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            田暉:與其做玩具,何不把芯片用到基因測序改變生命

            關鍵詞/基因測序儀 生物芯片??安序源

            基因測序等前沿生物技術(BT)和大數據等信息技術(IT)的融合,構成數字生命健康。從技術到應用,從科研到產業之間的轉化邏輯是什么?未來方向如何?基因慧特設《大咖論健》專欄,匯聚數字生命健康先鋒的專業前瞻性聲音,第87期嘉賓為安序源生物科技(深圳)有限公司CEO田暉博士。

             

            我們知道,基因是生命遺傳和生命健康的密碼,解讀基因的核心設備之一是測序儀,而測序儀的核心是生物芯片。
            芯片原本是嚴格密封保護的集成電路,后來發現把表面打開后,加入不同的材料,通過物理化學方式把它們結合在一起,可以做成一個具有全新功能的產品,比如讓相機在沒有月亮和輔助光源的夜晚也拍出清晰的照片。這就是田暉博士在Invisage公司擔任副總裁(VP)時攻克的難題,研發紅外相機芯片,與Qualcomm芯片配套組成相機模組進入華為等手機。后來Invisage公司被蘋果(Apple)公司收購。
            芯片結合新材料,打開了新的想象空間。除了做一個攝像玩具,是否可以應用到更有趣和有意義的地方?田暉博士在Genia公司(后被Roche公司收購)擔任VP期間,把這個經驗應用到生物芯片上,很快地解決生物試劑與半導體集成電路結合的重大難題,實現生物膜層自主合成的化學過程,領導團隊很快設計出用于分子診斷的基因測序芯片。
            這不僅因為,田暉博士看到這家公司吸引美國著名的芯片上市公司的70多歲離休CTO來做顧問甚至是免費工作,更是喚起他從小對醫學治病救人的崇高使命的憧憬。不能當醫生,以工匠的角色幫助醫生,提供分子診斷的“利器”,與其做玩具,何不把芯片用于基因測序改變生命?
            田暉博士的芯片技術背景和對生命健康領域的激情,很快在短短幾個月內吸引到后來成為COO的Igor Ivanov博士,Igor博士是俄羅斯圣彼得堡大學少年班畢業和物理化學博士,給羅氏集團和Illumina都做過顧問,曾在美國硅谷創立多家高科技公司,成功并購或上市。之后團隊也陸續吸引了來自Roche、華大基因等知名基因公司的技術人才,2016年Axbio(安序源)在硅谷成立。
            短短三年后,安序源落地深圳,發布最新單分子測序儀和智慧生物芯片,獲得華潤集團、清華研究院、松禾集團的大力支持。在新品發布會召開之際,基因慧受邀專訪田暉博士,回顧創業歷程、產品計劃和愿景。
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            1. 智慧生物芯片對測序帶來革命??
            基因慧】田博,首先祝賀安序源的測序儀和智慧生物芯片發布會(詳情)成功召開,此時此刻您最大感受是什么?想對您的團隊和基因慧讀者說些什么呢?

            【田暉】謝謝!作為創業者,對于今天的成果感到非常高興。首先感謝我的團隊,這是個里程碑,更是起點,是對這幾年來大家努力的總結。包括美國、俄羅斯和中國的團隊都很受鼓舞,這么多年辛苦工作的成果終于要公開展示。
            激動之余,馬上有新的里程碑需要我們去完成,要站在更高的高度,因為前面要做的事更多,空間也更大。謝謝基因慧讀者對我們的關注,希望大家持續關注我們,能夠看到我們的產品在市場上成功,也希望將來有一天基因慧讀者都變成我們的客戶。
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            【基因慧】我們看到包括深圳清華大學研究院、松禾集團、華潤集團等機構代表對發布會的反響特別好。是什么樣的契機讓您在2019年的6月份在這個時間節點選擇發布新測序儀和生物芯片呢?
            【田暉】我們2016年開始創業,從集成電路、半導體工藝、生物化學、到微流控等技術逐步積累,才能把這么復雜的系統整合在一起,正好在這個節點上達成了階段性的目標。
            從市場方面我們也感覺到最近這一兩年對這種智慧芯片的興趣很高,大家都希望能夠把復雜的基因檢測平臺小型化、快速化、簡單化和低成本化,這正好是我們技術最大的一個優勢。
            除了基因測序儀作為我們核心的產品,智慧生物芯片平臺本身也給別的很多產業帶來革命,包括蛋白、核酸、小分子化合物等的檢測。目前已經開始有多家機構和我們進行深度合作。
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            2. 中國特別是深圳是世界的高科技生產中心??
            【基因慧】我們看到Axbio團隊是在硅谷開始創業,是什么樣的契機促成團隊進駐中國深圳這片熱土成立安序源呢?從2016年成立到2019年發布新產品,這個時間相對而言是很短的,能談談研發和技術轉化落地的過程嗎?

            【田暉】中國為創新創業提供了非常有利的環境,特別在生命健康領域的創新產品研發和審批上,相對美國是很大的優勢。另一方面,中國政府支持力度和市場容量比美國大很多。比如說美國政府出了一個約2億美金的精準醫療計劃,中國馬上以幾十倍以上的資金額來開展中國精準醫療計劃。除了政府推動,很多VC和投資機構也都跟了上來,帶來非常好的發展契機。我們看到除了市場潛力和應用范圍更大外,中國市場的產品放量的程度和速度也超過美國市場,特別是在新技術的承受能力和需求程度遠遠超過其他國家。

            我們之所以選擇深圳,清華研究院起了非常重要的引進作用。深圳市的商業化、市場化和國際化程度很高,在深圳生活和工作與在海外沒有多大區別。深圳市政府的支持力度很大,我們團隊成員得到了包括住房補貼等人才計劃的支持。我們感覺深圳市政府是真的是在辦實事,用服務的心態來幫助企業發展,這在美國幾乎是不可想象的。

            在很多層面上我們切實感受到了“深圳速度”。比如實驗室建設,在美國要做合成化學實驗室難度很大,開始發展會非常艱難。在中國我們幾個月就把一個高水平合成化學實驗室建起來了。所以我們國內平臺的硬件設備設施等不比美國差。這在相當程度上幫助我們加快了研發進程。中國,特別是深圳是世界的高科技生產中心,有各種可以大規模量產的生產線,包括我們產品的工業設計、機械設計等等也主要是在深圳完成的。當然在美國招聘有豐富行業經驗的員工相對容易一點,這在國內目前是有一定的挑戰性。所以我們在深圳清華大學研究院設立了研發中心,與清華大學本部合作聯合培養博士后,建立人才儲備。

            3. 安序源:量產級高通量臨床測序平臺生產?

            【基因慧】在目前競爭這么激烈的基因測序行業里,您認為安序源測序儀定位和特色是什么呢?

            【田暉】我們主要是做臨床市場。我們認為市場上已有的產品還有需要改進的地方,比如要彌補二代測序讀長短和三代測序成本高的短板。我們的產品特色是通過高通量來解決價格的問題,同時實現單分子長讀長測序,并具有簡便易操作和速度快的優勢。比如我們采用了全球領先的12吋半導體晶圓工藝,它可以在同樣的空間里集成更多的器件和功能,產出更多的芯片,在性能和價格上與其它工藝相比優勢巨大。在產品設計上我們充分考慮了臨床需求,并采用了先進的生物化學方法來實現快速單分子測序。

            與傳統的生物技術公司不同,我們的研發路徑是以量產和高通量為導向,一開始就設計制造出可以大規模并行處理生物信號的芯片,并同步開發微流控技術和生化試劑。好處在兩方面:一方面是它可以直接做成高通量的產品;另一方面是加快了研發進程,生化實驗在芯片上直接運行,一次就可以產生大量數據,便于迅速篩出統計學上有意義的結果來指導調整技術路線。這實際上就是實現了Lab-on-a-chip的理念,也是很多科學家夢寐以求的研發利器,可以跳過很多從實驗室到量產中間逐步優化的過程。
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            【基因慧】對于新型測序儀,我想大家比較關心三個問題,一是穩定量產的投入時間計劃,二是應用切入點,三是相關的參數數據。

            【田暉】我們正在和合作伙伴加速研發部分領域的應用轉化,特別是微生物和腫瘤檢測。比如在微生物領域的應用,我們可以一次讀出16srRNA基因的完整序列。再比如和俄羅斯科學院合作腫瘤panel。我們已經跟這些早期合作伙伴開展應用開發及驗證,從這一步到下一步量產,我們自己認為應該是用月來算,而不是用年來算。

            特別指出,我們的團隊在研發及量產方面有豐富的經驗。比如我們的COO Igor Ivanov是俄羅斯圣彼得堡大學少年班畢業,物理化學博士。他對新材料和工藝的開發很有造詣,也給羅氏集團和Illumina都做過顧問。Igor曾在美國硅谷創立多家高科技公司,成功并購或上市。

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            4. 把芯片用到基因科技改變世界? ?
            【基因慧】什么樣的契機讓您從研發CMOS圖像傳感器領域轉到生命科學領域,您的初心是什么呢?

            【田暉】我想很多人都體會過自己或親人生病的痛苦,我也不例外。所以從小就覺得醫學這個行業非常崇高,可以治病救人。但我自己不適合當醫生,不知道怎么去直接參與人類健康事業。

            后來碰到一個“偶然“的機會,進入一家公司來負責測序芯片的研發,在那里遇到了讓我非常敬佩的幾個“退休人士“。他們從美國著名芯片上市公司的副總/CTO/創始人位置退下來以后,70多歲了又來到這家公司服務,甚至是免費工作。從他們身上我對這個行業有了更深的了解和尊敬,而且認識到我這么多年的積累也可以直接用到生物醫學上。雖然沒有當醫生,也可以用工匠的身份在生命科學領域盡自己的微薄之力。

            我們中國有句古話叫”工欲善其事必先利其器“,我們把工具做得更好,能做的科學研究就更多。比如原來一天只能做一個納米孔實驗,現在我們可以一天做上百萬個納米孔實驗。實現這個技術的關鍵之一是生化試劑與集成電路的接口。我原來做過類似產品,當時是把量子點納米材料和芯片結合在一起。量子點納米材料其實比生化試劑對環境和接口更敏感,讓它和集成電路芯片完美地結合在一起的異構材料結合技術相當復雜。

            記得當時做出量產化產品的時候,我們非常激動。從這個項目上我們學到可以把原本嚴格密封保護的芯片表面打開,加入不同的材料,通過各種物理化學方式把它們結合在一起,做成一個具有全新功能的產品。這個產品出來后,就可以讓相機在沒有月亮和輔助光源的夜晚也拍出清晰的照片。從那我們就體會到,將集成電路芯片與新材料結合,可以開拓出新的產品,打開一個全新的市場,從而把半導體量產的優勢帶到更多的應用場景。

            智慧生物芯片基于這樣的技術,把精密測量的儀器縮小到微米級,直接捕獲生物分子產生的微弱離子信號,然后迅速通過電路放大并轉換成數字信號,這個是能夠達到最高信噪比的一個測量過程。把生化試劑直接放到集成電路芯片上來,并實現很好的信號耦合,就能做到很高的通量,很高的靈敏度。這對生物學來說也是很大的幫助。

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            5. 工程級的產品讓生命更美好??
            【基因慧】生物芯片結合新材料打開新應用的窗口,有哪些特別的事讓您感受到這對生物技術和醫療健康的意義呢?

            【田暉】今天來到現場的一個嘉賓,事業很成功,做到著名上市公司的CEO。他得癌癥后,對生命有了更本質的理解。自從聽說我們用芯片研發基因測序儀,應用于生命健康領域時,他就拿自己的資源幫我們做研發。用他的話說,之前用芯片做手機攝像頭,用一年就想換掉,其實是個玩具。現在這個產品才真正可以改變人的生命。我自己也說服過好幾個蘋果的工程師和管理層降薪來參加智慧生物芯片的研發。用他們的話來說:你是想一輩子做玩具,還是想做個產品來改變生命呢?

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            【基因慧】未來三年在您的公司發展路線圖里,安序源會成為一個什么樣的公司?您的愿景是什么?

            【田暉】近期愿景,對我們工業界的人來說,就是讓我們的產品早日送到用戶手上,應用到生命科學。我們是一個產品導向的公司,更關注的是產品在市場的接受度。希望我們的公司能夠在生命科學領域占有一席之地。

            中期來看,希望能夠改變分子診斷的格局,從大型診斷中心進到分布式的診斷和臨床檢測,讓每個醫生能夠擁有自己的測序平臺,能夠快速的把測序技術用于疾病診斷和治療。

            長期來看,希望通過我們的技術和產品,每個家庭每個人都能用得上便攜式測序儀,讓基因測序觸手可及并且幫助到每個人提高生命健康質量。

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            【基因慧】更大的使命是什么?

            【田暉】用工程產品讓生命更美好。

            注:以上信息僅代表采訪嘉賓個人觀點,歡迎產學研醫資政代表參與《大咖論健》。發布的文章只是產權屬于基因慧,轉載請聯系我們進行授權,歡迎個人轉發。

            拓展閱讀?

            安序源發布最新基因測序儀和智慧生物芯片

            大咖論健
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