揭开基因测序的神秘面纱

大家好，我是彭德镇（微信号:ciyizhan），首先非常感谢贝壳社将Bioshow的第一次给了我 。

贝壳社的朋友提出要做基于移动网络的微TED，想邀请我做大白鼠，本着实践是检验真理的唯一标准和我是大白我贴心的简单想法，我欣然应允。贝壳社是一家发展极其迅速的医健行业的众创空间，为医疗、健康行业的创新创业者提供全方位的服务和指导，欢迎大家关注！

接下来我再花一点时间介绍一下自己，目前我任职于华大基因（BGI），从事NGS（二代测序）相关业务，做过PM、BD、DSM，负责过区域的产品开拓和布局，也参与过全国的销售布局与管理工作，因BGI安排需要，在福建、北京、深圳和上海等地方都工作过，籍由这些工作机会，与学术、产业和投资界的朋友有广泛的沟通，我相信NGS相关产业会成就一个新的生态，会融入我们的日常生活。另外，身为BGI一员，我非常荣幸。由于我就职于BGI，又无法代表BGI来表达观点，所以我今天特别声明，本人在群内所表达的所有观点都是起于本人，止于本人，请大家理解。

今天我想分享的内容主要包含以下两个方面：

1）测序技术运用于临床的场景简析；

2）测序相关产业链简析及创新创业机会点简析。

首先，测序技术的运用领域大家都比较清楚，制药、临床、健康、育种和环境等，与非常多的行业相关联。那么由于我目前的工作主要聚焦于临床，所以主要想和大家分享一下测序技术运用于临床的场景分析。前几天在转化医学网砖头哥的微信群，我表达过一个基本观点，临床的运用是从客观的问题出发的，用“互联网＋”的表达，就是运用场景。

当大家都在热议二代测序仪会不会取代一代、三代会不会取代二代的时候，我在想平台的差异无外乎成本、通量、时效、准确性等综合权衡的结果，不存在彼此取代的关系。那么问题的关键就是从临床的痛点出发，去发现新的需求点。那么我们分析运用场景的时候应该怎么去考虑这个问题呢？ 切入点就是人的健康与哪些问题相关，用汪建老师的话来说就是生老病死。

我们进一步分析，人类整个生命进程，基因能施加的影响，主要有以下几个方面：

a）外来基因

人类因为外源的病毒、细菌、寄生虫得入侵，感染相关的疾病，如大家很熟悉的EB与鼻咽癌、HBV/HCV与肝癌、HPV与宫颈癌等，那么大家针对这些临床的痛点，基于不同的平台开发了很多产品，取得了非常多的成绩。但是，在临床上还是会遇到一些情景，医生可以判定病人是因为感染致病，但是因为上述的产品或技术都是对特定的单一或者几种外源病菌的检测，无法做未知病原的检测。当二代测序技术日渐成熟的时候，客观上为未知病原的检测提供了机遇，目前临床上的（N）ICU、烧伤感染、病理检测等都可有海量的运用机会；

b）致病基因

人类的遗传是源自于父亲和母亲，生殖细胞是最不稳定的，这也是人类种群多样性的来源，同时也可能会给个体带来灾难。任何关键基因的编码错误，都会导至相关的疾病，这些疾病给患者个人、家庭和社会都造成了精神和经济的多重负担，那么我们能不能做点什么来预防这这些悲剧的产生，答案是肯定的。临床体系采用三级预防来防止出生缺陷，在孕前、产前和新生儿阶段都有一些筛查和诊断的解决方案。比如无创产前是大家最熟悉的，该技术以一种近似于诊断的准确性基本取代了过去可能会导至胎儿流产或者畸形的羊水穿刺。

三级预防，关键在于三级预防体系是环环相扣，互为补充，就像贪吃蛇一样，是首尾相应的。

关于出生缺陷的预防，基因测序或者说基于基因测序的跨组学解决方案，包括结合一些其他的技术，还有很多的问题需要解决，比如最近科学家就阐明与兔唇相关的基因，虽然这个离临床运用还有很长的距离，但是这代表着未来的方向。

另外，关于致病基因，有两个问题需要特别注意一下，第一，疾病诊断是前提，对患者来说治疗才是关键，需要调整大家一个认识，有一些遗传病，比如遗传代谢病是可以通过药物和饮食等的调节而不影响患者的个体发育和智力成熟的，而且事实上国外在罕见疾病领域有大量的制药企业专门研发孤儿药，虽然患者群体比较少，但得益于他们完善的筛查和登记体系、诊断技术、FDA认证绿色通道和良好的医保环境，这些企业都非常成功。

第二，最近基因编辑技术非常热，尤其是CRISPR/Cas9技术，我曾经与国内该领域顶尖的专家沟通过，现在该技术已经可以非常简单的敲除或者加入一个或者多个的基因，而且已经在小鼠、猴子等动物上成功，相应的公司大家可以关注Editas Medicine、Intellia Therapeutics、Caribou Biosciences、SiDanSai等。最近大家也在讨论，这项技术会不会失控，从而运用于正常胎儿基因组改造，彻底颠覆造物主的恩赐？这从技术上是可行，甚至有非公开机构宣传他们已经做到，这个将面临着极大的伦理问题。基因编辑技术，有他非常多的临床运用领域，我们应该让他走在正确的康庄大道上。那么我们简单总结一下，针对致病基因，应该三级预防，诊疗结合，而测序技术会在其中扮演重要的角色。

c）易感基因

每个个体都是基因与环境互作的结果，除了刚才讲到的外源和致病基因之外，其实很多时候一些疾病是基因和环境相互作用导至的。大家知道，同样处于雾霾条件下的首都人民，有些人会患肺癌，有些人不会。除了暴露环境、生活习性等有差异外，易感基因也起到很重要的作用。现在大家逐渐认识到，肿瘤就是一种因为体细胞突变不断累积导至其失控，从而癌变的一种慢性疾病。现在已经明确的如乳腺癌、大肠癌、卵巢癌、胃癌、视网膜母细胞瘤等都与易感/遗传基因相关。

在这里先解释一个问题：易感基因，刚才提到人类患病是基因和环境互作的结果，那么有些肿瘤发病基因起的作用多，我们通过家系的基因遗传分析，可以找到相关的遗传基因；有些疾病环境起的作用多一些，我们通过患病和正常人群基因的比较分析，找到易感基因。

肿瘤的预防，除了进行注意生活和基因的风险性判定，还有很多的解决方案，比如人的血液里面有游离的ctDNA（circulating tumor DNA）、CTC等相关信息可用于检测个体的健康情况，当然其准确性的提高有赖于随访数据的不断积累，并对系统进行修正。

虽然国内做了很多的努力，但是中国的肿瘤发病率和死亡率还是比欧美国家要高很多，有环境和社会的客观原因，筛查体系和精准治疗的差距也是关键。据美国CDC报道，美国的癌症5年生存率已经可以达到2/3，我们还有很长的路要走。

现在大家都在探讨使用NGS技术一次性检测肿瘤患者个体化用药的全部可能性，这些药物包含所有已经上市的化疗药物、靶向药物及FDAIII/IV期的临床药物，在这方面美国的Foundation medicine做了很多工作，国内的BGI等也在力推该项服务。科学家结合病人的临床信息，参考基因组数据（RNA数据，甚至整个跨组学的数据），不断的累计临床预后数据，会不断提高靶向精确治疗的效果。

另外，肿瘤的免疫治疗最近也很热，且正迈向精准化方向，比如PD-1（程序性死亡受体1），在本月初百时美施宝的PD-1肿瘤免疫治疗药物Opdivo(nivolumab)仅仅花6天就获得FDA批准。最近nature上有一篇文章阐明纽约一家癌症研究所的研究人员对接受了PD-1抑制剂治疗的34位非小细胞肺癌患者进行全外显子测序，他们发现病人携带的突变越多，异常蛋白也就越多，PD-1抑制剂对他们也就更有效果。此处的外显子测序，可以很好的提高受治人群的有效率，是肿瘤免疫治疗精准化的运用方向。

在这里我也顺便提一下，目前肿瘤免疫疗法，主要有免疫调节剂（非特异性）、肿瘤疫苗（主动免疫）、过继性免疫治疗（被动免疫）和免疫结合点阻断治疗这几种，上面提到的PD-1就属于免疫结合点阻断疗法。除此之外，另外一个热点就是CAR-T疗法，该方法是将能识别B细胞表面抗原CD19的CAR（Chimeric antigen receptor 嵌合抗原受体）转入T细胞，体外扩增后回输患者体内，可以杀死表达CD19的肿瘤细胞，相应公司可以关注Juno Therapeutics、Kite、Syzcell、Beike、Jmstemcell、ACROBiosystems等。

大家知道，肿瘤致死的一个主要原因就是肿瘤的复发和转移，除了用PET-CT可以用来监测之外，运用ctDNA测序技术加免疫组库测序技术结合，也可以监测患者体内的肿瘤细胞和免疫系统的变化，从而达到监测的目的。

另外，有一些代谢和心血管相关的易感基因，相关的基因检测也能提示相关风险。研究还发现有一些慢性疾病如II型糖尿病与肠道微生物相关，通过肠道微生物的种群和数量检测，可以提示个体罹患糖尿病的风险。

d）老化基因

抗衰老是人类永恒的追求，在这个领域也有很多的潜力，比如干细胞生物保养与治疗，通过免疫调节，提升机体的免疫力。人类对慢性病，如糖尿病、心脑血管疾病的研究才刚刚起步，未来还有很大前景。

通过上述对NGS的临床运用场景的梳理，接下来我再花一点篇幅简单介绍一下测序相关的产业链，为了聚焦NGS，并不做过多的关联行业产业链拓展。在此我们先规避一个问题，就是商业模式的封闭和开放问题，每一家公司都会结合自己的资源和市场的环境采取不同的策略，这本身没有对错，苹果和谷歌是这两个极端的例子，他们都很成功。

现在我们开始梳理，NGS这个行业主要分为样本处理、测序和数据分析存储这几个关键环节。目前测序仪主要由Illumina、Lifetech和CG三分天下的格局，其他一些测序平台如Pacbio、MinION、Genia等还需逐步改进升级并找到自己的运用场景，国外另外也有一些新的测序仪器在研发之中。在测序平台这一块基本是巨头或者巨头代理人之间的竞争，目前入局的主要有BGI、DAAN GENE、berrygenomics、capitalbio、novogene、Wuxi AppTec、Cloudhealth99等，因为市场竞争的加剧，测序仪市场将会变成既成市场，并同时伴有两极分化，超大和变小，前者适合工厂化（临检所和CLIA认证&LDTs(Lab developed Tests)），后者适合临床实验室。随着基础测序技术的不断扩散，就像之前的PCR仪一样，将进入越来越多的实验室，最终将被市场消化为一种常规技术。

虽然NGS测序成本正以超摩尔定理的速度急剧下降，但是成本毕竟是存在的，在WGS没有普及之前，或者说从临床需求出发，capture-seq（目标区域捕获测序）将是限制测序成本的主要原因，之前这块市场由安捷伦、罗氏等巨头占据，随着新的技术的不断出现，捕获成本将会不断下降。国内也出现了一些新的解决方案，如SysBiomics公司，会让测序之前的捕获成本成几何级数的成本下降。另外对于一些超出单纯测序的特殊需求，比如微量、液体活检CTCs分离、Exosome（外泌小体/外切体）等，也会诞生一些测序之前的上游解决方案，目前已经布局的如BGI、J.H Biotech、Lidebiotech、Johnson&Johnson等。

在这些底层技术和平台成熟之后，测序技术真正的运用才刚刚开始，未来会有更多的类似于甚至是超越无创产前的运用场景出现。这个判断的基本逻辑在于：

第一，目前临床医生对于NGS的技术还不甚了解，没办法将更多的临床问题导入到该平台解决；

第二、虽然测序成本不断下降，但是还是不够便宜，随着上面模拟的平台充分竞争及捕获技术成本下降之后，会真正的解放测序技术本身，当成本不是主要矛盾的时候，很多想用用不起的运用场景就会自然出现，这就像以前大家买不起大哥大，现在却能用得了智能手机；

第三、大众对基因认识的逐步提高，会释放越来越广阔的用户群体，并将使得测序技术市场化越来越成功，并逐步融合进入日常生活；

第四、监管层会因为测序技术给国家带来的经济和社会的利好以及对该技术的不断消化学习，而不断的放松和规范化监管。公司是逐利到，政府也是，监管会出现收割场，他们就会很快出手。

上面所述的是NGS的上半部分，也即BT的部分，在不同的运用场景都会诞生几家公司，从而形成竞争格局，无创产前是一个很好的示范。未来在个人基因组、未知病原、肿瘤个体化、肠道微生物等诸多领域都会诞生专业的公司，这个是做产业链的上游。上游产业主要竞争的是渠道和公司背后的资源，目前越来越多的资本或者实业公司（特别是制药企业）进入到该领域，比如最近曝出的双鹭药业参股Annoroad、Genetron Health和Inmedi，全面布局基因和免疫治疗相关行业。

看完上游，再看下游。测序产业链条的下游将是数据产生之后的一序列的环节：算法、高性能云计算、云存储、安全和打穿临床预后的知识库。在该领域已经有很多大小公司在布局，如tute genomics、FlatironHealth、Genekang、Qynode、miti-medicine、GeneDock、frasergen、Data.bio等等，他们或者全面或者聚焦式的解决该产业链条IT的部分，这些项目将会经过惨烈的竞争，BAT或者BAT系将会入局，最终会有公司胜出并成长为平台，从而占据这块市场。

上面主要和大家一起分享了NGS产业链，从BT到IT，链条的每个点都有相应的企业在布局，这是垂直领域的布局。在相关领域或者结合互联网+的领域，也会诞生一批企业。NGS与个体化靶向治疗相互结合，诊疗结合。同样，在免疫细胞治疗领域两者也可以很好的结。现在无论是CAR-T还是PD-1，都是极其昂贵的疗法，好的适应症群体筛选和预后监测，将诞生巨大的商业机会。另外，药物在研发及临床前阶段，都有很多运用NGS的地方，比较有代表的公司有Wuxi AppTec、BGI、3DBiopharm等。

NGS技术结合互联网，符合互联网＋的大趋势，这是该项技术从临床走向健康，从专们群体走向普罗大众的最后一公里，现在有一些企业在布局，如genemall、360gene、Ceeppies、GeneX、Wegene、CRCancer等，在该领域商业模式探索极为重要，免费理论（循环补贴）和长尾理论将为该领域带来长久的繁荣。

做个简单的总结，NGS在自身的BT+IT的垂直领域（包含补充技术）、与关联产业联合（还可以拓展到育种、环境等很多其他关联领域）、与互联网融合都有着巨大的机会，当这个大生态环境成立之后，还会诞生一批服务性的产业，比如资讯、咨询、招聘、金融、保险等，国内也有一些做的比较好的比如360zhyx.com、seq.cn、knowgene、Biomedlink、genebook

等。待这些一切成熟，基因测序行业将无处不在，最终全面融入人类的生活，我们期待这一天的到来。

我的分享到此，谢谢大家！

作者微信号:ciyizhan

Q1：怎么看NGS测序后临床治疗的方法进步？是否测序后就一定能够实现精准治疗？

A1：测序是精准治疗的重要组成部分，但不是全部。一些疾病，尤其是复杂疾病及慢性病了解还很不清晰，所以还有赖科学到进展，这也是为什么人类基因组之后还有蛋白组等很多科学项目开展；另外一方面，精准治疗也是一个data积累到部分，而且是由预后数据的积累才有价值，这些数据库的积累会提高精准治疗到准确性和效率。

Q2：即使是测序现在更多的是针对突变层面或者单基因层面的解读，而对于疾病来说是多基因多种突变形式共同决定的。对于目前盲人摸象的解读模式，怎么打破？这也是少数检测被临床广泛接受的一个主要原因?

A2：盲人摸象问题，最关键点就在于我们非常清楚现在对于一些复疾病就是盲人摸象，所以还有赖其他到科学进展，需要多组学，贯穿组学到发展来逐步解决这些问题。life is data.我们正在解答。

Q3： 如何看的到我们这样的公司？专注于NGS 领域人才服务供应商？

A3： NGS人才服务潜力很大，目前专注于高端人才猎头应该比较合适，未来还可以向咨询等领域转型，毕竟所有到事情到最后关键的还是人。

Q4：目前fda批准的药物伴随检测试剂盒有很多类型，绝大多数是现有金标准技术（fish qPCR）。虽然二代测序技术能一次性检测相关靶点，但是与前者相比是不是仍然存在精度上的不足而致使fda审批过程中格外小心？

A4：这其实是一个思路到问题，cell上那边关于信号通路到文章已经阐述的很清楚了。FDA药物都设伴随诊断，这本身是很有好处的，至少是摸了象的，但是因为突变的稀缺性，很可能是找不到靶点，这时候NGS到威力就出来了，而且还有ctDNA、CTC等液体活检。

Q5：您觉得在中国clia有可能推广嘛？还是后面ngs的每一个应用都要悲催的申报cfda？

A5：关于CLIA认证，我觉得目前卫计委针对于无创、遗传病、PGS到试点，基本上接近于CLIA认证。他表明两个态度，第一，这个是可以做的，第二，这个是要逐步放开到，待标准成熟之后，这便是CLIA认证，LDTs是趋势，现在到IVD检测越来越个性，越来越复杂。