基因测序产业巨头Illumina承诺:未来基因技术将走入千家万户

【猎云网(微信号:ilieyun)】9月27日报导(编译:杏染)

2009年1月,Illumina的执行长JayFlatley给他们公司新开的实验室提供了一小瓶他自己的唾液和血液,尽管这样做风险很高,但是他仍然义无反顾。当时他们的科学家们正要开始研究人类基因组序列。

他们把这个项目称为「Jaynome」。科学家们从Flatley的医生那里拿到了处方,然后发现了一些与疾病相关的东西。实验室用了好几个星期花费数万美元终于演绎出了基因组的序列。这家公司的生物信息研究员BradSickler在回忆时说:「那时候我们觉得很有压力,但是我们做了很多新的尝试。Jay是世界上前十个进行深度基因解读的人之一。」

Jaynome的实验结果暗示了把基因序列应用到临床治疗的可能性,这同时也是一种挑战。Flatley知道他自己身上的疾病,在全身麻醉的情况下可能会体温过低导致突发死亡。Flatley后来告诉我:「如果你了解这个症状,你就可以预防它,但是没有几个人能够了解。」Flatley还说他小时候险些没能活下来。在当时,没有足够多的数据来比较,所以想要医治这种症状不是一件容易的事情。

总之,Jaynome这个项目使得Flatley希望普通大众也能够更加了解基因的信息。他们公司也付出了很多努力,让基因序列这个工具变得更加简单,更加实用。

公司内部的实验室中放满了成排的巨型计算机,一个技术人员正在使用测序工具。

如果你曾经使用过23andMe,Ancestry这些网站或者其他的基因测试服务,那么你的基因就有机会在250亿美元的生物科技巨头机器上被测序。Illumina目前毫无疑问已经超过了它的竞争对手,成为了美国DNA测序这个新领域的领军企业。公司向世界各地的医疗研究者们出售他们的测序硬体。

今天,基因测序的成本已经从2001年的一亿美元减少到一千美元。正如《自然》杂志曾经报导的那样,「这不仅超过了摩尔定律的速度,这个曾经默默问问的产业,开始显露峥嵘。」曾经变化的过程需要几周时间,而现在只需要几天时间。Illumina的测序仪HiSeqXTen只需要三天时间就可以给16个人完成基因测序,每年可以给18000个人基因测序。

这项技术已经迅速从实验室走向医院,诊所,甚至是家庭基因消费者。Illumina成立于1998年,正在寻求用新的应用程式来抓住临床和消费者市场,并成为一个在DNA生态系统的各个方面都很重要的公司。

Illumina面临的挑战,和其他任何一家大公司一样,是在保持现有核心业务的同时继续创新。该公司最近在Alphabet上宣布将进行一系列冒险,他们称之为「Helix」和「Grail」。他们计划为DNA信息创立一个应用商店模型,将早期癌症筛检试验带给每一个医生。苹果资深执行官Phil

Schiller今年夏天加入了Illumina的董事会,给这个生物科技公司注入了消费者市场的专业知识。

Schiller,曾经是哈佛大学医学院附属麻省总医院的系统分析师,后来又接管了苹果的应用商店。他说:「我们可以看见电脑科技这一系列,曾经只是大型计算机,然后是办公设备,而今天手机,电视,汽车,音乐播放器这些都属于这个系列。我认为基因测序正在经历一场潜在的革命,这场革命从实验室到自然的商业环境,医疗机构,医院,最终会成为我们日常生活中可以使用的技术。」

该公司另一个重大变化就是,Flatley在掌舵了17年之后退位了。接替Flatley的是一个计算机科学家Francis

deSouza,他毕业于麻省理工大学,善于言辞,曾经是赛门铁克公司的员工,在Illumina负责扩展全球市场和在现有器械与服务中加上软体产品。DeSouza也为该公司带来了文化上的改变,包括为员工提供福利,员工享有16个小时的带薪志愿时间,可以免费体验未确诊疾病的筛检试验。

DNA硬体

Illumina圣地亚哥的总部与硅谷的科技园有些相似。走廊上非常明亮,即使是雾天也是如此,空间宽敞可以供员工们工作,喝咖啡和自助就餐(不过饭菜不是免费的,这在一定程度上说明了资源被有效利用了)。DeSouza任CEO的第一周,进一步减小了办公楼层单间的大小使办公更加紧凑,它们节约了那些想要提问题和建议的人的时间。

在Illumina,不管是现在的还是以前的员工都称赞他们的前CEOFlatley,他们认为他保持了公司的「文化创新」,特别是随着公司发展到5000员工,一年的营收额增长到20多亿。但是在2003年,也就是成立五年之后,该公司竭力维持收入,同时面临着来自于一些资金充足的大公司带来的更大更激烈的竞争。

在Flatley决定收购一家英国的生物技术创企Solexa之后,情况才有所改变,这家创企在当时提出了一个「合成测序」的创意。从2007年开始,Illumina的研究人员逐渐提升核心科技,公司也建立了全球分销网点。执行团队修改了他们的流程,以便于在多个站点快速开发新产品。

2009年,Flatley提出设立一个联邦认证的实验室来进行新硬体的测试,同时进行基因测序,甚至偶尔协助医疗案例。

公司内部负责DNA测序的实验室满是一排排巨型计算机。HiSeqXTen,大小差不多是办公室里复印机的大小,一套卖1000万美元。全球有35个消费者拥有这些机器,包括雪梨的加文医学研究所和麻省剑桥博德研究所,他们有时候被称为「XTen俱乐部」

一些低端仪器有更针对性的应用,可以像桌上型电脑那样小,可以卖给分子生物学家,病理学家和肿瘤学研究人员,一个五万美元。

Illumina公司已经占据了测序市场的70%以上,他们的机器向学者、制药公司、生物技术公司和其他消费者出售。在Flatley担任CEO的期间,建立了严格的产品执行,为公司建立起了信誉,最终Illumina公司在2014年成为第一个1000美元的基因组。

近几天,Illumina正面临着来自赛默飞世尔科技公司的强有力的竞争。这是一家位于马塞诸塞州沃尔瑟姆的公司,跨国销售一切生物科技产品,从反兴奋剂分析到转基因农作物生产。Illumina不久之后将要进入临床市场,就可能面临着欧洲供应商QIAGEN竞争压力。在其他领域同样会面临一些很有前途的竞争对手,例如长读测序技术的制造领域。这项技术可被用于查看一些疾病如癌症的染色体结构问题,并检测一些短读不能发现的遗传疾病。

一个潜在的对手是英国的创企OxfordNanopore,该公司制造小型可携式测序仪,声称可以在国际空间站使用并且实时报告。OxfordNanopore通过测量核苷酸通过微观孔隙时的电流变化读取DNA长链。评论家们认为这项技术缺乏精确性,尽管它很有可能会应用于寨卡病毒的快速诊断。

Illumina的设备HiSeqXTen,已售出1000万美元

THEHOLYGRAIL:出生到死亡的基因测序

在公司的自助餐厅喝完咖啡之后,Illumina公司的高级科研主管RyanTaft,分享以前一个病人的故事,这个病人患有中枢神经系统混乱的疾病。一个年轻的澳大利亚男孩Massimo失去了进食和爬行的能力。男孩的父亲向Illumina公司后才知道这种疾病可能是遗传。

他成为世界上第45个在Illumina公司进行基因测序的人,紧随其后的是他的父母。理由很简单:他的父母健康而Massimo却不健康,这意味着通过Massimo的DNA可以发现一些奇怪的问题。但是Taft说,他这个家庭的基因组进行了30甚至40次测序以确保没有错误。

在茫茫的基因组中通过DNA测序来发现某种疾病的线索,希望并不大。Ashley说:「这犹如大海捞针。」

计算机科学家Taft鼓励人们去使用现有的开源框架(这些是Illumina为临床医生建立的信息採样反馈工具)。他发现Massimo的基因在某一处发生了突变,这也许就可以Massimo的病因。为了验证这个理论,Taft找了和Massimo症状相似的其他孩子们,并给他们进行了基因测序。通过调查MRI生物银行,Taft和Massimo一家发现了其他九个欧美家庭的孩子有类似症状。他们最终诊断出一种新的疾病称为HBSL。

Taft现在领导公司内部努力支持临床试验,偶尔和罕见疾病的研究人员合作。他说:「这只是一次小小的努力,但我们想参与并试图解决这些医疗问题。」

由于基因组学,Ashley和其他罕见疾病的专家认为遗传疾病的「图书馆」将大幅扩大。「不同的疾病根据其基因突变方式的不同有不同的疗法;药物会更有用,实验也更成功。」Ashley如是说。他是美国国立卫生研究院用720万美元基金建立的未诊断疾病网络的主要研究员。

困难的是理解所有的序列资料,并解析出其临床意义。

对Illumina来说,从硬体技术发展到到软体技术和服务不是一件容易的事。

然而,不管是你的笔记本电脑还是Illumina的测序仪,计算机硬体总要配合相应的软体和工具才更有价值。Illumina公司需要优化它的产品,挖掘更大的临床和家庭市场,公司的新任执行长也将会承受很大的压力。

最近在犹他州帕克城的UBS峰会上,deSouza表明他的计划是将软体与测序服务合併,而不是单独出售。午餐时间,deSouza表示他的专业知识在开发安全的软体产品中得到了应用。

Illumina的科学家们,他们想要扩展临床和消费者市场。

「我对未来很有信心」

2015年,白宫宣布用2.15亿美元的基因开展「精准医疗计划」,这项计划主要致力于癌症方面。

基本前提是要能够找到新的肿瘤癌症治疗方法,让病人能够治好他们的病。MaurieMarkman是一个内科医师,卵巢癌研究者,同时还是美国癌症治疗中心医学和科学协会的会长。他说:「癌症领域已经发生了巨大的改变,我在这个领域已经工作了30多年了。我是个很保守的人,但是我相信将来一定有新的方法可以治疗癌症。」

Illumina似乎同意这个说法,他们的另一个衍生公司投资1亿美元来开展癌症的筛选试验,这项试验已经经过了食品药品监督管理局的批准。Grail这个独立的公司也将积极测试癌症患者的早期的迹象,这样他们才可以提前预防和治疗。他们的想法是利用高解析度的快照分析病人血液循环中死亡的肿瘤细胞的基因片段。然而这些测试是在已知病人患有癌症的情况下进行的,而不是患病之前。

Illumina聘请了谷歌的JeffHuber来担任Grail的CEO。Huber去年11月就因为癌症失去了妻子,因此他说:「癌症就是死亡通告。」

Flatley正在帮助监督精准医疗计划,并且在Illumina担任执行主席。他相信新公司能够克服种种挑战。这项试验需要高度精确,不能给病人提供错误的信息。Flatley以Illumina是世界上唯一一家能够从广度和深度上对基因进行测序的公司而自豪。

按Flatley所说,Grail的目标是到2017年启动「有史以来最大的概念化临床试验」。筛选试验的产品将会在2019年上市,售价不到1000美元。

史丹福大学的遗传学家Ashley解释说:「我认为我们中的许多人,包括我自己,都希望每个人都可以亲身接触到基因学。」

随着科技的进步,生物技术专家,消费者和决策人都将能够决定怎样重写DNA。

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