儀器短板掣肘本土基因測序產業

圖為研究人員正在將處理后的樣品點到基因芯片。

　　我國市場上用于基因測序服務的設備和試劑大多來自于少數幾家國外供應商，不得不承受比供應商所在國家更高的設備購置和應用費用。

　　如今的基因測序行業，正廣泛應用于法醫鑒定、疾病控制和診療、食品安全等與公眾生活密切相關的領域。

　　所謂“工欲善其事，必先利其器”，而儀器的水平直接影響著基因測序服務企業能在這塊據稱“千億美元規模”的市場上獲得多大份額。

　　對于火熱的測序服務市場，中科院北京基因組研究所技術研發中心常務副主任任魯風對《中國科學報》記者指出了本土產業在儀器設備和試劑耗材方面“受制于人”的隱憂：“我國市場上用于基因測序服務的設備和試劑大多來自于少數幾家國外供應商，不得不承受比供應商所在國家更高的設備購置和應用費用。而國內的測序服務業成本甚至會高于國外服務商的市場報價。”

　　成本在降 市場變廣

　　儀器的水平對基因測序服務業來說有多重要?

　　首先是成本的降低。1990年人類基因組計劃啟動伊始，人們計劃用30億美元完成人的基因組測序工作。而今年3月底， Life Technologies 公司在中國推出的臺式基因測序儀 Ion Proton，則意味著只需 1000 美元即可在一天時間內完成個人全基因組測序。

　　基因測序費用下降伴以測序精度的提高，測序技術發展速度之快更是超出了人們曾經的想象。“大家所熟知的半導體行業的‘摩爾定律’指出每兩年達到翻一番的進步，但是在基因測序領域我們的速度是每兩年4倍的進步。”Life Technologies公司CEO Gregory Lucier說。

　　隨著測序技術發展帶動測序儀器水平提高，科學家們發現基因測序不僅僅用于象牙塔中的研究，而且可以實際服務于公眾，比如針對不同病人的“個體化醫療”。

　　以腫瘤為例，腫瘤實際上是基因組改變的一種疾病，即使是同樣的癌癥也可能由不同的基因突變所造成。基因的差別讓患者對治療藥物有不同的反應，因此需要個體化的醫療方式來對不同的病人進行區別對待，針對每個個體的不同特性來制定方案。

　　江蘇省中醫院病理科主任醫師賴仁勝曾談到，常見惡性腫瘤使用基因測序和靶向藥物治療效果最明顯。目前癌癥化療總體有效率在30%~40% 左右，而通過基因測序篩選出獲益病人，有效率可以提高到80%。

　　隨著新型測序儀的不斷推出，基因測序的市場正在迅速擴大，不僅限于醫藥行業，還包括農業、食品安全、生物燃料等方方面面。《福布斯》雜志曾預計基因測序市場規模將達千億美元。

　　目標：高質量、低成本

　　測序市場的誘人前景吸引了眾多企業和機構投身這一行業，業內人士自然清楚，誰掌握了基因測序的利刃――高質量、低成本的儀器――誰就更容易從這個“千億美元蛋糕”上切得更多。

　　然而，對于測序利刃鍛造之難，曾在基因測序儀器巨頭企業Life Technologies的前身ABI公司先后擔任研發部門多個重要職務的周曉光深有體會。

　　“基因測序儀器牽扯的面非常廣，不光是技術問題，還有很多是工程上的問題，光電器件、機械控制器件、軟件開發等等也都要涉及，是系統工程。”周曉光對《中國科學報》記者說，“開發和生產基因測序儀器比做基因測序服務要難得多。”

　　同時，測序儀器對科研和技術水平的要求也越來越高。

　　據任魯風介紹，第一代測序儀僅僅是提供一個電泳和電泳后分析的平臺;第二代測序儀則利用微加工處理和光電子成像技術實現邊反應邊測序;第三代測序儀則將反應體系進一步縮小到了微納米量級的尺度，同時利用物理原理實現了單分子識別。

　　“而目前正在進行概念研究的第四代測序技術幾乎完全拋棄了生化反應，通過力學、電學等對DNA分子中的堿基直接判讀。”任魯風說。

　　本土行業“受制于人”

　　盡管業內人士都深知測序儀器的重要性，本土行業卻仍正處于“受制于人”的尷尬境地。

　　據了解，目前測序儀主要來自于三家外資巨頭Roche、Illumina和Life Technologies。

　　“從以往經驗來看，往往國外設備試劑的更新換代，首先會滿足本國的需求，這樣就造成了我國總是比國外滯后半年甚至一年的時間應用更高效的研究工具。”任魯風說，“以PacBio的RS系統為例，第一篇應用該設備的論文在國際頂級刊物上發表時，還幾乎沒有幾位中國科學家見過這臺測序儀的真實樣子。”

　　國內測序服務機構和企業還不得不承受比供應商所在國家更高的設備購置和應用費用，而國內的測序服務業成本甚至會高于國外服務商的市場報價。“結合我國的測序市場需求，相信僅僅從科研的應用成本上而言，受制于人這個詞匯不可謂不貼切。”任魯風表示。

　　北京諾賽基因組研究中心有限公司常規測序負責人張雋輝曾對《中國科學報》記者表示：“目前基因檢測設備和試劑的供應基本上由歐美企業壟斷，這在很大程度上壓縮了國內基因測序服務企業的利潤空間。”

　　上述曾在Life Technologies的前身ABI工作多年的周曉光現為國家“千人計劃”學者、中科院半導體研究所國家光電重點實驗室研究員。他進一步指出：“購買儀器的成本還不是最關鍵的，關鍵是賣給你儀器以后，賺后邊的耗材利潤，測序時使用的耗材是和儀器相配的，購買儀器的花費和后續要用的大量耗材成本相比簡直是‘小巫見大巫’，如果這樣下去，國內測序市場越大，儀器和耗材的支出就越驚人。”

　　目前國內開展測序儀研發的機構還非常有限：聯合研制第二代測序儀的中科院北京基因組研究所和中科院半導體所、無錫艾吉因生物信息技術有限公司和深圳華因康基因科技有限公司。北京大學和清華大學的一些研究團隊也在開展新一代測序技術相關的研發工作，但還沒有公開的文獻報道。

　　“雖然在這個領域已經開始起步，但很大程度上還是屬于引進吸收，缺乏原始創新。國際上日益激烈的第三代和第四代測序技術的研發給我國一個追趕和超越的機會。”任魯風說，“在獲得前期積累的實戰經驗基礎之上，加大投入支持力度，充分開展跨學科跨專業的合作，積極開展原始創新，建立自主的知識產權體系，才能在這樣一個關鍵節點上真正實現質的突破。”

　　國內科研機構和企業尋求基因測序儀器“突圍”的努力并未停止，據悉，深圳華因康基因將于年底推出超高通量基因測序儀第三代機型，然而實際效果如何，仍有待市場的檢驗。