2016年頭兩個(gè)月，有一項(xiàng)技術(shù)受到了異乎尋常的關(guān)注。先后有多家生物技術(shù)公司將觸手伸到在這一技術(shù)領(lǐng)域，包括測(cè)序巨頭Illumina、CAR-T治療巨頭Juno、測(cè)序黑馬10X Genomics、以及業(yè)務(wù)大而全的華大基因。

　　它們關(guān)注的這項(xiàng)技術(shù)叫單細(xì)胞測(cè)序。單細(xì)胞測(cè)序往簡(jiǎn)單了說(shuō)就是對(duì)人體的單個(gè)細(xì)胞測(cè)序。

　　早在160年前，德國(guó)著名醫(yī)學(xué)家、科學(xué)家Rudolf Ludwig Karl Virchow就認(rèn)為，疾病不是某種器官整體的病變導(dǎo)致的，單個(gè)細(xì)胞才是疾病的基本單位。然而，一直到現(xiàn)在，各種疾病檢測(cè)和診斷還是基于一塊組織或者一管血液，根本就沒(méi)有顧及各種細(xì)胞之間的差異性。

　　現(xiàn)在的基因測(cè)序更是存在這種弊病。取一塊組織提取總DNA，然后測(cè)序分析。實(shí)際上，這種測(cè)序過(guò)程得到是個(gè)平均結(jié)果，并沒(méi)有反應(yīng)身體的實(shí)際情況，那些含量較少的變異基本都被“平均掉了”。

　　單細(xì)胞測(cè)序能做的就是，把病變組織的所有細(xì)胞全都測(cè)一遍，這樣一來(lái)，就可以全面掌握疾病的信息，甚至可以預(yù)測(cè)疾病的發(fā)展動(dòng)向。這就是單細(xì)胞測(cè)序的使用價(jià)值。

　　在大概了解單細(xì)胞測(cè)序之后，再來(lái)看看這些生物技術(shù)巨頭打算拿這項(xiàng)技術(shù)做什么。

　　Illumina攜手Bio-Rad進(jìn)軍單細(xì)胞測(cè)序

　　2016年1月11日是西歷的“小光棍節(jié)”，就在這一天，Illumina和Bio-Rad宣布合作開(kāi)發(fā)一項(xiàng)單細(xì)胞測(cè)序流程。

　　本次合作中雙方優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，利用Bio-Rad一流的微滴分液技術(shù)和Illumina領(lǐng)先的NGS(next-generation sequencing)技術(shù)，開(kāi)發(fā)出一款可以分析單個(gè)細(xì)胞遺傳信息的新技術(shù)。

　　目前合作雙方?jīng)]有公布具體的合作細(xì)節(jié)，具體的解決方案將在2016年底或者2017年初公布。

　　實(shí)際上Illumina與Bio-Rad的合作更多的是希望將困難重重，費(fèi)時(shí)又昂貴的單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)提升到一個(gè)新臺(tái)階，使科研人員在認(rèn)識(shí)人體發(fā)育和疾病發(fā)生上取得新的突破。

　　Juno為掌握單細(xì)胞測(cè)序收購(gòu)AbVitro

　　還是在西歷的“小光棍節(jié)”這一天，“不甘寂寞”的Juno宣布收購(gòu)了AbVitro，理由是Juno看中了AbVitro世界領(lǐng)先的單細(xì)胞測(cè)序平臺(tái)。

　　我們都知道Juno現(xiàn)在是CAR-T免疫治療領(lǐng)域的一哥，它為什么想要掌握單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)呢?Juno認(rèn)為，裝備了AbVitro世界領(lǐng)先的單細(xì)胞測(cè)序之后，它的CAR-T免疫療法就可以稱霸天下了。

　　傳統(tǒng)的細(xì)胞免疫治療在尋找結(jié)合靶點(diǎn)時(shí)也會(huì)忽略掉那些含量很低的靶點(diǎn)，然而最終可能就是這些被“平均掉”、“覆蓋掉”的靶點(diǎn)，成為癌癥復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵，正所謂“此消彼長(zhǎng)”。

　　Juno打算利用AbVitro的單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)盡可能多的分析癌細(xì)胞上的靶點(diǎn)。從理論上講，如果可以找到癌細(xì)胞所有的靶點(diǎn)，免疫療法就可以干掉所有的癌細(xì)胞，這樣就可以有效的避免癌癥的復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移。這就是Juno的野心。

　　10X Genomics推出單細(xì)胞測(cè)序新產(chǎn)品

　　2月11日，基因測(cè)序領(lǐng)域的黑馬10X Genomics宣布推出旗艦級(jí)測(cè)序新品Chromium，Chromium最為耀眼的功能是可以實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞測(cè)序。Chromium是10X Genomics為大型專業(yè)實(shí)驗(yàn)室打造的一款測(cè)序設(shè)備，定價(jià)為12.5萬(wàn)美元，目前已經(jīng)開(kāi)始接受預(yù)定，預(yù)計(jì)7月底發(fā)貨。

　　實(shí)際上早在2月9日，10x Genomics就跟Qiagen和Illumina達(dá)成了合作意向。Chromium平臺(tái)正是10x Genomics與Qiagen先進(jìn)技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物。

　　華大基因獲得一項(xiàng)單細(xì)胞基因組分析美國(guó)專利

　　1月19日，美國(guó)專利局公布了華大基因申請(qǐng)的一項(xiàng)單細(xì)胞基因組分析技術(shù)專利，專利號(hào)為9238840。

　　早在2012年，華大基因在就在單基因測(cè)序上取得了不小的突破。當(dāng)年3月份，華大在一期《細(xì)胞》雜志上同時(shí)刊登兩篇單細(xì)胞測(cè)序的研究成果。華大的研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了一種分析單細(xì)胞基因組的新方法，并將這種方法用于癌癥的異質(zhì)性研究。為從單核苷酸水平深入研究癌癥發(fā)生、發(fā)展機(jī)制及其診斷、治療提供了新的研究思路并開(kāi)辟了新的研究方向。

　　從上述公司對(duì)待單細(xì)胞測(cè)序的態(tài)度中，我們可以看出，單細(xì)胞測(cè)序?qū)⒋龠M(jìn)我們對(duì)人體發(fā)育以及疾病生成的認(rèn)識(shí)。這無(wú)疑將進(jìn)一步提升未來(lái)疾病治療的精確度。

　　單細(xì)胞測(cè)序——精準(zhǔn)醫(yī)療的入場(chǎng)券

　　從1660年荷蘭科學(xué)家列文虎克(Antony van Leeuwenhoek)發(fā)明顯微鏡以來(lái)，人類才對(duì)微觀世界有了認(rèn)識(shí)。直到1850年，德國(guó)醫(yī)生Rudolf Virchow才將單細(xì)胞異常與疾病建立起聯(lián)系(1)。然而，由于種種技術(shù)手段的制約，這種聯(lián)系在隨后的160多年間，并沒(méi)有被有效的利用起來(lái)。

　　直到2005年，NGS技術(shù)的出現(xiàn)，單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)才應(yīng)運(yùn)而生。2009年，現(xiàn)任北京大學(xué)研究員的湯富酬完成了世界首例單細(xì)胞RNA測(cè)序，兩年后，冷泉港的Navin完成了世界首例單細(xì)胞DNA測(cè)序。湯和Navin等的研究直接促成了單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)的誕生，在2013年單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)全面爆發(fā)，被《科學(xué)》雜志評(píng)選為“2013年最具發(fā)展前景的六大科學(xué)項(xiàng)目之一”;2014年初，又被《自然方法》評(píng)為“2013年度技術(shù)”(2)。

　　哈佛大學(xué)終身教授、北京大學(xué)生物動(dòng)力光學(xué)成像中心(Biodynamic Optical Imaging Center，BIOPIC)主任謝曉亮認(rèn)為，從生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的角度講，有四個(gè)問(wèn)題需要單細(xì)胞測(cè)序解決(3)：1)有些非常珍貴的研究材料數(shù)量非常少，例如卵細(xì)胞和循環(huán)腫瘤細(xì)胞(CTC);2)有些細(xì)胞基因組差異非常大，例如精子;3)隨著時(shí)間的推移，一些細(xì)胞在分裂中會(huì)發(fā)生變異，所以組成同一個(gè)器官的細(xì)胞基因也存在差異;4)同一個(gè)病變組織中的細(xì)胞存在異質(zhì)性，例如癌組織的異質(zhì)性是癌癥復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的主要原因。

　　隨著人們逐漸意識(shí)到單細(xì)胞研究對(duì)認(rèn)識(shí)人自身以及疾病的重要性，單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)的誕生恰逢其時(shí)。目前單細(xì)胞測(cè)序已經(jīng)廣泛用于微生物學(xué)、神經(jīng)學(xué)、人體發(fā)育、免疫、癌癥、輔助生殖等領(lǐng)域的研究。其中癌癥與輔助生殖研究已經(jīng)用于臨床。

　　在癌癥診治的臨床應(yīng)用中，利用單細(xì)胞測(cè)序分析癌組織遺傳物質(zhì)的變化可以更加準(zhǔn)確的診斷癌癥發(fā)生的原因，為治療提供更加精準(zhǔn)的靶點(diǎn)信息。同時(shí)，利用單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)分析血液中罕見(jiàn)的CTC遺傳信息的變化，可以有效監(jiān)測(cè)腫瘤的變化。

　　在輔助生殖的臨床應(yīng)用中，結(jié)合了單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)的胚胎植入前遺傳診斷(preimplantation genetic diagnosis，PGD)和胚胎植入前基因篩查(preimplantation genomic screening，PGS)，可以有效的避免試管嬰兒的出生缺陷。我國(guó)在這一領(lǐng)域已經(jīng)走在世界前列。

　　目前公認(rèn)的最先進(jìn)的單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)為哈佛大學(xué)謝曉亮團(tuán)隊(duì)研發(fā)的MALBAC(multiple annealing and looping-based amplification cycles)技術(shù)。MALBAC技術(shù)由億康基因科技有限公司引入中國(guó)。2014年9月19日，世界首例經(jīng)MALBAC單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)完成的單基因遺傳病和染色體異常篩查的試管嬰兒在北京大學(xué)第三醫(yī)院誕生。截止目前已經(jīng)有數(shù)個(gè)家庭受益與這一技術(shù)。

　　據(jù)北京大學(xué)報(bào)道，中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院院長(zhǎng)曹雪濤認(rèn)為，謝曉亮的MALBAC技術(shù)能夠改變整個(gè)生物醫(yī)學(xué)，其對(duì)未來(lái)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用的貢獻(xiàn)是不可限量的。

　　實(shí)際上，單細(xì)胞測(cè)序是對(duì)精準(zhǔn)醫(yī)療的一次縱深。這也是近期生物技術(shù)公司在該領(lǐng)域動(dòng)作密集的主要原因。