「芯宿科技」获亿元Pre-A轮融资，分子芯片驱动高通量DNA合成｜36氪首发
DNA合成芯片核心难点在于学科交叉。 |
36氪获悉，「芯宿科技」此前已完成亿元Pre-A轮及Pre-A+轮融资，由绿动资本、复星集团旗下复健资本、阿里健康及峰瑞资本、启明创投等所有老股东参与投资。本轮融资主要用于产品研发及服务运营以及扩建产能。据了解，芯宿科技即将启动新一轮融资。
芯宿科技率先提出并自主研发了国内首款分子芯片，开启了国内以硅基芯片驱动生物技术半导体化的创新趋势，首个商业化应用是基于分子芯片的DNA合成，属于典型的交叉学科创业。当前芯宿科技团队已拓展至60余人，其中研发团队占比约60%，覆盖集成电路设计、MEMS、微流控、有机化学、分子生物学、自动化等十多个学科。
突破芯片、分子生物学等交叉学科挑战
在谈及电化学芯片路径合成DNA的难点时，赵昕直言与超大规模集成电路不同，DNA合成芯片核心难点在于学科交叉，每一步都有一些挑战。
其中CMOS设计与流片占据1/4的工作；在无机的芯片上“长”出有机的基因序列，中间需要一层界面，即通过高致密、耐强酸的有机膜对芯片表面进行化学修饰；电化学合成也占据1/4，涉及到十余种合成试剂以及加电方式的优化；另外基因序列的质检，对合成基因进行表征也是一部分工作量。“这是非常长的一个链条，每个环节都需要迭代调试，再将之合成为一个系统，再分步迭代，逐渐收敛。”
在短链DNA合成方面，电化学合成芯片有着突出的潜力：即使采用成熟半导体工艺（比如已有20余年的技术节点），单位面积的合成通量也可以比喷墨法高3个数量级；如果采用更先进制程，其合成通量还有数个量级的提升空间。
2023年5月，芯宿科技自主研发的短链CMOS芯片流片成功，接下来工作重点是最终合成效果的优化与稳定，并同步完成配套设备以及供应链的优化。
除了芯片合成外，芯宿科技也战略布局了酶促生物法合成DNA，本质是利用非模板依赖性的DNA合成酶（末端脱氧核苷酸转移酶）进行寡核苷酸的精确添加。酶法DNA合成技术至今还未见商业化，在合成过程中仍存在成本和效率等亟待解决的问题，但是其在合成更绿色、更长的DNA所具有的潜力也被寄予厚望。赵昕表示，“一方面，芯片等高通量固相载体给酶促技术路线提供了更有效的解决方案；另一方面，基于DNA合成体系和化学修饰的技术积累，芯宿也正在开发新的可控策略提高酶效和适应酶促合成的自动化方法。酶促法和芯片法用于DNA合成是两种相辅相成的路径，在技术开发上可以‘融会贯通’。”
在商业模式方面，芯宿科技主要有两种模式：一是销售DNA打印机设备及合成芯片耗材；二是通过中心实验室提供DNA合成服务。“除提供合成服务外，芯宿也会是设备耗材的供应商，但近期还是会以提供合成服务为主，在芯片、试剂、设备迭代过程中可以更清晰地明确下游终端客户的需求。”赵昕表示，未来将与当前的DNA合成厂商合作提供设备及芯片。
近日，芯宿科技与合成生物学独角兽蓝晶微生物签订了大规模的DNA供应协议，涉及1亿个合成DNA碱基对的供应，其中包含最长达30kb超长片段基因；双方也将共同探讨合成生物学高通量研发技术标准。
高通量DNA合成的市场机遇
在MIT求学期间，赵昕有幸见证了一家本土半导体创业公司的艰辛成长历程，他一直思考着“国产替代”和“科技创新”两种创业形态。“国产替代和科技创新对推动产业的发展都不可或缺，国产替代对于半导体很重要，意味着更稳定的供应和更低的成本，公司的体量也可以做到很大，而科技创新则会有很多未知需要面对，但却能切实地解决当前许多应用上的瓶颈，虽然会面临更大的挑战，但我还是想多探索一些从0到1的创新方向。”赵昕对36氪讲述道。
基因层面，“读-写-改”也即测序-合成-编辑，是三项重要的基础技术。基因测序整体发展较早，已跑出了Illumina、华大基因等行业巨头及众多下游服务商。
DNA合成赛道也经历了一定更迭，初代典型公司如美国IDT（现丹纳赫旗下）于1985年创立，以柱式合成的路径进行引物合成、基因拼接等；在1995年-2000年前后，国内诞生了数家DNA合成的公司，如金斯瑞、金唯智、生工，利用国内在生化领域的工程师红利，以相对低的价格，满足美国等生物技术市场的需求；在2013-2014年前后，伴随着国内生物产业的兴起，本土崛起了一波新的DNA合成公司，如通用生物、擎科、百力格等，以更加低廉的价格和更好的服务体验占领市场。
基因合成作为一个IT+BT融合的学科，伴随着产业更迭，美国在2013年前后诞生了技术驱动的几家新型DNA合成公司。在IT侧，围绕高通量合成诞生了TWIST；在BT侧，诞生了DNA Script、Ansa Biotechnologies等物酶促合成的企业，尝试摆脱化学合成的局限性。
“我理解，生物技术研发中DBTL循环的高通量化是一个趋势，也推动着DNA合成技术走向高通量。”赵昕分析道，国内近两三年这个苗头愈发明显，“以AI+生物制药为例，越来越多的公司开始进行湿实验，AI作为表征高维空间的工具产生了大量的序列需要高通量合成。合成生物学也在逐步建立高通量、自动化的体系，这也是国内高通量DNA合成的机会。”
DNA合成的应用场景十分广泛，如各类生物药研发、NGS、合成生物学等。高通量DNA合成可用于基因合成；一次性合成引物池，包含十万、百万条引物；也可用于抗体的高通量筛选、酶定向进化等；在靶向测序过程中，需要多种不同探针进行高通量识别等等。传统的柱式DNA合成，在所需引物种类少、用量特别大的场景中已经做到了极致；但传统厂商在高通量DNA合成方面仍有待提升的空间，这也给了芯宿科技等DNA合成新锐企业以市场机遇。未来随着DNA信息存储技术和商业化的突破，DNA合成的需求和市场潜力也将进一步释放。
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