|
用 “拨云见日” 形容单细胞测序技术的优势一点也不为过，在此之前，传统的高通量测序得到的都是多个细胞的平均数据。
自 2009 年面世以来，10 余年的发展让单细胞测序技术炙手可热 ——“高通量”、“多组学”、“单细胞”，每一个标签都是业内狂欢的理由。2015 年，以液滴微流控和微孔板为主流的高通量测序技术发展起来后，10X Genomics 凭借着液滴微流控技术在 2016 年成功推出全球首款单细胞测序仪，此后，便长期占据全球市场，市场份额达 95%。根据 Emergen Research 的数据，2019 年，全球单细胞测序市场为 11.316 亿美元，预计到 2027 年将达到 32.306 亿美元。Bio-Rad、Illumina 曾一度挑战 10X Genomics 在单细胞领域的地位，但无一成功。究其原因，单细胞测序仪的读长、捕获效率、单次处理细胞数等等都是 10X Genomics 问鼎的核心所在。在国内，万乘经纬基因科技（北京）有限公司（10K Genomics，以下简称 “万乘基因”）也在尝试探索，并在近日发布了单细胞测序仪 PerseusTM，这也是国内首款液滴微流控单细胞测序仪。万乘基因的创始人施威扬博士告诉生辉：“我们的单细胞测序仪可放置 4 块独立运行的单通道芯片，用户可以根据样本数量，选择适当的芯片数目。每张芯片可一次性完成 100 到 20,000 个细胞的单细胞文库构建，细胞捕获率高达 50-60%。” 在发布前 2 个月，万乘基因刚刚完成数千万元的 Pre-A 轮融资。图 | 万乘基因创始人施威扬博士（来源：受访人提供）2015 年，基于液滴微流控和微孔板原理的高通量单细胞测序标记和建库技术几乎同时出现。前者基于流体力学原理实现细胞分选，适用于高通量、大规模的单细胞研究；后者利用大量的微孔完成细胞的捕获，随后进行单细胞转录组文库的构建。2016 年，10X Genomics 率先推出了以微流控为基础的高通量单细胞测序平台 Chromium Controller，迅速占领市场。其技术核心是含有 75 万种 barcode 的油滴包裹的凝胶珠（GEMs），能在 10 分钟内自动完成多至 80,000 个细胞的捕获。同一时期，中国最早一批做单细胞测序的公司也开始发展起来，且大多数公司都采用了微孔板的方式。“我们在实验室将两种技术都进行了试验，很快发现微孔板尽管操作容易，入门门槛低，但有很大的局限性 —— 不能够进行更复杂的生物反应。尽管微孔板和微流控都可以做转录组，但推到要测量细胞其它信息的时候，微孔板就完全不适合了”，施威扬补充道，“所以我们很快决定走微流控的路线”。“实际上，这种技术本质就是把原来在试管里进行的试验缩微化到一个个小液滴中进行，我在实验室搭建了整套的微流控、芯片制造等平台，开始了研发，做源头技术的创新者也是我秉持的理念。”为了将技术转化落地，2018 年，在施威扬及联合创始人吴子牛的推动下，万乘基因落地上海，并在 2019 年完成了合力投资独家投资的 500 万元天使轮融资。“我们想将这个技术在中国推广，更想让价格降得更低。” 施威扬说道，让单细胞测序技术不再是少数的、昂贵有钱的实验室所有的特权，这是施威扬创立万乘基因的初心所在。10X Genomics 的设备成本大约是 100 万人民币 / 台，试剂成本约 1 万人民币 / 反应。在 2016 年推出首个单细胞测序平台时，该公司收入为 2700 万美元，在 2020 年增长到了 3.6 亿美元。从 2019 年在纳斯达克上市以来，市值已经增长四倍多，高达 200 多亿美元。目前，全球 95% 以上的单细胞测序科研和应用市场都被被 10X Genomics 为代表的公司占据。“我们的核心器械都实现了国产化，整体成本是相当低的。” 施威扬表示。单细胞组学被业内人士称为窥探细胞的 “金钥匙”，这种技术能够检测单个细胞的转录组、基因组、蛋白质组等。相关技术也被用于肿瘤微环境、免疫治疗、动物胚胎发育、心血管疾病发生发展等众多生物医学相关领域。“单细胞转录组测序是 5 年前就有的技术，国内很多公司目前也只能做转录组，我们希望持续开发新的组学检测平台和试剂，能够对细胞差异进行多维度检测。”施威扬表示，和其他单细胞公司相比，万乘基因主要的优势在于其技术原研能力。“多组学作为单细胞测序关键的一个指标，在转录组之外，万乘基因会在年内全面推出单细胞 ATAC、单细胞 ChIP-seq、单细胞甲基化、单细胞蛋白质组等高通量测序试剂，填补市场上多组学技术的空缺。”其中，今年下半年将上市的单细胞 ChIP-seq 试剂是基于 2019 年发明的 CUT&Tag 技术，对传统 ChIP 实验有重大提升。万乘基因基于这一实验原理推出的高通量单细胞检测试剂，能够揭示之前单细胞转录组无法解释的生物学复杂性，将单细胞研究提升到新的高度。目前，万乘基因正在全面推动其单细胞测序仪及配套试剂的商业化进程，施威扬告诉生辉：“已经在和几类用户接触，包括以前的科研用户、测序服务商、医院等。”在施威扬看来，下一代精准医疗一定是针对单个细胞层面的诊断和治疗。他解释道：“所有疾病最后都反映在细胞层面，哪怕是同一种疾病，每个病人的病变在细胞层面都是不同的。同样的药物或者疗法，对每种细胞的作用也不尽相同。因此，只有在细胞层面对每一个体的疾病进行精确的诊断，才能有精确的个体化治疗手段。” 单细胞测序技术未来的发展趋势会如 PCR 一样走入实验室，但还有诸多挑战需要解决，“首先是价格问题；其次是细胞分析的通量，现在几千到一万个细胞的通量对于很多研究需求远远不够。”“未来，我们希望能够开发更多的检测组学试剂；另一方面，我们也会做下游应用的开发者，比如抗体筛选、肿瘤检测等。” 万乘基因也和多家免疫相关公司就抗体开发、新抗原筛选达成了合作。目前，万乘基因的团队有近 30 人，施威扬表示，今年也会完成第三轮融资，资金会用于将仪器和试剂推向市场、稳定新的试剂产线、提供新的技术，以及对下游应用的开发。“我们希望能尽快推动单细胞测序技术成为有价值的生产力工具，而不仅仅是科研工具。” 对此，施威扬信心满满。https://www./2020/04/14/single-cell-genomics-competitve-landscape-2020-4/
|
