迈基诺基因董事长：“小而精“的基因捕获技术将成为热点
摘要
8月4日晚，火石百家邀请了北京迈基诺基因科技股份有限公司董事长伍建博士，为大家分享“基因捕获技术在精准医疗中的应用”。本次演讲主要介绍了基因捕获技术的发展历史、临床应用方向、行业壁垒和市场情况等四个方面。
在开始前，小编节选了一段录音，分享给大家。
基因捕获技术处于高通量测序的样本处理环节，是检测服务的上游。针对不同系统的疾病，可以设计不同的探针。其优势明确，既满足了研究需求，又降低了成本，非常适合精准医疗的发展。
基因捕获技术的发展历史
• 1989年，英国牛津大学的Southern等取得了在刚性载体表面固定寡聚核苷酸及杂交法测序的专利，与此同时俄罗斯和美国的科学家也提出了运用杂交法测定核酸序列(SBH)的设想。
• 1994年，一种用于检测β-地中海贫血病的基因突变的基因芯片被研制出来，筛选了100多个β-地中海贫血病已知的突变基因。
• 1995年，一些国际大公司与研究机构合作，共同开发具有商业价值的生物芯片及其相关的分析技术。
• 1997年，世界上第一张全基因组基因芯片——含有6116个基因的酵母全基因组芯片在斯坦福大学Brown实验室完成，从而使基因芯片技术在全世界迅速得到应用。
由于全基因组测序技术需耗费大量成本和时间，且测序深度已不能满足疾病分析需求，因此有选择性的深度测序——目标序列捕获结合NGS技术已逐步成为基因组学研究中的热点技术。
技术对比
传统的目标片段富集技术存在一定的局限性
1、需要设计多组引物，且对于不同的亚型需要设计不同的引物，实验条件需要多次摸索，操作较为麻烦；
2、PCR扩增存在一定的偏向性，对于未知亚型的富集效果存在不确定性；
3、特异性不够高。
目标区域捕获测序技术
随着新一代高通量测序技术（NGS）的发展，目标区域捕获测序技术应运而生。所谓目标区域捕获测序技术，是指根据已知特定基因组区域序列设计寡核苷酸探针，通过核酸分子杂交反应将目标区域捕获下来，随后进行二代测序的方法。它是基因芯片技术与NGS技术相结合的产物。
目标区域捕获测序技术具有诸多优势作用
1、检测区域明确，只需对基因组中感兴趣的候选区域进行测序即可满足研究需求；
2、成本低，大幅度缩减的测序区域极大地降低了成本，非常适合大样本量的研究；
3、更精准，通过目标区域测序可对候选位点或基因进行验证，也可进一步找到候选区域内的易感位点，非常适用于QTL精细定位以及候选基因关联分析等研究。
• 根据杂交环境的不同，目标区域捕获测序可分为固相杂交和液相杂交两种方法。液相杂交系统与固相杂交系统相比具有两大优势：
1、杂交效率更高；
2、易于操作，时间短，便于自动化操作。
因此，液相杂交系统逐渐成为基因捕获的主流。
相关试剂的审批难点
原材料筛选
试剂盒中最关键的工具酶以及分离材料等以进口产品为主，要考虑如何保证原材料供应的稳定性以及质量控制。企业自制的质控品、参考品的定值溯源以及质量控制。
工艺
如何设计合适的探针，如果探针特异性太高，在DNA捕获时就会产生有利于参考序列（与探针完全互补的序列）的选择，这在后期数据统计上就会产生明显的偏差，而探针太长又会有太多的非特异杂交，非目标序列会急剧增加。在工艺研究阶段，如何确定半成品的质量标准。
如何有效验证捕获的特异性
捕获特异性受各种因素影响，如捕获探针的设计不佳，捕获条件不理想，基因组DNA中重复序列的封闭不充分及基因组DNA与捕获探针的比例不合适等因素都会影响捕获的特异性。
临床验证
多目标基因捕获试剂盒，由于位点突变率很低，很难找到足够的病人开展临床试验，并且检测结果也无法去验证；对样本种类、样本浓度、样本总量有一定要求，要考虑样本的前处理问题。
适用仪器
捕获测序如适用于不同的测序平台，反应条件是否有差异，在工艺体系研究阶段以及分析性能验证阶段要进行确认 。
临床推广应用方向和行业壁垒
基因临床推广应用方向
新生儿的筛查、遗传疾病的防控、临床的辅助诊断、肿瘤的靶点用药、肿瘤液体活检、肿瘤的风险评估。
目前在临床应用中遇到的问题
1、在临床应用过程中，受限于检测时间过长、检测结果解释的不确定性，要进入临床全面使用，还需要市场酝酿和数据积累；
2、个性化药物很难实现大规模的临床验证和标准化的政策监管；
3、新技术层出不穷，造成产品的验证和更新应接不暇。
行业的主要壁垒
• 技术壁垒
对于行业上游而言，新技术产品的研发成本高昂、研发周期较长，少数几家企业垄断了行业上游关键技术，技术壁垒较高。
对于行业中游，生物信息学数据分析是目前行业发展的瓶颈环节。当下生物信息学相关人才极为匮乏，对于高质量的基因检测生物信息学数据分析，仍存在较高的技术要求。
• 人才壁垒
基因检测分析涉及的学科和领域包括生物工程、医药科学、信息管理、数据分析等，所有产业环节都对人才知识背景和综合素质、开拓发展思路有较高要求。
• 行业监管壁垒
基因检测技术受国家关于医疗技术、医疗器械使用的监管；基因检测机构需要取得医疗机构许可证，基因检测试剂需要取得医疗器械注册备案。
• 规模效应壁垒
如何整合检测数据，并将其转化为商业使用是当前行业普遍面临的问题。目前，中游行业企业数量较多，检测数据较为分散，部分企业依靠多年的经营，在某些细分领域积累了一定数据，有助于提升其检测分析的准确性和可靠性。对于新进入者而言，由于难以快速获得大量数据信息，开展优质服务面临一定困难。
潜在的市场情况
• 技术突破奠定行业广阔成长空间
随着基因测序技术突破极大降低测序成本、医疗大数据时代来临，从2007年到2013年，全球基因测序市场规模从7.94亿美元以33.5%的年复合增长率达到45亿美元左右。据BCC Research预测，2013年-2018年，全球基因测序市场仍有2-3倍的增长空间，五年间的复合增速或将维持21.1%的水平，2018年市场规模将达到约117亿美元。
• 中国起点低、潜力大，或将成为全球市场的重要增长极
• 国家产业政策助力行业发展
• 基因捕获技术、数据分析成为产业链发展的突破口
问答环节
提问1：随着二代测序成本的下降，未来全基因组测序的成本会不会和捕获测序的程序相当？如果可以，未来基因捕获还有还有存在的必要么？独特的应用点在哪里？
伍博士：全基因组测序虽然成本下降，但是因为区域太大，不能实现所有应用，比如ctDNA检测需要10000x的测序深度，而全基因组一般只做30x，如果做10000x成本将过高，而捕获测序就能实现10000x的目标。所以，这就是捕获测序的存在空间。
另外，从成本、临床应用便捷性、准确性等方面考虑，捕获技术在未来很长时间还是会作为测序的主流。每一个技术都有自己的优势，完全被另外一个技术替代是不现实的。
提问2：基因捕获技术已经很成熟，安捷伦，罗氏等大牌公司产品面市已经有几年了，作为一家成立不久的公司，你们的核心优势是什么，如何与这些公司竞争？
伍博士：我们的优势有几个：首先，我们是国产化的公司，在国内有成本优势；试剂盒的定制也非常的方便，特别是针对一些科研院所、研究机构，试剂盒在制作上快捷，个性化更精确还能大幅度的降低我们的研究成本。其次，我们的重复性和稳定性较好；最后，我们定位为有核心技术的基因诊断企业，不仅提供试剂盒，还做辅助诊断、报告分析遗传咨询。我们既有上游服务，又有下游服务，打通了产业链。
