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华大基因背后的技术武器

2014-07-01 15:09 | 作者: 来源:中国企业家网 华大基因

斥巨资采购128台基因测序仪,一举成为全球最大的基因测序中心,全额收购美国纳斯达克上市公司CompleteGenomics(下称CG),改变中国生物科技企业被跨国企业单向并购的格局。华大基因向来不按套路出牌。看似有些疯狂的举动,实际是华大基因建立技术优势的精心布局。华大基因的服务规模和测序团队是全球最大的,但在测序技术平台上需购买大批设备和耗材。收购CG实现了资金技术的互补,也使技术优势成为打破原有国际基因市场格局的反击武器。

大数据支撑科研新模式

通常由于科学技术实现产业化的过程周期很长,但在生物科技领域,尤其是在21世纪以后,生命科学由原来经典的实验科学、作坊式的实验科学变成了工厂式大数据的大科学。这种大科学利用数据分析处理,大大缩短了从科学发现到产业化的过程,使得一家机构同时进行产学研一体化成为了可能。

1990年由美、英、日、德、法及中国六国科学家启动的“国际人类基因组计划”,用10年时间、耗费30亿美元才完成了一个人的基因组测序。2007年华大基因只用半年,不到3000万人民币就完成了“第一个中国人基因图谱”。省时、高效的基因测序得益于华大基因在大数据背景下开创的新型基因科研模式,华大基因打造了具有全球竞争力的综合性大平台。在强大“平台体系”驱动下,围绕生命中心法则,建起了测序、质谱、生物计算和国家基因库综合技术平台。

测序平台承载着基因测序产业的重任,它使人类进一步解读生命奥妙成为了可能。华大基因测序平台主要以高通量测序平台为主,此外,还包括了罗氏454测序平台及Ion Torrent测序平台。测序涉及生物学各领域,包括DNA测序、RNA测序、宏基因组测序、甲基化测序、外显子捕获测序等。此外,还有合成平台、基因分型平台、全基因酶切图谱平台等让测序结果更精确的辅助平台。

质谱平台基于高通量质谱技术进行工业规模的蛋白质组学、代谢组学研究及目标分子检测,主要进行蛋白质组学和代谢组学的全谱分析、定量分析、蛋白修饰分析以及目标蛋白、多肽和各种小分子的分析检测,也可以结合基因组、转录组数据展开贯穿性科研项目。

信息中心以实现超大规模生物信息学计算为中心任务,不断提升其在高效能计算、云计算服务能力,为海量数据处理提供创新解决方案。华大基因拥有深圳、香港、北京、武汉、杭州等数个大型生物信息学超级计算中心,总峰值计算能力达到212 T flops, 总内存容量达到35.9 TB,总存储能力达到18.38 PB。其位于深圳和香港的集群的峰值计算能力分列国内生物信息领域第一和第二位,有能力为海量生物信息学数据的存储、处理和分析提供稳定而高效的资源保障。

国家基因库集生物资源样本库、生物信息数据库和生物资源信息网络为一体,通过建立高水平的生物资源样本库、高效的生物信息数据处理、存储与管理系统以及覆盖广泛的联盟网络,有效保护、合理开发和利用我国生物资源及基因数据资源,充分调动、发挥及整合各地区、各单位的资源和技术优势,积极开展广泛交流与合作。

竞争王牌:测序技术革新

2013年3月18日,华大基因宣布完成对CG的全额收购。华大在并购完成之后,保留了CG在硅谷的研发团队,并将团队规模扩大了一倍,同时结合中国本土的经验丰富的研发团队共同合作,开发出将投入产业化应用的临床测序技术BGISEQ-1000和BGISEQ-100。新产品大大简化了样品处理的流程,缩短了整个周期,优化了生物云平台,做到一键式、傻瓜式、大数据库支持,能够进入任何一家医院而不需要任何前期测序基础。在临床产品的精度、可重现性和稳定性方面比市面已有技术提高几个数量级,达到99.999%以上的碱基准确性。

华大的测序技术采取的原理各有不同,其中代表性的有基于焦磷酸化学发光的454测序技术、基于连接反应的边连接边测序技术SBL、基于锚定探针连接的CPAL技术、基于可逆终止边合成边连接技术(SBS)和测序过程中基于氢质子浓度变化的半导体检测技术。

华大测序的特点主要是序列短(30—150bp)、但是检测通量大(从开始的几百Mb到目前的1Tb以上的通量)、检测周期灵活(几个小时到几天)。正是因为通量高,所以测序的价格已经是第一代测序的万分之一,甚至更低。最早做一个人类基因组测序需要30亿美元,现在测序成本只需要1000美元。

如今,华大基因在基因测序领域保持着领先的技术优势,包括效率高、成本低的高通量测序;准确率高的高深度测序;全球领先的基因组组装软件,自主研发的SOAPdenovo软件;而且有着丰富的经验,华大基因已经成功完成几百个物种的全基因组从头测序。

产业化新起点

如今,华大基因已经进入到产业化的新阶段,除了传统的科技合作项目之外,个人基因检测服务于医疗领域,成为了华大基因发展的新起点。

全世界每年约有500万缺陷儿出生,给这些家庭造成了巨大的精神和经济负担。产前筛查、产前诊断是防治出生缺陷的重要方法之一,但是目前的方法都无法达到既精准又安全无创。近年来随着高通量测序技术的发展,DNA测序成本降低,一项新的产前检测技术——无创产前基因检测技术应运而生。华大基因在自身高通量测序平台的基础上,于2010年末推出了产前基因检测服务,只需通过采集孕妇外周血,提取血浆中的游离DNA,就可利用测序方法分析胎儿患染色体非整倍性疾病的风险率。目前,除无创产前基因检测技术外尚有针对染色体病、单基因病的众多项目在研发过程中。

目前全球基因测序领域处于一个快速向应用转化的产业化、民用化发展阶段。整个基因测序市场中从业公司的估值也都将随着产业的爆发而水涨船高,该领域前景将继续受到投资者和资本市场的广泛关注。

基因科技,这个揭示人类生命奥秘的学科,未来必将孕育出全世界最大、最重要的产业市场。

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