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華大基因背后的技術(shù)武器
斥巨資采購(gòu)128臺(tái)基因測(cè)序儀，一舉成為全球最大的基因測(cè)序中心，全額收購(gòu)美國(guó)納斯達(dá)克上市公司CompleteGenomics(下稱CG)，改變中國(guó)生物科技企業(yè)被跨國(guó)企業(yè)單向并購(gòu)的格局。華大基因向來(lái)不按套路出牌�？此朴行┋偪竦呐e動(dòng)，實(shí)際是華大基因建立技術(shù)優(yōu)勢(shì)的精心布局。華大基因的服務(wù)規(guī)模和測(cè)序團(tuán)隊(duì)是全球最大的，但在測(cè)序技術(shù)平臺(tái)上需購(gòu)買大批設(shè)備和耗材。收購(gòu)CG實(shí)現(xiàn)了資金技術(shù)的互補(bǔ)，也使技術(shù)優(yōu)勢(shì)成為打破原有國(guó)際基因市場(chǎng)格局的反擊武器。
大數(shù)據(jù)支撐科研新模式
通常由于科學(xué)技術(shù)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的過(guò)程周期很長(zhǎng)，但在生物科技領(lǐng)域，尤其是在21世紀(jì)以后，生命科學(xué)由原來(lái)經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)科學(xué)、作坊式的實(shí)驗(yàn)科學(xué)變成了工廠式大數(shù)據(jù)的大科學(xué)。這種大科學(xué)利用數(shù)據(jù)分析處理，大大縮短了從科學(xué)發(fā)現(xiàn)到產(chǎn)業(yè)化的過(guò)程，使得一家機(jī)構(gòu)同時(shí)進(jìn)行產(chǎn)學(xué)研一體化成為了可能。
1990年由美、英、日、德、法及中國(guó)六國(guó)科學(xué)家啟動(dòng)的“國(guó)際人類基因組計(jì)劃”，用10年時(shí)間、耗費(fèi)30億美元才完成了一個(gè)人的基因組測(cè)序。2007年華大基因只用半年，不到3000萬(wàn)人民幣就完成了“第一個(gè)中國(guó)人基因圖譜”。省時(shí)、高效的基因測(cè)序得益于華大基因在大數(shù)據(jù)背景下開創(chuàng)的新型基因科研模式，華大基因打造了具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的綜合性大平臺(tái)。在強(qiáng)大“平臺(tái)體系”驅(qū)動(dòng)下，圍繞生命中心法則，建起了測(cè)序、質(zhì)譜、生物計(jì)算和國(guó)家基因庫(kù)綜合技術(shù)平臺(tái)。
測(cè)序平臺(tái)承載著基因測(cè)序產(chǎn)業(yè)的重任，它使人類進(jìn)一步解讀生命奧妙成為了可能。華大基因測(cè)序平臺(tái)主要以高通量測(cè)序平臺(tái)為主，此外，還包括了羅氏454測(cè)序平臺(tái)及Ion Torrent測(cè)序平臺(tái)。測(cè)序涉及生物學(xué)各領(lǐng)域，包括DNA測(cè)序、RNA測(cè)序、宏基因組測(cè)序、甲基化測(cè)序、外顯子捕獲測(cè)序等。此外，還有合成平臺(tái)、基因分型平臺(tái)、全基因酶切圖譜平臺(tái)等讓測(cè)序結(jié)果更精確的輔助平臺(tái)。
質(zhì)譜平臺(tái)基于高通量質(zhì)譜技術(shù)進(jìn)行工業(yè)規(guī)模的蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝組學(xué)研究及目標(biāo)分子檢測(cè)，主要進(jìn)行蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)的全譜分析、定量分析、蛋白修飾分析以及目標(biāo)蛋白、多肽和各種小分子的分析檢測(cè)，也可以結(jié)合基因組、轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)展開貫穿性科研項(xiàng)目。
信息中心以實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模生物信息學(xué)計(jì)算為中心任務(wù)，不斷提升其在高效能計(jì)算、云計(jì)算服務(wù)能力，為海量數(shù)據(jù)處理提供創(chuàng)新解決方案。華大基因擁有深圳、香港、北京、武漢、杭州等數(shù)個(gè)大型生物信息學(xué)超級(jí)計(jì)算中心，總峰值計(jì)算能力達(dá)到212 T flops， 總內(nèi)存容量達(dá)到35.9 TB，總存儲(chǔ)能力達(dá)到18.38 PB。其位于深圳和香港的集群的峰值計(jì)算能力分列國(guó)內(nèi)生物信息領(lǐng)域第一和第二位，有能力為海量生物信息學(xué)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、處理和分析提供穩(wěn)定而高效的資源保障。
國(guó)家基因庫(kù)集生物資源樣本庫(kù)、生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)和生物資源信息網(wǎng)絡(luò)為一體，通過(guò)建立高水平的生物資源樣本庫(kù)、高效的生物信息數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)與管理系統(tǒng)以及覆蓋廣泛的聯(lián)盟網(wǎng)絡(luò)，有效保護(hù)、合理開發(fā)和利用我國(guó)生物資源及基因數(shù)據(jù)資源，充分調(diào)動(dòng)、發(fā)揮及整合各地區(qū)、各單位的資源和技術(shù)優(yōu)勢(shì)，積極開展廣泛交流與合作。
競(jìng)爭(zhēng)王牌：測(cè)序技術(shù)革新
2013年3月18日，華大基因宣布完成對(duì)CG的全額收購(gòu)。華大在并購(gòu)?fù)瓿芍�，保留了CG在硅谷的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，并將團(tuán)隊(duì)規(guī)模擴(kuò)大了一倍，同時(shí)結(jié)合中國(guó)本土的經(jīng)驗(yàn)豐富的研發(fā)團(tuán)隊(duì)共同合作，開發(fā)出將投入產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的臨床測(cè)序技術(shù)BGISEQ-1000和BGISEQ-100。新產(chǎn)品大大簡(jiǎn)化了樣品處理的流程，縮短了整個(gè)周期，優(yōu)化了生物云平臺(tái)，做到一鍵式、傻瓜式、大數(shù)據(jù)庫(kù)支持，能夠進(jìn)入任何一家醫(yī)院而不需要任何前期測(cè)序基礎(chǔ)。在臨床產(chǎn)品的精度、可重現(xiàn)性和穩(wěn)定性方面比市面已有技術(shù)提高幾個(gè)數(shù)量級(jí)，達(dá)到99.999%以上的堿基準(zhǔn)確性。
華大的測(cè)序技術(shù)采取的原理各有不同，其中代表性的有基于焦磷酸化學(xué)發(fā)光的454測(cè)序技術(shù)、基于連接反應(yīng)的邊連接邊測(cè)序技術(shù)SBL、基于錨定探針連接的CPAL技術(shù)、基于可逆終止邊合成邊連接技術(shù)(SBS)和測(cè)序過(guò)程中基于氫質(zhì)子濃度變化的半導(dǎo)體檢測(cè)技術(shù)。
華大測(cè)序的特點(diǎn)主要是序列短(30—150bp)、但是檢測(cè)通量大(從開始的幾百M(fèi)b到目前的1Tb以上的通量)、檢測(cè)周期靈活(幾個(gè)小時(shí)到幾天)。正是因?yàn)橥扛�，所以測(cè)序的價(jià)格已經(jīng)是第一代測(cè)序的萬(wàn)分之一，甚至更低。最早做一個(gè)人類基因組測(cè)序需要30億美元，現(xiàn)在測(cè)序成本只需要1000美元。
如今，華大基因在基因測(cè)序領(lǐng)域保持著領(lǐng)先的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，包括效率高、成本低的高通量測(cè)序;準(zhǔn)確率高的高深度測(cè)序;全球領(lǐng)先的基因組組裝軟件，自主研發(fā)的SOAPdenovo軟件;而且有著豐富的經(jīng)驗(yàn)，華大基因已經(jīng)成功完成幾百個(gè)物種的全基因組從頭測(cè)序。
產(chǎn)業(yè)化新起點(diǎn)
如今，華大基因已經(jīng)進(jìn)入到產(chǎn)業(yè)化的新階段，除了傳統(tǒng)的科技合作項(xiàng)目之外，個(gè)人基因檢測(cè)服務(wù)于醫(yī)療領(lǐng)域，成為了華大基因發(fā)展的新起點(diǎn)。
全世界每年約有500萬(wàn)缺陷兒出生，給這些家庭造成了巨大的精神和經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。產(chǎn)前篩查、產(chǎn)前診斷是防治出生缺陷的重要方法之一，但是目前的方法都無(wú)法達(dá)到既精準(zhǔn)又安全無(wú)創(chuàng)。近年來(lái)隨著高通量測(cè)序技術(shù)的發(fā)展，DNA測(cè)序成本降低，一項(xiàng)新的產(chǎn)前檢測(cè)技術(shù)——無(wú)創(chuàng)產(chǎn)前基因檢測(cè)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。華大基因在自身高通量測(cè)序平臺(tái)的基礎(chǔ)上，于2010年末推出了產(chǎn)前基因檢測(cè)服務(wù)，只需通過(guò)采集孕婦外周血，提取血漿中的游離DNA，就可利用測(cè)序方法分析胎兒患染色體非整倍性疾病的風(fēng)險(xiǎn)率。目前，除無(wú)創(chuàng)產(chǎn)前基因檢測(cè)技術(shù)外尚有針對(duì)染色體病、單基因病的眾多項(xiàng)目在研發(fā)過(guò)程中。
目前全球基因測(cè)序領(lǐng)域處于一個(gè)快速向應(yīng)用轉(zhuǎn)化的產(chǎn)業(yè)化、民用化發(fā)展階段。整個(gè)基因測(cè)序市場(chǎng)中從業(yè)公司的估值也都將隨著產(chǎn)業(yè)的爆發(fā)而水漲船高，該領(lǐng)域前景將繼續(xù)受到投資者和資本市場(chǎng)的廣泛關(guān)注。
基因科技，這個(gè)揭示人類生命奧秘的學(xué)科，未來(lái)必將孕育出全世界最大、最重要的產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)。
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