菲沙基因：『人造生命』真的可以实现？我们在Nature主刊发文论证了这件事|裸泳投资欲
记者：王珺/主编：张浩
深度报道/共4553字/阅读9分钟
项目名称：菲沙基因
主营业务：基因测序服务商
融资情况：2017年6月获得高天农业A轮投资；2017年11月获得雅惠精准医疗基金领投的5000万元B轮融资。
关键词：三代测序和三维基因组、基因组医学、基因组农业，人工合成牛胰岛素后中国生物学家的最大发现
受访人：菲沙基因副总经理 江舟；论文作者之一、武汉菲沙三维基因组事业部总经理 周帆
一句话提炼：国内目前唯一一家获得PacBio官方认证的测序服务提供商，国内最早提供第三代测序和三维基因组学技术服务的公司。
或许我们曾经在不少科幻片中都看到过『人造人』、『人造生命』。
那么，人类能否真的创造生命？
8月2日，我国科学家在最新国际科学期刊《自然》上发表论文，宣布首次人工创造出有生命活性的单染色体真核细胞，天然复杂的生命体系可以通过『人造』变简约，自然生命的界限可以被人为打破，甚至可以人工创造全新的自然界不存在的生命。
这一发现被称为自人工合成牛胰岛素后，中国生物学家的最大发现，《人民日报》、新华社、中央电视台《新闻联播》、《光明日报》等媒体均在对这一发现进行了报道。
而在这一重大成果的背后，除了中国科学院覃重军研究团队，还有武汉菲沙基因：论文的第7位到第10位来自菲沙基因，分别是周帆、肖世俊、刘琳、曾筱菲。
菲沙基因2012年成立于武汉，是国内首家PACBIO三代测序认证服务提供商、国家基因检测示范中心、湖北省双创战略团队、武汉市首批千企万人计划入选企业。团队拥有博士15人，外籍专家5人，千人计划专家1人，湖北省百人计划专家2人，3551入选专家3人，70%具有硕士以上学历。
世界首例单条融合染色体酵母，
将科幻片中『人造生命』变成现实
我们可以从三个层面简单理解这一研究成果：
1. 科学家们人工干预酿酒酵母的16条染色体，『创造』组合成只有1条染色体的酵母细胞。
2. 进而论证了染色体数目与功能之间不存在直接的决定关系，染色体的数目可以进行人为改变。
3、为研究人类染色体异常疾病提供了重要模型，包括过早衰老、基因突变、肿瘤等，或许将会从基因和染色体的根源解决病变和衰老的问题。
『我们是将酿酒酵母的染色体进行人工合成。』论文作者之一、武汉菲沙三维基因组事业部总经理周帆告诉我们，酿酒酵母一般有16条染色体，中科院覃重军团队与其合作者使用基因编辑技术，对这16条染色体的全基因组进行大规模修剪、重新排列，创造组合成只有1条染色体的酵母细胞。
重要的是，『全新』酵母细胞融合了所有遗传信息，生长、功能和基因表达均与天然酵母相似。这是人类首次通过实验手段系统地、大规模地改造一个物种的染色体数目。
自从基因被破译以后，基因检测逐步流行起来。普通人也逐渐开始了解到，人和其他很多物种其实都是由基因决定的；而染色体则是基因的载体，是组成细胞核的基本物质。
对于染色体和基因，传统观点一直是『染色体的天然三维结构决定基因表达』。在这种情况下，不管是动物植物还是微生物，染色体都是不能够发生改变的。人类有23对染色体，只要其中某些发生改变，那么我们就会患病，比如第21对染色体突变会导致『弱智』。
有专家分析，这一结果表明，现有真核生物（至少酿酒酵母）染色体数目与功能之间并不存在直接的决定关系，染色体的数目可以进行人为改变，同时对细胞生长不造成显著的影响——『相当于颠覆了之前所有认知，』周帆表示，意味着『人造人』、『人造生命』在理论上是可以实现的。
与克隆不同，克隆仅是『复制』已有的生命体，所有基因和染色体与原来一模一样；而这一技术是改造基因和染色体，人工设计合成新的遗传基因，是『创造』一个全新的生命体。
那么这件事情的未来应用在哪里呢？酵母三分之一基因与人类同源，研究成果为研究人类染色体异常疾病提供了重要模型，包括过早衰老、基因突变、肿瘤等。
周帆解释道，每个人有大约三万个基因，除了外伤，部分疾病是基因的突变造成。这个单染色体人造生命的出现，是人造生命一个重要的新里程碑，『这篇论文不仅仅是个开端，在不久的将来，以这项研究成果为基础，对生命和疾病一定会有更多新的认识。』
科研级基因检测服务，
做改变行业、世界格局的基础研究
近年来，随着成本控制的持续突破以及市场的快速扩大，基因检测技术向着大规模、商业化方向进一步发展。前景一片美好的背后，是基因测序产业链条的极度不平衡。
基因检测产业链按分为三个环节：
最顶层是测序仪、试剂、耗材等设备生产商，被美国Illumina等少数公司垄断；
第二环节是购买上游仪器设备的检测服务提供商，市场十分集中；
第三环节则是数据分析解读。
『测序仪测出来的是数十亿基因海量数据，核心在于从其中挖掘出有效信息，』数据分析和解读伴随基因检测整个过程，高质量数据分析及解读，成为行业必须突破的瓶颈和壁垒。
菲沙基因创始人陈楠生是中国科学院海洋研究所博士，西蒙菲沙大学终身教授，生物信息学和基因组学专家，曾在国际高水平科学杂志发表论文70多篇。他从九几年就开始做生物信息和基因组学研究，自主开发了很多专门的数据分析处理软件和算法。
直到2012年回国，这时候基因组学正火，不少公司和高校研究院都邀请他帮忙解读分析基因数据需。看到国内基因组学发展的迅猛态势，陈楠生希望将在国外的技术和成果应用于国内。
2012年底，菲沙基因信息成立，定位于生物信息领域的数据处理和挖掘。目前其数据分析的数据质量、产量在国内都非常领先，并拥有数百项具有完全自主知识产权的算法及软件开发流程。
一般来说，基因检测下游用户端包括科研机构和制药公司、医疗机构和患者、大众消费者等等。因此，根据中下游用户，基因检测可分为科研级基因检测、临床级基因检测、消费级基因检测和其他。
带有『玩味』的消费级基因检测在公众面前的存在感最高，特别是23魔方曾花重金请papi酱打广告。武汉菲沙基因副总经理江舟表示，面对c端受众的消费级基因检测技术门槛低，并且没有太大科研价值，『这类娱乐化基因检测，如果数据量非常大才能有一定应用价值。』
武汉菲沙基因副总经理 江舟
就像之前和中科院合作的单条融合染色体酵母研究，菲沙基因从成立以来，主要定位就是科研级基因检测：主要针对科研、高校、医院等基因测试和分析服务，以生物信息科研服务收费为主。
『定位于比较大的有影响力的基础研究，我们想做改变行业、乃至世界格局的一些科研。』目前，他们有50多个大型基因组项目同时在线，即将还有5-8篇CNS子刊系列成果发表。
三代测序+三代基因组技术服务
对于科研基因检测服务，菲沙基因的核心技术在于三代测序技术服务和三维基因组技术服务。
市面上可能有六七百家测序公司，大多数使用illumina等二代测序仪，门槛和成本都很低。人有三亿多个基因碎片，进行基因测试后需要按顺序拼接才能进行数据分析解读，而二代基因测序读长较短（150bp左右）；诸如PacBio三代测序仪读长可达15-20kb，（1kb=1028bp），大大减少了拼接成本，节省内存和计算时间，同时还具有数据可实时读取等优势，缺陷主要在于成本较高。
二代和三代测序价格相差四五十倍，但江舟告诉我们，三代测序价格一直在下降，从最初的上万1500-200元，随着技术提升和市场扩大，他们相信价格会持续下降，并且后期应用空间将越来越大。『于是提早布局，避免红海竞争。我们是国内最早做三代测序仪的公司，到现在国内也就十几家。』
而等到三代测序仪成为主力，提前布局也就意味着更为深厚的技术和数据积累：
l 菲沙基因是中国首家PacBio三代测序认证服务供应商；
l 据PACBIO全球测序数据质量统计，菲沙基因三代测序中心PACBIO SEQUEL测序系统产出的数据量9G/cell，平均读长10kb以上，数据产量和质量位全球领先。
三维基因组Hi-C技术是则是领先的基因数据分析技术，『研究全基因组范围内整个染色质DNA在空间位置上的关系。』
而同时拥有三代测序和三维基因组技术服务，国内也只有少数几家。在此基础上，菲沙基因率先提出『PacBio+BioNano+Hi-C』构建白金级别参考基因组技术方法，目前已经成为国内外基因组学构建参考基因组主流技术，在全世界广泛应用。
也是在『三代+三维』技术基础上，中科院覃重军研究团队和菲沙基因合作，最终取得成功。当时，菲沙基因创始人&CEO陈东生了解到，校友覃重军通过CRISPR-Cas9成功构建了单染色体酵母株SY14居然能健康生长，马上建议其利用菲沙最新的三维基因组技术HiC对酵母染色质的三维结构进行比较研究，探索其功能和结构的关系。后来陈东升为该项目部署了三维基因组和三代测序分析团队，并开始长达一年半的实验和数据分析。
国内领先的血液肿瘤临床检测产品
相较之下，科研级基因检测起步较早，市场需求程度、用户支付意愿上都比较高。『但我国每年的科研经费总量固定，国内药企新药研发也才起步不久，一定程度上限制了科研级基因检测的市场规模。』
因此，很多公司都采用同时布局科研级和临床级或者其他领域的策略，以开拓市场、获取合理利润。其中，临床级基因检测是各大公司重要布局点：面向医疗机构和患者，市场需求稳定；涉及疾病治疗，用户支付意愿和认知能力高。
菲沙基因也是如此。对于高科技行业，特别是生物信息学和基因组学来说，『很大程度上是文章说话』，因此，持续的的科研成果是公司发展和后期业务拓展的支持，『科研服务或许会成为我们的研发部门，同时将部分研发成果转化为实际应用。』
在过去几年内，他们一直在科研领域做服务和研发，2018年开始探索实际应用研发，目前主要在临床和农业板块。
菲沙基因已开发出数种临床检测产品，涉及血液肿瘤、微生物、遗传病和复杂疾病，主打产品为血液肿瘤全外显子基因检测。针对血液疾病，他们对病人血液进行检测分析，『了解患者到底是什么基因发生病变，从而有针对性地建议医生使用药物和治疗手段。』
基因检测曾被成为精准医疗的基石，一部《我不是药神》将白血病带到普通人面前。这一产品属于国内领先的血液肿瘤临床检测产品，已经与数十家医院展开合作。目前公司每个月可以做200例左右，通过医院针对c端患者收样，将报告返给医生，医生根据报告对病人制定个性化治疗方案。
电影《我不是药神》王传君饰演的重疾患者 吕受益
农业方面，菲沙基因参与国家重点研发计划，全面负责大豆、油菜、棉花、黄瓜、番茄、白菜、辣椒七大主要农作物高通量基因组、表型组等平台，建立重要农作物的种质信息和组学信息的整合数据库。
另一方面，他们还创新研制出多个重要农林动植物的分子育种芯片，大大提高传统农作物育种的效率。传统育种是通过经验来育种，即通过观察表型性状，选取亲本繁育后代，往往不确定性强，培养新种的周期也比较长。而分子育种芯片则可以利用全基因组的信息，挑选真正适合育种方向的亲本进行育种，克服了传统育种的随机性，也可以缩短育种周期。
菲沙基因正研发超高密度的分子育种芯片，每张芯片上面融合了该物种10-100万个全基因组标记位点信息。通过育种芯片的分析，可以预测每个个体作为亲本的育种值，育种值越大，该个体用于育种的效果会更好。
在进行田间育种之前，可在实验室使用分子育种芯片可以先对候选育种个体进行筛选，节省了大量传统育种时间和精力，而且准确率非常高。
2017年，菲沙基因收入达2000万，主要为B端销售；2018年C端临床产品上线后，预计临床检测收入大幅度增长，收入增长1000—1500万，2018年全年预计实现4000—5000万。
『我们做的都是其他公司或者同行所竞争较少的，要有核心竞争力和差异化，包括临床应用相关检测产品和技术。』江舟表示，菲沙基因一直都是在做有一定技术门槛的、原创性的自主技术项目，并且市场竞争较小。
因此，他们的策略一直是：自主化研发+创新性技术+差异化竞争，
『我们要做中国三代测序和三维基因组技术的领跑者。』
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