吴俊:诺禾致源成为“全球最大测序服务中心”

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吴俊:诺禾致源成为“全球最大测序服务中心”

——专访北京诺禾致源科技股份有限公司副总裁兼科技服务总经理 吴俊

■记者 桂楷东 通讯员 曾芸芸

【编者按】新春之际,由中国科技网特别策划的“科技创新百人谈”系列报道专栏。撷取“学习贯彻习总书记关于科技创新论述”、“基础研究”、“科学普及”、“重大专项”等10个领域的院士、专家、政府官员、学者和优秀企业代表,通过图片、文字、视频、新媒体互动等独家策划的作品形式,奉献给读者。本期,邀请到北京诺禾致源科技股份有限公司副总裁兼科技服务总经理吴俊,让我们一同揭开基因测序技术的神秘面纱。

【人物档案】吴俊,现任北京诺禾致源科技股份有限公司副总裁兼科技服务总经理,曾就职于北京生命科学研究所,美国LC Sciences公司,担任助理研究员。加入诺禾致源先后担任信息分析主管、总监、科技服务副总经理;目前领导了诺禾致源基于高通量测序平台科研技术服务,有团队九百余人,该业务已占国内最大市场份额并在进行海外拓展。以通讯作者以及第一作者身份在Nature子刊,Plant Cell, Nucleic Acids Research等国际顶尖杂志发表论文。

作为精准医疗的重要环节,基因产业是我国“十三五”规划重点发展的产业之一,因而备受国家和市场关注。许多大型的基因组项目都蓄势待发,纷纷预示着2017年会是基因科学收获颇丰的一年。

那么,什么是基因测序技术?刚刚过去的2016年在基因组学领域有哪些前沿技术进展?基因测序技术的应用会带来哪些改变?近日,由中国科技网独家策划的“科技创新百人谈”系列报道,邀请到北京诺禾致源科技股份有限公司副总裁兼科技服务总经理吴俊,让我们一同揭开基因测序技术的神秘面纱。

①行业观察——基因测序技术加速生命科学研究

从1977年第一代DNA测序技术(Sanger法),发展至今三十多年时间,测序技术已取得了相当大的发展,从第一代到第三代乃至第四代,测序读长从长到短,再从短到长。测序技术的每一次变革,都对基因组学研究、疾病医疗研究、药物研发、分子育种等领域产生巨大的推动作用。

“基因测序主要分三个步骤,先有样本制备建库,然后到测序,最后是基因组信息的分析解读,按照业务流程来说是这样。”吴俊在接受采访时表示,虽然就当前形势来看,二代测序技术在全球测序市场上仍然占据绝对的市场份额,但以Pacbio为首的单分子测序技术在最近一两年快速发展。目前,除了基因测序技术的日新月异,样本制备及测序配套技术也在快速发展,如去年被广泛关注的10X Genomics公司的Chromium建库平台。此外,基因组信息分析手段同样受到广泛关注,未来趋势是逐渐与硬件加速,云计算及人工智能等交叉领域快速融合。

实际上,基因测序也在国际上得到高度重视,据美国知名生物技术网站enengnews.com预测,基因技术将大放异彩,对医疗、生命科学市场产生巨大影响。未来几年,全世界很多待解决的生命科学难题都有望基于基因技术去解决。

②科技服务——诺禾致源做科研机构与市场间的桥梁纽带

记者了解到,诺禾致源注册成立于2011年3月,最初以科技服务为主。2012年,诺禾致源开始拓展肿瘤基因检测服务。发展至今,诺禾致源业务已经覆盖科技服务、肿瘤基因检测及遗传检测三大领域。

“我们主要是做中间应用环节,前期的试验设计,包括后期对测序结果的解读都由科研人员来决定。”吴俊介绍,诺禾致源是一家从事科技服务的公司,一般从科研机构拿到需求的样本,进行后期的测序和数据处理服务,提供给科研机构进行最后的结果分析,再进一步用于后续的研究和产业转化。目前国内基因测序科研客户中每两个诺禾致源就占一个,而大部分的分子生物学实验室的科研人员都会用到诺禾致源的技术和方法。

科技服务型公司除了服务外,更重要的还有精确化的管理手段,吴俊告诉记者,诺禾致源一直致力于为科技服务型企业提供精细化的基因测序及管理服务,也只有这样才能发挥好科研机构与市场间的桥梁纽带作用。

据吴俊介绍2014年和2016年,诺禾致源两次购买Illumina HiSeq X Ten。诺禾致源已经是目前唯一一家拥有两套HiSeq X Ten的公司,还拥有1台HiSeq 4000、10台HiSeq 2500/2000、4台MiSeq、4台NextSeq 500 和 5台Life Ion Proton(DA8600)等最先进的基因测序仪,建立了亚洲通量规模最大的基因测序平台。2017年1月16日,诺禾致源宣布采购10台Sequel™系统用于全基因组测序,全长转录组测序(Iso-Seq™)以及靶向测序服务。

③精准医疗——搭建国内首个中国人群基因组数据库平台

什么是基因组数据库?自基因测序技术被发明以来,建设人类基因组数据库一直是各国基因组研究中心的核心内容之一,人类基因组数据库包含了不同的基因对应的疾病风险。

“Novo-Zhonghua Genomes 数据库是诺禾自建数据库,所有样本均来自正常人群 ”。吴俊表示,目前诺禾正借此数据库帮助客户进行变异信息(SNP/InDel)的频率注释。一些位点的突变可能在千人基因组中或在欧美人群中属于低频突变,但是对于中国人群来说却是常见突变。Novo-Zhonghua Genomes能够作为中国人群疾病研究的参考基因组,帮助科研人员更好地排除无害突变,圈定潜在的致病位点。

为什么要建中国人种的基因数据库平台?吴俊认为,以现在日趋流行的个人基因测序为例,你只需提供唾液,基因测序公司便可以对你进行基因测序,并给出可能患各种疾病的可能。这种判断的准确性,强烈依赖于基因组数据库。但现在,国内科研和医疗机构使用的数据库均为国际通用数据库,而这部分数据的来源,大多是西方白种人。

还据介绍,诺禾致源的NovoGenolyzer平台基于人种针对性数据库和变异致病性分析,能够依据基因型、表型等各方面的特异性,帮助科研工作者和临床医生研究及制定个性化的精准医疗方案。

④战略布局——诺禾致源成为“全球最大测序服务中心”

2017年摩根年会Illumina公司发布了NovaSeq系列测序平台,并表示该系统有望在几年内实现100美元的基因组测序。NovaSeq是Illumina有史以来推出的最强大的测序仪,它将为对深度有极高要求的罕见基因变异检测开启全新市场,诺禾致源后续将战略性引进这一新平台。

此外,吴俊表示,2017年诺禾致源将引进10台 Pacbio Sequel三代测序系统,建设成为全球最大测序服务中心。该技术将帮助科学家破解更复杂的基因组,得到更完美的基因组信息,使许多极富挑战性的基因组学研究成为可能。。

据吴俊介绍,诺禾致源未来除了基因组测序业务,也将开拓其他基因组研究领域。CRISPR/Cas9是第三代基因组定点编辑技术,其成本低、制作简便、快捷高效的优点,让它迅速风靡于世界各地的实验室,成为科研、医疗等领域的有效工具。基因编辑在开发疾病治疗方案和农业分子育种中应用的增加是其市场增长的驱动力之一,2017年诺禾致源建了基因编辑业务线专注于这一新兴市场。

截止目前,诺禾致源的专利数到达43项、与合作客户共发表文章数达到240篇。对于整个基因测序行业来说,诺禾算是朝气蓬勃,而对于一个快速发展的科技型服务公司而言,诺禾所从事的基因测序工作也将成为下一个风口。(正文完)

【企业背景介绍】诺禾致源创立于2011年3月,专注于开拓生物学、计算机科学和信息技术在动植物研究以及人类健康领域的应用。公司总部位于北京,在天津和美国设有实验基地,并在香港,美国、英国和新加坡设有子公司或合资公司。诺禾致源英文名为Novogene,其中novo是拉丁语“新”的意思,同时这也来源于基因检测里的de novo。为公司取名Novogene,创始人李瑞强希望在新的行业里做出创新。

以下是访谈实录:

中国科技网 记者:吴总,2016年刚刚过去,在基因组学领域您所关注的前沿技术进展有哪些?

吴俊:基因技术按我们的业务流程来说,指从样本制备,到建库,再到测序,最后分析和解读。诺禾致源2014年作为全球首批用户引入了世界上最先进的Illumina HiSeq X系统,一直在通过项目实践优化着各个环节的技术,积累了大量的运行经验;2016年诺禾致源又购入了第二套HiSeq X,用自身的优势积极的响应着国家精准医疗战略。2016年测序技术方面的话,整体的突破不是特别大;但像Pacbio公司的Sequel 平台通量增加和成本降低,优势显现,10X genomics公司的Chromium增加单细胞应用、在基因组拼接组装软件上作了更新,这些技术的升级我们都在关注,我们认为测序技术的进步不断的提高测序相关应用的质量和效率。而拿到测序结果后,怎么快速的处理数据结果,也是我们关注的问题。目前大家主要是希望通过一些硬件加速、算法来加速,诺禾致源2016年也与intel等公司展开了合作,并在数据传输、数据存储等方面开展一些工作。

中国科技网 记者:诺禾致源科技服务的技术优势和创新精神体现在哪里?

吴俊:我们是服务型公司,一般从老师那拿到样本,进行建库测序和分析服务,我们再提供给老师最后的分析结果。本身试验设计,后面老师对自己的结果解读是他们作为科研人员要做事情,我们要做的事情是把建库测序、数据分析服务做好、做高效,把技术指标做的稳定,所以我想我们的技术优势在于成体系、经验丰富。

关于创新精神,一方面,我们在特别是基因组组装实验和算法作一些创新,已经拥有一些专利;一方面我们把有效创新的标准设为获得市场成功的创新,比如2016年的全转录组产品,成功协助科研人员制定整体解决方案,也获得了产品的市场。同时,我们相信那些能够最有效使用新技术和产品的人才能获得巨大的价值,在诺禾我们给有创新精神的人足够的空间。

中国科技网 记者:您和您的团队最突出的贡献是什么?这为科研人员带来了哪些便捷?

吴俊:在中国做基因测序的大部分客户都在与我们合作,分子生物学实验室这些科学家都会用到我们的技术和方法,这算是贡献吧。具体来说,我们在做的工作,有很大一部分是优化数据分析方法。诺禾致源开发了SOAPdenovo 和 Novoheter 组装软件,建成的组装策略模型,为世界各地很多的科研工作者提供了便利。

我们在引入世界上新的技术上也作了一些贡献。诺禾致源很早的引入了De novo ,目前已经是De novo测序及组装的全球领导者。我们在动植物领域也第一个提出了泛基因概念的应用。在植物方面,2014年9月,诺禾致源协助客户发表了一篇在Nature Biotechnology上的关于大豆泛基因组的文章轰动了大豆界,文章主要针对不同亚种/个体材料进行文库构建及低深度测序,并进行泛组装,构建泛基因组图谱,获得物种完整的遗传信息。在动物方面,2016年9月,诺禾致源与客户合作对9只欧亚猪进行基因组测序,文章见刊于Genome Research,数据分析方面首次基于个体进行选择消除分析的方法,解析了以单个个体为代表的品种特异性状机制。

另外,我们在积累人种数据库,我们也在参与一些人重队列建设的工作。

中国科技网 记者:诺禾致源搭建了国内首个中国人种数据库Novo-zhonghua,并结合权威遗传分类学标准构成了NovoGenolyzer疾病精准解读平台,您能介绍一下这些工作的价值吗?

吴俊: Novo-Zhonghua Genomes是诺禾自建的数据库,有些科学家愿意分享他们的数据,于是我们在积攒数据,目前累积有上万个样本信息了。2016年中国提出了百万自然人群队列测序项目,我们也在积极的参与中,希望公司的参与能够提高效率。目前正在运用的位点的突变数据可能来源于千人基因组,可能在欧美人群中属于低频突变,但是可能对于中国人群来说却是常见突变;Novo-Zhonghua Genomes能够作为中国人群疾病研究的参考基因组,帮助科研人员更好地排除无害突变,圈定潜在的致病位点。

精准医疗基于大样本研究所获得的疾病分子机制,且依据基因型等各方面的特异性,制定个性化的精准预防、诊断和治疗方案。诺禾致源NovoGenolyzer平台便基于人种针对性数据库和变异致病性分析,探索疾病分子遗传机理,依据基因型、表型等各方面的特异性;利用大规模人群特异性的基因组数据和全面、严格的分析方法更高效、精准地揭示人类基因组信息的相似与差异。

中国科技网 记者:能介绍一下分子育种的意义吗?测序公司在分子育种工作方面正在做什么工作?

吴俊:分子设计育种是一项前瞻性、战略性的研究,是生命科学前沿科学问题与育种实践的有机结合的一种手段;该技术综合运用分子生物学、基因组学和系统生物学等前沿生物学研究的最新成果,对控制农业生物复杂性状的重要基因及其等位变异进行功能研究,,从而能够有效实现复杂性状的定向改良。目前先进的测序公司能够用简化基因组的方式,低成本的辅助植物分子育种筛选。分子标记检测方面的技术诺禾致源也作在做研发;以后我们还希望能够在表型方面做到自动化,能够通过表型和基因组进行关联分析。

中国科技网 记者:您提到了基因测序产业的高速发展,而2016年,诺禾致源在美国建立了测序中心、也在新加坡也建立了联合实验室,以迅猛之势进行了国际化扩张。诺禾致源在全球基因测序领域的定位和价值是什么?

吴俊:北美目前是最大的NGS市场,而亚太地区是NGS发展速度最快的地区,中国测序市场的速度更是全球领先。很多产业是全球分工的,而基因测序仪世界能做的国家很少。诺禾致源正在扩大规模和加强标准化,我希望可以在科研领域作为标杆,引领基因测序服务。

中国科技网 记者:2017年,基因组学领域还有哪些重要的事值得关注?

吴俊: 2017年摩根年会Illumina公司发布NovaSeq系列,应该近几年能够实现100美元的基因组测序。NovaSeq是Illumina有史以来推出的最强大的测序仪,它将为对深度有极高要求的罕见基因变异检测开启更高性能的全新市场。诺禾致源已经确定引进的Pacbio Sequel能更好的适用人全基因组测序,该系统的优势在于超长的测序读长、超高的准确度、均一的覆盖度、可直接检测碱基修饰,检测效率也提高了。

另外一项技术叫 CRISPR/Cas9,它是第三代“基因组定点编辑技术”。其成本低、制作简便、快捷高效的优点,让它迅速风靡于世界各地的实验室,成为科研、医疗等领域的有效工具。诺禾致源也针对该技术组织了新的业务线。随着新应用的发展以及相关项目的增加,这一市场在未来5年预计将持续快速增长,而在开发疾病治疗方案和农业中应用是其市场增长的驱动力之一。

责任编辑:马嘉悦
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