NGS接龙丨亿康基因CEO陆思嘉:单细胞测序技术开创精准医疗新篇章
BY
陆思嘉 博士
单细胞测序是生命科学研究的极致所在
亿康基因总经理兼联合创始人
MALBAC®发明人,共发表SCI首轮论文数十篇
本期NGS接龙活动,测序中国对话了生殖健康领域著名企业亿康基因总经理兼联合创始人陆思嘉博士。陆思嘉博士是MALBAC®单细胞全基因组扩增技术的发明人,这一技术目前在辅助生殖、产前诊断、优生优育、肿瘤筛查等领域取得了重要进展并已成功投入临床应用。在专访中,陆思嘉博士畅谈了他的跨界科研经历、他对生命的理解以及他对科学极致的追求。
“我是一个典型的跨界科学研究者”
陆思嘉博士的本科就读于复旦大学,其专业为物理与光学技术,从事激光系统、超快光学、显微镜等精准检测相关领域的研究。在当时,正值二代测序技术刚刚起步,如何将光学的精准检测运用到当时刚起步的二代测序中,成了陆博士前往哈佛求学的一个最大动力。
毕业后,陆博士如愿来到哈佛大学,并师从国际知名化学家、美国科学院院士谢晓亮教授。进入哈佛后,正逢谢院士负责的单细胞扩增研究项目启动,陆思嘉博士的研究领域从光学物理领域逐渐转到了基因领域,并在长达5年的硕博生涯中开始了二代测序方面的研究。
陆博士幽默地回应道,自己是一个典型的跨界科学研究者,畅游于物理、化学、超快光学、基因组学、遗传学、胚胎学等领域之间。而基因组学和基因测序本身就是跨界的,不属于任何传统的研究方向。从化学反应的鉴别、光学的可视化到贯穿测序过程中的工程和算法支撑,都是基因测序必不可少的科技因素。
对于自己的科研经历以及本世纪前二十年这一场基因测序技术的浪潮,陆思嘉博士也颇有感触,“我觉得以后的科学进步,从NGS到基因组学,都将是一个多学科的交融过程。基于这一点,我认为国内的教育体制和产业体制都需要进一步改革,以适应新环境和新变化。国外的实验室大多具有多学科融合的特点,例如我们组里面有工程、物理、化学、计算机等各种成员,但是国内这种情况较为少见。中国的测序产业只有在教育体制、科研体制和产业体制发生变革后,才能加速登上新的台阶。”
此外,陆博士格外强调了“产学研”合作对科技成果转化的重要性。他表示:“从中国的各行业发展上来看,‘产学研’的基础并不是很好。在美国,很多高校的学生会接受企业的联合培养,他们也会更加理解产业的特点和需求,产业界也会积极与高校的教授进行合作,共同进行研发,加速科技成果的转化。国内应该建立产学研各部门联合培养学生、共同研发、共享科研成果的机制,共同推进高端人才的培养和产学研的协作,推进科研水平和临床诊疗水平的提高。”
在其看来,企业应该与科研院所、医疗机构建立广泛合作。企业可以利用自己的技术优势帮助科研院所或医疗机构建立技术平台,将产品和服务提供给兴趣和研究方向不同的研究者,最大效益地开发新技术的应用并推广其价值。
单细胞测序:探索生命的一扇窗
细胞是生物体最小的结构和功能的基本单元,其中的DNA携带了除其他体细胞突变外所有表征该生命体特点的信息;此外,细胞也是突变和遗传的载体单元。因此,理解一个生物体,理解一个生命过程,最直接的手段就是研究单细胞层面上发生的事情。
他认为,单细胞测序是当前生命科学研究的极致所在,相关研究对于胚胎发育、神经发育等领域有决定性的推动作用。而单细胞或者少量细胞的测序的主要困难在于,测序的第一步需要先将样本扩增,一旦复制中出现微小的错误,在接下来的指数复制过程中,错误会被不断放大,最终导致我们无法区分这种错误是来自“副本”还是来自“母本”的。
MALBAC®技术利用某种环状结构将副本的复制锁定,让拷贝无法复制自己,所有的拷贝只能来自母本。历时两年,在无数次的失败中不断改进,成熟的MALBAC®技术最终被研究出来,与传统技术比起来,准确性和覆盖度都要好很多,对肿瘤细胞的DNA检测覆盖度高达93%,通常的技术手段只能做到50%~70%。据悉,陆思嘉博士已成功将该技术运用于了辅助生殖、肿瘤研究等领域,并推动了单细胞测序的研发和应用。
从实验室走向临床,我所做的只是追求极致
从科研走向创业,将科研成果投入应用,是很多科学家的选择。陆思嘉博士表示,最初的想法就是希望自己的成果能为人类健康事业的进步做出贡献,而非仅仅停留于纸面的科学论文。MALBAC®的相关文章发表后,实验室收到一名患者家属来信,询问其科研成果能否让其罹患遗传性多发性骨软骨瘤遗传病的家人得到健康的下一代。这个契机触动了谢教授及其团队,他们意识到自己的成果可以帮助中国广大的遗传病患病群体,该技术的落地或将大幅改善下一代的健康状况和生活水平。
“没想到这么快就从实验室走向临床应用。我们早就预测这种技术可应用的空间很大,但具体用在哪些方面,我们并未多想。当时只是想追求科学上的极致。谁也没有料到,MALBAC®技术这么快就能够造福患者,”陆思嘉博士笑谈道。
2014年9月,全球首例MALBAC-PGD™健康宝宝出生,体重4030克,身长53厘米,随后的脐血基因检测再次证明,宝宝不携带遗传性多发性骨软骨瘤的致病位点。截至2017年,亿康基因运用该项技术成功阻断遗传病150余种,已帮助2000多个家庭获得健康的宝宝。
“已来”和“未来”,是应该抓紧的“将来”
谈及当前行业的突出问题,陆思嘉博士指出,中国基因行业的第一个问题在于大部分企业处在产业链的服务端,即提供测序服务阶段。而实力强大的企业应该走到基因产业的最上游,即测序仪的研发和生产、测序新技术的开发等环节。从完整的、健康的产业链的角度上来说,如果中国企业对测序仪生产这样上游环节没有足够的把控力,整个产业将置身于危险之中。因为整个国内产业将受限于国外厂家,任何商业的问题都将对国内的基因产业带来无法弥补的损失。他强调,国家应该大力支持有实力的企业,并把这一部分产业的基础打牢。
第二点在于临床应用,也就是整个产业链的最下游。他认为,除了NIPT以外,大部分临床检测都不敢自称从技术到审批等全部环节都较为成熟;也有很多有价值的技术没有落地,没有在实际应用中体现科技的价值,更没有为人类健康事业的前进发挥其应有的作用。
面对目前国内的基因行业上下游存在的问题,陆博士预言,未来国内应该会出现有实力的测序仪生产商。目前国内已有企业在相关领域取得初步成果,而未来谁将独占鳌头尚有待观察;其次,将会涌现出很好的大数据企业,IT和互联网的发展将会促成基因行业数据库的建立,大数据推动科研和临床的发展已经成为新常态;最后,基因测序服务也将会进一步细分,并为病人提供病前、治疗中和治疗后全方位的、个体化的诊疗服务。
过去、现在和可以预见的将来,这里是一片蓝海。
精彩预告
讲述完陆思嘉博士的NGS之路,
陆思嘉博士点名北京大学生物动态光学成像中心黄岩谊教授,继续讲述新的NGS故事。
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