别的准确度。通过GPU加速的方法,在更高精度的算法条件下实现了200倍以上的加速。在提高识别准确率的同时实现了图像处理和碱基识别的实时化,数据处理速度处于领先水平。




推动基因测序行业开放格局


除了在科研领域大规模应用外,在临床医学领域也发挥着重要作用,测序仪对整个生命科学领域的发展有着深远影响。为促进基因测序产业的健康发展,目前,华大智造正基于自主研发的领先测序平台,与上下游共建稳健、开放的产业生态,改变行业固有的封闭格局。


2018年7月,华大智造在中国首次启动测序者计划,旨在协助行业内需要测序数据产出的企业和科研机构实现自主测序平台建设,提供包括试剂、培训及应用指导在内的全方位技术支持,鼓励基因组学技术创新和产业发展。据悉,该计划在国内取得了良好的反响,已有近10家基因行业机构成为这一联盟生态伙伴。在中国市场之外,华大智造相继启动了全球各主要市场的测序者计划,包括欧洲地区测序者计划、亚太地区测序者计划。在全球的基因测序市场发出了自己独特的声音。



图2:华大智造基因测序仪MGISEQ-2000,来自华大智造




全系列产品布局,进击全球市场


背靠全球最大基因组学研究机构华大集团的基因生态链,依托自有技术路线和不断强化的技术优势,自2015年以来,华大智造不断拓展基因测序基因应用,布局全球市场。 


近期,华大智造还联合中国中医科学院中药研究所研制并发布了中草药DNA条形码高通量基因测序一体机。该仪器是全球首创中草药基因测序智能鉴定仪,可精准、快速、简易、稳定鉴定中草药样品。这一举措也进一步激发了国内其他细分市场的产品定制需求。 


2018年10月,英国政府宣布将开展500万人基因组计划。牛津大学流行病学教授陈铮鸣在接受媒体采访时介绍,英国方面对华大智造测序技术和其他企业提供的技术做了比较,为他们提供同样的序列进行测序,华大智造的测序结果表现优秀。他认为,英国政府欢迎竞争的存在,因为那样才能保证项目获得最优的服务。




技术驱动和资本助力,华大智造已进入加速发展的“快车道”。


资料显示,华大智造三年来收入复合增长率超过200%,在中国基因测序仪市场已占据约1/3的市场份额。截止目前,其全球装机量已超过1100台,遍布16个国家及地区,用户超过300家,累计产出数据超过20PB,发表高水平科研论文超过300篇。


业内指出,在拥有核心技术专利、全球市场布局和产业共赢生态后,华大智造已进入加速发展的“快车道”。


5月9日,华大智造披露,首轮募资规模超过2亿美元,创造2018年度国内基因领域最大募资金额,投资人为中信金石、松禾资本、东证资本等多家知名机构。


此次融资完成后,华大智造将进一步加强新型基因测序仪的新型测序仪研发、生产,打造围绕生命数字化的全方位产品布局,并重点致力于基因测序产业的于基因测序产业的市场开拓和生态建设。


备注:以上信息来源于合作方,仅供研究参考,不代表本平台观点。

来源:华大智造

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