近年来,随着单细胞测序技术的快速发展和应用,人们对细胞基因表达的认识推进到了单细胞层面。通过选取不同时间点的样本,利用单细胞转录技术能够在单细胞水平获得基因时间动态表达的信息。
然而,基因表达具有时间和空间的特异性。由于单细胞测序必须通过机械分离或酶解消化成单细胞悬液,不可避免地会丢失组织样本的空间信息,因此难以获得组织中不同区域的细胞构成和基因表达信息。
为了解决这个问题,空间转录组学技术应运而生。空间转录组学技术可以同时获得细胞的空间位置信息和基因表达数据,将推进人类对组织原位细胞真实基因表达的研究,为组织细胞功能、微环境互作、发育过程谱系追踪、疾病病理学等多个领域提供重要的研究手段。
继单细胞测序技术之后,空间转录组学技术成为又一个生物技术研究的热点,先后于2020、2022年被《Nature》、《Nature Method》评为 “年度技术”。
根据Research And Markets的数据,未来7年,空间生物学市场将以每年16.5%的复合增长率不断扩大。从转录组测序到实现单细胞转录测序,再到现在的空间转录组学技术,科学的不断进步将带领空间组学在生物学的研究上进入新的阶段。
4月20日,北京百迈客生物科技有限公司(以下简称:百迈客生物)正式发布国内首款亚细胞级微孔空间转录组芯片:百创S1000。百创S1000空间芯片让研究者们可以结合不同阶段图谱数据,获得全面的亚细胞级时空动态表达图谱,从而为疾病的诊断治疗及药物研发提供更有力的决策依据。
在发布会之后,动脉网对百迈客生物总裁郑洪坤先生中国科学院陈润生院士,以及国科嘉和投资管理有限公司总经理陈洪武先生进行了独家专访,以期了解更多关于百创S1000的研发背景、技术原理,以及其对于科研和市场的价值。
打破垄断,全国首款亚细胞级微孔空间芯片
百迈客生物成立于2009年5月,基于高通量测序和生物信息技术的开发与应用,拓展出了科技服务、生物云平台、智能制造三大业务板块。主要服务于国内外的科研院校、研究所、独立实验室、制药公司、农业育种公司以及医疗卫生等机构。目前,业务已覆盖全国30多个省、市、自治区及海外多个国家。
成立至今,公司组建了一支创新研发能力突出的人才队伍,技术及研发人员近600人,硕士以上学历占60%以上,高级工程师及以上职称专家20多人,海外留学及创业人员10余人,专业研究领域涉及生物信息、生物技术、农学、医学、计算机及数理等多学科。
公司科研成果层出不穷,先后在《Nature》、《Cell》、《Nature Genetics》等国际著名期刊上发表高质量合作文章近千篇,累计影响因子超过4500分。拥有国家发明专利技术60余项,软件著作权近200项。
百迈客生物总裁郑洪坤先生表示:以前,基因检测是在组织水平将许多细胞混在一起进行的,不仅没有单个细胞的信息,也没有细胞的位置信息。不论从基础科研还是从临床诊断检测的角度出发,都迫切需要绘制更高精度的时空基因图谱,这就需要更高精度的空间转录组测序芯片来完成实验,因此在这方面存在很大的需求。
然而,自空间转录组测序技术商业化以来,就一直处于被国外企业全面掌控的局面。为打破在这一领域国外企业技术的垄断,同时响应国家对自助科研平台的支持,百迈客生物自2020年以来,对空间转录组测序技术进行潜心研发,突破技术瓶颈。
基于百迈客生物以往在单细胞测序方面做了许多的研发工作,有一定的技术积累,结合市场对更高精度的空间组学产品的需求,百迈客生物花费大约两年的时间,定向设计研发了百创S1000空间芯片。
百创S1000是全国首款亚细胞级微孔空间芯片,最大的突破是利用微孔技术将空间分辨率降低至5μm,而传统的芯片制造还处于100μm的分辨率,这是一次非常大的技术突破。
郑洪坤表示:“这款芯片隶属于智能制造领域,智能制造是我们下一步发展的重点。由于智能制造产品对研发的依赖度高,研发投入大,因此我们也在考虑进一步的融资,期待能与机构共同开展合作,创造出更多更前沿的技术产品。”
截至目前,百迈客生物已完成两轮融资,并将五月启动下一轮融资,以支持产品的持续研发和市场开拓。
   空间转录技术是肿瘤研究、
诊断和治疗的有利工具
中国科学院陈润生院士表示:对于肿瘤的治疗,我们首先需要了解肿瘤的发生,发展,转移和恶化的基础,才能做到更精准地预防,更精确地诊断,更有效地治疗,更合理地用药。这一切的前提,都是要对肿瘤有所了解。
肿瘤的重要特点是异质化,比如肝癌,肿瘤在肝的不同区域的细胞结构和转录组都是不一样的。只有把肝癌不同区域的肿瘤细胞测量清楚,才能推断出哪些是早期,哪些是晚期的,以此推断肿瘤的发生和转移的过程,从而更有效地找到肿瘤发生的源头,抓住更好的治疗机会。
因此,肿瘤的治疗实际上是要了解肿瘤的差异化,追踪肿瘤源头的过程,单细胞空间转录技术对肿瘤的精确诊断和治疗提供了非常有利的工具。
另一方面,肿瘤的发生也是由于消灭肿瘤的免疫细胞不干活了,因此肿瘤的微环境也是需要精确测量的。
百创S1000主要的改进是利用微孔技术将分辨率从国际通用的100μm降低到5μm,使得测量精度大大提高。从过去测一堆细胞,到现在对肿瘤的内部结构和肿瘤微环境的测量达到单细胞甚至亚细胞水平,我们对肿瘤的了解就会更加精确。
此外,百创S1000空间芯片将加速时空动态图谱的构建,特别是加速精细图谱研究领域,有利于打破行业垄断加速空间数据积累。
在未来,随着技术的推广,以及应用场景的不断扩展,我相信无论从技术来讲,还是从市场来讲,百创S1000空间芯片都会有很好的前景。
    布局科研和临床两大方向,
市场空间广阔
百创S1000空间芯片的发布,标志着百迈客生物打破了国外空间转录组学技术垄断,开启国产化制造时代,对国内空间转录组学研究起到了推进作用。百创S1000的诞生也为百迈客生物多年潜心研发画上了完满的句点,作为坚实的里程碑为百迈客生物开启了全新的征程。
国科嘉和投资管理有限公司总经理陈洪武表示,每一次技术的突破,都会引领产业快速发展。产业的需求也会催生技术的进步,这两者是相辅相成的过程。过去一段时间里,基因测序服务一直是资本市场的热点。
中国在生物医药领域比起国外还有较大的差距。就目前来看,国内有自己的核心技术、设备和耗材的公司实际上不多。百迈客作为其中的一员,随着百创S1000芯片的上市,在未来会有非常好的市场机会。
在郑洪坤看来,从长远来说,技术的价值在于找到独特的应用场景。未来,百创S1000会有两个应用方向,一是技术科研,二是临床检测“在科研端,芯片可以帮助解决细胞层面上许多说不清道不明的问题。比如肿瘤,可以从细胞水平去发现病变组织和细胞的特点,然后去重点攻关。其次,在这个前提下,芯片还可以通过推动科研方面的发现,助力科研成果往临床转化,比如助力肿瘤药物研发,临床检测的技术等等。” 郑洪坤说。
郑洪坤表示,目前基因检测和基因测序的市场正热,而在基因测序领域,空间组学和单细胞技术又是最热的,尤其空间组学,其全球市场规模在未来5年内达到30-50亿美元。因此芯片在未来的市场空间是很广阔的。
此外,在临床方面,肿瘤等复杂难治性疾病领域亟需新的方法和新的技术,以更好的进行肿瘤的诊断、辅助治疗、药物研发等,因此芯片在临床的市场空间也是不可估量的。
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