【微远基因许腾博士专访】自动多重化CRISPR和病原宏基因组2.0将是未来重点方向

2017年底，CRISPR作为体外诊断领域一个新兴技术走入行业视野，新冠疫情中，基于CRISPR的检测方法再次成为焦点。微远基因利用宏转录组学产品IDseq^TM参与了武汉最早期新冠病例的发现与鉴定后，又在其ID-CRISPR^TM技术平台上进行了CRISPR-COVID的开发和验证（发表于PLOS Pathogens，影响因子6.5），这是继去年与华山医院张文宏团队合作开发CRISPR-MTB结核快检技术（发表于Emerging Microbes and Infections, 影响因子6.2）后的又一款CRISPR体外诊断产品。

本次MDx组委特邀微远基因创始人兼首席技术官许腾博士作深度专访，抢先分享他和团队在CRISPR核酸检测及病原诊断领域的创新开发与实践经验。

将于2020年8月13-14日在上海静安洲际酒店召开的行业品牌盛会“MDx2020第六届先进分子诊断技术与应用论坛”也有幸邀约许博士到MDx2020x现场就IDseq与CRISPR技术在感染诊断中的开发与应用做精彩报告。

MDx2020组委：您对于感染诊断领域经验非常丰富，在您看来，从技术及临床方面，目前该领域行业所面临的挑战瓶颈有哪些？如何更快速、灵敏、准确的检测病原微生物？

许腾博士：

在感染诊断领域，其实目前最主要的两个瓶颈在于：

1.目前整个检验方法学过度依赖培养，很多方法学是基于培养，之后才可检测；

2. 过度依赖于医生的临床经验的判断，例如PCR等靶向方法，是需要医生的先验性判断，再对应展开相关验证试验；

这两个问题是导至目前临床感染诊断阳性率偏低的主要原因，并且由于感染症状的复杂性，共感染、新发病原体等困难，我认为临床迫切的需要一个既不依赖于培养，也不依赖于经验性预判的，非靶向的广谱检测方法学。

由此，微远开发了基于宏基因组学/宏转录组学的IDseq^TM（临床检测产品），以补充应对传统检验学的难点，我们也通过了丰富的实践案例，以快速更新、优化该方法学：例如去年协助临床及疾控中心快速鉴定的北京鼠疫病例，以及在12月底参与最早期武汉新冠病例中的病原鉴定，还有和中日友好医院合作报道的新冠和流感共感染病例（发表于Emerging Infectious Diseases，影响因子7.2），均是传统检验方法无法满足临床需求时，利用此方法学来提供非常重要的诊断参考信息的实践案例，以最大程度上去协助临床。

从技术上来分析，病原宏基因组/宏转录组学的挑战也可总结为两个方面：

1. 湿实验方面：如何对病原进行无偏好富集，以提高检测灵敏度，比如通过血液如何进行病原富集，IDseq最近检出的新型布尼亚病毒有很好的实践；

2. 干实验方面：如何对病原进行准确的分型与鉴定，通过临床病原数据库的构建与生信分析，区分检出的“是什么，还是像什么(病原)”，比如在疫情最早期如何区分“是SARS，还是像SARS”；

MDx2020组委：病原宏基因组学作为一种颠覆式的病原体诊断技术，针对上述这些技术难点，您认为可以从哪几个角度进行分析与关键突破？

许腾博士：

mNGS技术的挑战，主要可以归结其来源于样本的病理多元性和病原的物种复杂性；开发出不仅能提升检测性能，而且能够广泛适用于临床样本、适用于标准化规模化检测的技术和产品，是本质上的挑战。

具体说到湿实验中的富集问题，如何做到病原微生物无偏好不漏检，且操作简便、成本低，这是富集技术的瓶颈所在。对部分样本部分病原的富集并不难，但真正好的富集技术要经得起多病原和大样本的考验，才能充分证明技术的临床适用性。微远自主研发的PathoNET^TM技术，已经完成了百余种病原、近万例临床样本的验证。

干实验部分，考验的是数据库和分析流程，而好的生信分析体系离不开以大量样本和丰富数据为基础的反馈、训练和优化。微远在去年国庆期间发布了万例临床样本检测的大数据，接下来很快也会发布更大样本的数据，希望可以给到临床以及行业内一些重要的信息和参考，未来如何将分析流程和数据库进行共享开放建立平台，帮助到更多的患者，也是一个发展方向，但是由于mNGS技术的实验检测和分析流程及数据库各个环节需要协同优化以达到最佳的检测性能，共享数据库也存在一些挑战。

MDx2020组委：CRISPR核酸检测的发展也备受关注，您和微远团队在这方面有丰富经验，请您谈谈目前CRISPR技术存在的技术难点与应对策略，以及在病原诊断上的应用前景？

许腾博士：

首先CRISPR用于做基因编辑做治疗研究时间相对较长，在体外诊断应用领域实际上是在2017年底开始，有论文证明其原理可行，但主要是对方法学进行了论证；在这之后，我们团队通过体系优化，并进行临床样本验证，把技术和临床应用衔接起来。比如去年和华山医院张文宏团队合作发表了CRISPR-MTB用于结核分枝杆菌复合群的产品原型和临床验证，与国际公认的GeneXpert平台进行性能对比，发表在EMI（影响因子6.2）；以及我们最近发表于PLOS Pathogens (影响因子6.5）上的CRISPR-COVID新冠快检方法的研究，都对该方法学的临床灵敏度和特异性进行了充分的验证。

在方法学得到验证的前提下，应用到临床上，我认为需要重点关注以下三个方向，将是CRISPR在诊断上的重要发展及挑战：

1.自动化，真正做到样本进结果出；

2.多重化，单病原假设和验证难以满足临床感染诊断需求；

3.工业化，从检测技术到IVD产品。

MDx2020组委：微远基因作为国内首家同时拥有基因编辑技术诊断平台与病原宏基因组学两大核心技术的企业，在目前的大环境下，请您分享下公司未来有哪些战略布局助推诊断行业的发展？

许腾博士：

首先我觉得新冠疫情对整个感染、传染诊断行业来说是很大的催化剂，包括整个临床的需求以及国家的相关政策，所以未来微远会继续推进宏基因组学和CRISPR双平台共进，更好的来解决临床问题。

1. 临床多中心布局：感染检测对时效性要求非常高，要最大程度的缩短检测周期，让医生在查房之前拿到结果；

2. 标准化、整套平台的技术输出：让更多有需求的医院，具备院内开展IDseq^TM检测的能力，也是缩短检测周期的重要方法之一。

3. 在感染体系深入布局，不仅是病原的检测，还包括病原的耐药、毒力信息以及宿主响应等不可或缺的方面，我们也一直致力于病原宏基因组学/转录组学2.0时代。最近在耐药检测以及宿主响应上，我们有非常好的进展，除了在耐药检测上进行升级给到临床更多的参考信息，在宿主响应方面，我们和华山医院张文宏团队合作研究发现，通过IDseq^TM宏转录组学不仅可以对感染病原谱进行全面鉴定，还可以利用新冠病人的宿主响应特征，来辅助病原诊断、区分轻重症。日前研究已发表在权威感染学杂志Clinical Infectious Diseases（影响因子9.1），是mNGS 2.0时代的一个可喜进展。

另外，还会坚持我们平台的互补，包括IDseq^TM宏基因组学、宏转录组学平台，跟CRISPR平台；一方面是在临床检测中，除了宏基因组，我们还帮临床做CRISPR复检，这样给到临床更精准的检测；另一方面，后续在CRISPR的“多重化，自动化”方面做产品的布局，让ID-CRISPR^TM与全覆盖的IDseq^TM方法学搭配来满足临床需求。

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