銀灣細胞（InOneCell）的CEO兼創(chuàng )始人林巍博士告訴動(dòng)脈網(wǎng)，最初接觸到單細胞測序是在2014年。彼時(shí)，Bulk RNA測序還是細胞活檢組織轉錄組研究的主要手段，通過(guò)將組織中RNA釋放出來(lái)，然后進(jìn)行全轉錄組的高通量定量檢測。

       “2012年美國上市公司Fluidigm推出了C1系統，96個(gè)單細胞腔體的Smart-Seq cDNA建庫解決方案，使得對96個(gè)細胞進(jìn)行RNA測序和定量成為可能。我有一種強烈的直覺(jué)，對于成千萬(wàn)上億的細胞而言，僅取96個(gè)采樣細胞測定來(lái)描述細胞特性是有局限的，但有精細的檢測已足夠令人興奮，一旦細胞通量提高到成千上萬(wàn)，那么單細胞測序的應用場(chǎng)景就會(huì )有無(wú)限可能。”林巍博士回憶道。

       在接下來(lái)的3年多，正如林巍博士預料，高通量單細胞測序新技術(shù)的快速發(fā)展使得該領(lǐng)域推進(jìn)到當前這樣一個(gè)市場(chǎng)引爆點(diǎn)。單從科研服務(wù)的全球市場(chǎng)規模來(lái)看，已經(jīng)達到了每年5-6億美元，并且還在以每年17%左右的增長(cháng)率迅速增長(cháng)。

       2016年，10x Genomics推出了首款單細胞高通量測序儀器Chromium，從設備層面實(shí)現了單細胞高通量cDNA建庫。該企業(yè)在Nasdaq上市，目前是單細胞基因測序領(lǐng)域的旗艦企業(yè)，2020年初市值曾高達100億美元。同時(shí)期，林巍博士所在實(shí)驗室也啟動(dòng)單細胞測序項目開(kāi)發(fā)，并與合作者陸續發(fā)表了基于液滴高通量單細胞技術(shù)框架應用的相關(guān)研究論文。

       團隊：化學(xué)生物學(xué)背景與光電測控技術(shù)背景聯(lián)合

       創(chuàng )立銀灣細胞之前，林巍是清華大學(xué)計算機生物學(xué)博士，隨后在美國國立衛生院癌癥研究所擔任博士后，曾先后擔任美國財富500強政府咨詢(xún)公司SAIC資深研究員，冷泉港功能基因組實(shí)驗室資深生物信息專(zhuān)家，并且在德州達拉斯貝勒醫學(xué)中心免疫研究所課題組主任（獨立PI）。他曾在《Nature》《Science》《Cell》等頂級雜志中以主要參與人身份發(fā)表多篇論文，是單細胞系統開(kāi)發(fā)和應用專(zhuān)家。

       團隊另一技術(shù)核心成員王春明博士是林巍博士貝勒醫學(xué)中心免疫研究所博士后，在生物信號檢測、微流控芯片技術(shù)實(shí)施，二代深度測序在生物醫學(xué)領(lǐng)域的應用開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域有著(zhù)多年的研究經(jīng)驗。

       2016年，林巍博士攜團隊在貝勒醫學(xué)中心的實(shí)驗室首次產(chǎn)生高通量單細胞測序數據，“早期我們使用的是那種組裝的開(kāi)放式系統來(lái)生產(chǎn)數據，把微流控系統、試劑盒，各種技術(shù)模塊組合起來(lái)。” 林巍博士描述道，“這些開(kāi)放的平臺提供科研服務(wù)綽綽有余，而且靈活性很高，但從終端缺少相關(guān)特殊實(shí)驗技能的用戶(hù)角度來(lái)看，如果能夠有整機一體化的設備，則使用更為便利可靠，受眾更廣。就像Illumina NGS設備在臨床檢驗扮演的角色一樣，單細胞測序快速建庫設備的投放、相關(guān)檢測成本的降低，以及大規模臨床檢測應用場(chǎng)景的出現是行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。”

       2018年初，林巍博士團隊回到中國，與西北大學(xué)國家微檢測工程中心合作進(jìn)行單細胞測序。中科院西安光機所團隊的加入使得系統優(yōu)化和整機一體化設備的實(shí)現更近一步。“團隊一部分是化學(xué)生物學(xué)背景，另一部分是光電測控技術(shù)背景。從產(chǎn)業(yè)鏈的角度來(lái)看，無(wú)論是整機一體化、微流控芯片、反應微球等試劑耗材的生產(chǎn)，還是生信分析服務(wù)均有極大優(yōu)勢，可以全方位切入單細胞測序領(lǐng)域。”林巍博士介紹道。

       更重要的是，來(lái)自于中科院西安光學(xué)精密機械研究所光電跟蹤與測量領(lǐng)域多位資深專(zhuān)家和高級工程師加入了團隊。經(jīng)過(guò)短短一年的嘗試，林巍博士團隊的單細胞設備研發(fā)就取得階段性成果。

       與此同時(shí)，團隊還發(fā)表了單細胞轉錄組智能識別論文，并啟動(dòng)腫瘤單細胞圖譜計劃，2019年6月，推出了首款高通量、多通道檢測的單細胞cDNA自動(dòng)化建庫設備樣機，林巍博士與包括希望之城轉化基因組研究所、Scripps研究所、索爾克研究所、上海交大仁濟醫院、中南大學(xué)湘雅醫院的國內外多家知名科研和臨床機構建立了深度合作。

       自主開(kāi)發(fā)核心原件、控制耗材成本

       近年來(lái)，單細胞測序和研究課題快速增長(cháng)，數據顯示，2019年，Pubmed中已發(fā)表1338篇科學(xué)文獻，相較于2018年的661篇，同比增長(cháng)102.4%。但單細胞測序試劑、耗材、技術(shù)服務(wù)等價(jià)格居高不下，以10x Genomics為例，一個(gè)單細胞組織樣本的數據產(chǎn)生服務(wù)費為2萬(wàn)-4萬(wàn)，數據分析較數據產(chǎn)生難度更高，服務(wù)費支出也更大。

       “如果將數據產(chǎn)生服務(wù)費降到1萬(wàn)以下，單細胞測序市場(chǎng)必然會(huì )快速膨脹，達到市場(chǎng)可支付的水平。一個(gè)強大的新檢測技術(shù)就好比一個(gè)小孩子得到了一臺顯微鏡，如果不是成本限制，他會(huì )把沙粒、樹(shù)葉、小蟲(chóng)這樣的東西都放在顯微鏡下看看以滿(mǎn)足人們強大的好奇心。”林巍博士表示，“國內單細胞測序企業(yè)的產(chǎn)業(yè)布局目前是，大量第三方科研服務(wù)商采購設備，再向其他科研單位提供專(zhuān)業(yè)復雜的單細胞測序服務(wù)。但是單細胞RNA測序有較高的樣本新鮮度的要求，如果能夠在終端用戶(hù)便利使用，則更為理想，這也是我們選擇切入產(chǎn)業(yè)的方向，從易于操作的整機一體化單細胞測序文庫檢測設備開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)切入，充分發(fā)揮合作團隊光電測控技術(shù)的優(yōu)勢，生產(chǎn)出性能優(yōu)越操作簡(jiǎn)單的設備，并努力降低數據產(chǎn)生的成本，快速建立市場(chǎng)優(yōu)勢。” 據林巍博士的介紹，團隊整機優(yōu)化之后新平臺的試劑耗材成本還不到市場(chǎng)對標企業(yè)的1/3。

       從整體來(lái)看，單細胞測序是從單個(gè)細胞水平上對包括DNA和RNA的遺傳物質(zhì)進(jìn)行測序，以單細胞為單元實(shí)現定性和定量， 從而識別高度復雜的多細胞組織的類(lèi)型、功能，特定細胞健康或狀態(tài)的變化、變異。而常規的基于樣本全細胞的檢測，都是在大量細胞的整體水平上，對整個(gè)組織細胞群進(jìn)行遺傳分析，失去了很多細節。

       從操作流程來(lái)看，單細胞測序技術(shù)的核心需要對來(lái)自不同細胞的遺傳物質(zhì)進(jìn)行細胞身份的標記的設備，然后在此基礎上進(jìn)行NGS深度測序。

       單細胞制備通常采用機械法、酶解法或其他組合方案將組織解離消化，形成單細胞的懸浮緩沖液。單細胞分離與DNA/cDNA捕獲標記是單細胞測序的關(guān)鍵步驟，與最終單細胞數據的質(zhì)量、精準度息息相關(guān)，其中，高效的微流控芯片和精密的光電測控是單細胞分離捕獲的技術(shù)關(guān)鍵。

       在單細胞測序設備的核心技術(shù)元件方面，銀灣細胞團隊已經(jīng)實(shí)現了大部分元件的自主化生產(chǎn)。

       正如單細胞測序是NGS深度測序的應用場(chǎng)景之一，是NGS的衍生應用。NGS作為一種中樞節點(diǎn)的生物技術(shù)，覆蓋到多個(gè)應用領(lǐng)域并衍生出各類(lèi)深度測序相關(guān)應用場(chǎng)景，例如基因組、表觀(guān)遺傳組、微生物組、宏基因組測序等。林巍博士展望道，單細胞測序本身也將成為另外一個(gè)新的中樞節點(diǎn)的生物技術(shù)，像NGS深度測序技術(shù)引領(lǐng)一個(gè)新產(chǎn)業(yè)。他期待凡是以多細胞組織為研究對象的檢測應用場(chǎng)景， 銀灣細胞所研制的新型單細胞設備也能將像Illumina 的NGS測序設備一樣扮演重要角色。

       據透露，銀灣細胞已經(jīng)與多家國內外知名科研和醫療單位建立合作，投放設備，開(kāi)展科研合作活動(dòng)，同步測試和優(yōu)化設備和技術(shù)陸續，并進(jìn)行試劑與耗材銷(xiāo)售等?？蒲泻献饕怨餐l(fā)表學(xué)術(shù)論文為目標，而非僅僅提供設備、試劑、耗材，產(chǎn)生單細胞數據或者提供生信分析服務(wù)。對單細胞測序的上下游技術(shù)應用進(jìn)行全面市場(chǎng)布局。

       目前，銀灣細胞正在進(jìn)行天使輪融資，資金將用于實(shí)現單細胞測序整機一體化設備新功能的實(shí)現，團隊建設等。