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印度,未来全球基因行业领导者?

2020-03-29  小米社交...

虎嗅注:近年来,印度基因产业正在蓬勃发展。一些行业领导人相信,基因产业有望成为继IT产业之后,印度国内新的经济增长点。本文编译自印度《今日商业杂志》,从行业、企业、未来三个主要方面介绍了印度基因行业当下的布局。

你是否对某些疾病有遗传易感性?你是否携带着会影响孩子健康的突变基因?

最近,印度政府推出了一种借记卡大小的印度基因组卡,如果你的基因信息已被印度科学与工业研究理事会(CSIR)正在建立的数据库收录,那么上述两个问题的答案也就呼之欲出了。一旦你的基因组完成了从血样提取到添加数据库的工作流程,这张卡就可以读取你基因中嵌入的信息,就像你的借记卡可以从银行数据库中生成一份金融交易报表一样。

不过必须强调的是,这张卡本身并不是问题的答案,基因组测序——或者说,绘制每一个活细胞的基本结构模式——才是。基因组包含所有生物的遗传物质,每个基因组大约有32亿个DNA碱基对,它们的排列方式、变异形式、突变形式都可以成为重要的研究线索。通过对这些线索的分析,研究人员能衡量出个体的身体状况是否健康。如果受试者是患者,还能判断出他(她)患病的主要原因究竟是因为先天具有特定的患病基因,还是后天被相关病毒或细菌感染所致。

截至目前,已有1008人得到了这张“基因卡”,相关机构相信,他们的基因能反映出印度社会、民族、区域的多元性。与此同时,来自70多个机构的280多位医生也将接受培训,尽快探究出“基因卡”所透露的全部信息。

此外,印度公共健康基因组学项目(简称IndiGen项目)的前沿学术研究机构,同时也是 CSIR 下辖的研究所——基因组学与整合生物学研究所(IGIB)还准备在未来几年内招募20000名印度人参加全基因组测序,目标是搭建一个更为庞大的数据库。

这些数据对于正在兴起的精准医疗领域的发展意义重大,毕竟精准医疗所需的基础数据、专业知识等都需要基因数据库的浇灌。IndiGen 还将在诸多其他领域应用到这一数据库:比如更快、更高效的诊断罕见病,降低基因检测的成本,对准夫妇的基因载体进行筛查,高效诊断癌症的遗传性,以及通过药物遗传测试来防止药物不良反应的出现等等。

由于计算力的提升,全球基因组测序的成本已经明显下降。这就给该技术赋予了“破圈”的可能。现在除了病情诊断与治疗、药物研发与副作用研究之外,基因技术已经应用到了农业、体育、环境保护、动物生产力提升等诸多新领域。

不妨做个今昔对比:17年前,由美国国家科学院(US National Academy of Sciences)牵头的一项全球计划花了整整12年时间,耗资30亿美元,才完成了第一个人类基因组的测序;但现在CSIR只用了六个月就完成了1008位印度公民的基因组测序工作。如今,如果你想对自己的基因组进行测序,花费已经不到1000美元。私营企业 MedGenome Labs 的董事长 Sam Santosh 甚至表示,他可以在自己位于班加罗尔的实验室里,完成对一个人的完整基因组测序工作,而费用只需500~600美元。

行业

IndiGen项目的成型得益于过去十年间新一代测序技术(Next Generation Sequencing,又称高通量测序技术,简称NGS)的广泛应用。NGS是双脱氧测序法(Sanger sequencing technology)的升级版,从效率来看,二者差异巨大:如果要给一个人进行完整的基因测序,双脱氧测序法需要十年时间,但NGS只需要一整天。目前,IGIB 和 MedGenome 都在使用NGS技术进行高通量测序——一次可以测序几十万个基因。

对于印度来说,公共健康基因组学项目(即前文所说的IndiGen)的出现当然是个好的开端,但就基因技术而言,一些国家已经遥遥领先。英国政府与全球最大的NGS测序机制造商 Illumina 建立的公私合作伙伴关系——英国基因组公司(Genomics England)已经完成了针对英国公民的10万个基因组的测序,其中包括癌症患者、罕见疾病患者以及健康公民。1月23日,两家还签署了一项新的协议,即将对30万个基因组进行测序。协议还规定,双方可以选择在未来五年内将测序数量提升到50万个。

“像爱沙尼亚和冰岛这样的国家正准备给每个国民进行基因测序,并将这些数据与他们的医疗计划联系起来。”普雷马斯生命科学公司(Premas Life Sciences,下文简称Premas)创始人兼总经理 Praveen Gupta 表示。Premas 是 Illumina 美国总公司在印度的授权合作伙伴。

“预计全球高通量基因组学产业的规模在100亿至120亿美元之间,年增长率约为25~30%。未来3~4年内,它有望成长为一个价值250~300亿美元的市场,”Gupta 补充道。

Premas 的主营业务是向印度的基因检测实验室出售提供软硬件基础设施,包括试剂、实验平台、软件系统以及培训服务等。该公司在印度的市场份额高达90%,其主打的高通量测序技术也在印度得到广泛应用。

 “在印度,每年大约有5万个样本进入临床服务市场;预计高通量基因组学市场——包括试剂、仪器、服务——的市场规模未来将达到50亿卢比左右。”Gputa 表示。

基因组学与整合生物学研究所(即前文提及的IGIB)科学家 Sridhar Sivasubbu 博士与 Vinod Scaria 博士是 IndiGen 项目的研究带头人。两位科学家均表示,基因测序不过只是个开始。

事实上,IGIB还领导着两个重要项目:印度罕见病基因组研究联盟(GUaRDIAN)以及辅助医疗决策的基因组与生物组学工具研究(GOMED)。

这两个项目都由 Mohammed Faruq 博士直接负责,研究目的是通过基因组数据库和遗传病筛查来寻找成本更低、效果更好的诊断工具和检测方法,并将其授权给私人和公共医疗机构。

“GUaRDIAN 项目聚焦罕见病的治疗。作为一个有着十多亿人口的国家,即使是最罕见的‘罕见病’少说也有数十万个患者。而 GUaRDIAN 面对的正是全国7000万患有遗传疾病的人群。我们会给全国70多个合作机构、280多位临床医生所治疗的7000多种罕见病提供技术解决方案。”Sivasubbu 表示。

“病人和家属通过 GUaRDIAN 网络与我们联系。我们通过对他们的基因测序来发现突变,一旦锁定了突变基因,我们就回到他们所在的社区,用一种低成本的测试来确认具体还有多少社区成员身上存在此种基因突变现象。也就是说,我们只需在其他人身上寻找那个单一突变就可以,相比于对一个人的基因进行完整测序,这种方式很划算。”Scaria 介绍道。

全基因组测序的成本在5~10万卢比,而 IGIB 通过这些项目开发的单个基因分析的成本仅为2000卢比。

目前,由 Sivasubbu 和 Scaria 领导的团队已经开发了180种基因测试,这些技术成果也已经对接给了私营诊断实验室。在过去两年里,该研究所已经为大约1万名患者提供了服务,完成了约2.5万项测试。

“我们已经与十几家公司建立了合作关系。合作形式比较灵活,主要还是取决于他们自己的商业模式,”Sivasubbu表示。

私企

Dr Lal PathLabs 是一家研究病理学的实验机构。该公司专门开设了一个基因检测部门,其在基因研究方面可谓是野心勃勃。

“宏观层面,我们能提供全级别的染色体核型分析;而在微观层面,我们也能提供中等分辨率的微阵列,还能通过高通量测序法(NGS)阐明DNA序列。产前生育健康、癌症诊断、以及药物基因学领域是我公司关注的焦点。现在我们已经开发出了200多种基因测试方案,每天大约能做300次测试。” Dr Lal PathLabs 常务董事 Vandana Lal 博士表示。

此外,该公司已从 IGIB 方面获得了27种疾病诊断测试的官方许可。“现在的进口技术依然十分昂贵,因此我们决定与 CSIR 实验室合作,力图让广大印度民众能在相对合理的价位享受到尖端前沿科技的福祉。”Lal 博士补充道。

另一家与IGIB合作,活跃于基因检测领域的公司是 Lifecell International。

“我们可以提供从基础筛查(包括但不限于产前筛查、新生儿筛查等)到基于NGS技术的高端筛查的各种基因检测方案;每个月能检测5万多位病人的基因样本。PCR检测(译者注:PCR,即聚合酶链式反应:Polymerase Chain Reaction)的价格大约是在2000~5000卢比,而NGS检测的成本则可能高达2万卢比。”Lifecell 生物样本库与诊断学业务主管 Ishaan Khanna 如是说。

Khanna 相信 IndiGen 的数据库将有助于该公司开发出更好的分析和解释工具。

“我们的工作重点是开发出针对新生儿重症监护病房(NICU)的儿童快速基因组检测法。因为在面对需要紧急救治的儿科病患时,医生要在尽可能短的时间内获得明确的检测结果。在这方面,IndiGen 提供的基因组数据库组合对我们帮助很大。”他表示。

不过,也并不是所有公司都对低成本基因检测充满兴趣,就比如医学成像连锁企业 Mahajan Imaging。该公司在内部建立了一个成像、神经科学和基因组学高级研究中心,专注于尖端科学研究,主体思路是要整合图像基因组数据,为应用放射学和基因组科学的相关企业提供技术支持,帮助后者研发出世界级的临床医学产品。

 “我们六个月前就开始了这一项目,我们同时也是最早进入基因组学的图像公司之一。我认为,未来3~5年内,人工智能算法或许将具备阅读放射学图像的能力。”Mahajan Imaging 副董事长 Vidur Mahajan表示。

总部位于金奈的 Trivitron Healthcare 看到的是另一个商机。该公司希望能借助 IndiGene 的数据库,开发出能在传统医疗平台上应用的基因检测工具。

“在印度有10万多个病理实验室,但其中只有500~1000家可以做基因测试。我们正在与 IGIB 洽谈,希望能通过合作与学习,为更多人提供基因测试相关产品。”Trivitron 研发部门总监 Jameel Ahmad Khan 继续说道:

“IGIB方面会和我们共享技术,而我们将把技术产品化,最终的目的是降低产品使用门槛,让大部分没接受过高端技术培训的人员也能运营好病理实验室中的基因检测设备。”

总部位于班加罗尔的 Medgenome Labs 则以“私营企业中的IGIB”自居,该公司不仅提供基因测试服务,自己还设有科研机构。他们甚至表示,在一些具体分支领域上,自家的研发水平还领先 IGIB 若干年。

Medgenome 与新加坡南洋理工大学建立了合作关系,共同对亚洲10万个全基因组进行测序。截至目前,亚洲基因组计划(Genome Asia project)已完成了1万个基因组的测序工作,其中约有8000个来自印度。2019年12月4日,知名国际期刊《自然》已刊发了该项目的初步研究成果。

该项目探讨的话题包括基因变异、人口结构、疾病关联等等,样本则来源于亚洲地区中219个人口群体,64个国家总共1739人的全基因组测序数据。

“我们对单一个体的基因和基因图谱中的其他相关部分进行测序,以锁定具体的基因突变现象。这样就可以知晓导致某种疾病产生的原因。同时,我们还可以从基因角度更深入地了解到人们在服用具体的药物、尝试不同的用量后,身体的反应变化情况。这样一来,我们就能让制药企业更好地认识人类基因组,帮助他们发现新的药物靶点和生物标记。”MedGenome 董事长 Sam Santosh 介绍道。

据悉,该公司的基因样本主要是由全国1万多名临床医生提供的。至于这些医生为何愿意和 MedGenome 合作,那就得问问这家公司120多名销售人员了。

“我们是第一个进入这个市场的公司。从这个角度看,即使你说‘是我们创造了市场’也毫不为过。目前MedGenome 的市场占有率是60~65%。我们预计整个基因测序行业的市场规模大约在7000~7500万美元左右。”

至于疾病诊断,Santosh 认为该业务未来四年内的总产值会达到1亿美元。

值得一提的是,MedGenomes 最近还对眼镜蛇的基因组了进行了测序和分析。研究人员发现,科学界一直期待的“仅在实验室里就能开发出新型抗毒液”的设想具有现实可行性。

印度是60多种毒蛇的栖息地,被蛇咬伤致死或残疾的人数高居世界首位。被蛇咬伤后的黄金疗法是注射一种抗毒血清,这种血清可以抵抗“四大毒蛇”的毒液。一个多世纪以来,抗毒血清的研发几乎都是通过向马、羊等动物注射毒液的方式来收集其免疫系统产生的抗体。目前,印度的抗蛇毒药物生产主要是向马匹注入罗素毒蛇、锯形毒蛇、眼镜蛇和普通印度金环蛇的混合毒液。然而这些毒液完全来自印度南部泰米尔纳德邦的蛇,这样就埋下了隐患:大量研究表明,各种蛇类的毒液之间有很大不同,即使是同一种毒蛇,其毒液成分也会随地理、种群间差异而发生变化。有专家表示,目前抗蛇毒药中的抗体只有15%是特异性针对毒素的,其余都被寄生虫或细菌消耗掉了。

因此,若能从基因层面了解到毒蛇的特性,那么研究人员就可以“因蛇制宜”,直接在实验室里研发出针对毒液特征的抗毒液。这样不仅节省了大量研究成本,更重要的是能够直接救助印度居民,让他们远离对毒蛇的恐惧。据悉,MedGenomes 的这项研究成果也已经刊发在了《自然》杂志上。

“破圈”

Illumina 美国总公司在印度的授权合作伙伴 Premas Life Sciences 不只向医疗企业出售他们的NGS基因测序仪。该公司创始人 Gupta 透露,他们在全印拥有超过200个分支机构:

“只要是生物,那就一定有DNA核酸;只要有核酸,就能进行测序。我们拥有一个庞大的市场调研团队,几乎每个分支机构都可以做基因测序,有的团队研究奶牛,有的研究大米,还有的机构专门研究细菌。”

IGIB 研究人员 Sridhar 博士和 Vinod Scaria 博士对 Premas 的这一策略表示肯定。事实上,现在连 IGIB 自己也不只是关注医药行业了。他们正在与面向食品行业专业人士的线上平台 Tagtaste 进行合作,共同研究味觉基因组学。

“这么说可能令你惊讶,但一个专业调酒师的效率可能确实与他(她)的基因有关。”Scaria 表示。

 Tagtaste 的客户和合作伙伴包括百事可乐、可口可乐、雀巢、国际茶业委员会(International Tea Committee,简称ITC),以及不少全球连锁酒店的行业巨头。在该公司看来,“味道”是一个高度严谨的业务。

“如果一个顾客为了某款咖喱花了3000卢比,为了某个汤饮花了5000卢比,那作为商家,你就必须得确定自家产品的口味一定要对。” Scaria 说道。

除了餐饮,IGIB 还涉足了健身行业,他们和 Adam’s Genetics 一起做研发,试图满足体育产业相关公司的产品需求。

“其中一家公司做的是板球相关产品。我们知道,每个球员都可以通过基因检测来看出他们的运动表现,我们也可以据此研究他们最恰当的食物摄入量。由于基因不同,就算大家吃同一种食物,也会出现有的人增重,有的人不增;有的人增了体重却没有增肌,当然也有人增体重的同时也增加了肌肉。除了增肌之外,基因检测还能看出一个人是否容易受伤,或者某个训练方式是否适合他的身体。就比如举重,有的板球运动员的基因可能就不适合用举重这种方式来提高运动表现。”Sivasubbu解释道。

未来

印度人口占全世界的17%,但从世界范围来看,只有0.2%的基因组数据来自印度人。在基因检测领域,印度有能力成为行业领导者。在南亚次大陆上,我们见过了太多的疾病和痛苦,如果印度的科研机构和企业组织能提供基因图谱,那么世界也能尽快找到诊断和治疗相关疾病的方案。

“我们能做的是贡献创造性思维。我们没有发明出电脑,但我们这里却诞生了繁盛的IT产业。同样道理,我们虽然不是基因测序技术的发明者,但在不远的将来,这里也会出现繁荣兴旺的‘基因信息经济’。”Premas 的 Gupta 表示。

关于基因产业,其实还存在更多可能性:

“很多权威专家已达成共识,未来5~6年,全世界将有15%的人口完成全基因组测序。到时如果我需要一个100GB的基因组序列数据,那么15亿进行基因测序的人要提供的原始数据就得达到25~30艾字节(EB)的数据。这是什么概念呢?YouTube平台上发布的全部数据内容加在一起,也不过0.8艾字节。可以想象,整个数据分析量是多么巨大。这时候如果我们能有效地培训和调动好国内基因产业的劳动力,那就是创造了一个新的行业。我们有可能在未来二十年里成为全球基因数据分析行业的领导者,就像我们的IT产业过去所取得的成就一样。”

Gupta对印度基因产业的未来信心十足。

End

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