基因測序路在何方——專訪LifeTechnologies銷售總監柴映爽

　　近年來，基因測序技術飛速發展，使得幾十個甚至上百個基因的測序能夠在幾天之內完成，測序的成本也下降到普通百姓可以承受的范圍，這使得基因測序的臨床應用成為可能。在臨床研究方面，外顯子組甚至全基因組的基因測序大大加速了疾病分子標志物的尋找，使得多種疾病病因的診斷與分型與以往相比更加精確，在用藥時也能更有針對性，實現靶向治療。由于疾病分子標志物的明確，越來越多的藥物市場得到細化，藥物與分子診斷方法同時報批、獲批在美國已經成為一種趨勢，相信也很快會在中國發展起來。

　　分子診斷技術的發展

　　利用對人體DNA分子的鑒定來輔助診斷的技術（分子診斷技術）在上個世紀就已經出現了，比如，FISH等核酸雜交技術已經可以進行染色體和基因水平的分析。上世紀90年代，定量PCR技術的興起大大加快了突變鑒定的速度，可以進行DNA上單個位點突變的鑒定，被廣泛應用于臨床。本世紀初，人類基因組草圖繪制的完成標志著第一代基因測序技術的成熟，對一個或幾個基因的測序開始應用在臨床上，對基因突變測量的分辨率得以提升，在傳染病的鑒定以及癌癥等致命性疾病的靶向治療中應用廣泛。除了精度的提高，基因芯片技術的發明使得同時檢測許多基因的變化成為可能。到了2007年，新一代測序技術的進展使得大規模測序的速度急劇提高，成本急劇降低，越來越多的疾病找到了可用于診斷或分型的分子標志物，同時檢測幾十個基因的微小變化也不再困難，對傳染病病原體的鑒定變得更加快速，許多遺傳性疾病都可以實現無創的產前診斷。

　　醫療系統的封閉性

　　科技的進步應用于醫療領域需要經過一段時間，與IT等領域不同，醫療領域是政府監管最為嚴格的領域，合規性是臨床應用上繞不開的問題。一項技術的成熟必須得到政府監管部門的認可才能得到應用，而新技術的批準、質控可溯源體系的建立、收費標準的建立等需要耗費時間。由于醫療事關人命，即使監管部門認可后要在醫生中推廣開來也需要很長的時間。而且，沒有一項醫療技術能夠百分之百的準確，所以，如果出現問題如何處理也是新技術發展過程中所必須面對的。

　　新一代測序應用的關鍵

　　新一代測序的應用涉及到測序儀器、測序試劑、生物信息軟件與數據庫的相互配合，雖然這項技術在21三體綜合癥的產前診斷等應用方面展現出了極好的前景，但我們必須承認，在從基因序列到疾病的探索中，還有許多未知的問題需要解決。現在，一些IT巨頭也開始利用他們在信息技術上的優勢來介入這一領域，比如，Google投資的23andMe以及Foundation Medicine公司就試圖利用測序結果來對患病概率的判斷或診療方案的選擇上給出一些建議。測序儀器、測序試劑盒、信息服務的協同配合會大大降低臨床應用的難度，促進實驗室里的高新技術走入日常的醫療、甚至普通百姓的生活中。

　　G=記者

　　C=柴映爽

　　G：能否給我們聊聊基因測序的歷史，第一代測序到現在取得了什么樣的成就，有些什么樣的應用？

　　C：第一代測序在很多方面有應用，除了科研實驗室以外，還在法醫系統、公安部門犯罪鑒定、食品安全病原體鑒定等諸多應用市場都已經有了成熟的解決方案。一代測序在臨床上經過了十多年的發展，逐漸建立了完整的體系。一般來說，一項技術如果只能停留在實驗室里，那不是一個真正好的技術。而一項好的實驗室技術要應用到臨床，必須還要添加一些其他的條件。首先，技術的使用和相關產品要符合監管部門的要求；其次，與實驗室應用相比，臨床醫生要求該技術的臨床意義更加直觀化，診療工作才能得到有效的指導。從2011年，臨床市場測序概念變得非常火熱，以往的量變逐漸轉化為質變。Lifetech的測序儀的銷售開始變得非常好，有很多醫院在采購。

　　G：這些產品都是有注冊證的嗎？

　　C：是有注冊證的，我們的多數產品都被FDA或CFDA批準，包括定量PCR和測序儀。作為臨床產品，合規是第一要求。2011年一代測序儀銷售變好是因為有幾家測序的試劑盒公司拿到了CFDA的注冊證，合規的要求解決了。同時，測序技術的發展使成本降低，變成老百姓討論的話題，促進了測序市場的發展。現在很多臨床應用用一代測序取得了很好的效果。但分子診斷市場需要多種平臺以滿足臨床工作的不同方面需要，一代測序最為可靠也最為直觀，但有些需求還是適用定量PCR，而美國FDA這一兩年批的一些比較前沿的伴隨診斷可能用的還是FISH（熒光原位雜交）或者定量PCR。

　　G：如果一代測序效果好的話，是不是醫院就沒有動力進行測序儀的產品升級？

　　C：這個要具體問題具體來看。一代測序比較適合明確的少數靶基因的測序。很多疾病的目標基因的檢測是明確的，用一代測序就可以解決，成本也不算高，操作也方便。還有一些疾病靶基因更加復雜，對新一代測序有需求。但是存在一些問題，就像十年前的一代測序一樣，合規還沒有解決。這是新一代測序在臨床上應用的一個束縛。有一些基因突變信息對臨床的意義還不是很確定，作為診斷標準就有爭議。而且新一代測序都伴隨有生物信息學處理的問題，很多醫院在這個方面還很難有人手來解決。另外，應用市場的更新比較慢，一旦形成一種標準，很難改變，收費標準、質控體系都要需要比較長的時間才能建立。

　　G：看來是一代測序和新一代測序各有千秋了？

　　C：如果測3-4個基因，用新一代測序成本并不見得低；幾十個基因，新一代測序就比較合適。選擇哪個，還要考慮到日常門診量。對lifetech來說，我們提供多種分子診斷技術平臺，一代和二代測序都很重要，目前不會放棄一代測序的進一步開發，也不會放棄定量PCR。對整個分子診斷的產業鏈來說，甚至FISH（熒光原位雜交）直到現在都有適合使用的環境。目前的分子診斷是用一代測序作為標準，未來二代測序經過驗證以后相信就可以使用了。

　　G：謝謝您的回答。接下來我們來聊聊lifetech吧，您能否介紹一下lifetech在基因測序方面的歷史與積淀？

　　C：Lifetech是2008年由ABI與Invitrogen公司合并而成的，ABI公司是定量PCR和一代測序儀的發明者，是目前分子診斷技術平臺的領導者公司。ABI公司1984年成立，1986年用蛋白質測序的原理制造了世界上第一臺基因測序儀，1998年Craig Venter用ABI的全自動測序儀開始了人類基因組的測序，最終和NIH共同完成，帶來了很大的成功。之后ABI公司又開發了的二代測序的SOLID技術，以及近幾年高速發展的Ion Torrent技術。Ion Torrent儀器因為小巧靈活，更受到應用市場的歡迎。我們對應用市場非常重視，考慮到應用市場對測序儀的使用需要各種上下游的解決措施，因此我們在不斷開發和測序儀相關的各種配套解決方案，目前這個行業里，這些配套解決方案lifetech都是第一個做的，而且做得很成功，帶動了其他公司的學習和跟進，也促進了這個行業的不斷發展。

　　G：能不能簡單介紹下您的從業經歷呢，是怎么和基因測序這個方向結緣的？

　　C：我本科是上海醫科大學的，研究生是在國家疾控中心病毒所，90年代供職于歐美的醫藥公司，2004年加入ABI公司。ABI是非常堅持技術的公司，技術更新非常快，也非常重視應用市場。

　　G：ABI與Invitrogen的合并產生了lifetech，Ion Torrent是2010年被lifetech收購的，2012年lifetech又收購了癌癥生物信息學公司Compendia Bioscience，2013年lifetech以136億美元被thermo fisher公司收購。您是怎么看待這些并購的？并購對推動公司發展有沒有什么積極的作用？

　　C：并購的好處是有機會帶來思路方式的改變，很多科研公司做應用市場都不成功，原因是思維模式很難改變。我看過一個紀錄片，講非洲母象帶著小象陷在泥塘里，小象站在母象身上掙扎了好久都沒能脫困，越動越下陷，最后附近的居民用棍子、繩子才把它們弄出來。這里，棍子、繩子就代表了新的思維方式，靠母象自己已經無法改變，必須有外力的介入才能改變思維方式。ABI公司在經歷并購之后，在應用市場腳步加快，擁有了分子診斷行業大部分的平臺，客戶可以靈活選擇使用。

　　G：近幾年基因測序技術速度大大提高，成本大大下降，但在序列的理解分析方面仍然面臨很大的挑戰，美國的23andMe也是因為在健康分析方面不能讓FDA信服而被停止了相關業務，不知道lifetech 在生物信息學、序列的建模分析方面進展到了何種地步？這是lifetech的重點嗎，還是lifetech在基因組方面的興趣僅僅在于測序？

　　C：測序等分子診斷業務不是平臺業務，是內容的業務，至少包括三個部分，儀器平臺、試劑，與信息服務。這三者都很重要。Ion Torrent儀器很好，但也需要快速的發展試劑、信息服務，需要解決醫生的具體需求。測序技術發展很快，可能明年就有更好的儀器，更低的成本，但仍然不見得能夠幫助醫生解決工作中的問題。我們Lifetech一直在考慮，醫生為什么需要這個技術，技術的哪些方面才是有意義的，醫生怎么樣才能更好的使用這個技術，為此我們不能只狹隘地盯著發展技術平臺，同時還要發展相關試劑與信息解讀服務。目前lifetech在測序的生物信息學方面也走在前列，我們剛剛推出了Ion Reporter軟件，這個軟件是測序平臺與信息解讀的接口，提供了很多有用的數據庫，比如Compendia癌癥生物信息學數據庫，全美Top20家藥廠中17家都在使用。比如合作的Ingenuity數據庫，是全球最Top的生物學數據庫之一，還有一些公司在開發專業的數據庫，像母嬰保健的無創數據庫也有，我們的平臺可以訪問其中的所有信息。操作簡單方便，一鍵式從數據到結果。

　　G：能不能聊一聊lifetech與達安基因的合作，是達安為lifetech配套測序試劑嗎，您認為這種合作在推動國內企業的技術進步方面能起到怎樣的作用？

　　C：中國臨床市場對一代測序非常有需求，非常需要符合衛生部門監管規定的試劑盒，我們與達安基因合資的立菲達安公司是在做一代測序試劑盒的開發，合作的方式是共享收入。目前有一些測序試劑盒像乙肝、丙肝、結核等已經有注冊受理證，正在臨床體系考核的最后階段。本土化是我們開展中國業務的方向，通過與國內正規公司合作，對國內市場，對我們這類外企都有益處。定量PCR的臨床診斷應用方面中國走在世界前列，與我們十多年前和達安的這種合作有很大關系。在二代測序方面，我們也在與包括達安基因在內的多家公司合作，在一個快速發展的市場，合作是使我們保持領先地位的最好方式。同時這類合作會包括一些最新技術的引進和分享，帶動了國內企業的技術進步，對我們國家和人民來說都是一件好事。

　　G：聊到基因測序的臨床應用，目前世界先進的測序臨床應用走到了哪一步，能不能舉一些世界上先進醫院的例子？

　　C：在美國，測序的臨床應用有CLIA(Clinical Laboratory Improvement Amendments)制度，持有CLIA執照的實驗室研發的制劑、技術等也可以合法進入臨床，合理收費。包括PGM和Proton在內的Ion Torrent測序儀以及Ampliseq試劑盒在臨床上得到了廣泛的應用，比如波士頓兒童醫院有產前遺傳病篩查的項目，M.D. Anderson癌癥中心、美國梅奧診所等醫學中心開展乳腺癌、直腸癌等癌癥相關的熱點基因檢測。

　　G：目前國內的測序臨床應用現狀如何，在您所知的使用Ion torrent技術的中國醫院中，能不能大概描述下他們在利用這項技術在進行怎樣的臨床研究或臨床應用？

　　C：國內一代測序早有應用，有一些產品獲得了注冊證。而包括Ion torrent技術在內的新一代測序在國內還停留在臨床研究上，結果用一代測序來進行驗證。比如上海兒科醫院在開展遺傳性肝病臨床表型和基因型的研究，北京協和醫院在開展胃腸腫瘤的基因突變研究，武漢同濟醫院在心血管領域開展基因相關的研究，等等，這些研究其實在國際上也是走在前列的。新一代測序應用于臨床研究在國內主要集中在四個方面，包括遺傳病、母嬰保健、腫瘤、血液病的研究。在多基因研究中，需要大量的病例而樣本取材又不容易，Ion Torrent通量靈活，僅需要10ng取材，優勢非常明顯，符合這些臨床研究工作的需要。我們在國內醫院已經有150多臺Ion Torrent，市場優勢非常明顯，和Ion Torrent適應臨床研究工作的自身特點是很有關系的。

　　G：美國FDA去年年底暫停了23andMe的健康分析業務，中國衛計委今年年初也暫停了新一代測序的臨床應用，要求相關產品都進行嚴格的申報，拿到注冊證后才能應用到臨床上，您認為要促進新一代測序成熟起來，從實驗室走向臨床，還需要哪些環節與工作？

　　C：一項技術要應用到臨床，醫院系統是無法繞開的，必須使技術符合這一體系的要求。而23andme沒有進入這一體系，它和類似公司的健康分析不能取信于醫生，反而干擾到他們的判斷。新一代測序還有很多的路要走，我認為對新一代測序臨床應用的叫停對市場反而是非常好的促進，對行業發展起到了一個指明方向的作用。就好像90年代初的定量PCR，由于有樣本污染等問題，每家醫院結果不一樣，給行業帶來混亂，于是衛生部批準了10家準入實驗室，等相關的試劑盒通過注冊審批，質控管理體系建立后，實驗室試點就停止了。現在已經有1800家左右國家批準的PCR實驗室，廣泛應用于醫療診斷。分子診斷對質控要求相當高，有很多的研究，即使是一代測序，如果沒有質控標準，不同的機構給出的結果也可能會不一樣。監管部門通過嚴格申報過程，可以引導市場，使市場把新一代測序應用的基礎打得更扎實。不管是測序儀器，還是試劑盒、軟件，都要得到監管部門的許可，這是應用于臨床診斷的必要條件。對于lifetech新一代測序的申報，Ion Torrent已經在2013年11月得到了美國FDA的510K的豁免，預計今年三季度可以在美國臨床上市，在中國我們已經開始了臨床注冊計劃。

　　G：您能否為我們展望一下未來5年，世界范圍內，新一代測序還會帶來哪些臨床上的新的應用？

　　C：未來測序儀器會變得更加小巧靈活，也許還會有新的測序技術發明出來。新的儀器的出現對市場擴大是好事，也表明市場需求非常迫切。未來5年測序的應用還是以基因為基礎，在跟基因有關的領域發揮作用。傳染病、遺傳病、母嬰保健、癌癥等方向市場剛剛開始，未來這些市場會越來越大，越來越成熟。在未來5年，基因檢測可以幫助很多疾病得到快速的診斷，比如說感染性疾病，現在有些藥敏試驗時間比較長，等檢驗結果出來病人已經出院了，只能在隨訪中更換用藥方案。而新一代測序可以一次性分析多種抗生素耐藥結果，對醫生的治療就相當有利。另外隨著基因靶向藥物越來越多，如何得到最正確的用藥選擇方案，就需要一代測序和新一代測序結合來給出結論。10年以后，也許新一代測序會帶來健康生活模式的變化，可以為人提供個性化的健康生活的建議。

　　G：最后和您探討一個問題，我們剛剛談到23andMe健康分析業務的被禁，我覺得是當前的數據解讀技術還是不夠成熟，所以不能讓FDA信服，現在以Google為代表的IT巨頭開始投入更多人力、財力在這個領域，您認為IT巨頭的大舉介入是否能快速促進數據解讀技術的進步，促進這個領域的發展？

　　C：基因測序產生了海量數據，至少帶來兩個問題，一是存儲所占空間太大，傳輸、計算也會變得很慢，優化算法、優化存儲格式就很有必要，二是有用數據的篩選，如何整合數據庫。現在是一個IT變革的時代，技術正飛速發展，IT公司的介入有望在這兩個問題上帶來新的解決辦法。Lifetech也希望能與更多生物信息學公司（包括國內公司）合作，研發出標準、安全的方案，結果簡單、明確、可溯源。既符合醫生的診療實際，又符合行業監管部門的需要。事實上，新一代測序技術的發展需要各種學科的參與，包括醫學遺傳學、生物信息學甚至硬件學科的參與，這樣才能使技術更好的滿足醫生的需要。