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    光明日报 2019年06月21日 星期五

    打破垄断的基因科学“处理器”

    作者:本报记者 严圣禾 党文婷 《光明日报》( 2019年06月21日 04版)

        基因技术是被看作能够改变人类未来的科技,也是未来科技发展的主要趋势之一。就像计算机中的“处理器”,基因测序仪是获取基因组数据的核心设备,在基因检测、基因编辑、基因合成等领域有着决定性地位。去年10月,总部位于深圳的华大智造,发布了全球日生产能力最强的基因测序仪MGISEQ-T7,单日数据产量可达6Tb,6台机器1年就可以完成10万人的基因组测序工作,且每Gb测序费用仅为5美元,测序成本目前全球最低。其背后,正是“中国智造”掌握核心技术实现“从无到有”,打破国外尖端科学仪器垄断的生动故事。

    下定决心不再被“卡脖子”

        事情要从7年前被“卡脖子”的一幕说起。2012年,当时的设备提供方——一家居垄断地位的基因技术企业单方面要求试剂提价,不仅报价涨了好几倍,新仪器难以购买,老仪器也不再维修。

        “我们希望将基因组计划中获得的技术和成果向医学临床转化,而要推进临床就需要获得仪器所属企业的许可,对方却并不支持。” 华大智造首席运营官蒋慧说。

        核心技术和设备掌握在别人手里,不合理的要求和规则随时会出现,就如同被扼住了发展的咽喉。回看基因测序的产业分布,在过去很长一段时间内,上游都被少数几家外国企业把持,例如基因测序仪巨头企业Illumina在基因测序仪核心技术领域的专利数就高达四位数,专利保护也如“铜墙铁壁”一般。

        “如果对生命认知的第一发现不是由自己完成,那以后我们只能站在巨人肩膀上做事,一旦巨人不让我们站了,就会摔得很惨。”华大智造总裁牟峰说。从那时起,华大便下定决心要打破垄断的局面,不再受制于人。

    集成创新让测序仪“桌面化”

        作为基因测序的核心设备,测序仪的研发制造有着极大的难度。

        “生产测序仪需要机械、电子、化学、物理、分子生物学、信息等学科的结合,还涵盖了试剂和耗材以及软件研发等多个方面。”牟峰说,技术门槛高之外,高额的资本投入、漫长的研发周期也是测序仪产业化的难点,从研发到投产,往往需要几十亿元资金和数十年时间。

        2013年,美国基因测序领域排名第三的CG公司正面临困境计划出售,看中CG公司的技术优势,华大果断出手对其进行全资收购,解决了专利问题。

        CG当初的产品是超高通量的超大型设备,一台测序仪的售价高达1200万美元,非常昂贵且不利于市场化。当时CG的样机重达两吨,宛如一座“黑铁塔”。

        为了让测序仪进入更多的研究机构和临床应用,华大的研发团队开始进行一系列的自主创新:找到万里挑一的测序酶,使生化反应时间可以缩短到1分钟内;开发了业内领先的单管长片段测序技术(stLFR)测序技术,推动高精度基因组测序的普及……

        依托其自有技术路线和不断强化的技术优势,自2015年以来,华大智造针对医院、科研机构的不同需求,已推出多款不同通量的测序仪,其产品和技术的用户扩大到16个国家和地区,全球装机量超1100台,让原来的大型设备“桌面化”,更加便捷、快速、低成本地服务于医疗和科学研究。

        目前,华大智造累计投入研发经费超过50亿元,在一批关键核心技术上取得突破,申请技术专利580余项,是全球三家、中国唯一能研发并量产临床级高通量基因测序仪的公司。

    拓展全产业链成为“领跑者”

        如果说测序仪的制造,难点在于技术,而要想真正占有市场,还隔着配套供应这条“鸿沟”。例如针对每个测序仪平台,都有专门的整套测序试剂盒和试剂,如果没有试剂,测序仪就如同一堆废铁。据了解,在我国造出自己的测序仪之后,一些国际大公司试图通过控制试剂、酶的供应来封锁新生的中国测序仪制造商。

        同时,要让用户放弃多年惯用的旧设备改用新技术也同样存在很大阻力。“一款新仪器如果采用的是全新的系统,自己‘另起炉灶’,要获得整个市场配合是很困难的。”蒋慧说。

        要做基因行业的“领跑者”,就要继续迎难而上,拓展上下游的链条,配备包括设备、系统在内的成套解决方案。

        如今,从仪器核心的光机电液到测序试剂和测序芯片等核心耗材,以及相配套的自动化设备,华大智造都已实现了完全自主可控,不但保证了供应链的安全,也为科研机构、下游厂商等用户发展提供了更好的设备选择和服务支持,并以更开放的姿态推动全行业生态的建设。

        “现在我们的核心工具并不落后于人,有了工具的领先,从科研到产业的整个业态都会形成引领优势,这是完全可以预期的。”牟峰说。

        (本报记者 严圣禾 党文婷)

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