三代全基因组测序成本降至1万元,有望成为打开基因测序基层市场的一把钥匙

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希望组CEO汪德鹏第一次接触到三代测序技术,是在2009年。有传言称三代技术可以在15分钟内完成全基因组测序,成本仅为1000美元左右,世界震惊了。

然而,从测量数据来看,无论是测序结果还是测序成本,三代测序平台远远不能满足每个人的期望,这使得该技术在世界上面临着巨大的争议。 “单分子测序的错误率一直保持在15%左右。如果没有特殊的算法,那么数据很难使用。“当时,整个行业对这项技术保守。

时间继续推进到2012年。在进行困难的植物基因组组装时,王德鹏和团队用第二代数据尝试了这个问题。经过大约三个月的文献研究,他发现通过三代测序和第二代测序的结合,有可能解决一直困扰它们的问题。

心跳不如行动好。王德鹏的团队立即开始测试。该实验基于三代测序,结果通过第二代测序进行校正,最终提高了基因组装配的完整性。

正是这种成功经验使王德鹏对基因组装三代测序的前景充满信心。半年后,希望集团开始布置三代测序技术,成为中国第一家为三代测序应用提供服务的公司。

三代测序用于临床检测,

须有算法做支撑

那时,Oxford Nanopore测序仪的错误率约为30%,甚至很难获得工程原型。与此同时,另一个用于人类10倍覆盖深度全基因组测序的三代测序平台成本超过10万元人民币。

在2013年至2018年的过去几年中,希望集团主要使用三代测序平台提供科研技术服务。经过第二代测序校正后,三代测序现在可以满足各种科研需求,但如果要在临床上应用,这种错误率和成本仍然是不可接受的。在临床测试市场,它仍然是第二代测序。

王德鹏认为,第二代测序成为精准医学的主流技术的原因在于第二代测序经历了较长的开发时间,并且有完整的数据库和算法来支持它。有大量的临床样本信息需要测试。然而,不可否认的是,第二代测序的检出率不能完全满足临床需要。例如,遗传病的检出率总体上不超过50%。

“剩下的50%,我们希望通过三代测序来部分解决。”王德鹏说,“除?巳庑蛲猓渌钟屑际跄岩允迪帧!比死嗷蜃榘?50%的重复序列,第二代测序由于读取长度非常短,因此无法准确判断这些重复序列。

同样是由于第二代测序的阅读时间短,大片段的结构变异,微卫星串联重复和单倍型信息,这些在过去的临床测试中一直很困难甚至是盲点。三代长长测序技术的出现将是完美的。以前临床试验中的这些差距。

PacBio和Oxford Nanopore的三代测序技术在读取长度和测序速度方面具有优势,尤其是牛津纳米孔测序仪,其可以读取超过1Mb(一百万个碱基对)并且可以同时进行测序。检测DNA的甲基化修饰。王德鹏认为,在不久的将来,三代测序有望成为遗传病检测的主流技术。

孤独的公司

当理想变为现实时,它将经历许多曲折。我希望该小组将在2014年尝试将三代测序用于临床遗传病检测,但这个过程并不顺利。

“我们在2014年开始研究,但它最近才开始与少数医院合作。多年来,我们已经填补了很多维度,包括算法,流程和数据库构建,“他说。

其中,最重要的原因是因为三代测序的算法不像第二代测序那样成熟,并且很难下载开源软件。一般的商业公司经常叹息和退却。 Hope Group是世界上第一家进行遗传疾病检测三代测序的商业化公司。

王德鹏嘲笑公司不仅在国内寂寞,而且在全球范围内也是孤独的。 “我们在中国找不到伴侣。我们找不到像美国ACMG和ASSG这样的医学遗传学活动的伴侣。在过去两年中,每次我们参与三代精密医疗技术服务测序,我们都是一家公司。

没有经验供参考,没有模型可以复制,希望小组只能依靠自己的方式。在这个过程中,他们面临的最大困难是团队的形成。无论是实验研发团队还是研发团队,他们对每个成员和个人都有很高的要求。因此,在建立团队成员的过程中,希望小组表现出对专业性和行业经验的终极追求。

首席执行官王德鹏毕业于北京大学生命科学学院,随后进入华大基因,参与了一系列第一代测序和第二代测序相关的推广工作,紧跟测序行业时代,掌握差不多每个关键节点。

首席技术官吴一石是来自中国的着名生物信息学专家罗景初。他曾担任中通软通开源咨询有限公司副总裁,世界知名跨国农业公司孟山都中国应用架构师,孟山都生物科技有限公司生物信息学,基因组研发和IT咨询服务近两年。几十年的工作经验。

公民社会组织刘善林毕业于哥本哈根大学,主持或参与了国家高技术研究发展计划(863计划),国家“十二五”国家科技支撑计划等一系列重大项目,深圳自由探索研究。核心研究人员在Science,NAR,PNAS,GigaScience,Current Road,但我们拥有一支优秀的合作伙伴和投资团队,他们对团队非常信任和耐心。他加了。在与王德鹏的交流中,你会发现他是一个非常挑剔的人。当预测第二代测序即将进入价格战并且渠道为王时,它将决定性地将利基的三代测序技术切入,并且他认为这样的选择更具创新性。

“但这是投资者眼中的考验。”王德鹏继续说道。一开始,他也担心他坚持的方向没有得到投资者的认可。然而,在经纬中国和元义资本等领先机构的参与下,以及公司内部研发的迅速发展,王德鹏已经越来越多地秉承自己的理念。 “有许多公司需要抓住大方向,但事情必须提前完成。布局“。

到目前为止,希望集团在基于三代测序的遗传病诊断和辅助生殖领域取得了显着的领先优势。即使新公司进入,也很难跟上希望小组的步伐。

三代测序或许能打开更广阔的测序市场

2016年,Oxford Nanopore测序仪的错误率约为30%。经过几次连续升级和迭代后,人类基因组测序的错误率现已接近5%。 “这对结构变异和甲基化检测来说并不算太多。大型影响,结构变异性和甲基化检测不太关心单基因的准确性。“谈到这一点,王德鹏对业界普遍认为第三代测序只能应用于科学研究有点恼火。 “错误率大大提高,成本继续下降。”

“任何技术都不是完美的,但通过开发软件和算法,我们可以通过纠正数据来弥补缺陷。”王德鹏说。

过去,第二代测序的最大优势是低成本和高吞吐量。在读取长度和测序速度方面,它一直是三代测序的优势,但现在随着Oxford Nanopore推出PromethION48测序平台,三代测序的成本接近两个。生成测序,通量也与第二代测序最大通量相同,约3天内可产生约5-8Tb数据。

他认为,在三代测序的升级迭代过程中,二代测序的优势将逐渐减弱,一旦三代测序解决了单基准确的问题。SNP识别可以直接进行,三代测序将成为大多数应用场景的主导技术。

不仅如此,三代测序也可能成为打开主要医疗市场的测序技术的关键。第三代测序仪对测序方案并不重要,NASA甚至使用Oxford Nanopore测序仪在太空中进行测序。这些更灵巧的仪器不需要配备专门的实验室,价格也不如第二代测序仪那么高。甚至社区医院也有可能建立三代测序平台。此外,由于更容易的过程,三代测序更快。

王德鹏告诉动脉网络,他们通过三代测序进行了为期三周的遗传疾病检测周期,其中还包括手动注释的时间,而第二代测序周期接近一个月。随着流程的优化,他们甚至希望在两年内实现当天报告的愿景。

成本和可靠性是衡量该技术是否适合临床使用的重要指标。王德鹏认为,万元全基因组测序的价格可能是三代测序技术发展的分水岭,这可能促使该技术在临床应用中的快速应用。爆发。

成本下降带来的价值体现

在应用三代测序的早期阶段,由于成本和准确性,该小组希望走很多弯路。然而,随着三代测序成本的下降,以前的投资和布局值得到了反映。

他们在一个项目中接触了云南的一名患者,他们的5-6代家庭患有同样的遗传病。在进行一代测序和第二代测序后,患者没有明确的疾病原因。希望该小组通过对家族三代测序的遗传测试来检测这一点,这是由600万碱基对反转突变引起的。这种病。

“患者告诉我们,这解决了他们家庭的'神奇诅咒',我们非常兴奋。”王德鹏说,“我们可以解决一代测序和第二代技术无法解决的问题,并通过遗传分析,这些数据可以为医生提供有效的临床干预和指导信息。“从成本的角度来看,王德鹏透露,目前三代测序15X全基因组检测的成本可控制在元以内。

“这项技术很快将成为遗传疾病检测的重要手段,”他说,预测作为世界上第一个三代测序基因检测公司,希望小组将拥有显着的先发先导。

未来:看好辅助生殖应用和肿瘤、微生物检测

王德鹏透露,该公司在辅助生殖领域的平衡易位诊断方面取得了良好的效果。即使采用临床级全基因组测序,他们也可以依靠三代15X测序深度来实现明确的断点位置,这对于想要解决问题的患者非常有吸引力。目前,我希望该小组已经进行了大量的样本测试,并在国际权威杂志上发表了两篇文章,其中一篇正在提交。

王德鹏告诉动脉网,他希望通过希望小组将三代测序转化为世界遗传病检测的主流方法之一。 “这项技术尚不成熟,但我们已经成熟了。”他计划在3年内实现快速诊断所有突变类型遗传病的雄心勃勃的目标。

经过几年的三阶段测序临床应用,王德鹏也希望公司在遗传病检测以外的领域取得突破。他对三代测序辅助生殖,肿瘤检测和微生物检测的应用非常乐观,并且对大数据的未来价值也持乐观态度。 “三代测序应用场景非常广泛,我们肯定会做更多的布局,”王德鹏说。