“生命科學(xué)領(lǐng)域也有自己的‘光刻機(jī)’，那就是基因測(cè)序儀。我們要提前去布局，不能等真正需要的時(shí)候突然發(fā)現(xiàn)測(cè)序儀技術(shù)原來被人家搶在手里。”
2024 年 9 月 9 日，在“登峰探極生命可測(cè)”華大集團(tuán)生命科學(xué)全球新品發(fā)布會(huì)上，華大集團(tuán) CEO、執(zhí)行董事尹燁在《生命可測(cè)：SEQ ALL》主旨演講中指出。
那么，華大集團(tuán)的“光刻機(jī)”是什么？當(dāng)天，華大集團(tuán)發(fā)布了名為 CycloneSEQ 的最新測(cè)序技術(shù)，并推出 CycloneSEQ-WT02（下稱“WT02”，中文名“梧桐”）和 CycloneSEQ-WY01(下稱“WY01”，中文名“五岳”) 兩款納米孔測(cè)序儀。同時(shí)，其還宣布成立“SEQ ALL 聯(lián)盟”，并正式發(fā)起“探極計(jì)劃”。
這是華大集團(tuán)的又一臺(tái)“光刻機(jī)”。從 2015 年發(fā)布 BGISEQ-500 開始，在短讀長測(cè)序領(lǐng)域，華大早已實(shí)現(xiàn)中國生命科學(xué)領(lǐng)域的“光刻機(jī)”的自主研制，推動(dòng)中國成為了目前“唯二”的掌握全產(chǎn)業(yè)鏈（技術(shù)、裝備、市場應(yīng)用等）的國家。
（來源：資料圖）
CycloneSEQ 納米孔測(cè)序儀：能識(shí)別上百種病原，已完成上千個(gè)物種的單菌組裝圖
CycloneSEQ 納米孔測(cè)序儀主要有四個(gè)特點(diǎn)：長、快、孝準(zhǔn)。
長指的是：和短讀長測(cè)序技術(shù)相比，使用 CycloneSEQ 測(cè)序技術(shù)讀取的基因序列要長得多，覆蓋長度的范圍也比較全面。目前最長能達(dá)到 Mbp 級(jí)別，平均一個(gè)基因組測(cè)序下來能做到 30Kbp50Kbp 的 N50 基因長度，也就是說從短到長都能測(cè)。
快指的是：CycloneSEQ 測(cè)序儀的單條鏈過孔速度達(dá)到 350nt/s420nt/s，而且能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)序，只需測(cè)試 10 分鐘用戶就能拿到足夠多的數(shù)據(jù)。
小指的是：基于 CycloneSEQ 測(cè)序技術(shù)開發(fā)的設(shè)備都只有手掌心大小，因此具備更高的普及性。
準(zhǔn)指的是：通過蛋白優(yōu)化和算法優(yōu)化，CycloneSEQ 測(cè)序儀目前已能達(dá)到單次準(zhǔn)確率 97% 的水平。
就應(yīng)用能力來講：
在感染疾病診斷領(lǐng)域，CycloneSEQ 測(cè)序平臺(tái)能迅速識(shí)別各種病原體，比如識(shí)別呼吸道中的上百種病原。
同時(shí)，也能在遺傳病診斷中針對(duì)復(fù)雜遺傳變異實(shí)現(xiàn)精確檢測(cè)，比如檢測(cè)地中海貧血等疾玻
在科研領(lǐng)域，CycloneSEQ 平臺(tái)已經(jīng)完成上千個(gè)物種的單菌組裝圖，并實(shí)現(xiàn)了多個(gè)動(dòng)植物染色體級(jí)別參考基因組圖譜的構(gòu)建。
比如，其曾首次完成鬃獅蜥 Z 染色體的完整解析，從而發(fā)現(xiàn)了大量轉(zhuǎn)座單元和頻繁重組區(qū)域，借此提示了鬃獅蜥物種的潛在性別決定機(jī)制。
面對(duì)極端 GC 含量基因組等技術(shù)挑戰(zhàn)，CycloneSEQ 測(cè)序儀也能實(shí)現(xiàn)環(huán)狀基因組的完整組裝。作為華大集團(tuán)的深海測(cè)序儀系統(tǒng)之一，它能在極端環(huán)境下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，并已能針對(duì)水體環(huán)境微生物進(jìn)行原位鑒定。
對(duì)此，華大生命科學(xué)研究院院長、華大集團(tuán)執(zhí)行董事徐訊舉例稱：“比如從海里面打一碗水，通過曾從水里游過的魚或微生物的殘留 DNA，可以測(cè)出在這里到底存在過哪些魚或微生物，以及可以測(cè)出是否因?yàn)榄h(huán)境變化或環(huán)境污染發(fā)生了變化。”
此外，結(jié)合時(shí)空組學(xué)和細(xì)胞組學(xué)工具等多組學(xué)工具，CycloneSEQ 測(cè)序儀還能提供多維基因組的分析。
會(huì)上，在 CyloneSEQ 納米孔測(cè)序儀發(fā)布之后，在華大集團(tuán)聯(lián)合創(chuàng)始人&董事長汪建、以及華大集團(tuán)執(zhí)行董事&華大智造 CEO 牟峰的見證之下，70 多家科研用戶代表和臨床用戶代表、與華大生命科學(xué)研究院領(lǐng)域首席科學(xué)家&華大序風(fēng)總經(jīng)理董宇亮以及華大智造副總裁&中國區(qū)總經(jīng)理彭歡歡共同簽署合作協(xié)議，標(biāo)志著首批 CycloneSEQ 用戶正式達(dá)成簽約合作意向。
2024 年 6 月，華大智造已經(jīng)獲得華大序風(fēng)納米孔測(cè)序產(chǎn)品的全球市場經(jīng)銷權(quán)，其中 WT02 將于 2024 年 9 月 9 日起開放訂購，WY01 則將于 2025 年上半年上市。
“梧桐”“五岳”：填補(bǔ)中國在高通量納米孔測(cè)序設(shè)備的空白
基于上述 CycloneSEQ 測(cè)序技術(shù)，徐訊代表華大集團(tuán)正式發(fā)布了小巧便攜的 WT02 測(cè)序儀和 WY01 測(cè)序儀，并在現(xiàn)場針對(duì) 8 種微生物完成了實(shí)時(shí)測(cè)試。
他說：“很多人勸我不要在現(xiàn)場做，最好事先錄個(gè)視頻。但是我們昨天做了四次，都證明穩(wěn)定性非常強(qiáng)，所以我們非常有信心在現(xiàn)場實(shí)時(shí)完成。”
詳細(xì)來說：
WT02，是一款中通量的納米孔基因測(cè)序儀，采用雙芯片架構(gòu)，支持獨(dú)立運(yùn)行，具有靈活的通量選擇。
全覆蓋、快速讀、自由測(cè)是 WT02 的主要優(yōu)勢(shì)，這讓它不僅能夠輕松應(yīng)對(duì)復(fù)雜序列的挑戰(zhàn)，而且單次測(cè)序成本低、無需湊樣、隨測(cè)隨停，能實(shí)時(shí)輸出測(cè)序結(jié)果。
在生命科學(xué)領(lǐng)域 WT02 有著廣泛的應(yīng)用場景：它不僅能快速識(shí)別病原微生物并且快速溯源，還能準(zhǔn)確完整地檢測(cè)復(fù)雜遺傳病幫助，更能通過獲取基因組圖譜來推進(jìn)生物多樣性研究等。
華大智造首席運(yùn)營官蔣慧補(bǔ)充稱：“WT02 可以做一些小型基因組或靶向基因組的測(cè)序，希望它能成為一款讓高校、科研機(jī)構(gòu)、醫(yī)院、疾控海關(guān)等機(jī)構(gòu)都能夠觸手可及的設(shè)備。”
WY01，則是一臺(tái)高通量納米孔測(cè)序儀，其搭載高通量高密度芯片，不僅具有超長讀長和持久續(xù)測(cè)等性能，更能夠全面覆蓋復(fù)雜基因組序列。
它能用于數(shù)據(jù)通量需求更高的應(yīng)用場景，比如用于大基因組、人基因組重測(cè)序、全長轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和表觀遺傳學(xué)檢測(cè)等。
華大集團(tuán)表示，WY01 的多項(xiàng)關(guān)鍵性能均處于全球領(lǐng)先水平，故能加速相關(guān)疾病的研究和診斷，促進(jìn)跨學(xué)科研究合作，并能支持生物多樣性和生態(tài)學(xué)研究，它的出現(xiàn)填補(bǔ)了國內(nèi)納米孔測(cè)序領(lǐng)域高通量芯片的空白。
另據(jù)華大集團(tuán)介紹：
在性能參數(shù)上，WT02 和 WY01 這兩款納米孔測(cè)序儀的測(cè)序讀長均覆蓋百 bp 至 Mbp（1Mbp 等于 10 的 6 次方）級(jí)別的讀長范圍，可以滿足從基礎(chǔ)科研到復(fù)雜疾病研究的廣泛需求。
在測(cè)序時(shí)長與速度上，用戶可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求在 10 分鐘至 72 小時(shí)內(nèi)完成測(cè)序，測(cè)序速度為 350-420nt/s，每分鐘可以產(chǎn)生 10Mb 的數(shù)據(jù)，并且可以實(shí)時(shí)獲取測(cè)序序列結(jié)果。
在測(cè)序準(zhǔn)確率上，單次測(cè)序準(zhǔn)確率為 97%，在更深的測(cè)序深度下能夠?qū)崿F(xiàn) 99.99% 的一致性準(zhǔn)確率。
此外，WT02 的單芯片孔道蛋白數(shù)高達(dá) 4092 個(gè)，單芯片實(shí)驗(yàn)室最大通量達(dá) 50Gb（1Gb 等于 10 的 9 次方）。在此基礎(chǔ)之上，WT01 單芯片能夠提供 8 倍數(shù)量的孔蛋白，達(dá)到 3 萬個(gè)蛋白孔，單芯片數(shù)據(jù)產(chǎn)量則將提升到 8 倍。
談及數(shù)據(jù)安全問題，蔣慧表示：“安全問題不是到最后一刻才發(fā)現(xiàn)的，我們?cè)谝婚_始的研發(fā)規(guī)劃中就把數(shù)據(jù)安全考慮在內(nèi)。”
首先，在針對(duì)設(shè)備開展軟件規(guī)劃和硬件選型時(shí)，就已經(jīng)考慮到安全因素。
其次，華大集團(tuán)針對(duì)信息安全設(shè)有專門的管理委員會(huì)，并建有相應(yīng)的數(shù)據(jù)安全體系，在設(shè)備后臺(tái)的算法軟件、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)上都做了數(shù)據(jù)漏洞和數(shù)據(jù)外泄的風(fēng)險(xiǎn)防控動(dòng)作。
再次，在產(chǎn)品開發(fā)過程當(dāng)中，也會(huì)針對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行安全認(rèn)證，比如此前華大智造的 DNBSEQ 系列測(cè)序平臺(tái)就已拿到中國和海外的數(shù)據(jù)安全認(rèn)證。
最后，本次發(fā)布的測(cè)序儀也都帶服務(wù)器，可以在不聯(lián)網(wǎng)、或在局域網(wǎng)之中使用。
“總的來說，目前華大已經(jīng)是全球唯一擁有長測(cè)序+短測(cè)序工具的公司，也是全球唯一一個(gè)擁有超高通量、超低成本、以及超長讀長測(cè)序平臺(tái)的公司。與此同時(shí)，華大目前在納米孔測(cè)序領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了 200 多項(xiàng)的專利部署。”董宇亮總結(jié)稱。
汪建也在會(huì)上表示：“從激發(fā)光測(cè)序儀到自發(fā)光測(cè)序儀，再到今天公布的不發(fā)光測(cè)序儀。三類機(jī)器、三種不同原理、不同測(cè)序方式結(jié)合在一塊，我們是全世界唯一的一家。”
“而所有設(shè)備的主要目的就是實(shí)現(xiàn)生命可測(cè)。讓大家在想測(cè)的時(shí)候，不會(huì)因?yàn)楣ぞ叩膯栴}、不會(huì)因?yàn)槌杀镜膯栴}而無法實(shí)現(xiàn)這樣的目標(biāo)。”蔣慧表示。
據(jù)她介紹，目前已有 50 臺(tái)60 臺(tái)設(shè)備在客戶那里完成裝機(jī)，其中有一部分屬于早期測(cè)試用戶，涵蓋高校、科研機(jī)構(gòu)、疾控單位、醫(yī)療機(jī)構(gòu)等。同時(shí)，華大集團(tuán)已有 4 臺(tái)設(shè)備通過公開招投標(biāo)中標(biāo)。
宣布成立“SEQ ALL 聯(lián)盟”，并正式發(fā)起“探極計(jì)劃”
此外，華大集團(tuán)還在發(fā)布會(huì)上聯(lián)合 140 家多科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)代表，正式宣布成立“SEQ ALL 聯(lián)盟”，旨在構(gòu)建開放、透明的應(yīng)用生態(tài)合作組織，基于“全讀長”測(cè)序平臺(tái)及多組學(xué)工具，共同推動(dòng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定與完善。
而之所以叫 SEQ ALL，指的是當(dāng)人們需要更準(zhǔn)確、更長、更快、更好的測(cè)序結(jié)果時(shí)，可以把 DNBSEQ 和 CycloneSEQ 這兩種測(cè)序平臺(tái)做一個(gè)組合，從而實(shí)現(xiàn)理想的測(cè)序結(jié)果。
與此同時(shí)，尹燁在會(huì)上代表華大集團(tuán)正式發(fā)起“探極計(jì)劃”，攜手合作伙伴共同推動(dòng)極端環(huán)境下的樣本采集、科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。
他表示：“今天我們正式發(fā)起探極計(jì)劃，讓我們一起以自然為師、向微生物學(xué)習(xí)，去看一看我們的生命之源，也看一看我們?nèi)绾伟堰@些大自然 38 億年的演化精髓付諸在人類生產(chǎn)實(shí)踐當(dāng)中，去解決我們?cè)谏镛r(nóng)業(yè)、生物醫(yī)藥、生物環(huán)保、生物制造、生物生態(tài)一系列的問題。”
與此同時(shí)，也正如汪建所言：“在下一個(gè)生命時(shí)代，我們絕對(duì)不能亦步亦趨，要走出一個(gè)新的路子，換一種交通方式。我們要飛起來，讓‘旋風(fēng)’旋起來，在未來以大數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的生命科學(xué)發(fā)展、生物經(jīng)濟(jì)發(fā)展上走出一條引領(lǐng)世界、支撐世界的發(fā)展道路。”
總的來說，從“給世界多一個(gè)選擇”到“給世界更好的選擇”，華大集團(tuán)將進(jìn)一步通過研發(fā)生命解碼工具，為生老病死等人類終極問題持續(xù)提供先進(jìn)“利器”。
運(yùn)營/排版：何晨龍
