专访予果生物丨病原诊断符合率≥85%，与AI领域知名团队合作，推动数字化病原微生物诊断

宏基因组测序（mNGS）技术为临床感染病原精准诊断带来了颠覆式的创新和影响力。

mNGS 技术的出现，可以以整体性研究样本中的病原微生物病原谱分析，实现细菌、真菌，寄生虫精准种属鉴定，病毒分型分析，耐药及毒力等功能分析，进而实现数字化感染患者病程监测、溯源分析及感染预测分析等。对于辅助临床精准抗感染，提升患者预后及生命体验，具有重要的意义。

自 2014 年 mNGS 首次应用于临床感染病原诊断以来，在不同感染类型中的科研探索及临床应用均取得迅速发展，尤其是在新发、罕见及难以检测病原体鉴定，混合感染，排除感染，及耐药基因方面优势尤为明显。

长远来看，mNGS 技术的迭代更新，不仅依托于以测序为代表的生物学技术，还将受惠于以计算语言为代表的信息技术高速发展。

予果生物创始人夏涵对此谈到，“精准医学正在成为 NGS 行业的新风向，予果将充分运用自身的数据优势，结合机器学习技术，持续推动上游生物学研发进程。”

图丨夏涵（来源：受访人）

夏涵本科毕业于复旦大学生命科学院，研究生师从瑞典皇家科学院院士 Ulf Landegren，并获生物信息学的硕士学位，西安交通大学控制学与工程博士学位。其作为医用高通量测序标准化技术归口单位专家，中国医药生物技术协会生物诊断技术分会常务委员，广东省医疗行业协会中枢神经系统感染管理分会副主任委员，中国医学装备协会基因检测分会委员，并获省级人才和地方领军人物、HICOOL 全球创业大赛一等奖。

2017 年，夏涵创立了予果生物，凭借其多年医药行业经验及对于感染与免疫、微生态、宏基因组微生物检测、临床宏基因组病原检测应用的积累，予果生物不仅紧跟生物学技术潮流，还与多位人工智能领域中的知名专家学者开展深度合作，以促进其技术与产品进入数字化时代。

近期，予果生物宣布完成 3 亿元人民币的 C 轮融资。本轮融资由上海生物医药基金独家领投，老股东 LYFE 洲嶺资本跟投。该轮融资将用于予果生物新产品研发以及病原 NGS 的院内本地化部署。

多方机构合作，AI 技术助力提升检测效率、性能和成本

临床微生物学包括微生物诊断学和临床样本的病原学识别，用于指导感染性疾病患者的管理和治疗策略，以及公共卫生微生物学、社区感染性疾病报告的监督和监测。

传统微生物诊断包括体液培养检测、药敏试验和 PCR 检测等，虽然该类方法提供了相对广泛、经济并且快速的检测，但却普遍存在阳性率低、且仅能诊断已知感染病原的问题。难以实现对混合感染和未知致病微生物的检测，一直是传统检测方法无法逾越的障碍。

近年来，高通量测序技术的发展和组学技术的兴起为新的检测方法提供了技术基础。通过描述样本中存在的所有 DNA 或 RNA 信息，mNGS 技术能够实现整个微生物组以及患者样本中的人类宿主基因组或转录组的分析工作，从而全面、快速的完成新型致病微生物的检测和诊断。

该技术通过直接从临床样本中的提取核酸进行高通量测序，并基于生物信息学算法与临床病原数据库进行比对分析，从而鉴定样本中病原微生物种类及功能信息。用于快速、客观、全面和准确的检测临床样本中几乎所有的病原微生物（包括病毒、细菌、真菌、寄生虫等），为临床抗感染提供精准的病原学证据。

作为一家微生物测序及微生物基因组大数据分析的技术企业，予果生物致力于将基因测序、大数据分析、人工智能等前沿技术应用在临床医疗，帮助临床医生提升对未知病原的诊断能力，从而快速、精准地进行医学干预。

目前，予果生物已成功研发出国内首款具有国际领先水平的云端病原微生物数据分析系统 PACEseq（Pathogen Capture Engine）。该系统基于 “超高维度特征值分析” 机器学习算法、降噪等底层创新技术，结合临床需求，提供前沿的病原诊断数字化解决方案，以 “置信度” 精准定性与 “特异性序列数” 定量分析，实现病原诊断符合率≥85%。

在样本处理方面，无需培养或特异性扩增，即可实现对于临床样本（包括脑脊液、血液、肺泡灌洗液、无菌体液、组织等）进行病原微生物 DNA 及 RNA 序列的测定，从而快速、准确地检测出临床样本中的多种微生物。

“对于病原微生物诊断行业来说，目前是效率、性能和成本共同驱动着业内竞争。对于企业来讲，打造出更快、更灵敏和更便宜的检测产品才能立足于市场。” 夏涵认为，以这三个方向为目标，谋求人工智能技术与生物检测技术的共同发展将成为企业制胜的关键。

此前，具有深厚生物信息学背景的夏涵已经注意到，大数据对于各个行业的显著推动作用。特别在其他检测领域已经进入数字化时代的今天，只有微生物检测还基本停留在金标准时代。2018 年，予果生物着手开展基于 AI 推动的微生物病原检测技术的研发工作。

对于数字化诊断技术来说，完成全面、准确的数据积累将为后续分析工作打下重要基础。“不仅仅是简单的应用数字化，而是要积累包括传统检测、二代 NGS、三代 NGS 等各种不同检测方法产生的全类型数据。这些数据经过整合才形成用于研发人工智能诊断技术的初始材料。可以说，mNGS 仅仅是我们收集的数据里面很小的一部分。” 夏涵表示。

“2019 年，我们在 AI 创新产品研发方向取得了较大的里程碑，即与北京智源人工智能研究院成立了联合实验室。” 据夏涵介绍，基于该项合作，予果生物与多位人工智能领域中的知名专家学者开展深度合作，其中包括微软亚洲研究院创始人之一张宏江院士、清华大学计算机系副主任唐杰教授等。

除此之外，予果生物还与西安交通大学共建 “泛基因组联合实验室”，从而进行下一代微生物基因组数据库标准的研究和创新算法开发等工作。

检测灵敏度提升 30%，产品需适应临床端的多样化需求

“显而易见的是，AI 技术在具备了更高准确性优势的同时，也对安全性提出了极高要求。基于以上两点，研发团队进一步提升了人工智能检测平台的分析性能和信息安全性。不仅仅提升了微生物检测方面的灵敏度，并且还将在机器学习与分析过程中有效保护患者的个人信息。”

（来源：予果生物）

另一方面，予果生物针对上游基因测序技术平台及方法学进行重新设计与规划。据介绍，2022 年内予果生物将推出两款新产品。包括靶向性的病原测序产品，其在缩小检测病原微生物范围的同时将提高检测效率并降低成本。对于一些特殊病原体，其检测灵敏度显著提升 30% 左右。

“除此之外，予果生物还将推出基于三代测序平台的病原诊断产品。从取样到获得报告仅需要五小时，更适合针对性的解决临床检测的部分重点需求。” 夏涵介绍道。

随着医学界研究的不断进展，越来越多的人们意识到，微生物组或将在急性和慢性疾病状态中扮演重要角色。

特别是近两年以来，多家国内 mNGS 技术领域内代表企业获得过亿元的融资，以及 mNGS 专家共识的发布，也充分体现了资本市场以及行业专家对于该赛道的关注与认可。可想而知，在未来一段时间之内，mNGS 将继续在诊断、监测和跟踪新的疾病爆发方向上发挥重要作用。

目前，参与到病原微生物宏基因组测序赛道中的玩家仍然不多。国外以 IDbyDNA、Karius 为代表，国内则以华大基因、予果生物、杰毅生物、迅敏康、微远医疗、金域检验、博奥生物等作为主要竞争者。

作为国内最早将游离核苷酸宏基因组高通量测序技术转化于临床的企业，目前予果生物已在全国 31 个省份，150 多个城市开展业务，累计检测样本量超 18 万例。

不仅如此，予果生物已在全国范围内建立起八个基因测序实验室。其中包括近万平米的北京总部研发及生产中心，位于上海的微生物测序研究所，以及位于西安的西北地区最大的测序和研发中心。

而对于研究发展及市场相关布局，夏涵也早有充分的考量：“各个实验室具备差异化的研究与市场功能，主要是考虑到各个城市具备不同的技术领域与人才优势。目前，予果正在布局与上海市临检中心、上海实验医学研究院开展的合作项目。西安则主要涉及到与西安交通大学在计算方面的研发工作。”

对于病原宏基因组测序领域而言，检测准确性与时效性是该领域企业立足的根本。在此基础之上，自动化、数字化的解决方案或将为其提供新的发展思路。

“我认为 mNGS 竞争比赛的上半场已经结束了，作为一个企业，在这之后我们还需要思考的是，如何能将产品做得更好，更适应于市场的实际需求。” 夏涵指出，“比如病原宏基因组测序产品，可能更多的是面对住院患者，这部分人群的患病情况一般来说会更重、更复杂，所以对产品的各方面性能要求会更高。这也就是予果生物长期以来寻求突破的方向。”

参考资料：

• https://www.hugobiotech.com/index.html

• https://www.nature.com/articles/s41576-019-0113-7#ethics

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