目前基于高通量测序平台及中央实验室的“公共汽车”商业化模式下的低时效、高投入等问题依旧制约着基因测序行业的发展。万众一芯的产品定位是基于先进半导体生物技术实现测序技术的小型化和快捷性。
基因测序仪是解码生命科学的利器,因其技术壁垒高、开发难度大,市场长期被少数几家跨国企业垄断。近些年,基因测序仪市场格局正在快速发生变化,涌现出许多新企业并纷纷推出自主研发的商品化测序仪。
“基因测序仪新势力”(点击查看约稿详情)专题,并向测序技术研究专家、测序仪应用专家和基因测序仪企业广泛约稿(投稿邮箱:,充分了解基因测序新企业、新仪器、新技术及新应用进展。本文为万众一芯生物科技有限公司(以下简称“万众一芯”)供稿,万众一芯始创于2014年,该公司推出的小型化快速半导体基因测序仪ATGC MICRO能够实现在5小时内完成全部测序流程,主要聚焦于病原体靶向测序。截至目前,万众一芯已经完成数亿元融资。
10余年跨学科科技研发,积累百余项知识产权,打造“小于时代、先于时代”的半导体CMOS基因测序仪产品。万众一芯致力于开发基于半导体基因芯片的快速、经济、精准的测序仪平台,该系统可以在5小时内完成全部测序流程,一次测序的开机成本可降到数百元。这款半导体基因测序仪ATGC MICRO,基于SBS原理,搭载自主研发的高灵敏度半导体电子基因芯片,在半导体基因测序芯片上自动完成测序模板富集和测序,通过识别核酸延伸过程中释放的离子信号并转化成电信号的方式来进行测序的方法。根据靶向测序的通量大小(reads生成数分别为0.25M、1M、4M、8M),ATGC MICRO基因测序仪每次可容纳一到数十个样本,无需等待拼凑大量样本。由于去掉复杂昂贵的光学组件,测序仪体积及成本得以大幅度降低,大幅提升了仪器的工作效率,有望在收到样本的当天出具基因测序报告,是目前行业内最快的测序平台。
目前基于高通量测序平台及中央实验室的“公共汽车”商业化模式下的低时效、高投入等问题依旧制约着基因测序行业的发展。万众一芯的产品定位是基于先进半导体生物技术实现测序技术的小型化和快捷性。
随时上场,即开即用、随到随测,可兼容第三方多种疾病检测试剂盒,例如病原体tNGS检测、心脑血管疾病、肿瘤用药、耳聋等疾病检测以及针对儿童用药指导和老年人慢性病用药指导的试剂盒,进一步提升临床诊断和用药治疗的普适性。从应用领域来看,测序仪已进入诸多使用场景,但最大的市场仍属临床+科研领域。我司的小型化快速测序仪ATGC MICRO,聚焦病原体靶向测序。由病原微生物引起的感染性疾病是当今世界严重威胁人类健康的重大疾病,快速、准确的诊断是疾病防控的重要前提。随着测序技术的飞速发展,NGS技术凭借在病原微生物鉴定、分型、耐药突变检测及新型病原体鉴定方面的独特优势,已逐步应用于感染性疾病的诊断、治疗和监测,呈现出广阔的临床应用潜力。通过探针捕获或超多重PCR扩增与高通量测序技术结合,能够对待测样本中几十种至几百种已知病原微生物及其毒力和/或耐药基因进行检测。对低浓度的病原微生物的检测,特别是其毒力和/或耐药基因检测,与病原宏基因组测序(mNGS)相比,tNGS具有病原谱范围明确、测序成本低、耗时更短等优势,因此在临床检验领域正受到越来越多的关注。在临床应用场景选择时,面对疑似感染的患者,可先使用tNGS获取常见的病原微生物以及相关耐药信息,若患者所感染的病原体不在范围内,则可能属于相对罕见的甚至是新发的病原体,此时需采用mNGS。
在靶向测序等临床应用领域,高通量集约式的商业模式组织效率低,阻碍了基因测序技术的快速推广。由创新技术带动的开机成本更低、流程更快的小型基因测序仪更适合大规模的临床应用,是对高通量测序的一个有力的补充,并非在切割原有测序仪市场的份额,而是在填补可渗透至临床、基层甚至家庭的测序市场的空白。这是万众半导体测序仪进入市场的切入点。
精准可靠、通量灵活、操作便捷、成本可控、结果快速、应用广泛,这是应用端对测序仪的共性需求。但各方面都足够突出和性能均衡的测序平台尚未出现。测序仪的终极形态,应该是直接对核酸序列进行准确解析,无需片段化、无需扩增,“核酸进,序列出”。但目前尚未出现这类技术。测序仪仍是高科技的集大成者。illumina能从10年前的测序仪群雄争霸中杀出重围,靠的就是一流的技术和扎实的产品。所以竞争的第一因素,仍然是团队是否具备真实的技术实力,这是一切的基础。在此基础上,衍生出不同产品体系、具备快速应用转化/验证能力、具备生态共建能力、和整体服务方案的提供能力。对中国的企业而言,国产化的设备在产品价格、后续服务质量上更具优势。如果由中国制造的测序仪及其产品满足了体外诊断器械相关指令的法规要求并且满足严格的安全和健康要求,再加之医疗器械进口替代的宏观趋势,国内崛起的测序仪研发企业很有可能逐渐撼动基因检测行业巨头Illumina在国内市场的地位。
基因测序仪整体未来发展趋势:(1)技术创新与进步:基因测序技术已经经历了多次迭代,从第一代的Sanger测序到第二代的NGS测序,再到第三代的单分子测序和的纳米孔测序,未来这一趋势将继续,不同技术路线的测序技术将百花齐放。(2)自动化:自动化测序则可以减少人工操作,提高测序的准确性和可重复性。未来,基因测序仪可能会配备更先进的机器人技术,实现更高度自动化的测序流程。(3)多组学研究与临床应用:基因测序仪在多组学研究领域将发挥更大的作用。除了DNA测序,基因测序仪还可以用于RNA测序、甲基化测序等,从而提供更全面的基因信息。(4)生物信息学与大数据分析:基因测序仪的发展离不开生物信息学的支持。未来,生物信息学将在基因测序仪的发展中发挥更大的作用,为基因组学和表观基因组学的研究提供更深入的数据分析支持。同时,随着基因数据的不断积累,大数据分析也将成为基因测序仪的一个重要趋势。(5)产业集群与合作:随着基因测序市场的不断发展,相关产业集群将逐渐形成。基因测序仪的研发、生产、销售、服务等多个环节将形成更加完整的产业链。同时,不同企业之间的合作也将更加紧密,共同推动基因测序技术的进步和应用拓展。
万众一芯曾获经纬创投、启明创投等知名风投青睐完成数亿元融资,并先后荣获中国创新医疗器械榜TOP100、苏州市首批独角兽培育企业、全国最具潜力留学人员创业企业、省级顶尖创业团队等荣誉。
公司目前在苏州和成都拥有近3万平米研发与生产基地,分设芯片智造中心及仪器及试剂智造中心,产品线陆续报证和规模化生产,开发更多适合临床的应用场景和技术平台,实现国内和国际市场的拓展及销售。
总之,未来基因测序仪的发展将受到多方面的影响,包括技术创新、市场需求、政策支持等。随着技术的不断进步和应用领域的拓展,基因测序仪将在多个领域发挥重要作用,万众一芯将秉承初心为人类健康和发展做出“芯”贡献。