仪器短板掣肘本土基因测序产业

图为研究人员正在将处理后的样品点到基因芯片。

　　我国市场上用于基因测序服务的设备和试剂大多来自于少数几家国外供应商，不得不承受比供应商所在国家更高的设备购置和应用费用。

　　如今的基因测序行业，正广泛应用于法医鉴定、疾病控制和诊疗、食品安全等与公众生活密切相关的领域。

　　所谓“工欲善其事，必先利其器”，而仪器的水平直接影响着基因测序服务企业能在这块据称“千亿美元规模”的市场上获得多大份额。

　　对于火热的测序服务市场，中科院北京基因组研究所技术研发中心常务副主任任鲁风对《中国科学报》记者指出了本土产业在仪器设备和试剂耗材方面“受制于人”的隐忧：“我国市场上用于基因测序服务的设备和试剂大多来自于少数几家国外供应商，不得不承受比供应商所在国家更高的设备购置和应用费用。而国内的测序服务业成本甚至会高于国外服务商的市场报价。”

　　成本在降 市场变广

　　仪器的水平对基因测序服务业来说有多重要?

　　首先是成本的降低。1990年人类基因组计划启动伊始，人们计划用30亿美元完成人的基因组测序工作。而今年3月底， Life Technologies 公司在中国推出的台式基因测序仪 Ion Proton，则意味着只需 1000 美元即可在一天时间内完成个人全基因组测序。

　　基因测序费用下降伴以测序精度的提高，测序技术发展速度之快更是超出了人们曾经的想象。“大家所熟知的半导体行业的‘摩尔定律’指出每两年达到翻一番的进步，但是在基因测序领域我们的速度是每两年4倍的进步。”Life Technologies公司CEO Gregory Lucier说。

　　随着测序技术发展带动测序仪器水平提高，科学家们发现基因测序不仅仅用于象牙塔中的研究，而且可以实际服务于公众，比如针对不同病人的“个体化医疗”。

　　以肿瘤为例，肿瘤实际上是基因组改变的一种疾病，即使是同样的癌症也可能由不同的基因突变所造成。基因的差别让患者对治疗药物有不同的反应，因此需要个体化的医疗方式来对不同的病人进行区别对待，针对每个个体的不同特性来制定方案。

　　江苏省中医院病理科主任医师赖仁胜曾谈到，常见恶性肿瘤使用基因测序和靶向药物治疗效果最明显。目前癌症化疗总体有效率在30%~40% 左右，而通过基因测序筛选出获益病人，有效率可以提高到80%。

　　随着新型测序仪的不断推出，基因测序的市场正在迅速扩大，不仅限于医药行业，还包括农业、食品安全、生物燃料等方方面面。《福布斯》杂志曾预计基因测序市场规模将达千亿美元。

　　目标：高质量、低成本

　　测序市场的诱人前景吸引了众多企业和机构投身这一行业，业内人士自然清楚，谁掌握了基因测序的利刃――高质量、低成本的仪器――谁就更容易从这个“千亿美元蛋糕”上切得更多。

　　然而，对于测序利刃锻造之难，曾在基因测序仪器巨头企业Life Technologies的前身ABI公司先后担任研发部门多个重要职务的周晓光深有体会。

　　“基因测序仪器牵扯的面非常广，不光是技术问题，还有很多是工程上的问题，光电器件、机械控制器件、软件开发等等也都要涉及，是系统工程。”周晓光对《中国科学报》记者说，“开发和生产基因测序仪器比做基因测序服务要难得多。”

　　同时，测序仪器对科研和技术水平的要求也越来越高。

　　据任鲁风介绍，第一代测序仪仅仅是提供一个电泳和电泳后分析的平台;第二代测序仪则利用微加工处理和光电子成像技术实现边反应边测序;第三代测序仪则将反应体系进一步缩小到了微纳米量级的尺度，同时利用物理原理实现了单分子识别。

　　“而目前正在进行概念研究的第四代测序技术几乎完全抛弃了生化反应，通过力学、电学等对DNA分子中的碱基直接判读。”任鲁风说。

　　本土行业“受制于人”

　　尽管业内人士都深知测序仪器的重要性，本土行业却仍正处于“受制于人”的尴尬境地。

　　据了解，目前测序仪主要来自于三家外资巨头Roche、Illumina和Life Technologies。

　　“从以往经验来看，往往国外设备试剂的更新换代，首先会满足本国的需求，这样就造成了我国总是比国外滞后半年甚至一年的时间应用更高效的研究工具。”任鲁风说，“以PacBio的RS系统为例，第一篇应用该设备的论文在国际顶级刊物上发表时，还几乎没有几位中国科学家见过这台测序仪的真实样子。”

　　国内测序服务机构和企业还不得不承受比供应商所在国家更高的设备购置和应用费用，而国内的测序服务业成本甚至会高于国外服务商的市场报价。“结合我国的测序市场需求，相信仅仅从科研的应用成本上而言，受制于人这个词汇不可谓不贴切。”任鲁风表示。

　　北京诺赛基因组研究中心有限公司常规测序负责人张隽辉曾对《中国科学报》记者表示：“目前基因检测设备和试剂的供应基本上由欧美企业垄断，这在很大程度上压缩了国内基因测序服务企业的利润空间。”

　　上述曾在Life Technologies的前身ABI工作多年的周晓光现为国家“千人计划”学者、中科院半导体研究所国家光电重点实验室研究员。他进一步指出：“购买仪器的成本还不是最关键的，关键是卖给你仪器以后，赚后边的耗材利润，测序时使用的耗材是和仪器相配的，购买仪器的花费和后续要用的大量耗材成本相比简直是‘小巫见大巫’，如果这样下去，国内测序市场越大，仪器和耗材的支出就越惊人。”

　　目前国内开展测序仪研发的机构还非常有限：联合研制第二代测序仪的中科院北京基因组研究所和中科院半导体所、无锡艾吉因生物信息技术有限公司和深圳华因康基因科技有限公司。北京大学和清华大学的一些研究团队也在开展新一代测序技术相关的研发工作，但还没有公开的文献报道。

　　“虽然在这个领域已经开始起步，但很大程度上还是属于引进吸收，缺乏原始创新。国际上日益激烈的第三代和第四代测序技术的研发给我国一个追赶和超越的机会。”任鲁风说，“在获得前期积累的实战经验基础之上，加大投入支持力度，充分开展跨学科跨专业的合作，积极开展原始创新，建立自主的知识产权体系，才能在这样一个关键节点上真正实现质的突破。”

　　国内科研机构和企业寻求基因测序仪器“突围”的努力并未停止，据悉，深圳华因康基因将于年底推出超高通量基因测序仪第三代机型，然而实际效果如何，仍有待市场的检验。