國產高通量基因測序儀開發團隊劉?。河眯鹿ぞ哒页黾膊∽锟準?| 70年70人·科技④

封面新聞 2019-08-29 00:36 61586

封面新聞記者 蔡世奇

人物名片


劉健

華大智造執行副總裁,先后申請專利30余項,有豐富的醫療器械設備設計開發工作經驗。曾在與測序儀相關的國家“精準醫學研究”重點專項、國家科技部863項目中,負責和參與測序儀開發工作,帶領團隊一起完成了BGISEQ-50、MGISEQ-2000、MGISEQ-T7等一系列國產測序儀從立項到推向市場的全過程。

劉健和華大智造的團隊開發了多款基因測序儀

就像深邃的海洋與無盡的天空一樣,生命之中蘊藏的信息有著太多的未知領域。

大熊貓為什么有著黑眼圈?引發疾病的罪魁禍首究竟是什么?科學家們正在從基因檢測的角度研究這些生命背后的秘密,而這就離不開基因測序儀。

1985年,美國科學家提出了人類基因組計劃,被譽為生命科學的“登月計劃”。人類基因組草圖的繪制工作已最終完成于2003年交付,比原計劃提前了2年。

在人類窺得基因的密碼一隅后,一場科研界的基因測序儀競賽也在悄然開始,并由此誕生一個科技名詞“基因檢測”。

“目前全球只有兩個國家的三家公司可以量產臨床級別的基因測序儀,兩家在美國,一家就是我們中國的華大智造?!比A大智造執行副總裁劉健說。

在設計與研發測序儀的過程中,劉健及其團隊得到了不少國家和省市有關部門的大力支持,他們所在的深圳華大生命科學研究院主導承擔了國家重點研發計劃“精準醫學研究”專項中新一代基因組測序技術、臨床用測序設備及配套試劑的研發的任務,該項目的成果將助力防控出生缺陷,精準治療癌癥和重大慢性病。

華大智造深圳基地走廊里的“兩國三公司”標語

1

從外企螺絲釘到中國“智造”的突圍組成員

在負責基因測序儀前期研發、測試的深圳鹽田華大智造基地,辦公室的走廊里也可以看到“兩國三公司”的產業發展概述標語,這既是對做出突破的中國科研工作者的鼓勵和肯定,也是一種鞭策。

現年34歲的劉健是科研應用領域代表,他更愿意用一個參與者的身份,向大家介紹基因檢測儀在中國從無到有,從依賴美國進口到自研產品出海開啟全球競爭時代的變化。

出生在泰山腳下的劉健像很多勤奮的山東學子一樣,本科和研究生先后在兩所國內知名院校哈爾濱工業大學和華中科技大學,主修機械設計制造和機械電子工程,畢業后也順利進入精密儀器行業發揮自己所學。

走出校園后,劉健先后在深圳和上海的兩家生物醫療公司工作,主攻檢驗和病理方面的生命科學精密儀器設計研發,在外人看來這是一個相當優秀的“工科男”樣本。

人類基因組計劃標志

但研究設計做得多了,他也有自己對于國產生命科學和醫療儀器發展和境遇的思考和擔憂。

回憶起自己初期的工作經歷,劉健說那時主要是參與到在檢驗和病理領域的全自動高端5分類血液細胞分析儀,還有全自動組織脫水機等病理設備的設計研發工作?!爱敵跷覀冊谕馄蟮臅r候是屬于一個世界500強在國內的一個研發中心,在這樣的情況下,我們是根據一個產品和市場的需求,基于一個收入預期的導向去開發一個產品。當然我們是有很大的一個團隊,也經過很長的一段時間去開發這樣一個產品,但每個人都在是團隊里邊是基于商業化導向這樣一個螺絲釘?!?/p>

劉健的決定轉型源于一次機緣巧合的會議。

在一次病理年會上,劉健就看到當時的同行在講基因測序,大致內容是說病理這樣的傳統的形態病理學已經發展了將近150多年,但是150多年里技術并沒有太多的革命性突破?!暗俏煌刑岢?,隨著基因測序技術的出現之后,醫療工作者可以使用相關技術在更早期發現腫瘤,或者發現一些疾病對應的的遺傳缺陷,拯救更多患者,也節約更多資源?!边@引發了劉健對職業規劃的重新思考。

聽了新舊科學對比的分享后,劉健深受觸動,也恰逢華大集團收購美國CG決心開拓國產測序儀,便決定告別螺絲釘的外企生涯,加入到中國自主知識產權的基因測序儀突圍組中來。

劉健在為其他人介紹國產基因測序儀

2

收購美國公司獲得專利 

將兩噸重的“超算大型機”轉化為“超級臺式機”

很多國內生物醫療工作者們都對核心技術掌握在他國公司手中所帶來的限制深有體會。

成立于1999年的中國民營企業華大基因,自2010年開始購買美國Illumina公司的基因測序儀,基因測序數據產出能力很快躍居全球第一。

2012年,Illumina突然大幅上調賣給華大的試劑耗材報價,并且對購買新儀器的加上了種種限制,對賣出的老儀器也不再維修。

當時華大正在準備將人類基因組計劃及后續持續的科研中獲得的技術和成果向科技服務和醫學臨床檢驗推廣轉化,要推進臨床就需要獲得儀器所屬企業的許可和支持,關鍵時期受到美國公司的限制,讓華大下定決心親自進軍上游的基因測序儀研發生產領域,旗下子公司華大智造便承擔了這一任務,劉健團隊成為了研發突圍的主力。

劉健告訴記者,“中國自主研發基因測序儀的轉機出現在2013年,一筆收購改變了國內自研基因測序儀空白的情況?!?/p>

美國CG公司當時正在尋求出售

據《人民日報》報道,當時美國基因測序平臺領域排名第三的Complete Genomics公司(簡稱CG)陷入一定困境,有很好的技術和產品,但在產品商業化面臨前后夾擊,資金短缺的情況下,該公司計劃出售。華大決定抓住了這個機會,通過收購解決專利問題,從而實現核心工具能力自主化和可控的基礎。

僅僅有了CG公司的專利和早期技術并不意味著就能直接轉化出量產的成功的商用基因測序儀,不然該公司也不會選擇出售的道路。

在剛剛完成對CG公司的收購時,劉健及項目組成員拿到CG公司的基因測序儀原型時曾感到一籌莫展:整個設備設計極其精密、追求硬件系統的完美,但也造就了重達兩噸的個頭和數千萬元的售價,從定位上和產品形態上像極了“超算”?!霸械脑O計非常追求極限,在早期測序儀集中在少數玩家的情況下比較適合,但是在測序儀逐漸普及到許多企業客戶、高校和臨床醫院的時候,更需要的是性價比高、更靈活而同樣精確的臺式機、甚至筆記本?!眲⒔F隊這樣評價。

團隊成員使用儀器

為了打破壟斷,將收購而來的專利實用化,劉健及其團隊發揮了在醫療器械等設計制造上積累的經驗,開始結合實際市場需求設計研發實用型高通量基因測序儀。

為了讓產品進入更多研究機構和臨床應用,劉健及其團隊做了很多技術和理念上的轉變,把“超算”轉化成了輕巧的高通量“臺式機”,并在CG原有的DNA納米球、規則陣列技術等核心技術基礎上,不斷的提高整體系統的性能,包括通量、速度和準確性。

劉健及團隊靠著對醫療科研工作者工作需求的深刻了解,在CG公司的核心專利基礎上做了大量改良和延伸工作,在團隊的共同努力下,六年間設計制造出了一系列擁有自主知識產權的國產基因測序儀,為全球的基因測序工作者提供了可靠的新工具,也降低了他們的使用成本。

華大智造裝機工程師Ingus Krauklis在南非進行裝機 

3

儀器是科研工作者的工具 

基因測序儀被納入國家科技部863項目

隨著基因測序被應用在越來越廣的領域,為應用者制作更加趁手且成本合理的工具,成了劉健團隊的動力。

在設計研發基因測序儀的過程中,劉健及其團隊得到了國家的大力支持,他們所在的深圳華大生命科學研究院主導承擔了國家重點研發計劃“精準醫學研究”專項中新一代基因組測序技術、臨床用測序設備及配套試劑的研發的任務。

這個項目意在提高基因組測序精度并降低測序成本,大幅度提升我國精準醫學測序技術水平和相關產品的市場競爭力,為中國精準醫學計劃長遠目標的實現打下堅實基礎。該項目的成果將助力防控出生缺陷,精準治療癌癥和重大慢性病。

2015年,劉健及其研發團隊主導開發的高通量基因測序儀BGISEQ-500在國際基因組學大會(ICG-10)全球首發,一舉打破國外壟斷,改變了全球測序儀的市場格局,目前已經取得CFDA許可并已實現規?;慨a。其后,劉健團隊推出了一系列的國產化測序儀、自動化設備、遠程超聲診斷系統等,致力為精準醫學提供數字化的工具和平臺,已經初步完成了“精準醫學研究”專項的目標。

提起國產基因測序儀的從無到有,劉健表示這其實這也與國內尖端科學技術和上下游產業鏈飛速發展和進入收獲期有關。

“基因測序儀是多學科技術成果的結合,測序儀的研發生產,需要融合很多新技術,國產基因測序儀之所以能橫空出世,打破美國的壟斷,這也是各個領域的人才的知識和技能水平都達到了世界頂尖水準、國內上下游產業鏈逐步達到一定成熟度的一種體現?!眲⒔≌f。

MGISEQ-T7是目前全球基因測序儀中單日產出數據最高的。

2018年10月25日,華大智造發布了MGISEQ-T7高通量基因測序儀,日產出數據達6Tb,據《科技日報》報道,這是世界上單日產出數據最高的測序儀。

十年前,中國啟動首個大熊貓基因組序列計劃時,用美國的基因測序儀對一頭大熊貓的全基因組進行測序,整個項目耗時近7個月,雖然其中包括了一些分析和組裝工作,但單純的測序環節也耗費了大量時間。如果現在用最新的國產高通量基因測序儀MGISEQ-T7對一頭大熊貓進行基因測序,測序時間不到一天就可以完成。

不到6年時間里,國內基因測序儀產業經歷了從被美國公司限制封鎖,到反客為主研發出國產設備,再到技術指標超越美國公司的三步跳,并開啟了全球范圍內的基因測序儀競爭時代,劉健將這樣的轉變總結為“基因科學是難得的和國際領先的起跑線相差不遠”和“國內科研教育和上下游發展的良性發展”。

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  • fm599320 2019-09-02

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  • fm534411 2019-08-30

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