“解码生命有了国产利器”

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图为实验者正在进行测序工作。

华智造供图

基因序列的差异决定了生物多样性和人类在世界的表现形式。 要破解基因的奥秘，先进的基因测序仪是不可缺少的。 但是，我国基因检测产业仍处于随访阶段，上游测序仪基本依赖进口，核心技术由少数外国公司把持。

年，深圳华大智造科技有限企业(以下简称华大智造)发布了中国自主开发的超高通量基因测序仪mgiseq t7。 这是目前世界上每日生产能力最强的基因测序仪，其每日数据产量达到6tb，6台机器一年内可完成10万人的基因组测序，每gb数据测序价格全球最低。

华大智造是世界上第三个自主研发临床级高通量基因测序仪，量产的企业，是如何从无到有，从弱到强发展的？

随着测序技术的高速发展，基因测序被广泛应用于临床和科学研究中

我们的生命来自针尖一样的微小受精卵细胞，经过50到60次指数复制，增加到了约100万亿个细胞。 除了极少数复制错误外，大部分细胞的dna完全相同。

dna是4种不同碱基a、t、c、g由不同序列组成的双螺旋结构。 正如0、1是新闻的基本单元一样，a、t、c、g作为生命的密码，为人类的认知生命打开了大门。

但是，人类基因组中含有30亿个碱基、约2.5万个碱基以上的基因，如果将这30亿个碱基的序列按每页3000个印刷符号计算的话，就是100万页！

20世纪90年代启动的人类基因组计划旨在通过检测人类基因组dna的30亿碱基对的序列来解读人类所有的遗传新闻。 经过10多年的努力，花费了30亿美元，人类基因组计划宣告完成。

此后，随着测序技术的高速发展，基因测序的时间和价格明显下降。 华大集团执行董事、华大智造首席执行官牟峰告诉记者，目前完成一个身体全基因组测序不到一天，价格也不到600美元。 基因测序的时代到来了。

基因测序技术广泛应用于临床和科学研究。 华大智造首席执行官蒋慧介绍说，如唐氏综合征是我国发生率较高的出生缺陷之一，35岁以上育龄妇女通常要进行羊水穿刺检查染色体核型，但羊水穿刺有一定的感染或流产风险。 可以利用基因测序技术无创地进行唐氏病等几种染色体异常的筛查，低风险不发生出生缺陷。

专家表示，临床上可以通过检测基因序列，结合健康人的参数和针，评估这些序列是否发生了变化，从而找到引起疾病的变异基因。 相关技术在肿瘤治疗、传染病病原体探索、个性化用药指导等方面有明显效果。

华大集团董事长杨焕明院士曾担任国际人类基因组计划中国协调员，他对基因测序的意义评价如下:有了人类基因组图谱，人类对自身就可以比较全面地了解。 了解基因，就能找到新的疾病诊断和治疗方法。

通过技术引进和集成创新将黑塔变为台式机产品

为了解决新闻问题计算机不可或缺，大规模读取生命源代码需要先进的技术设备。 在基因测序产业中，作为上游基础设施的基因测序仪，为相关应用提供了重要的技术支持，但其生产制造非常困难。

基因测序仪是光学、机械、电子、流体、化学、物理、分子生物学、新闻软件等多学科的结合，测序仪的研发生产需要融合许多新技术。 牟峰说

人口基数大、大数据的应用，是我国基因产业快速发展的特征。 近年来，我国基因测序市场发展迅速，但由于重应用、轻研发趋势，我国在测序研发行业基本是一片空白。

另外，个别外国公司在测序仪研发行业专利多，形成了严密的保护体系，取得了市场垄断地位。 华大基因曾经是世界基因测序仪市场上最大的买家。

转机发生在去年。 当时购买某海外企业品牌测序仪的华大基因突然发现，试剂耗材的报价翻了几倍，不仅难以购买新设备，厂家也不再修理旧设备。

华大智造执行副总裁刘健说，我们有很多进口的测序仪，但测序仪的处置没有完全的自主权，海外制造商规定的条款也不合理。

我们曾希望将基因组计划取得的技术和成果转化为医学临床，但未得到仪器所属公司的许可和支持。 蒋慧说。

近年来，测序设备制造商cg企业计划销售。 该企业拥有先进的生化测序原理和技术，但那时cg企业面临困境:开发的超大型设备拥有极高的通量，但每台售价高达1200万美元，极其昂贵，与当时的技术应用趋势不一致，市场

抓住时机，华大智造收购cg。 一开始，cg的原型机重2吨，名副其实的黑铁塔。 蒋慧说，为了将产品纳入越来越多的研究机构和临床应用，进行了许多技术和理念的转变，将黑铁塔转化为轻型桌面产品。

在此基础上，华大智造持续创新:找到了万里挑一的测序仪，以开发dna纳米球、联合探针锚定聚合技术和单管长片段的建造技术，将生化反应时间缩短到1分钟内。

根据独特的技术路线，开发了一系列测序核心技术和产品，客户扩展到16个国家和地区

目前，华大智造累计研发经费超过50亿元，在一些关键核心技术上取得突破，实现了测序技术源式专利的配置，申请了技术专利580多项，其中pct专利80多项。 此外，还成功开发了相应的测序试剂、材料、生化反应系统等一系列核心技术和产品。

例如，在测序技术中，以前流传下来的聚合酶链式反应( pcr )测序将dna双链像筷子一样分离，用筷子一根根复制，一变二变四最终完成指数级的放大。 但是，这种做法也有问题，如果一部分环节错了，后面就会错了。 华大智造测序仪产品经理汪婧婧介绍说，我们开发的dna片段滚动扩增方法总是复制原始dna，像用铅笔削铅笔一样，较有效地消除了扩增错误的积累，提高了测序的准确性。

另一方面，华大智造开发了新一代单管长片段的建设技术，可以获得高达300kb的长片段基因组新闻，对于推动高精度基因组序列的科学研究和在产业行业的应用具有重要的作用。

按照自身的技术路线，年来，华大智造基因测序仪全球装机量已超过1100台，覆盖16个国家和地区，客户超过300家。 发表300余篇高水平的科研论文。 哈佛医学院基因组研究中心主任乔治·丘奇表示:“有核心技术，华大智造可以负担测序的价格，测序的错误率几乎为零。

关于企业的创新基因，牟峰认为，我们成立三年来，员工近千人，研发人员比例超过50%。 他们既有生命科学专家，也有光学、机械等专家，融合创新能力很强。

目前，华大智造在上游仪器、试剂、软件三方面都有研发和生产能力，这在国际上极少。 年，华大智造和中科院长春光机所投资成立长光华大基因测序设备(长春)有限企业，开展基因测序仪等仪器设备的研发生产。 我们相信，跨境技术应用将改变这一领域，高度重视创新过程中的技术融合。 刘健说。

现代科学技术的迅速发展实践表明，谁在工具上率先实现了突破，谁就能取得科学技术的先声特征。 牟峰说，过去很多行业我们都跟随，但在生命科学时代，我们从一开始就与世界基本同步，所以必须尽快补充关键核心技术的短板，取得领先的成果。

那一年，杨焕明和他的同事们参与了人类的基因组计划，承担了1%的序列测量任务，以这1%的比例，使我国成为这个划时代科学创立中唯一的快速发展中国家。 1%测序项目将使我国具备自身的、接近世界水平的基因组强大实力，我们相信，通过进一步的自主创新，为21世纪生物技术产业的快速发展带来光明和希望。 杨焕明说。