“生命科學領域也有自己的‘光刻機’，那就是基因測序儀。我們要提前去布局，不能等真正需要的時候突然發(fā)現(xiàn)測序儀技術原來被人家搶在手里。”
2024 年 9 月 9 日，在“登峰探極生命可測”華大集團生命科學全球新品發(fā)布會上，華大集團 CEO、執(zhí)行董事尹燁在《生命可測：SEQ ALL》主旨演講中指出。
那么，華大集團的“光刻機”是什么？當天，華大集團發(fā)布了名為 CycloneSEQ 的最新測序技術，并推出 CycloneSEQ-WT02（下稱“WT02”，中文名“梧桐”）和 CycloneSEQ-WY01(下稱“WY01”，中文名“五岳”) 兩款納米孔測序儀。同時，其還宣布成立“SEQ ALL 聯(lián)盟”，并正式發(fā)起“探極計劃”。
這是華大集團的又一臺“光刻機”。從 2015 年發(fā)布 BGISEQ-500 開始，在短讀長測序領域，華大早已實現(xiàn)中國生命科學領域的“光刻機”的自主研制，推動中國成為了目前“唯二”的掌握全產(chǎn)業(yè)鏈（技術、裝備、市場應用等）的國家。
（來源：資料圖）
CycloneSEQ 納米孔測序儀：能識別上百種病原，已完成上千個物種的單菌組裝圖
CycloneSEQ 納米孔測序儀主要有四個特點：長、快、孝準。
長指的是：和短讀長測序技術相比，使用 CycloneSEQ 測序技術讀取的基因序列要長得多，覆蓋長度的范圍也比較全面。目前最長能達到 Mbp 級別，平均一個基因組測序下來能做到 30Kbp50Kbp 的 N50 基因長度，也就是說從短到長都能測。
快指的是：CycloneSEQ 測序儀的單條鏈過孔速度達到 350nt/s420nt/s，而且能夠進行實時測序，只需測試 10 分鐘用戶就能拿到足夠多的數(shù)據(jù)。
小指的是：基于 CycloneSEQ 測序技術開發(fā)的設備都只有手掌心大小，因此具備更高的普及性。
準指的是：通過蛋白優(yōu)化和算法優(yōu)化，CycloneSEQ 測序儀目前已能達到單次準確率 97% 的水平。
就應用能力來講：
在感染疾病診斷領域，CycloneSEQ 測序平臺能迅速識別各種病原體，比如識別呼吸道中的上百種病原。
同時，也能在遺傳病診斷中針對復雜遺傳變異實現(xiàn)精確檢測，比如檢測地中海貧血等疾玻
在科研領域，CycloneSEQ 平臺已經(jīng)完成上千個物種的單菌組裝圖，并實現(xiàn)了多個動植物染色體級別參考基因組圖譜的構建。
比如，其曾首次完成鬃獅蜥 Z 染色體的完整解析，從而發(fā)現(xiàn)了大量轉座單元和頻繁重組區(qū)域，借此提示了鬃獅蜥物種的潛在性別決定機制。
面對極端 GC 含量基因組等技術挑戰(zhàn)，CycloneSEQ 測序儀也能實現(xiàn)環(huán)狀基因組的完整組裝。作為華大集團的深海測序儀系統(tǒng)之一，它能在極端環(huán)境下實現(xiàn)穩(wěn)定運行，并已能針對水體環(huán)境微生物進行原位鑒定。
對此，華大生命科學研究院院長、華大集團執(zhí)行董事徐訊舉例稱：“比如從海里面打一碗水，通過曾從水里游過的魚或微生物的殘留 DNA，可以測出在這里到底存在過哪些魚或微生物，以及可以測出是否因為環(huán)境變化或環(huán)境污染發(fā)生了變化。”
此外，結合時空組學和細胞組學工具等多組學工具，CycloneSEQ 測序儀還能提供多維基因組的分析。
會上，在 CyloneSEQ 納米孔測序儀發(fā)布之后，在華大集團聯(lián)合創(chuàng)始人&董事長汪建、以及華大集團執(zhí)行董事&華大智造 CEO 牟峰的見證之下，70 多家科研用戶代表和臨床用戶代表、與華大生命科學研究院領域首席科學家&華大序風總經(jīng)理董宇亮以及華大智造副總裁&中國區(qū)總經(jīng)理彭歡歡共同簽署合作協(xié)議，標志著首批 CycloneSEQ 用戶正式達成簽約合作意向。
2024 年 6 月，華大智造已經(jīng)獲得華大序風納米孔測序產(chǎn)品的全球市場經(jīng)銷權，其中 WT02 將于 2024 年 9 月 9 日起開放訂購，WY01 則將于 2025 年上半年上市。
“梧桐”“五岳”：填補中國在高通量納米孔測序設備的空白
基于上述 CycloneSEQ 測序技術，徐訊代表華大集團正式發(fā)布了小巧便攜的 WT02 測序儀和 WY01 測序儀，并在現(xiàn)場針對 8 種微生物完成了實時測試。
他說：“很多人勸我不要在現(xiàn)場做，最好事先錄個視頻。但是我們昨天做了四次，都證明穩(wěn)定性非常強，所以我們非常有信心在現(xiàn)場實時完成。”
詳細來說：
WT02，是一款中通量的納米孔基因測序儀，采用雙芯片架構，支持獨立運行，具有靈活的通量選擇。
全覆蓋、快速讀、自由測是 WT02 的主要優(yōu)勢，這讓它不僅能夠輕松應對復雜序列的挑戰(zhàn)，而且單次測序成本低、無需湊樣、隨測隨停，能實時輸出測序結果。
在生命科學領域 WT02 有著廣泛的應用場景：它不僅能快速識別病原微生物并且快速溯源，還能準確完整地檢測復雜遺傳病幫助，更能通過獲取基因組圖譜來推進生物多樣性研究等。
華大智造首席運營官蔣慧補充稱：“WT02 可以做一些小型基因組或靶向基因組的測序，希望它能成為一款讓高校、科研機構、醫(yī)院、疾控海關等機構都能夠觸手可及的設備。”
WY01，則是一臺高通量納米孔測序儀，其搭載高通量高密度芯片，不僅具有超長讀長和持久續(xù)測等性能，更能夠全面覆蓋復雜基因組序列。
它能用于數(shù)據(jù)通量需求更高的應用場景，比如用于大基因組、人基因組重測序、全長轉錄組測序和表觀遺傳學檢測等。
華大集團表示，WY01 的多項關鍵性能均處于全球領先水平，故能加速相關疾病的研究和診斷，促進跨學科研究合作，并能支持生物多樣性和生態(tài)學研究，它的出現(xiàn)填補了國內納米孔測序領域高通量芯片的空白。
另據(jù)華大集團介紹：
在性能參數(shù)上，WT02 和 WY01 這兩款納米孔測序儀的測序讀長均覆蓋百 bp 至 Mbp（1Mbp 等于 10 的 6 次方）級別的讀長范圍，可以滿足從基礎科研到復雜疾病研究的廣泛需求。
在測序時長與速度上，用戶可以根據(jù)實驗需求在 10 分鐘至 72 小時內完成測序，測序速度為 350-420nt/s，每分鐘可以產(chǎn)生 10Mb 的數(shù)據(jù)，并且可以實時獲取測序序列結果。
在測序準確率上，單次測序準確率為 97%，在更深的測序深度下能夠實現(xiàn) 99.99% 的一致性準確率。
此外，WT02 的單芯片孔道蛋白數(shù)高達 4092 個，單芯片實驗室最大通量達 50Gb（1Gb 等于 10 的 9 次方）。在此基礎之上，WT01 單芯片能夠提供 8 倍數(shù)量的孔蛋白，達到 3 萬個蛋白孔，單芯片數(shù)據(jù)產(chǎn)量則將提升到 8 倍。
談及數(shù)據(jù)安全問題，蔣慧表示：“安全問題不是到最后一刻才發(fā)現(xiàn)的，我們在一開始的研發(fā)規(guī)劃中就把數(shù)據(jù)安全考慮在內。”
首先，在針對設備開展軟件規(guī)劃和硬件選型時，就已經(jīng)考慮到安全因素。
其次，華大集團針對信息安全設有專門的管理委員會，并建有相應的數(shù)據(jù)安全體系，在設備后臺的算法軟件、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)存儲上都做了數(shù)據(jù)漏洞和數(shù)據(jù)外泄的風險防控動作。
再次，在產(chǎn)品開發(fā)過程當中，也會針對產(chǎn)品進行安全認證，比如此前華大智造的 DNBSEQ 系列測序平臺就已拿到中國和海外的數(shù)據(jù)安全認證。
最后，本次發(fā)布的測序儀也都帶服務器，可以在不聯(lián)網(wǎng)、或在局域網(wǎng)之中使用。
“總的來說，目前華大已經(jīng)是全球唯一擁有長測序+短測序工具的公司，也是全球唯一一個擁有超高通量、超低成本、以及超長讀長測序平臺的公司。與此同時，華大目前在納米孔測序領域已經(jīng)實現(xiàn)了 200 多項的專利部署。”董宇亮總結稱。
汪建也在會上表示：“從激發(fā)光測序儀到自發(fā)光測序儀，再到今天公布的不發(fā)光測序儀。三類機器、三種不同原理、不同測序方式結合在一塊，我們是全世界唯一的一家。”
“而所有設備的主要目的就是實現(xiàn)生命可測。讓大家在想測的時候，不會因為工具的問題、不會因為成本的問題而無法實現(xiàn)這樣的目標。”蔣慧表示。
據(jù)她介紹，目前已有 50 臺60 臺設備在客戶那里完成裝機，其中有一部分屬于早期測試用戶，涵蓋高校、科研機構、疾控單位、醫(yī)療機構等。同時，華大集團已有 4 臺設備通過公開招投標中標。
宣布成立“SEQ ALL 聯(lián)盟”，并正式發(fā)起“探極計劃”
此外，華大集團還在發(fā)布會上聯(lián)合 140 家多科研機構和企業(yè)代表，正式宣布成立“SEQ ALL 聯(lián)盟”，旨在構建開放、透明的應用生態(tài)合作組織，基于“全讀長”測序平臺及多組學工具，共同推動行業(yè)標準的制定與完善。
而之所以叫 SEQ ALL，指的是當人們需要更準確、更長、更快、更好的測序結果時，可以把 DNBSEQ 和 CycloneSEQ 這兩種測序平臺做一個組合，從而實現(xiàn)理想的測序結果。
與此同時，尹燁在會上代表華大集團正式發(fā)起“探極計劃”，攜手合作伙伴共同推動極端環(huán)境下的樣本采集、科學研究和產(chǎn)業(yè)應用。
他表示：“今天我們正式發(fā)起探極計劃，讓我們一起以自然為師、向微生物學習，去看一看我們的生命之源，也看一看我們如何把這些大自然 38 億年的演化精髓付諸在人類生產(chǎn)實踐當中，去解決我們在生物農(nóng)業(yè)、生物醫(yī)藥、生物環(huán)保、生物制造、生物生態(tài)一系列的問題。”
與此同時，也正如汪建所言：“在下一個生命時代，我們絕對不能亦步亦趨，要走出一個新的路子，換一種交通方式。我們要飛起來，讓‘旋風’旋起來，在未來以大數(shù)據(jù)為基礎的生命科學發(fā)展、生物經(jīng)濟發(fā)展上走出一條引領世界、支撐世界的發(fā)展道路。”
總的來說，從“給世界多一個選擇”到“給世界更好的選擇”，華大集團將進一步通過研發(fā)生命解碼工具，為生老病死等人類終極問題持續(xù)提供先進“利器”。
運營/排版：何晨龍
