专访10X Genomics VP Jonathan Schimmel：我们不生产测序仪，我们是测序应用的开拓者

千姿百态

10X Genomics是一家来自美国旧金山的生物技术公司，专注解决与攻克测序技术难题。该公司的Chromium平台能够与现有的短读取测序仪互补，产生长片段信息，实现结构变异和单体型等分析。借助上海仁科此次在上海举办workshop的机会，测序君拜访了10X Genomics的VP——Jonathan Schimmel先生。短短半个小时的时间，Schimmel为测序君详细介绍了10X独特的长读长测序解决方案，并对精准医疗的实际应用和公众普及上发表了自己的看法，在此奉上独家专访供大家了(tǔ)解(cáo)：

测序君：大家都很关注10X的新技术能够为测序带来哪些改变，请您简要地介绍一下此次推出的Chromium系统。
Jonathan：我们想要做的事情就是在不开发新的测序仪的前提下改进测序技术。我们并不想和Illumina或是Life Technologies直接竞争，而是利用我们革新性的技术来拓展现有的测序仪的功能及应用。10X的系统可以轻松实现denovo测序基因组的组装而不需要参考基因组，也可以帮助我们很好地探知异常复杂的结构变异的详细情况。10X技术的突出优势之一在于定相分析（phasing），即确定不同的SNP是位于双倍体中相同还是不同的染色体上，这对于疾病诊断来说是极为重要的。总结来说，相比之前的技术，新的系统让我们可以获取更高“分辨率”的基因组数据。



图1 Linked-Reads帮助分析者探知更长范围内的信息

Chromium系统的关键之处在于用一种高效的方式，将基因组进行分割并为每一个部分赋予同样的barcode，这样来源于同一部分的序列就会具有同样的barcode标记。在策略上说，这有点像科学家们在人类基因组计划中所做的事情——将人类基因组打碎并克隆至细菌的质粒上，之后再进行测序。而我们所做的则是将基因组打碎后聚集在微滴中，并对每一个微滴里的DNA序列添加一个长为16bp的barcode，从而为他们赋予相同的标签并在测序过后利用这些相同的标签进行基因组的组装。相比于人类基因组计划，这种方式更为先进也更为高效，为了实现这一点，我们研发了专门的反应体系，包括反应容器和反应物的传递机制，这也是10X的新系统得以高效工作的基础。事实上，我们可以在反应容器中进行任何种类的反应，添加各种不同的反应物质。

测序君：所以说这个系统在应用上有很大的想象空间。
Jonathan：是的。我们可以利用以微滴为基础的反应体系和以凝胶颗粒为运载物的传递机制来进行各种各样我们想要的反应。



图2 Chromium系统的反应体系

测序君：生物信息分析是测序技术走向应用的关键环节，Chromium系统在这一方面有什么独到之处？
Jonathan：我们基于Illumina提供的强大的测序系统，开发了独特而高效的反应体系和barcode机制，当然也包括专门的分析软件进行后续的数据处理。这些软件基本上是架构在现有的测序数据标准分析流程的基础之上。我们尝试着让这些软件变得更加易用，同时由于它们都是开源的，因此10X也欢迎开发者们对这些软件进行优化或者将barcode机制引入他们自己开发的软件之中。除此之外，我们还开发了一款名为Loupe的浏览器来帮助人们更深入地了解基因组的细节信息。



图3 针对Chromium系统的分析软件

基于barcode这一独特的机制，我们得以保留更长范围内的基因组信息，从而更好地探知结构变异，并且更好地进行定相分析，因为barcode可以帮助我们确定不同的SNP是否来源于同一个区域，因此无需进行长片段组装，我们就可以很容易地知道他们位于同一条染色体上。

关于我们技术的一个很好的例子是，假如说传统的测序是将一整本书打散为一个个独立的句子，其后的数据分析则是试图利用这些句子重新拼成一本完整的书。10X所做的事情是将属于同一个部分的句子赋予同样的标记，这样就大大降低了分析的难度，并且得以保留很多更长范围内的信息。



图4 基于barcode技术的基因组拼接

测序君：我们了解到10X Genomics在今年春季刚刚完成了总额达到5500万美元的C轮融资，在这些资金的支持下，10X Genomics对未来有怎样的规划？
Jonathan：我们有着非常宏伟的未来计划。10X推出的第一个应用是单细胞的测序，但是基于我们的技术可以开发各种类型的应用，未来我们希望可以将硬件设备搭配以不同的应用包提供给不同的客户。

测序君：这些应用包都是做什么的？
Jonathan：请允许我先不要剧透（笑）。我们可以确定的是，10X会在未来陆续推出很多种类的应用。这一轮融资的另外一部分将会用于商业拓展。目前我们在中国、澳大利亚、韩国都已经有了代理商，而在美国本土，我们在招募市场和销售的精英来组建一个极富竞争力的商业团队。

测序君：我是否可以理解为，中国的用户在不久后就可以获取10X提供的全套测序解决方案了？
Jonathan：事实上现在就可以购买，这是一款很轻巧的硬件设备，操作非常便捷，也容易运输。我们可以在一周之内将这套系统运送到中国，再由代理商送至有需求的客户手中。

测序君：假如我购买了一套10X的系统，我得到的将会是什么？
Jonathan：一套硬件设备，外加运行设备所必须的各种试剂。用户可以按照指示的步骤加入各种反应物和DNA从而轻松地实现建库及barcoding。我们在反应物质的组成和配比上花费了很多心思，从而让这一切变得更加简单。



图5 10X的单细胞测序系统

测序君：开发一套兼具效率和稳定性的系统并非易事。您的团队在开发Chromium系统的过程中遇到过怎样的困难？
Jonathan：大家现在看到的Chromium系统其实是我们的第二代产品。我们针对第一代GemCode系统在实际应用上的各种局限进行了很多优化工作，为新一代系统添加了触控屏并且解锁了更多的运行模式。我们也对化学反应做了很多改进，让它们更加可靠。我曾经供职于很多生物仪器研发的公司，参与过许多产品的开发，而10X的系统在所有的这些产品中是我见过鲁棒性最强，最为稳定的。

测序君：伴随着基因测序技术的发展，世界各国都在开展各自的精准医学计划，但精准医学距离进入普通大众的认知似乎还有一段距离。您认为，精准医学的技术该如何亲民呢？
Jonathan：我想，也许各个国家都存在着相同的问题。民众仍需要更多的生物技术方面的教育，而随着技术的发展，各种工具将会变得更为成熟，价格也会变得更为低廉——所有这些因素都会推动精准医学的进步。我们知道很多制药公司正在开发针对精确靶点的药物和各种精准的治疗方法，很多已经进入了临床试验阶段。我们正在接近一个临界点：公众已经隐约意识到了精准医学的新技术可以为他们带来什么，但是这些技术本身仍然需要改良并且在价格上变得更为亲民。像吉米·卡特这样的名人的亲身经历也会帮助公众更好地认识到精准医学的重要性。

测序君：最后，对测序中国的粉丝们说点什么吧。
Jonathan：当我来到中国的时候，我感受到的是激情与活力，是对未来的无限可能，就好像来到了美国的硅谷。中国有着许多优秀的人才和足够的决心在精准医疗领域取得巨大的成就，在这一点上也许要强于美国。

测序君：感谢您接受测序中国的采访，祝您在中国的旅途一切顺利！
Jonathan：谢谢。

采访结束之后，Jonathan先生了解到测序君是第一次做英文专访，还特意提出愿意协助后续文稿的修改，简直是亲和力max。这次采访更多的是抛砖引玉，用一种简明扼要的方式为大家介绍10X所提供的长读长测序技术解决方案，如果大家对本文涉及的技术内容感兴趣，欢迎在下方留言，我们会找机会与Jonathan先生进行更为深入的交流。

就在测序君采访Jonathan的当天，测序的朋友圈有人分享了一篇知乎上吐糟10X与PacBio测序技术比较的文章。 希望小君的采访能解开你的一些疑惑，也希望我们都能怀有一个对科学、对技术的敬畏之心。

来源：测序中国