华大基因测序仪发展史丨不忘初心 砥砺前行

2018年6月29日，深圳华大智造科技有限公司（以下简称：华大智造）在去年10月发布的两款基因测序仪MGISEQ-2000及MGISEQ-200通过国家药品监督管理局（CNDA）的审查，获得了医疗器械注册证。

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基因技术

在过去的十余年时间里，基因测序技得到快速发展，全基因组测序检测成本从“人类基因组计划”的30亿美金大幅下降至600美金。测序速度与成本的变化，远远超过了信息技术的“摩尔定律”。 基因学科研和应用需要以测序仪为基本工具实现海量数据产出，但目前市场内主流测序平台及其技术基本掌握在少数几家欧美公司手中，其中Illumina占据全球基因测序设备市场三分之二的市场份额。2015年以前，我国科研和临床应用测序仪大多采购国外的，这意味着我国在基因组学和精准医疗方面的大量科研经费都花在了购置了进口设备和耗材上。

根据资料显示，2017年全球NGS市场规模为$49亿美元，预计2022年将会达到$124.5亿美金，其中在临床应用的市场规模为$8.6亿美元，预计2022年能达到$22.8亿美元，在相关领域中保持最高速度增长！

Source：Research and Markets

华大继2014年BGISEQ-100，BGISEQ-1000，2016年BGISEQ-500以及2017年BGISEQ-50获得CFDA认证之后，共计拥有6款已经获得医疗器械注册证的基因测序仪，预示着基因测序仪不仅在科研领域开始大规模应用，在临床医学领域也将发挥着越来越重要的作用，将会给整个基因检测领域带来革命性的变革！

华大国产化测序仪发展历程

2013年华大完成对Complete Genomics的收购后持续投入资金和扩增研发团队，对技术进行转化与再创新，开发了可投入产业化应用的临床测序仪BGISEQ-1000，改变了我国生物科技企业长期处于基因测序产业链中下游的格局；

2014年华大测序仪BGISEQ-1000获得CFDA认证，同时获批的还有胎儿染色体非整倍体（T21、T18、T13）检测试剂盒（联合探针锚定连接测序法）、胎儿染色体非整倍体（T21、T18、T13）检测试剂盒（半导体测序法）医疗器械注册。这是CFDA首次批准注册的第二代基因测序诊断产品，标示着我国生物技术领域基因测序关键技术的重大突破；

2015年华大发布首款自主研发的国产化测序仪BGISEQ-500，于2016年获得CFDA认证。这是一款具有世界领先水平可量产的高通量测序仪，具有精准、简易、快速、灵活、可拓展等特点，并全面覆盖科研、生殖健康、现代农业、病原识别等领域；

2016年华大智造发布小型化台式测序仪BGISEQ-50，于2017年获得CFDA认证。这是一款更专注、更小巧、更精简的高通量测序平台。采用高精密部件，内置独立的样本加载试剂槽和全自动试剂针穿刺系统，在简约化的结构中自动集成样品加载、测序和分析等功能。BGISEQ-50体积小巧，易于安放，运用范围广泛，不仅全面支持临床领域和科研领域的基础测序应用项目，即使在高海拔下的低气压环境中也能正常运行；

2017年华大智造重磅发布MGISEQ-2000以及MGISEQ-200两款测序仪，于2018年获得CFDA认证。MGISEQ-2000基于BGISEQ-500的双芯片独立运行平台，支持两种不同规格的芯片，为使用者提供更多元化的选择。其单次运行能够完成最大600G的下机数据，在 PE100读长模式下满负荷运行仅需不到48小时，一年的运行通量相当于1000个以上人全基因组数据量。MGISEQ-200则是保留了BGISEQ-50方便灵活的特点，在PE100读长模式下满负荷运行产生60G的下机数据仅需不到48小时，平均一天就能完成24个肿瘤样本的快速检测。

目前华大智造的四款测序仪已经实现了规模化量产，完成超过800台交付装机，截至2017年，这些平台序总的测序数据超过5Pb，累积超过10Pb数据产出。除此之外，华大智造还开发研制了数十款不同类型的建库试剂盒，全面支持科研、临床和农业等不同应用场景需求。目前，基于华大测序平台发表的文章已达106篇。

华大自主研发核心技术：

华大智造基因测序平台拥有受专利保护的三大核心技术:

DNA纳米球技术(DNB)

有效信号点排布阵列化技术(Patterned Array)

联合探针锚定聚合技术(cPAS)

❧DNB技术

· DNB通过增加“待测DNA片段”的拷贝数增加信号强度，进而提高了测序准确度；

· DNB制备过程中采用滚环扩增技术（RCA），其扩增错误不会像桥式PCR一样累积呈指数型放大。

❧Patterned Array技术

DNB与芯片上活化位点的大小相近，每个位点只固定一个DNB，保证信号点之间不产生相互干扰。阵列化测序芯片和DNB测序技术的结合，使得成像系统像素和测序芯片的面积得到了最大化利用。

❧cPAS技术

·  探索并优化了大量反应条件，并从上万个酶突变体中筛选得到最优秀的测序酶，使生化反应时间缩短到60秒；

·  通过自主研发的Sub-pixel Registration算法，使图像配准精确度达到了亚像素级别，大大提高了碱基识别的准确度；

·  通过Multi-thread Parallel Compression算法以及对执行效率的优化，实现了图像处理和碱基识别的实时化，数据处理速度处于同行业领先水平。

临床数据展示

在临床领域，华大基于自主测序平台，在全国各地开展民生基因筛查项目，从源头上严控出生缺陷、防控病因残致贫。截至2017年底，华大测序平台已完成超过300万例无创产前基因检测，近170万例耳聋基因筛查与280万例HPV检测。

国产化测序仪生产基地

目前华大智造在武汉和深圳部署了两大生产基地，占地总面积7000㎡，生产人员200人，可实现仪器年产能10,000台。

央视《创新中国》关于华大的报道

MGISEQ平台性能表现出色

MGISEQ平台目前已有十余家客户，200+仪器订单。

❧MGISEQ-2000临床样本数据（针对单基因遗传病2181芯片和遗传性肿瘤Tumor115芯片）

ü  整体测序质量，Q30平均值高达91.44%

ü  在深度大于50X时，假阴性假阳性率低于0.1%

ü  与临床验证结果100%一致（所有样本均经过金标准验证）

❧MGISEQ-2000 WGS数据展示（测序样本为国际标准样品NA12878）

其作始也简，其将毕也必巨

生命经济已成为全球经济增长的新引擎，基因测序技术是生命经济的核心。过去，基因测序仪硬件、软件、试剂耗材的知识产权被美国独占，国内基因产业的发展受到很大限制。华大自主研发的国产化基因测序仪，打破了国外公司对基因检测市场的垄断，助力中国基因产业高端测序技术的源头创新和上下游的协同发展。

2015年，华大智造发布BGISEQ-500，实现了国产化测序仪自主研发从0到1的突破，未来，华大智造将不忘初心，研制更多生命科学领域的仪器设备, 为行业发展提供更好的工具支持，向“基因科技造福人类”的目标不断迈进！

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