基因大数据领域有哪些“看得见”的未来?丨研报连载(四)

【导语】感谢陈润生院士、方向东老师指导,诺禾致源、华大智造、华为和智因东方联合发布支持。本篇从研发、应用、产业和监管层面总结基因大数据领域未满足需求,从行业、企业、技术及产品的逻辑简析发展趋势。点击阅读原文申请大数据报告(11.30截止)。(《2021年基因行业蓝皮书》合作进行中)
文章 | 基因慧  编辑 | 罗湘
关键词 | 基因大数据 行研报告


一、未满足需求调研简析

基于政策、临床、科研、产业专家的调研,基因慧归纳基因大数据方面未满足的需求如下。

1. 应用

1)目前仍缺少中国人的药物基因组学大数据的积累和数据挖掘,直接将国外的药物基因组学数据应用于国内人群会使得准确率降低。我国尚没有批准任何DTC基因检测产品。

2)在临床遗传病及生命健康应用上,未满足需求包括多基因遗传、表观遗传、线粒体遗传等防控问题;产前胎儿表型的深入挖掘及在产前诊断中的应用;产前蛋白水平的检测在产前诊断中的作用等。

3)宏基因组下一代测序(mNGS)尚不能完全指导耐药菌抗感染药物的选择,亟需一个对于已知抗生素耐药基因预测具有较低的假阴性/假阳性率、能够预测基因型和表型关系且不断更新的数据库。

4)单细胞和多组学的检测价格仍然很高;单基因NIPT有待继续突破与扩大;基因治疗与基因修饰的细胞治疗需要加速发展。

2. 产业端

1)在接下来的1-2 年里,将有更多的前瞻性临床研究甚至包括干预性研究,以及接下来的IVD 产品开发,需要业界有更多的资源整合、联合开发。

2)随着基于宏基因组测序的微生物组参考基因集的积累、纳米孔等三代测序技术的成熟,结合宏转录组、宏蛋白质组、代谢组和培养组学等新兴技术,伴随动物模型以及人群大数据和研究转化,微生物组领域的研究、技术及产业转化将有较大的突破

3)根据临床一线的反馈,需要更自动化、便于推广的实验体系,以及临床应用监管模式的创新。

4)在产业结构方面,目前下游在拓宽应用,上游在向制造及原辅料延伸;对于传统应用场景来说,成本控制成为关键;对于新应用场景来说,与其他检测技术的竞争是关键。

2. 研发端

1)目前中文临床数据表型化及高质量“表型组-基因组”数据库的建设工作仍有待突破,特别是基于临床诊疗行为产生的真实世界数据的表型化工作,面临结构化、标准化、整合等一系列技术难题。

2)在新药发现方面,目前管线重复、靶点扎堆,更多癌种和其他疾病需受到更多关注;同时,IIT期研究及I期研究机构均明显增多,临床医生研究者在新药开发全流程中的角色越来越重要;需要创新药企业未来更重视与医生、基因企业的合作,加速靶点发现,开发更多临床亟需的药物

3)数据分析的效率和发现致病变异的能力是影响临床对该技术信心的重要因素,二者的提升取决于数据共享和工具优化。

4. 监管层面

1)基于液体活检的分子残留病灶(MRD)评估技术开始以干预性的设计方式嵌入辅助治疗的临床研究,有可能为整个肿瘤患者群体带来更大更显著的生存时间与生存质量的获益。这方面亟需出台相关指南和规范,指导和推动基因企业、临床科研及药厂紧密合作。

2)从纳米孔测序技术开发的行业生态来看,需要打破纳米孔测序设备这一上游技术垄断局面。希望从国家政策制定到资本市场资金流向等各方面,更多支持拥有完全自主知识产权的国产纳米孔测序设备和试剂的开发企业。

3)目前除了孕妇血浆游离胎儿DNA无创产前检测的高通量测序试剂取得国家医疗器械证以外,高通量测序技术在其他遗传病的筛查与诊断中的应用均不合法,高通量测序技术在产前筛查与诊断中的应用受到限制。

4)产业结构亟需向专业化、集约化方向突破,需要更明确定位的产品型、服务型公司分工合作提升整个产业能级。

5)基因大数据与医疗信息化建设结合是可以预见的大趋势,具有很大前景。这需要真正的“医工融合”,关键技术和路径的研发投入,基因大数据检测标准化,并且在应用结合“前加工”和“后实现”,加大对人工智能和数据挖掘基础研究和相关软件研发的重视和投入。

6)对于已有基因检测技术,例如携带者筛查、肿瘤早诊、直接面向健康人群的消费级基因检测亟需评估和政策有序引导。


二、发展趋势简析

1. 行业层面

 

图:医疗大数据概览(来源/基因慧)

1) 随着基因大数据的积累和数字技术的研发迭代,基因慧认为未来生命组学研究将会成为生命健康研究的核心理论基础,同时联合医疗信息化,为数字生命健康提供数据库、工具库和知识库,这是未来医学及生命科技创新和产业发展的基石。

2)基因检测行业标准和共识体系将逐步完善。由于缺乏规范化,同一样品采用不同测序技术、平台及算法形成的基因检测报告各不相同。这需要监管部门建立相关法规或规章,引导基因检测机构、医疗卫生机构或相关学会、协会、联盟等加速出台相应指南规范,特别是基因数据生产流程、基因数据分析、存储、传输、共享和数据库建立,为长期的基础研究、转化应用及产业发展提前打下数据基础。

3)转化应用和并购整合井喷。随着人口级队列研究积累,产业资本化推进和人口老龄化下的医疗健康需求递增,基因大数据的积累及其转化应用将出现井喷式发展。行业格局尚未完全形成,需要在数据、技术、渠道上的整合;但同时,国内监管机构需要重视反垄断体制,构建相对完善的、良序发展的生态。

2. 企业层面

图:国内外企业每年新增专利数(来源/基因慧)

1)加速自主研发、谋求生态合作。基因慧统计了国内外基因行业龙头企业2011-2020年每年的新增专利数,可以看出国内外企业在自主研发上目前存在较大的差距。一方面,需要打破垄断;另一方面,行业要避免形成新的垄断,需要鼓励中小企业研发和渠道并重,并加大合规前提下的国际研发协作。

2)智能化生产,打造平台、数据、服务的一体化管理体系。从市场需求和政策导向上,智能化独立医学实验室建设将加速。智能化实验室的基础是智能化的生产平台。在“新基建”热潮下,把数字化、智能化技术融进生命健康领域,通过组合自动化生产线和智能化数据分析系统,打造一站式全流程解决方案产品,将设备、数据和服务集成的一体化体系将会是基因检测机构核心的布局方向。

图:中科院北京基因组所创建的生命与健康大数据中心示意图(来源/DOI: 10.1093/nar/gkx897)

3)加速共享数据库和知识库提升数据挖掘和解读能力,强化数据治理 。在基因组数据共享方面,代表性的案例包括全球基因组与健康联盟(GA4GH)和中科院北京基因组所的生命与健康大数据中心。

2. 技术及产品层面

1)创新技术

基因检测获得极大关注,主要是头部企业资本化加速。但就技术和产品化方面,仅仅有无创产前基因检测、司法鉴定等成熟产品,大部分仍在不断迭代和研发中。

① 在基因测序方面,单细胞测序、宏基因组测序、表观遗传等将随着数据和产业化程度得到进一步的发展。对于临床基因诊断方面,携带者筛查和NIPT Plus有望落地;对于高危人群的肿瘤早诊早筛产品在进一步优化后有望应用于健康管理中心;

② 拓展基因行业边界方面,应用基因编辑等技术的基因治疗在遗传性视网膜病变、地贫和自闭症方面应用基因治疗正投入研发,未来有望形成创新产品和新的业态。

③ 基因合成在核苷酸和捕获平台基础上扩展至基因组合成、染色体合成及未来的生命合成。将为工业微生物发酵、环境保护等方面提供新型工具和思路。

④ DNA存储随着半导体技术研发阻力得到发展,未来有望发展DNA计算机。

⑤ 分子育种方面已经进入基因组育种时代,例如诺禾致源基于基因组组装、基因结构注释及基因组进化分析,和山东农业大学合作在Science发表小麦抗赤霉病的最新研究成果。

2)便携式检测设备方面,随着基因测序技术和平台不断升级迭代,除了在通量和读长方面的优化,基因测序仪也朝着便携、快速、智能等方向发展。基因慧认为,便携式、无需“凑样”的核酸检测仪器,特别是POCT将带来新一波的市场增量。

3)深化场景应用方面包括:

肿瘤伴随诊断和早诊的应用热潮:从我国的人口结构、健康医疗消费及医保控费等需求来看,肿瘤等重大慢性疾病的精准预防和早诊存在巨大的市场空间。在肿瘤领域,目前国内的肿瘤伴随诊断和液体活检产品研发存在严重同质化。企业围绕多类肿瘤构建肿瘤“预、筛、诊、监”闭环外,也在和药企合作,包括药物发现、伴随诊断(CDx)试剂的开发、临床试验入组,注册上市、GMP生产及营销等。

感染防控和公共卫生领域监测:在新冠疫情期间,我国推行的“早发现、早报告、早隔离、早治疗” 原则相对而言取得了抗击疫情的重大进展。 其中,NGS在大规模、快速检测的应用场景下仍需进一步降低成本和周期。这将极大地推进国产化设备和试剂耗材的发展,同时健全从诊断、筛查到监测的长期公卫卫生管理体系。


【附】感谢以下业内专家参与基因慧 “未满足需求及行业趋势”的市场调研(仅代表个人观点)
陆国辉 周文浩 方向东 莫曾南 尹爱华  张文庚 孙路明 姚宏 姜艳芳 马端  蒋宇林 祁鸣
陈敏生 刘红星 姜伟 王建伟  范建兵 蒋智  揣少坤  阎灼辉  陆思嘉 易鑫 谢丹 王海蛟 
郎秋蕾  陈云弟  贾士东 弓孟春  俞波 李厦戎  陈晓宁 戴文魁 忻寅强  李丹宜  李文罡

【备注】更多精彩内容,请点击文末“阅读原文”或关注“基因慧公众号”从菜单栏申请《基因大数据智能生产及分析行研报告》,申请时间到11月30日截止。


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 关于基因慧 

基因慧是数字生命健康领域创新服务平台。团队深耕行业十余年,从行研咨询、媒体资讯、产业数据库等方面提供优质内容服务。基因慧作为国发改产业研究合作单位,联合多家专业机构发布了多份基因及数字生命健康领域行研报告,参与组织发布了两份行业共识和一项团体标准,致力于建设产业信息大数据平台,服务生命科技创新创业。

☆ 国发改《战略性新兴产业发展展望》编委

☆ 参与组织发布行业共识团体标准

☆ 发布产业大数据平台优脉通YourMap

☆ 中国遗传学会生物产业促进委员会委员

☆ 发布数十份基因及数字生命健康领域行研报告

☆ 组织基因检测联盟(筹)首届第二届会议

☆ 主办数字健康私董会大湾区生命健康创新论坛

☆ 受邀为华西Illumina华大上海交大等报告

☆ 中国抗癌协会肿瘤标志专业委员会战略合作单位

☆ 广东省精准医学应用学会政策研究应用分会常务委员

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