中國首先攻克了DNA測序，現在又想統治精準醫療

版權聲明：

2016 Macmillan Publishers Limited, part of Springer Nature. All Rights Reserved.

測序

大國

中國首先攻克了DNA測序，現在又想統治精準醫療。

原文作者： DAVID CYRANOSKI

六年前，中國成為了DNA測序的全球領袖——當時都歸功於一家企業，華大基因（BGI）。在那時，這家位於深圳的公司剛採購了128台全世界最快的基因測序儀，據稱擁有全世界DNA解碼能力的一半以上。華大基因組織了一支初出茅廬的青年生物信息學家大軍，與全世界頂尖研究人員合作，發表了從遠古人類到大熊貓等各種生物的基因測序結果。這家公司迅速得到了基因組暴力測序工廠的名聲；一些人認為他們的成就更多來自蠻力，而不是智力。

六年後的今天，情況已經大不一樣。華大基因最著名的科學家和富有遠見的領袖王俊在去年七月離職。曾經賦予了這家公司稱霸市場能力的機器都已經過時。而華大基因嘗試開發自己的工業級全基因組測序儀在去年十一月遇到了障礙，使其不得不裁掉美國子公司的員工。與此同時，他們的競爭對手——Illumina公司的X系列——銷售緊俏，提高了測序的速度，在全球範圍內降低了測序價格。

華大基因的競爭對手開始出現，紛紛裝備著最新的測序儀。其中最突出的一家是位於北京的諾禾致源，由華大基因的前副總裁李瑞強在2011年成立。雖然華大基因或許已經失去了曾經無可爭議的統治地位，但它仍然宣稱擁有世界最強大的測序能力，以及遠大的科學抱負——包括為一百萬個人、一百萬種動植物和一百萬個微生物生態系統的基因組測序。今天，中國作為一個範圍更廣的測序大國正在經歷復興。

推進這一切的，是中國在今年三月公布的一個為期十五年的精準醫療計劃，這一計劃預算高達數十億美元，足以匹敵美國的同類計劃。如果這些努力達成目標，醫生們便可有望根據患者的基因組和生理機能，選擇對其病症最有效的治療。現在，測序公司的目標就是把豐富的基因組數據轉化成醫療優勢。

>

測序巨頭BGI在深圳的科學家正在尋求把他們的遺傳專業知識應用於醫學。圖片來源SIM CHI YIN/VII

為了實現這一目標，只有測序數據是不夠的。因此，許多中國企業正在超越暴力測序，進一步探究生活方式因素，比如飲食在理解疾病風險和尋找治療方法中的重要作用。「中國的特點在於，他們對精準醫療項目的雄心比美國大幾個數量級。」 明碼生物科技公司的首席運營官和聯合創始人漢尼斯?斯馬拉松（Hannes Smárason）說。這是一家位於馬薩諸塞州劍橋市的基因組學公司，是總部位於上海的葯明康德公司的一部分。「他們生機勃勃，而且接受能力很強。在那裡，將基因組學研究和醫療衛生結合起來的想法非常現實。」

機器的崛起

基因測序背後的新動力在很大程度上來自一台儀器：Illumina公司的HiSeq X Ten，取這個名字是因為它一般是以一套十台的形式出售的。在2014年出現在市場上時，一套十台儀器可以用近1000美元測序一份人類基因組，每年可完成約18000份人類基因組測序。想要成為華大基因競爭者的公司們看到了機遇，並且抓住了它。

諾禾致源是第一家抓住機遇的公司。追隨華大基因的模式，李瑞強已經打造了一支由許多生物信息學家組成的大型團隊來產出和分析測序數據， 作為涉及仰鼻猴（Rhinopithecus roxellana）、棉花（Gossypium hirsutum）和其它動植物的基礎研究合作項目的一部分。其他幾家企業也使用了同一種儀器，包括位於上海的葯明康德和雲健康，它們將力量更多地集中在了為製藥或私人基因組學公司提供測序服務上。

增長越來越快。諾禾致源在四月購置了第二套X Ten，而雲健康的總裁金剛表示他們公司會在今年再購置兩套X Ten。到今年底，中國可能將會擁有至少7套設備（截至去年底，Illumina表示它們一共銷售了30套設備）。

華大基因也一直在試圖跟上步伐。2013年，華大基因收購了位於加利福尼亞州山景城的Complete Genomics公司，試圖生產出屬於自己的先進測序儀器，用於自用和外銷。去年六月，公司發布了名為Revolocity的測序系統，試圖匹敵HiSeq X，但在同年十一月突然暫停了銷售，僅僅接受過三個訂單。現在，華大基因還擁有128台落後的Illumina HiSeq 2000儀器，和一個測序設備大雜燴——來自多家公司的新一些的測序設備，包括自家生產的設備。

如今中國佔全世界測序能力的比重大約在20%至30%之間——依舊低於華大基因的頂峰時期，但預計將會快速提升。DNAnexus公司的總裁理查德?達利（Richard Daly）說：「世界各地的測序能力都在快速上升，但是中國比其他任何地方都上升得更快。」 DNAnexus公司位於山景城，為大型基因組學提供雲平台。

華大基因的秘密武器是另一台儀器。BGISEQ-500是一台更偏向實驗室使用的台式設備。它同樣基於Complete Genomics的技術，並計劃於今年開始送貨。華大基因的新任全球研究主管何亦武表示，這一系統能以1000美元的價格完成一份人類基因組測序，與此同時，由於體型更小、操作更靈活，它還能滿足中國日漸凸顯的醫療測序需求。何亦武說：「在未來，會有更多的測序工作在研究機構之外，在醫院裡完成。」他大膽預測，在未來幾年內，華大基因會將一份人類基因組測序的價格降至200美元。「在生物醫學研究方面，中國是最激動人心的地方。」

全體基因組

精準醫療計劃的發布在中國的基因測序巨頭們中掀起了一波興奮的浪潮。這筆資金會被用在改進技術，改進測序，以及分享並分析超過一百萬份人類基因組上，還會被用於根據數據開發藥物和診斷方法，利用這些新發現實現個性化醫療上。醫院和臨床醫生們也想分得一杯羹，他們與基因測序公司聯手，共同提出項目方案。

一百萬份人類基因組的任務會被拆散在一系列研究中，其中包括每組50000人，分別都患有代謝性疾病、乳腺癌、胃癌或其他病症的多個分組。研究中還會有代表中國北方、中部和南方的不同分組，「以分析各個亞族群的不同基因背景。」李瑞強說。

類似的項目在其他地區也存在，包括英國的一個正在測序十萬份基因組的項目，還有美國的一個擁有2.15億美元預算，旨在覆蓋一百萬份基因組的項目。但觀察者稱，中國仍會佔據一些優勢，其中之一無疑是政府的堅定支持和投入。在未來的五年中，中國政府已經承諾在國家醫療保險藥品目錄中增加幾種精準藥物和分子診斷產品，以保證如果公司研發出了這樣的產品，能夠收回研究成本。在美國，擁有新產品的生物技術公司們需要費很大勁說服保險公司或政府為這些葯買單。達利說：「中國對基因測序接受程度更高，而且有更強的投資意願。」

今年九月，華大基因將開始運營中國國家基因庫（China National Genebank），一個位於深圳佔地5公頃的機構，將會存放數以百萬計來自人類，動物，植物和微生物的樣本。中央政府委託華大基因管理這一基因庫，並將向世界各地的研究者們開放一些樣本和數據。現在，公司正在彙集屬於自己的一百萬份人類基因組資料庫，這在一定程度上會與國家項目有所重疊。何亦武預測，華大基因會在所有人之前達成這一目標。他說：「我們能更快做到，因為我們與政府、醫院和大學的合作，因為我們動作比大型科研聯盟更快，在一定程度上也因為我們擁有屬於自己的基因測序儀。這是一個巨大的優勢。」

但想要理解這一百萬份人類基因組卻是一個重大挑戰，王俊表示。在離開華大基因後，他在深圳成立了一家名為碳雲智能的公司。王俊說作為起步，碳雲智能將會收集超過一百萬人的基因測序數據以及其他生物信息，包括蛋白質和代謝物水平的變化，腦成像，檢測血糖水平等數據的生物感測器，甚至使用智能馬桶來完成對尿液和糞便的實時監控。王俊將此稱之為「數字化的你」。王俊計劃使用人工智慧將所有數據整合起來，他的終極目標是提供適應每個人基因和生理狀態的醫療保健。不到一年內，王俊已經吸引了超過1億美元的投資，包括來在總部設在深圳的騰訊公司的一大筆資金。騰訊是社交應用「微信」背後的公司，王俊稱，微信會幫助碳雲智能打造數據收集平台。

中國已經在開拓利用基因組學造福健康的其他方法了。今年三月，華大基因慶祝了它們第一百萬例無創產前基因檢測（NIFTY）的完成：通過對母親血液中游離的胎兒DNA進行測序篩查，來檢查胚胎是否存在諸如唐氏綜合征之類的染色體異常。中國從獨生子女向二孩政策的轉變預計將加速人們對這類檢查的需求。癌症基因學研究也正在進行中。去年，雲健康為一百多家中國基因公司提供了來自約15000份腫瘤樣本的基因組數據，以協助診斷，確保患者得到正確的化療藥物。各種昂貴的基因組測試的市場正在與這個國家的中產階級一同增長。達利說：「現在，中國已經有1億人的年收入超過五萬美元了。」

對王俊來說，只做基因測序已經過時了。「基因組學很重要，但是它只是大局的一部分」，他說。「所有的複雜性徵；所有的神經退行性疾病，癌症和糖尿病——都不僅限於基因組。如果我們只談基因組，只談大數據而不談臨床信息，那是遠遠不夠的。」

David Cyranoski 在中國上海為《自然》撰稿。

英文標題：THE SEQUENCING SUPERPOWER

請您繼續閱讀更多來自 環球科學 的精彩文章:

※攻克HIV，我們需知的6大治療現狀
※中國國產航母裝備先進技術，電磁彈射已攻克，美軍都無力了
※美國歡呼自己又攻克一項黑科技 沒想到中國已經開始實用測試
※中國國產核航母呼之欲出：因攻克了這一關鍵技術
※中國又攻克一項黑科技 只要願意別想發現中國潛艇了
※一位美國中醫宣布：糖尿病已經被自己攻克了！
※美新療法CAR-T上市，癌症或被攻克！
※中國大陸航母裝備先進技術，電磁彈射已攻克，美軍都無力了
※中國的機會來了！ISIS大本營被攻克，伊拉克戰後重建工作也要開始了
※中國攻克美國最想要的技術，打造「深海基站」，使核潛艇隨時反擊
※「災難性遺忘」可攻克，NASA「欽點」的 AI 公司研發出多任務學習系統
※中國攻克電磁彈射難關，現場照片為證？領先美國十年是真的嗎？
※研究發現HIV「久攻不下」的原因，攻克HIV關鍵點浮出水面！
※PARP 抑制劑有望攻克 IDH 突變腦瘤
※美俄一直都沒研製出來的導彈技術，終於被中國攻克了！
※美俄沒想到中國攻克全球唯一技術：能讓核潛艇憑空「消失」！
※中國攻克一關鍵技術：核航母呼之欲出
※俄羅斯研究反偵察手段攻克黑技術，中國隨後推出相似裝備
※美國捂了多年的技術被中國自己攻克，發動機心臟病徹底解決！