畅想：海量单细胞测序，距离临床商业化应用，还有多远？

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· 九哥 | 文  关注基因江湖  ·

做一个开放性的讨论。

非专业人士，对单细胞测序领域本身理解有限，因而没有结论，只是一个逻辑思考框架。

先框定一个范围：海量/高通量单细胞测序，即目前市面上广泛应用在科研服务或临床研究领域的一类技术，以10X genomics、新格元、寻因生物等为代表深耕的领域。

为什么这么限定？

为了避免歧义。广义的单细胞测序技术早已应用在临床。以辅助生殖领域为例，胚胎植入前遗传学检测（PGT）中，挑取单个/极少量细胞进行测序，对胚胎染色体情况进行评估，可以理解为单细胞测序技术的临床应用。同理，肿瘤早筛领域利用循环肿瘤细胞（CTC）、或产前诊断领域利用孕妇血浆中游离的胎儿有核红细胞（FNRBC）进行细胞捕获、测序，也可以理解为单细胞测序的临床应用。

这不在今天的讨论范围内。

所以我们框住一个范围：现在市面上众多应用在科研领域的海量单细胞测序技术，离真正的临床应用，还有多远？

这应该是这个领域内创业者、从业者、投资者都会关注、探讨的问题。毕竟临床应用的天花板、市场容量、想象空间和事业价值，都会比单纯的科研应用高很多。

技术的使命，最终还是来解决人的问题。

笼统回答，很远？目前条件还不成熟？这样空泛的词语，没有太大价值。以基础研究、个案研究成果进行未来场景的推演，也会落入美好的想象。

不妨，以临床应用的思维，来具体、实际地考虑这个问题。

可以用领导经常指导/督促/PUA我们干事情的方法：以终为始，进行倒推，将问题拆解。

示例：

问：我怎么才能马云？

答：马云具备什么特质？我是否具备这些特质，差距多大？为了弥补差距，我需要做哪些努力？

这是一套可以将抽象问题具象化的简单可行的方法论，“目标管理”、“结果导向”等职场常见词汇，有异曲同工之处。即使做不成马云，也有可能成为马小云。

所以，题目的问题，大概可以拆解成四个子问题来讨论：

1.一款临床商业化产品有哪些最基本的要求？（目标）

2.海量单细胞测序技术最有可能先切入哪一个临床细分场景？（方向）

3.在问题2的场景中，单细胞测序技术在问题1所述的要求下，需要解决哪些问题，及怎么解决？（方法）

4.厂家如想在该领域占领临床检测先机，需要提前在哪些方面布局，做哪些准备？（里程碑事件）

问题1：临床商业化检测产品有哪些最基本的要求？

不限定其产品形态，是检测服务，还是IVD\LDT实体产品。

大概有以下几点：

（1）明确的临床价值+具象的应用场景：

临床价值，这应该是放在第一位的，临床产品第一肯定是需求/价值导向，能切实解决临床目前存在的一些问题。

具象的应用场景，在哪一类医院，在什么科室，针对哪一类人群，诊疗路径等等。

无创产前DNA检测（NIPT），解决了既往唐氏血清学筛查准确性不足和大量假阳性孕妇“羊穿”陪跑的问题；在产科/产前诊断中心，面向孕12周后孕妇提供检测，低风险继续妊娠，高风险进行产前诊断确诊，路径很清晰；

新冠核酸检测，准确判断当下时间节点你是否感染新冠病毒，阳了就地隔离，阴了回头再测，也很清晰。

（2）合适的价格+可控的成本

对受检者\消费者是价格，对产品生产者\服务提供者是成本，及留多少利润的问题。

什么是合适的定价？这是一门大学问，可参考贾半仙所写：IVD产品该如何定价？

应该说，产品价格，关联到具体的应用场景，不同场景下的人群，支付能力差异很大，对价格的敏感程度差异也很大。

超市的可乐和饭店的可乐，价格相差好几倍也很常见。

这就关联到第1个问题，你提供的临床价值是不是足够刚性/独特？你产品的应用场景，是放到了三甲医院还是社区医院？你针对的是健康人群的普筛，还是危重病人的检测。

合适的价格，换个医药领域近年常谈的一个时髦的词，可及性。

即，你产品的价格，是不是在该产品的临床应用场景下，支付方（患者/医保）所能负担的？

科学研究可以不计成本的投入，只要能解决关键问题就算成功；临床检测是另一套体系，受检者买不买得起，决定了你能不能卖得出去。

如果你成本足够低，“合适的价格”的主动权就回到了你这边。NGS能在2010年后走向临床，与整体的测序成本指数级下降密不可分。

（3）标准化的流程+稳定可靠的结果

可能你会说，我们现在所做的科研服务项目，也都有标准的SOP流程，结果输出也很稳定。但这与临床产品中这两点的内涵，差别很大。

如何理解标准化的流程和可靠的结果？

笔者曾经发过老败所写文章《创新体外诊断试剂研发的体会与思考：从技术方法到产品策略》，“从生物标志物biomarker寻找，产品应用的目标人群，产品的预期用途，技术方法的选择，产品的设计、开发、生产、技术监管，注册临床试验的设计、实施，监管审批过程中的逻辑博弈，临床应用的效能认可，每一个环节都是风险重重”，最终才可能推出一款用于临床的检测产品。

这个过程，少则2-3年，多则十数年，失败者、无疾而终者不计其数。这样繁复的研发过程、苛刻严格的监管程序、大量的样本验证，朴素（不严格）来讲，为的就是让有一定基础的操作人员，不管何时何地，用你的仪器/试剂，按着你提供的标准操作流程，同样的样本就可以得到相同的结果，这就是稳定、可靠、抗干扰；至于结果准确与否，比如敏感度、特异性指标先放一边，项目不一样，要求也不一样。

标准化流程、稳定可靠的结果是基础，再谈其他。

如果只是提供临床检测服务，以中心化实验室\医检所运营，检测人员、场地、流程均可控，整体难度有所降低，但其中要义不变。

（4）操作简单方便

这些都是加分项，终极形态就是“样本进-结果出”一键傻瓜式操作。

减少了人为干预，增加了批量处理能力，均一化程度还高。机器不知道累，调试好程序可以7*24小时不眠不休吭哧吭哧干活，还毫无怨言，要不大家为啥都往一体机、自动化工作站上发力，医院、实操人员、厂家皆大欢喜。

如果只是提供临床检测服务，以中心化实验室\医检所运营，涉及临床的操作，就是采什么样本、样本采集的难度、暂存条件、寄送-运输方法，越简单越实用。

问题2：海量单细胞测序技术最有可能先切入哪一个临床细分场景？（方向）

技术是相通的，应用可以多元，切入场景可大可小，倒不用局限在单细胞测序目前应用的场景。PCR可以检测新冠，也可以检测HIV、HPV等；NGS可以应用在产前筛查，也可以应用在肿瘤用药、复发监测、早诊早筛各个方面，再细化，针对某一个癌肿的检测，针对某一种用药的伴随诊断等。

把单细胞测序技术作为一种基础工具\方法，再来看这种工具\方法的优势是否可以嫁接到哪些临床细分场景中。

可以从以下几个问题进行依次思考：

（1）回顾：临床检测的目的是什么？

明确诊断，然后进行干预指导。

检测本身不是目的，干预才是目的，让受检者最大程度获益才是目的。

检测后，提示受检者可能罹患哪类疾病及严重程度、遭受什么病毒感染、对什么东西过敏、吃什么药效果最好、提示应该注意某类食物的摄入量等等，或者反之，提示一切正常、或是排除哪一类疾病\感染等，这些对于受检者后续的诊疗方案、生活方式选择都有益处。那么，这项检测就是有价值的。

鉴别细胞亚群，不是目的；分析细胞亚群的基因表达水平，不是目的；分析细胞亚群间的互作关系，也不是目的。得再进一步，进两步，和受检者的健康状况、诊疗方案结合起来，才具备可以成为临床检测产品的基础。

与疾病发生发展、治疗相关的细胞/基因分型、生物标记物Bio-marker等，就是很好检测目标物。

（2）海量单细胞测序具备什么特点/优势，是目前在临床应用领域其他技术所不具备的？

特点：单次试验即可对海量细胞在单细胞水平，对每个细胞的基因组、转录组或表观组，甚至结合蛋白组学技术，进行单一或多组学分析。

这一特点，很像流式细胞仪，是否可以切入流式细胞现有的临床应用场景？探讨。

（3）现在该技术应用最广泛的科研方向是否有临床转化的可能？

目前海量单细胞应用最广泛的方向：单细胞转录组测序（scRNA-seq）。

scRNA-seq主要应用在鉴别各种组织中各类细胞亚群，对细胞亚群的基因表达水平进行全面分析，揭示细胞亚群间的互作关系及特定细胞亚群在发育或者疾病中的功能，目前已经广泛应用在肿瘤异质性、肿瘤微环境、细胞发育及分化、免疫细胞等研究领域。

以2018年的一篇发表在Nature Medicine经典文章为例，作者通过对5个肺癌患者19个样本50000余细胞进行海量单细胞测序，绘制肺癌肿瘤细胞图谱，最终分成了52种不同的基质细胞亚群和12种癌细胞亚群。最后发现，这些基质细胞亚型及其特异性标记基因，可能成为肺癌患者的治疗与预后评估的生物标记物。

癌症早检、进展、监测的潜在生物标记，很兴奋。

（4）再扩展，有没有个别案例，通过该技术指导了临床决策选择，并证明有效？

暂时先甭管项目测了多少样本、多少细胞，花了多少钱，先看有没有这样的案例，考虑这个应用场景下，受检者是谁？采集什么样本？检测什么物质？结果如何？结果如何指导临床决策？干预后的效果？再来考虑是否可以推而广之，及现实的限制。

2020年Nature Medicine一篇文献，文章中报道了一位特殊病例，该患者在进行靶向药物治疗时出现严重的药物过敏综合症，危及生命安全。利用单细胞测序对该患者与健康人的皮肤样本进行对比研究，从病⼈中找出JAK/STAT通路作为潜在靶点，并通过托法替尼(Tofacitinib)治疗后，表达具有增殖特征基因(CR4/CCR10)T细胞显著减少，消除了皮肤炎症，挽救了病⼈⽣命。

指导用药，且有效果，很兴奋。能否推广？

（5）再进一步考虑，一个关键的问题：

这些潜在生物标记物、潜在药物靶标等一旦被发现且证明有效后，后续临床应用中，是否还需要单细胞测序技术来进行检测？抑或就会有其他更简便、直接的检测方式？

担忧。

有没有持续会用到单细胞测序的场景，而非仅仅在biomarker等的研究、发现、验证过程中，在后续的临床应用检测中，也一直需要该技术且无法被替代？或替代成本更高。

探讨。

（6）假设、验证、推翻重来。

问题3：在问题2的场景中，单细胞测序技术在问题1所述的要求下，需要解决哪些问题，及怎么解决？（方法）

如果在问题2中，顺利找到了单细胞测序某一个具体的临床应用场景，就需要再回归到问题1的4个基本要求下，看看当前各个维度面临的差距和挑战。

（1）明确的临床价值+具象的应用场景

在问题2的分析中，应该已经得到解决。

（2）合适的价格+可控的成本

上文已提到，价格/成本与具体的产品形态、应用场景有关。

若不聚焦在具体的产品形态，笼统来看，目前单细胞测序技术单个样本的测试、分析成本在数千元，终端收费在大几千元至万余元不等，若需要增加检测样本数，整体费用会成倍增加。这对于绝大多数临床应用场景而言，确实是难以承受的。

技术升级、核心设备\试剂国产化、样本规模化、市场竞争等也都有助于成本/价格下降。可以看到国内已经有十余家企业布局其中，是有可能把基础价格打下来。

衍生出其他更有针对性、更小巧的临床应用产品，类似肿瘤基因检测靶向panel、病原检测领域tNGS、遗传病诊断领域靶向panel、NIPT领域低深度全基因组测序的逻辑，从而控制住成本，降低终端收费，是否有可行性？探讨。

（3）标准化的流程+稳定可靠的结果

在（1）确定后，逻辑相对简单，过程却会很煎熬，也可能会面临由应用场景限制带来的新的技术瓶颈。将原有试验流程标准化，以医检产品、IVD产品的要求进行打磨测试，固化成标准的检测服务、或成熟的IVD产品。

基础在于，目前单细胞测序领域已经对各种组织样本的解离、复杂样本的处理、建库方法、分析方法都有相当的经验，这是一个巨大的宝库。将来根据具体的临床应用场景，抽取合适的程序，即可实现一个demo版本。

（4）操作简单方便

加分项，在入院场景下更重要。

目前单细胞测序科研场景下，不少厂家就推出了解离设备、建库设备，让科研场景下操作也变得更为简单。基于同样的逻辑，在临床应用场景下，可以期待厂家根据具体的场景、样本类型、通量要求，开发出自动化处理设备、试验\分析一体机。

外送场景下，需要突破单细胞测序目前对于样本状态和转运条件的严苛要求。

问题4.厂家如想在该领域占领临床检测先机，需要提前在哪些方面布局，做哪些准备？（里程碑事件）

（1）具备医学转化潜力的项目研究

自研或合作进行，为将来的临床转化、学术高点铺路，如新格元与南通大学孙斐团队合作的针对无精症的研究，提示scRNA-Seq可用于精准病理检测；

（2）医检或IVD体系搭建

以质量体系为例，除了ISO9001的通用标准外，医检体系下的ISO15189标准，IVD体系下的ISO13485标准，都可以用来指导公司人、机、料、法、环几大模块，趋向更标准化、规范化的全周期管理，也为未来的临床业务奠定了基础。国内相关厂家已有该方向的布局，如寻因生物在近期取得了ISO13485的资质认证。

（3）人才、人才、人才

对医学产品转化有深入理解的研发人才；

对临床检测市场有丰富实操经验的营销人才；

对IVD产品注册报批有成功经验的注册人才；

等等。

（4）其他笔者没想到的。

以上，仅是一位单细胞测序外行人，对于该技术临床应用的畅想，思考框架可能适用于其他新兴技术，欢迎拍砖，更欢迎建设性的讨论，把文中缺失的部分，补充起来。