大咖论健81期 | 访陈润生/于军/康熙雄:深圳引领我国基因测序发展

关键词/基因测序产业化 临床应用  文/基因慧

基因测序等生物技术(BT)和人工智能等信息技术(IT)发展与融合,加速数字生命健康发展,基因慧主办《大咖论健》,汇聚创新创业先锋参与产业前瞻性探讨。本期采访中,基因慧就基因测序产业化与临床应用,有幸采访到陈润生院士、于军教授与康熙雄教授,共同展望基因测序技术的未来发展,以下是采访干货分享。

受访嘉宾

陈润生(中国科学院院士)

于   军(中科院北京基因组研究所基因组科学与信息重点实验室“百人计划”研究员)

康熙雄(首都医科大学附属北京天坛医院实验诊断中心主任)

陈润生 院士 

陈润生:中国科学院院士,中科院生物物理研究所非编码核酸重点实验室研究员,博士生导师,国际人类基因组组织(HUGO)会员,国际数据库组织(CODATA)生物大分子专业组委员。我国最早从事理论生物学和生物信息学研究的科研人员之一,曾参加中国第一个完整基因组泉生热袍菌B4基因组序列的组装和基因标识。

 

【基因慧】陈院士您好,非常荣幸您受邀参与采访。您如何看待我国目前基因测序发展水平?

【陈润生院士】由于测序技术的不断发展,导致生物和医学领域产生变革。技术推动了新的数据和知识的获取,从而推动基础研究和应用的发展。其中,在生物领域非常突出的就是测序技术的发展,我们国家由于参与了人类基因组计划和水稻基因组计划,借此机会融入到国际测序领域,在解决重要科学问题的同时,带动了测序技术的大规模发展。刚开始的时候,我国的测序能力在国际上相对较弱,在参与人类基因组计划的过程中,逐渐掌握了测序技术,熟悉了仪器的使用,培养了专业人才,也普及了遗传密码的知识,极大地推动了我国测序领域的发展。

现在我国基因测序领域不再是一枝独秀,很多测序公司都在快速发展,测序能力已经得到很大提升,但是,我希望出现更多的原创性测序技术。总体看来,我国测序数量和普及程度还是不错的,但是原创性成果有待加强。

精准医学相关的产业规模比较可观,可以达到千亿到万亿人民币的水平,它的发展不仅仅能够提高我们的医疗水平,还能够使得我们对未来医学发展的趋势有所了解,包括对政策法规的考量产生重要的影响。在推动政策法规的同时,也会推动相应产业的发展,进而推动大健康理念,逐渐把大健康的概念从局限的病患群体普及到全民。

【基因慧】从科研到投入市场,中间有很长一段路要走,您如何看待目前基因测序技术的产业化进展?

【陈润生院士】基因测序在耳聋筛查、新生儿基因检测中的应用都比较成熟。当然需要说明的是,任何一个检测方法都有它的界限。基因测序和芯片检测主要是针对遗传病检测基因突变,错位、重复、缺失都不在技术范围内,无法检测,这些在检测前需要明确告知受检者及家属。

随着基因测序应用研究的深入,会有越来越多的项目投入到生物医学和临床中,将会给生活方方面面带来好处。在今后很长一段时间里,我们会逐渐看到技术的普及给人类带来的好处。

【基因慧】您认为目前深圳基因测序的发展处于什么水平,您对基因检测的发展还有哪些建议?

【陈润生院士】目前深圳是具有优势的,其中华大起到了一个引领作用。基因测序技术的进步首先会推动大健康的发展,这也是生物医学的基础。其次也可以推动相关产业发展,比如农林牧渔等,这个变化是深刻和长远的。发展最主要的是原创能力,我提倡要重视基础研究和应用研究的原创性。

【基因慧】您认为现在我国第三代基因测序仪属于领先水平吗?

【陈润生院士】其实全球有不同的方法都在尝试第三代测序技术,我们在第三代测序仪上不属于全面领先,因为第三代测序的主导是纳米孔技术,这一点我们跟国外比没有占据优势,但是我们在其他方面上,比如单分子测序方面我们是国际领先的。

 

于军 教授  

于 军:中国科学院北京基因组研究所基因组科学与信息重点实验室“百人计划”研究员。曾任中国科学院北京基因组研究副所长(2003~2012),现任中国遗传学会常务理事、基因组学分会主任。

 

【基因慧】于老师您好,非常荣幸邀请您参与专访,请问三代测序跟传统测序技术相比,主要区别在哪些方面呢?您如何看待二者关系?

【于军教授】三代测序仪的特征是在单分子水平上测定DNA序列,生产商包括翰海基因、Pacific Biosciences(以下简称“PacBio”)、Oxford Nanopore Technologies(以下简称“ONT”),但是它们不是同样的原理,所以各自有各自的优势。现在我们还不知道在未来竞争中,这些仪器是否能存活10年、20年甚至更长的时间,但是三代测序的优势是明确的,PacBio和ONT测序长度比二代测序长,意味着信息的完整性,现在二代测序仪测大约可以检测几百个核苷酸,三代测序可以达到几千,甚至上百万;从准确度上,因为三代测序通量不够,所以准确度覆盖度没有二代测序仪好,其实现在更多可以采取联合应用实现取长补短。

目前看来,三代测序仪优势很明确,但是不能说它会取代现有市场,现在的市场仍属于二代测序仪,三代测序的市场正在不断拓展,应用越来越广泛,起到了补短板的作用。其实现在还有第四代测序仪,这是一个新概念,第四代测序仪可以直接测RNA序列,而我们目前都是DNA测序仪。RNA测序仪研发投入已有10年,大概全世界有30多个研发团队,一般从头开始研发需要10年,应用转化至少也需要十年,所以大概从现在开始10年以后,第四代测序仪有可能应用到临床。但是第四代测序也不会替代第二代、第三代测序,DNA和RNA的检测都会存在,发挥各自的优势和功能。

【基因慧】三代测序如果应用在临床,面临的主要障碍或问题是什么?

【于军教授】应用到临床的特征是要求有单一的、独立的临床应用技术,但是目前的三代测序,除了瀚海的测序仪应用于NIPT,另外两家机器的应用,比如测定RNA病毒具有一定的优势,但目前看来还没有临床应用方向。

PacBio和ONT目前都还只是规模比较小的上市公司,他们的历史没有那么悠久,正处在积累过程中,期待他们能够证明仪器有效性,拓展其应用,最终进入临床,这对企业自身发展和公众来说都是一件好事。

 

康熙雄 教授  

康熙雄:主任医师、教授、博士生导师,著名临床检验诊断学、临床免疫学专家,国家神经系统疾病临床研究中心、首都医科大学附属北京天坛医院实验诊断中心主任、院士体检专家、首都医科大学临床检验诊断学系主任。
 

【基因慧】康教授您好,请您介绍一下目前测序仪在临床应用的情况,比较成熟的应用在哪些方面?

 

【康熙雄教授】现在测序仪的临床应用越来越广泛,而且还在不断地开拓新领域,目前相对成熟的应用主要是在两个领域,疾病诊断领域和健康领域。还有第三个领域,我自己建立了一个新的学科叫医学预测学,这三个领域都是用测序平台去做的。

首先,在疾病诊断领域,比如胎儿诊断,这是临床应用比较多的,而且是市场占有率比较高的一个领域。再如肿瘤诊断领域,因为多基因和多因素,它的诊断相对复杂,但是目前也在迅速向前推进。还有治疗评价体系,即伴随诊断体系,利用遗传变化情况来选择治疗方案。其次是代谢评价体系,因为每个人的代谢水平都不一样,基于个体化诊断,患者可以了解自身对药的代谢能力,对用药进行指导。

第二个方面,基因检测在健康领域产生广泛的应用,全国健康大会上主席强调了健康强国的建设,如何做到生命全程的健康保障呢?首先在生命的开端,要能够判断卵母细胞是否健康。我们现在已经有了解决方法,即单细胞测序,或单分子测序,这也是贺建奎博士所说的第三代测序仪体系。基因测序能评价生命每个阶段的特征性意义,贯穿生命全周期的健康评价体系,可以分析和评价健康状态。

第三个方面,在疾病预警的角度上,我们也可以通过基因检测,提早发现缺陷,进而预测将要发生的疾病或者症状。现在的技术可以将基因检测和人工智能结合,建立起预测医学体系,这个课程我已经给研究生授课三年多。

所以在我看来,基因测序是从以上三个方面帮助不同阶段的人解决不同的问题。

 

 

【基因慧】您如何看待深圳在全国基因测序领域中扮演的角色?

 

【康熙雄教授】全国基因测序发展最领先的区域应该是广东省,尤其是深圳。由于深圳市政府比较重视这个领域,也投入大量资金支持,大量引进在外面艰苦环境中成长的初创企业,在深圳开放适宜的环境重迅速成长和壮大。

 

深圳的南方科技大学,虽然建校时间不长,但确实是迅速成长起来的基因测序领域的核心价值,其中值得一提的是贺建奎博士建立的体系,虽然现在还不是十分完美,但确实在三代测序领域已经向前迈出一大步,像这样的一系列事件推动着全国基因测序领域向前发展。中国生物医学工程学会医学检验工程分会召开基因测序工程与临床应用专业委员会筹备大会(详情),离不开南方科技大学和贺建奎老师的大力推动,也彰显了南方科技大学乃至深圳对整个基因体系的推动作用。我认为,全国基因领域,尤其是产业方面,深圳以及南方科技大学在这其中起到了一个非常重要的促进和推动作用。

广东和深圳政府做了大量的工作,他们非常重视科学投入和产品平台的建设,对目前中国基因测序企业的生存和发展具有重要意义。正值中美贸易摩擦,我国确实需要有一个独创性的平台来迅速提升我们在基因测序领域的核心技术,这是至关重要的问题。希望深圳和南方科技大学发挥出更大的作用,建立起中国的创新性体系,引领整个基因测序产业领域向前发展,摆脱欧美先进国家的束缚。

我非常佩服南方科技大学的是它能够摆脱传统的束缚,迅速向前发展,而且吸引了很多优秀的人才,包括中科院资深专家,展现出南方科技大学的魅力。这推动了整个学术体系的创新,为产业发展做出很大的贡献,我希望深圳今后也继续大力推动基因测序产业体系向前发展。

 

以上信息仅代表采访嘉宾观点

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