細(xì)胞，是生命的基本單位。在人類(lèi)基因組計(jì)劃完成后，人類(lèi)初步掌握了遺傳的“密碼本”，但時(shí)至今日，我們尚未能一窺自己的細(xì)胞圖譜。

對(duì)細(xì)胞的觀測(cè)要進(jìn)入更高的精度并獲取更多的組學(xué)數(shù)據(jù)，就需要一系列的“利器”，近年來(lái)嶄露頭角的單細(xì)胞測(cè)序儀便是其中的重要工具。不過(guò)，目前單細(xì)胞測(cè)序儀95%的市場(chǎng)份額由美國(guó)的10X Genomics壟斷。

近日，專(zhuān)注高通量單細(xì)胞測(cè)序解決方案的創(chuàng)新公司萬(wàn)乘基因發(fā)布了10K Genomics單細(xì)胞測(cè)序儀PerseusTM，配套的高通量單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組芯片及試劑、高通量單細(xì)胞表觀組學(xué)芯片及試劑也同步上市。萬(wàn)乘基因成立于2018年2月，在2019和2020年先后獲得合力投資和北極光創(chuàng)投的天使輪及Pre-A輪融資。總部位于上海漕河涇開(kāi)發(fā)區(qū)，在北京設(shè)有銷(xiāo)售辦公室。

值得注意的是，萬(wàn)乘基因的PerseusTM是國(guó)內(nèi)第一款液滴微流控單細(xì)胞測(cè)序儀，上市之后將填補(bǔ)高通量單細(xì)胞測(cè)序平臺(tái)的空缺，或改變國(guó)內(nèi)高通量單細(xì)胞測(cè)序市場(chǎng)被海外巨頭壟斷的競(jìng)爭(zhēng)格局。

單細(xì)胞測(cè)序與傳統(tǒng)測(cè)序有何不同？在接受澎湃新聞（www.school126.cn）記者專(zhuān)訪(fǎng)時(shí)，萬(wàn)乘基因創(chuàng)始人、首席科學(xué)家施威揚(yáng)解釋道，傳統(tǒng)的測(cè)序是基于大量細(xì)胞樣品，其提供的是平均化了的數(shù)據(jù)。而單細(xì)胞測(cè)序則可以獲取關(guān)于樣品中每一個(gè)細(xì)胞的各種組學(xué)數(shù)據(jù)，明確樣本中包含的細(xì)胞類(lèi)型，并記錄別個(gè)細(xì)胞所發(fā)生的特定變化。 

“人類(lèi)的疾病，大部分并不是基因組發(fā)生了改變，而是細(xì)胞發(fā)生了變化。單細(xì)胞技術(shù)能夠?qū)γ恳粋€(gè)細(xì)胞進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)疾病的個(gè)性化診斷和治療。如果說(shuō)基因測(cè)序是精準(zhǔn)醫(yī)療的1.0時(shí)代，那么，單細(xì)胞測(cè)序是精準(zhǔn)醫(yī)療的2.0時(shí)代?！?施威揚(yáng)解釋說(shuō)，“通俗地說(shuō)，基因測(cè)序看到的是‘一團(tuán)’細(xì)胞，而單細(xì)胞測(cè)序能夠看到一個(gè)個(gè)細(xì)胞。因此，單細(xì)胞技術(shù)對(duì)于生物醫(yī)學(xué)的革命性意義可以和顯微鏡的發(fā)明相比較，因?yàn)槎叨伎墒寡芯空哒嬲吹絾蝹€(gè)細(xì)胞的細(xì)微差異?！?/p>

施威揚(yáng)是在萬(wàn)乘基因位于上海聚科生物園區(qū)內(nèi)的辦公地接受澎湃新聞?dòng)浾邔?zhuān)訪(fǎng)的。與辦公室同一樓層的，還有公司的實(shí)驗(yàn)室，總共4百來(lái)平方米，30多名員工，里面還擺放著萬(wàn)乘基因新近試生產(chǎn)的單細(xì)胞測(cè)序儀。

施威揚(yáng)自豪地展示著儀器，并展望未來(lái)，希望通過(guò)國(guó)產(chǎn)化降低單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)的門(mén)檻，讓更多醫(yī)院、實(shí)驗(yàn)室能夠使用，同時(shí)通過(guò)提供更多的分析工具，從而推動(dòng)單細(xì)胞圖譜的研究和精準(zhǔn)治療的發(fā)展。

施威揚(yáng)畢業(yè)于清華大學(xué)和美國(guó)圣路易斯華盛頓大學(xué)，之后在美國(guó)加州大學(xué)伯克利分校、同濟(jì)大學(xué)生命學(xué)院、中國(guó)海洋大學(xué)海洋生命學(xué)院從事研究。

萬(wàn)乘基因創(chuàng)始人、首席科學(xué)家施威揚(yáng)。

給每一個(gè)人一個(gè)更精準(zhǔn)的“顯微鏡”

所謂的單細(xì)胞測(cè)序，是指獲取單個(gè)細(xì)胞遺傳信息的測(cè)序技術(shù)，具體包括單個(gè)細(xì)胞層面的DNA序列、DNA表觀遺傳修飾、RNA表達(dá)量、染色體結(jié)構(gòu)、DNA-蛋白相互作用等，它彌補(bǔ)了傳統(tǒng)測(cè)序方法下，單個(gè)細(xì)胞的基因表達(dá)調(diào)控、生命活動(dòng)軌跡等特異信息被平均化的不足。

單細(xì)胞測(cè)序的誕生，被視為與顯微鏡的發(fā)明相媲美的生命科學(xué)重大事件。2009年，英國(guó)劍橋大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)在《Nature Methods》雜志發(fā)表研究成果，首次實(shí)現(xiàn)了單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組的檢測(cè)方法，標(biāo)志著單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組研究正式拉開(kāi)了序幕。

發(fā)展至今，單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)越來(lái)越廣泛地被應(yīng)用于腫瘤微環(huán)境、免疫治療、動(dòng)物胚胎發(fā)育、心血管疾病發(fā)生發(fā)展等眾多生物醫(yī)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域，為新型生物藥篩選和開(kāi)發(fā)提供了新的更快捷的技術(shù)平臺(tái)。

“要精準(zhǔn)醫(yī)療，就必須能夠看到細(xì)胞層面的差別。個(gè)體差別其實(shí)并不是只反映在基因組DNA上。大多數(shù)時(shí)候，個(gè)體疾病的差別實(shí)際上是反映在病變器官上的細(xì)胞層面?！笔┩P(yáng)說(shuō)，“有一句話(huà)就像托爾斯泰說(shuō)的，幸福的家庭都是一樣的，而不幸的家庭各有各的不幸。實(shí)際上疾病也是這樣。哪怕是同一種疾病，不同的人其腫瘤細(xì)胞是不同的?！?/p>

施威揚(yáng)表示，“單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)實(shí)際上相當(dāng)于給我們每一個(gè)人一個(gè)更精準(zhǔn)的‘顯微鏡’，它能把每個(gè)人的差異區(qū)分開(kāi)，這樣每個(gè)人就能對(duì)癥下藥。所以說(shuō)單細(xì)胞測(cè)序的應(yīng)用可能是未來(lái)所有的醫(yī)療、臨床所需要的?！?/p>

目前，對(duì)單細(xì)胞測(cè)序的應(yīng)用，主要還是以臨床研究居多?！拔覀円呀?jīng)知道這個(gè)病有巨大的復(fù)雜性，所以用這個(gè)工具可以把它復(fù)雜性揭示出來(lái)，比如腫瘤單細(xì)胞測(cè)序做的人是非常多的，實(shí)際上就可以用來(lái)獲得各種各樣的分型，可以看到更精細(xì)的分型，跟治療之間產(chǎn)生更大的相關(guān)性?！碑?dāng)然，腫瘤研究當(dāng)下本來(lái)就是臨床醫(yī)學(xué)研究最大的一個(gè)范疇。

施威揚(yáng)說(shuō)，另一種研究則跟腫瘤的一些治療方案有關(guān)。免疫治療、靶向治療等更為先進(jìn)的療法，目前很大的一個(gè)問(wèn)題就是每個(gè)人的響應(yīng)不一樣，其實(shí)也就是個(gè)性化治療的問(wèn)題?！坝械娜藢?duì)這個(gè)藥物有反應(yīng)，有的人就沒(méi)反應(yīng)，所以個(gè)性化治療其實(shí)就想去找出這些有反應(yīng)的人，精確地對(duì)癥下藥，那么單細(xì)胞在這個(gè)方面有一些很好的作用?！?/p>

而在腫瘤之外，更廣泛的意義在于，每一種疾病都可通過(guò)細(xì)胞層面的研究獲益?！坝绕涫菑?fù)雜疾病，用單細(xì)胞做是最有前景的，比如自身免疫性疾病，神經(jīng)退行性疾病等?！笔┩P(yáng)表示。

事實(shí)上，人類(lèi)細(xì)胞圖譜（Human Cell Atlas）也正是生命科學(xué)領(lǐng)域近年來(lái)興起的國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃。浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)中心教授、博士生導(dǎo)師郭國(guó)驥在接受澎湃新聞（www.school126.cn）記者采訪(fǎng)時(shí)曾表示，“長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)說(shuō)，人類(lèi)細(xì)胞圖譜計(jì)劃旨在描述人體中每個(gè)細(xì)胞（約37萬(wàn)億個(gè)）的詳細(xì)特征，呈現(xiàn)不同類(lèi)型細(xì)胞在人體組織的3D結(jié)構(gòu)，勾勒所有人體系統(tǒng)的相互聯(lián)系，揭示圖譜變化與健康和疾病的關(guān)系。人類(lèi)細(xì)胞圖譜計(jì)劃將徹底改善人們對(duì)疾病的理解、診斷和治療?！?/p>

用國(guó)產(chǎn)化降低使用門(mén)檻

想要從單個(gè)細(xì)胞層面獲得更好的答案，測(cè)序工具首先要進(jìn)行變革。自Fluidigm C1?單細(xì)胞全自動(dòng)制備系統(tǒng)面市以來(lái)，10X Genomics、BD公司、Illumina公司等相繼推出了商業(yè)化的單細(xì)胞測(cè)序平臺(tái)。其中，10X Genomics在2016年推出高通量單細(xì)胞測(cè)序平臺(tái)Chromium Controller，并迅速占領(lǐng)市場(chǎng)。

不過(guò)，10X Genomics存在價(jià)格昂貴、使用不便等問(wèn)題，這也是目前單細(xì)胞測(cè)序在中國(guó)尚未大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸。施威揚(yáng)說(shuō)，即使是在美國(guó)市場(chǎng)，10X Genomics也要7萬(wàn)美元一臺(tái)，在中國(guó)還要更貴。“賣(mài)得這么貴，其實(shí)最主要就是它的壟斷，只此一家沒(méi)有選擇?！?/p>

另外，試劑價(jià)格也是問(wèn)題。施威揚(yáng)說(shuō)，一個(gè)試劑價(jià)格要1萬(wàn)元，那么不管是科研還是臨床用戶(hù)，都不太敢貿(mào)然去做。他認(rèn)為，只有價(jià)格進(jìn)一步降低，研究人員才不會(huì)有這么多顧慮，敢于放心大膽去做。

需求受到了價(jià)格的壓制，市場(chǎng)的潛力并沒(méi)有得到充分的釋放。于是，萬(wàn)乘基因推出的PerseusTM，直接對(duì)標(biāo)10X Genomics的Chromium Controller。施威揚(yáng)表示，由于在核心部件實(shí)現(xiàn)了全面國(guó)產(chǎn)化，PerseusTM測(cè)序儀及測(cè)序試劑的定價(jià)相對(duì)進(jìn)口平臺(tái)也更為低廉。值得一提的是，為降低實(shí)驗(yàn)入門(mén)門(mén)檻，也將同時(shí)也推出了一次檢測(cè)100-1000個(gè)細(xì)胞的預(yù)實(shí)驗(yàn)套裝。

施威揚(yáng)透露，萬(wàn)乘基因在核心技術(shù)上相比美國(guó)同行有優(yōu)勢(shì)，做到“人無(wú)我有，人有我優(yōu)”。

在設(shè)計(jì)理念上，PerseusTM兼顧高通量、高捕獲率和應(yīng)用靈活性，采用相比進(jìn)口單細(xì)胞測(cè)序平臺(tái)更具市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的定價(jià)策略，并且緊跟前沿的技術(shù)需求，持續(xù)迭代配套的高通量單細(xì)胞多組學(xué)試劑。

該測(cè)序儀可放置4塊獨(dú)立運(yùn)行的單通道芯片，用戶(hù)可以根據(jù)樣本數(shù)量，選擇適當(dāng)?shù)男酒瑪?shù)目。每張芯片可一次性完成100到20000個(gè)細(xì)胞的單細(xì)胞文庫(kù)構(gòu)建，細(xì)胞捕獲率高達(dá)50-60%。

在應(yīng)用層面，相對(duì)于市場(chǎng)上現(xiàn)有高通量單細(xì)胞測(cè)序平臺(tái)，施威揚(yáng)認(rèn)為萬(wàn)乘基因的優(yōu)勢(shì)更為突出，通過(guò)試劑體系的創(chuàng)新，可極大地降低了用戶(hù)樣本制備、保存和運(yùn)輸?shù)碾y度。

創(chuàng)業(yè)之路：最初只是想省錢(qián)

施威揚(yáng)總結(jié)，之所以創(chuàng)業(yè)，并在單細(xì)胞測(cè)序上走這么遠(yuǎn)，其實(shí)也是長(zhǎng)期探索的結(jié)果。

施威揚(yáng)1993年夏天在意大利奪得了第25屆國(guó)際奧林匹克化學(xué)競(jìng)賽金牌，并保送進(jìn)入清華大學(xué)生物系。當(dāng)時(shí)，他選擇的專(zhuān)業(yè)是發(fā)育生物學(xué)，“因?yàn)榘l(fā)育生物學(xué)在1990年代正蓬勃發(fā)展，大家覺(jué)得生命很奇妙：怎么從一個(gè)胚胎變成了一個(gè)千奇百怪的東西。而1995年的時(shí)候正好諾貝爾獎(jiǎng)花落發(fā)育生物學(xué)，也激勵(lì)了很多人?！?/p>

本科畢業(yè)后，他來(lái)到美國(guó)求學(xué)。2003年在美國(guó)華盛頓大學(xué)獲得發(fā)育生物學(xué)博士學(xué)位后，施威揚(yáng)在加州大學(xué)伯克利分校從事博士后研究，主要用高通量測(cè)序技術(shù)研究早期胚胎發(fā)育的分子調(diào)控機(jī)制跟非編碼RNA的生物學(xué)功能。

21世紀(jì)，生命科學(xué)突飛猛進(jìn)，2006年出現(xiàn)的高通量技術(shù)便是其中的代表。施威揚(yáng)回憶，他當(dāng)時(shí)在實(shí)驗(yàn)室里就很喜歡用高通量技術(shù)，并將它納入研究體系中，做出了很多意想不到的發(fā)現(xiàn)，尤其是基因組轉(zhuǎn)錄研究，“我一直對(duì)新技術(shù)的敏感性和時(shí)效性有感覺(jué)?！?/p>

2012年，施威揚(yáng)回國(guó)在同濟(jì)大學(xué)做PI，此時(shí)學(xué)術(shù)界開(kāi)始討論單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)， “發(fā)育生物學(xué)家，夢(mèng)想一直就是要研究胚胎里每一個(gè)細(xì)胞，它的基因表達(dá)功能等等，但是以前就沒(méi)有技術(shù)讓你能夠研究單個(gè)細(xì)胞，所以只能用傳統(tǒng)的方法研究?！?/p>

在使用單細(xì)胞測(cè)序過(guò)程中，施威揚(yáng)漸漸意識(shí)到，真正的挑戰(zhàn)其實(shí)在于：難操作、門(mén)檻高、能耗高，又很貴。

“所以我們剛開(kāi)始純粹就是想便宜省錢(qián)，所以不找外面的做，也不買(mǎi)人家現(xiàn)成的東西，就是自己來(lái)開(kāi)發(fā)一些試劑等，自己來(lái)做一套單細(xì)胞的研究體系”，施威揚(yáng)笑著說(shuō)，“后來(lái)做了以后，很多人就來(lái)合作，因?yàn)槟軌蚝鼙阋撕芸斓卮罅咳プ?，所以就有了越?lái)越多的合作?！?/p>

于是，在公司的早期階段，很多其他實(shí)驗(yàn)室和醫(yī)院開(kāi)始把樣本寄給他們，讓施威揚(yáng)的團(tuán)隊(duì)來(lái)處理。

據(jù)介紹，截至目前，萬(wàn)乘基因已經(jīng)相繼為清華大學(xué)、北京大學(xué)、中科院、復(fù)旦大學(xué)、上海交通大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、農(nóng)科院、廈門(mén)大學(xué)等高校與科研機(jī)構(gòu)，北京大學(xué)腫瘤醫(yī)院、上海交通大學(xué)附屬瑞金醫(yī)院、復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院、復(fù)旦大學(xué)附屬華山醫(yī)院等醫(yī)療機(jī)構(gòu)提供高通量單細(xì)胞測(cè)序服務(wù)，合作在國(guó)內(nèi)外頂級(jí)期刊上發(fā)表了大量出色的前沿研究成果，研究范圍涉及細(xì)胞衰老、跨物種單細(xì)胞數(shù)據(jù)分析、循環(huán)腫瘤細(xì)胞特征等，為開(kāi)展進(jìn)一步的疾病和藥物研究提供了重要線(xiàn)索。

但人手是有限的，通過(guò)提供服務(wù)，是無(wú)法幫到所有有需求的人。于是，授人以魚(yú)不如授人以漁。在證明自己的整套解決方案可行之后，施威揚(yáng)團(tuán)隊(duì)便結(jié)合單細(xì)胞測(cè)序領(lǐng)域近8年的研究成果，順勢(shì)推出單細(xì)胞測(cè)序儀和相應(yīng)的解決方案。

施威揚(yáng)坦言，目前遇到的挑戰(zhàn)還是“科學(xué)家創(chuàng)業(yè)”。“實(shí)驗(yàn)室里做成的東西，就是你做科研可以用的東西，但是你能不能把它穩(wěn)定化地?cái)U(kuò)展開(kāi)來(lái)，scale up的這樣一個(gè)過(guò)程，因?yàn)樾录夹g(shù)實(shí)際上會(huì)有三個(gè)發(fā)展階段，第一個(gè)是我自己要做成實(shí)驗(yàn)，第二個(gè)是別人把樣品給我，我能夠做成實(shí)驗(yàn)，第三個(gè)是我能夠把我的試劑或者儀器做成一套東西，我能交給他，讓他來(lái)做這個(gè)事情，他能夠做成實(shí)驗(yàn)，這是一項(xiàng)產(chǎn)品的新技術(shù)的最終完成?！?/p>