伴随着精准医学时代的到来，无论是肿瘤早筛、诊断抑或是个性化的治疗，基因检测都将是无法绕开的核心话题。
毫无疑问，下一代测序（NGS）等分子检测技术的兴起带来了生物医疗行业的变革。在分子病理学逐渐进入临床医生视野的同时，应用过程中出现的种种问题也对该技术的发展提出了挑战：例如复杂繁琐的前处理和 DNA/RNA 提取流程，接触病原微生物或高危物带来的生物安全问题，以及人工作业难以完成的高精度繁复操作等等，都在促进大数据、自动化设备和 AI 算法技术的进一步融合。
今年1月，专注于打造新一代 “软件定义” 实验室，从而推动生命科学及医疗行业智能化进程的深圳市合木千行科技有限公司（以下简称 “合木千行”）完成 Pre-A 轮融资。该轮融资由深圳天图资本领投，险峰等老股东跟投，资金将用于继续推动 ABC（即 AI、Bio Big Data 和云技术）底层技术在新兴生命科学实验室中的应用开拓并提供智能化的解决方案。
据悉，合木千行成立于 2020 年 11 月，发展至今，其业务范围已覆盖生物工程工艺自动化生产、分子诊断自动化流水线、生物信息边缘计算等多个场景。
长远来看，该公司将以开放式的平台技术为核心，致力于打破行业内的品牌间壁垒，打造智能化、模块化、标准化的实验体系，以适配多样化的市场需求。
合木千行生物信息与云计算产品研发部 CTO 方林告诉生辉：“从技术角度出发，NGS 本身是以大数据为基础，个人基因组数据即可达到百 G 规模。在此基础上，任何大数据技术的迭代都将对该行业产生影响。从应用端角度来看，实现分子诊断的自动化、简易化，并且尽可能地降低人为误差是必然的发展趋势。”
方林此前曾任深圳华大基因信息中心主任、研究院副院长、大数据中心执行副主任，国家基因库 CNGBdb 高级顾问，生物大数据采集和存储国家标准 TC387 委员会副主任，中国医药生物技术协会生物信息技术分会委员，中国计算机协会生物信息专委，主要负责生物信息技术研究，云计算、高性能计算以及相关软硬件设施的研究工作。他曾参与多项研究，包括千人基因组计划以及天河 2 号硬件体系搭建，并在 Nature、Cell、NAR、GigaScience 等多个国际知名期刊发表论文 30 余篇。
自 20 世纪 70 年代起，分子诊断领域研究异军突起，迅速成为了体外诊断最重要的领域之一，是体外诊断领域中技术要求最高、发展最快、最富有挑战性的一个分支。特别是随着 PCR、NGS 等技术的发展，凭借着高通量、高灵敏度和相对较低的单位成本，分子诊断的应用范围得到进一步扩展。作为精准医疗的基石，分子诊断不仅能够为精准诊断提供助力，还参与到个体化诊疗的制定、预后管理等多个临床过程中，其有效推动了诊断、治疗以及制药产业的变革。自 2002 年进入华大之后，方林长期致力于多组学大数据的分析以及相关工具的设计和开发工作，其过往研究内容不仅涵盖了动植物、人类基因组等各种应用领域，还针对于 AI 相关的基础设施搭建、工具研发等进行深入探索。自新冠疫情爆发以来，诊断行业的市场需求长期居高不下，也因此带来了对于实现分子实验室的智能化、自动化的迫切需求。然而，由于实验室环境建设、人员配置、样本质量管控、生物信息分析、报告解读等诸多方面的挑战，以 NGS 技术为代表的高通量检测手段难以广泛下沉至各级医院。“长期以来，不管是医院还是第三方独立实验室，临床检测的需求始终强调操作简便、快捷并且降低误操作。” 方林介绍，临床检测端的医疗工作者们往往时间紧迫且任务繁重，而现有的基因测序技术仍然需要大量的人工操作，包括样本前处理、以及数据录入等步骤复杂且冗长，因而人为误差、误操作也在所难免。“在我看来，需要首先降低 NGS 技术对于临床使用人员的操作门槛，” 方林认为，“将先进的科技大范围推广开来将更有利于大数据的积累工作，有了更高体量的数据支持，分子诊断、治疗和健康等相关行业将得到促进，以此形成科学的良性循环。”通过研发高科技工具，为大数据与生物学、临床领域成果之间搭建起桥梁，加速 NGS 技术在人民大众临床健康检测诊断上的应用。抱着这种想法，方林于 2021 年加入合木千行，并投身于分子诊断自动化产品的开发工作。分子诊断自动化即全自动化集成式的分子诊断系统，其目的在于充分覆盖样本采集、样品前处理、核酸提取、建库及测序、数据分析等操作过程，尽可能以自动化手段取代人工操作。随着 ABC 底层技术在生物医疗领域中不断深化，方林及其团队正在致力于让生命科学实验室进入 “软件定义” 时代。其不仅在于实现各个实验步骤的自动化，还将通过先进算法赋予其 “感知能力”，打造具有广泛适应性、智能化的开放性技术平台。“事实上，分子诊断研究涉及到的试剂、设备以及研究样本的种类繁多，仅实验设备来说其中又包括多个厂家来源。合木千行的目标不是要做一个垄断性的专有操作平台，而是想要把不同品牌、不同种类的试剂、设备等实现技术性整合。”方林解释道，类似于计算机编程，首先将一个复杂的操作流程拆解成多个标准化模块。在此基础上，模块之间的切换、嵌套和校验等复杂工作就需要由算法驱动。依靠算法引导系统完成操作衔接、收集数据，结果反馈等等，寻找出最优解。目前，方林及其团队已经完成了各个步骤的自动化模块划分并且单独实现。其计划将在今年内实现半自动化 NGS 检测工具的开发工作，明年则有望实现全流程的自动化工作。促进相关企业合作将是重点，开放式 AI 平台任重道远自动化是工业永恒的方向，对于 IVD 行业来说，其与仪器自动化检测的覆盖范围密切相关。目前为止，绝大部分公司推出的分子诊断自动化产品主要集中于 1.0 时代，即以自动化设施辅助实验人员；而在全流程自动化基础之上，通过实现端到端实验的数字化体系将进一步解放高精尖生产力，带领生化实验室进入 2.0 智能化时代。“当前的 NGS 技术仍未实现广泛性覆盖，主要在于技术方面和商业模式均有待解难题。从我的工作出发，如果能理清并完成技术突破，让其与大众的健康事业接轨，这将带来很大的市场机会。”合木千行目前主要在两个方向做战略布局，面向生物工程的前段、中段、后段工艺流程自动化，以及打造面向医院检验科的分子智能实验室，打造新一代生命科学实验室。同时，合木千行通过生物信息与云计算技术赋能，以端云结合的全链路数字化技术构建精准医疗服务体系。
国内的 IVD 市场尚未进入智能化时代，但是已经出现了相应的发展势头。其中不仅涉及硬件设备的自动化，基于大数据算法和 AI 技术的发展，通过软件优化并融合多个设备或流程将有利于简化步骤，减少耗时，并且有效降低系统误差和人为误差。不仅如此，合木千行还将数字云平台与边缘云技术结合起来，让大数据协助进行数据分析，为临床端、检验科客户提供更加及时、准确的检测结果。迄今为止，合木千行已经汇集来自医学、生物、AI 等多个领域的技术人才，公司规模扩展至 90 余人，其中包括多位来自于华为、腾讯云、赛默飞世尔等知名企业的专家。“利用 AI 整合是一个比较复杂的过程，” 方林谈到，其中一个问题在于，不同设备和操作之间可能存在冲突或冗余，这就需要分析并且吃透尽可能多的设备和操作 SOP 的背后原理，从而进行优化。从该目的出发，促进相关企业之间的合作也将是工作重点。近年来，由于 NGS 测序仪等高通量分析设备的普及，医疗产业逐渐呈现出 “大数据” 的趋势。由海量数据集驱动的 “精准医疗” 已经形成浪潮，诸如分子诊断、细胞治疗、基因编辑等新的生物医疗技术市场愈加火热，致使其智能化工业跑道进入加速期。根据国际咨询公司 Kalorama information 调研报告，全球生物工程与诊断智能化领域已经突破千亿人民币市场空间，其中中国市场的年增速更达到了 30% 以上。方林认为：“NGS 技术的发展已将近 20 年，当前阶段，该技术不仅需要走得深，还要走得广。不论是早诊早筛，还是个性化疗法制定，让 NGS 技术进入医院惠及大众才是其真正的价值所在。”https://doi.org/10.3390/molecules22122116