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Life Tech柴映爽专访:基因测序临床应用,路在何方

2014/05/20 来源:生物谷
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导读
Life Technologies大中华区临床事业部销售总监柴映爽接受专访,讲述基因测序的历史与发展,Life tech在基因测序方面的历史与积淀、国内测序临床应用现状以及对未来5年新一代测序临床应用的展望。

2014年,基因测序技术的临床应用及未来发展备受关注。先是美国FDA暂停了Google投资的23andMe的基于基因测序技术的健康分析业务,接着中国卫计委发文暂停二代测序的临床应用,开始规范这一市场。2014年5月,世界上基因测序仪的领头羊之一Life Technologies(简称lifetech,现已成为ThermoFisher的一部分)的大中华区临床事业部销售总监柴映爽在lifetech的大中华区总部接受了生物谷的独家专访。


柴映爽,图片由受访者提供

近年来,基因测序技术飞速发展,使得几十个甚至上百个基因的测序能够在几天之内完成,测序的成本也下降到普通百姓可以承受的范围,这使得基因测序的临床应用成为可能。在临床研究方面,外显子组甚至全基因组的基因测序大大加速了疾病分子标志物的寻找,使得多种疾病病因的诊断与分型与以往相比更加精确,在用药时也能更有针对性,实现靶向治疗。由于疾病分子标志物的明确,越来越多的药物市场得到细化,药物与分子诊断方法同时报批、获批在美国已经成为一种趋势,相信也很快会在中国发展起来。

分子诊断技术的发展

利用对人体DNA分子的鉴定来辅助诊断的技术(分子诊断技术)在上个世纪就已经出现了,比如,FISH等核酸杂交技术已经可以进行染色体和基因水平的分析。上世纪90年代,定量PCR技术的兴起大大加快了突变鉴定的速度,可以进行DNA上单个位点突变的鉴定,被广泛应用于临床。本世纪初,人类基因组草图绘制的完成标志着第一代基因测序技术的成熟,对一个或几个基因的测序开始应用在临床上,对基因突变测量的分辨率得以提升,在传染病的鉴定以及癌症等致命性疾病的靶向治疗中应用广泛。除了精度的提高,基因芯片技术的发明使得同时检测许多基因的变化成为可能。到了2007年,新一代测序技术的进展使得大规模测序的速度急剧提高,成本急剧降低,越来越多的疾病找到了可用于诊断或分型的分子标志物,同时检测几十个基因的微小变化也不再困难,对传染病病原体的鉴定变得更加快速,许多遗传性疾病都可以实现无创的产前诊断。

医疗系统的封闭性

科技的进步应用于医疗领域需要经过一段时间,与IT等领域不同,医疗领域是政府监管最为严格的领域,合规性是临床应用上绕不开的问题。一项技术的成熟必须得到政府监管部门的认可才能得到应用,而新技术的批准、质控可溯源体系的建立、收费标准的建立等需要耗费时间。由于医疗事关人命,即使监管部门认可后要在医生中推广开来也需要很长的时间。而且,没有一项医疗技术能够百分之百的准确,所以,如果出现问题如何处理也是新技术发展过程中所必须面对的。

新一代测序应用的关键

新一代测序的应用涉及到测序仪器、测序试剂、生物信息软件与数据库的相互配合,虽然这项技术在21三体综合症的产前诊断等应用方面展现出了极好的前景,但我们必须承认,在从基因序列到疾病的探索中,还有许多未知的问题需要解决。现在,一些IT巨头也开始利用他们在信息技术上的优势来介入这一领域,比如,Google投资的23andMe以及Foundation Medicine公司就试图利用测序结果来对患病概率的判断或诊疗方案的选择上给出一些建议。测序仪器、测序试剂盒、信息服务的协同配合会大大降低临床应用的难度,促进实验室里的高新技术走入日常的医疗、甚至普通百姓的生活中。

G=生物谷记者郭建福

C=柴映爽

G:能否给我们聊聊基因测序的历史,第一代测序到现在取得了什么样的成就,有些什么样的应用?

C:第一代测序在很多方面有应用,除了科研实验室以外,还在法医系统、公安部门犯罪鉴定、食品安全病原体鉴定等诸多应用市场都已经有了成熟的解决方案。一代测序在临床上经过了十多年的发展,逐渐建立了完整的体系。一般来说,一项技术如果只能停留在实验室里,那不是一个真正好的技术。而一项好的实验室技术要应用到临床,必须还要添加一些其他的条件。首先,技术的使用和相关产品要符合监管部门的要求;其次,与实验室应用相比,临床医生要求该技术的临床意义更加直观化,诊疗工作才能得到有效的指导。从2011年,临床市场测序概念变得非常火热,以往的量变逐渐转化为质变。Lifetech的测序仪的销售开始变得非常好,有很多医院在采购。

G:这些产品都是有注册证的吗?

C:是有注册证的,我们的多数产品都被FDA或CFDA批准,包括定量PCR和测序仪。作为临床产品,合规是第一要求。2011年一代测序仪销售变好是因为有几家测序的试剂盒公司拿到了CFDA的注册证,合规的要求解决了。同时,测序技术的发展使成本降低,变成老百姓讨论的话题,促进了测序市场的发展。现在很多临床应用用一代测序取得了很好的效果。但分子诊断市场需要多种平台以满足临床工作的不同方面需要,一代测序最为可靠也最为直观,但有些需求还是适用定量PCR,而美国FDA这一两年批的一些比较前沿的伴随诊断可能用的还是FISH(荧光原位杂交)或者定量PCR。

G:如果一代测序效果好的话,是不是医院就没有动力进行测序仪的产品升级?

C:这个要具体问题具体来看。一代测序比较适合明确的少数靶基因的测序。很多疾病的目标基因的检测是明确的,用一代测序就可以解决,成本也不算高,操作也方便。还有一些疾病靶基因更加复杂,对新一代测序有需求。但是存在一些问题,就像十年前的一代测序一样,合规还没有解决。这是新一代测序在临床上应用的一个束缚。有一些基因突变信息对临床的意义还不是很确定,作为诊断标准就有争议。而且新一代测序都伴随有生物信息学处理的问题,很多医院在这个方面还很难有人手来解决。另外,应用市场的更新比较慢,一旦形成一种标准,很难改变,收费标准、质控体系都要需要比较长的时间才能建立。

G:看来是一代测序和新一代测序各有千秋了?

C:如果测3-4个基因,用新一代测序成本并不见得低;几十个基因,新一代测序就比较合适。选择哪个,还要考虑到日常门诊量。对lifetech来说,我们提供多种分子诊断技术平台,一代和二代测序都很重要,目前不会放弃一代测序的进一步开发,也不会放弃定量PCR。对整个分子诊断的产业链来说,甚至FISH(荧光原位杂交)直到现在都有适合使用的环境。目前的分子诊断是用一代测序作为标准,未来二代测序经过验证以后相信就可以使用了。

G:谢谢您的回答。接下来我们来聊聊lifetech吧,您能否介绍一下lifetech在基因测序方面的历史与积淀?

C:Lifetech是2008年由ABI与Invitrogen公司合并而成的,ABI公司是定量PCR和一代测序仪的发明者,是目前分子诊断技术平台的领导者公司。ABI公司1984年成立,1986年用蛋白质测序的原理制造了世界上第一台基因测序仪,1998年Craig Venter用ABI的全自动测序仪开始了人类基因组的测序,最终和NIH共同完成,带来了很大的成功。之后ABI公司又开发了的二代测序的SOLID技术,以及近几年高速发展的Ion Torrent技术。Ion Torrent仪器因为小巧灵活,更受到应用市场的欢迎。我们对应用市场非常重视,考虑到应用市场对测序仪的使用需要各种上下游的解决措施,因此我们在不断开发和测序仪相关的各种配套解决方案,目前这个行业里,这些配套解决方案lifetech都是第一个做的,而且做得很成功,带动了其他公司的学习和跟进,也促进了这个行业的不断发展。

G:能不能简单介绍下您的从业经历呢,是怎么和基因测序这个方向结缘的?

C:我本科是上海医科大学的,研究生是在国家疾控中心病毒所,90年代供职于欧美的医药公司,2004年加入ABI公司。ABI是非常坚持技术的公司,技术更新非常快,也非常重视应用市场。

G:ABI与Invitrogen的合并产生了lifetech,Ion Torrent是2010年被lifetech收购的,2012年lifetech又收购了癌症生物信息学公司Compendia Bioscience,2013年lifetech以136亿美元被thermo fisher公司收购。您是怎么看待这些并购的?并购对推动公司发展有没有什么积极的作用?

C:并购的好处是有机会带来思路方式的改变,很多科研公司做应用市场都不成功,原因是思维模式很难改变。我看过一个纪录片,讲非洲母象带着小象陷在泥塘里,小象站在母象身上挣扎了好久都没能脱困,越动越下陷,最后附近的居民用棍子、绳子才把它们弄出来。这里,棍子、绳子就代表了新的思维方式,靠母象自己已经无法改变,必须有外力的介入才能改变思维方式。ABI公司在经历并购之后,在应用市场脚步加快,拥有了分子诊断行业大部分的平台,客户可以灵活选择使用。

G:近几年基因测序技术速度大大提高,成本大大下降,但在序列的理解分析方面仍然面临很大的挑战,美国的23andMe也是因为在健康分析方面不能让FDA信服而被停止了相关业务,不知道lifetech 在生物信息学、序列的建模分析方面进展到了何种地步?这是lifetech的重点吗,还是lifetech在基因组方面的兴趣仅仅在于测序?

C:测序等分子诊断业务不是平台业务,是内容的业务,至少包括三个部分,仪器平台、试剂,与信息服务。这三者都很重要。Ion Torrent仪器很好,但也需要快速的发展试剂、信息服务,需要解决医生的具体需求。测序技术发展很快,可能明年就有更好的仪器,更低的成本,但仍然不见得能够帮助医生解决工作中的问题。我们Lifetech一直在考虑,医生为什么需要这个技术,技术的哪些方面才是有意义的,医生怎么样才能更好的使用这个技术,为此我们不能只狭隘地盯着发展技术平台,同时还要发展相关试剂与信息解读服务。目前lifetech在测序的生物信息学方面也走在前列,我们刚刚推出了Ion Reporter软件,这个软件是测序平台与信息解读的接口,提供了很多有用的数据库,比如Compendia癌症生物信息学数据库,全美Top20家药厂中17家都在使用。比如合作的Ingenuity数据库,是全球最Top的生物学数据库之一,还有一些公司在开发专业的数据库,像母婴保健的无创数据库也有,我们的平台可以访问其中的所有信息。操作简单方便,一键式从数据到结果。

G:能不能聊一聊lifetech与达安基因的合作,是达安为lifetech配套测序试剂吗,您认为这种合作在推动国内企业的技术进步方面能起到怎样的作用?

C:中国临床市场对一代测序非常有需求,非常需要符合卫生部门监管规定的试剂盒,我们与达安基因合资的立菲达安公司是在做一代测序试剂盒的开发,合作的方式是共享收入。目前有一些测序试剂盒像乙肝、丙肝、结核等已经有注册受理证,正在临床体系考核的最后阶段。本土化是我们开展中国业务的方向,通过与国内正规公司合作,对国内市场,对我们这类外企都有益处。定量PCR的临床诊断应用方面中国走在世界前列,与我们十多年前和达安的这种合作有很大关系。在二代测序方面,我们也在与包括达安基因在内的多家公司合作,在一个快速发展的市场,合作是使我们保持领先地位的最好方式。同时这类合作会包括一些最新技术的引进和分享,带动了国内企业的技术进步,对我们国家和人民来说都是一件好事。

G:聊到基因测序的临床应用,目前世界先进的测序临床应用走到了哪一步,能不能举一些世界上先进医院的例子?

C:在美国,测序的临床应用有CLIA(Clinical Laboratory Improvement Amendments)制度,持有CLIA执照的实验室研发的制剂、技术等也可以合法进入临床,合理收费。包括PGM和Proton在内的Ion Torrent测序仪以及Ampliseq试剂盒在临床上得到了广泛的应用,比如波士顿儿童医院有产前遗传病筛查的项目,M.D. Anderson癌症中心、美国梅奥诊所等医学中心开展乳腺癌、直肠癌等癌症相关的热点基因检测。

G:目前国内的测序临床应用现状如何,在您所知的使用Ion torrent技术的中国医院中,能不能大概描述下他们在利用这项技术在进行怎样的临床研究或临床应用?

C:国内一代测序早有应用,有一些产品获得了注册证。而包括Ion torrent技术在内的新一代测序在国内还停留在临床研究上,结果用一代测序来进行验证。比如上海儿科医院在开展遗传性肝病临床表型和基因型的研究,北京协和医院在开展胃肠肿瘤的基因突变研究,武汉同济医院在心血管领域开展基因相关的研究,等等,这些研究其实在国际上也是走在前列的。新一代测序应用于临床研究在国内主要集中在四个方面,包括遗传病、母婴保健、肿瘤、血液病的研究。在多基因研究中,需要大量的病例而样本取材又不容易,Ion Torrent通量灵活,仅需要10ng取材,优势非常明显,符合这些临床研究工作的需要。我们在国内医院已经有150多台Ion Torrent,市场优势非常明显,和Ion Torrent适应临床研究工作的自身特点是很有关系的。

G:美国FDA去年年底暂停了23andMe的健康分析业务,中国卫计委今年年初也暂停了新一代测序的临床应用,要求相关产品都进行严格的申报,拿到注册证后才能应用到临床上,您认为要促进新一代测序成熟起来,从实验室走向临床,还需要哪些环节与工作?

C:一项技术要应用到临床,医院系统是无法绕开的,必须使技术符合这一体系的要求。而23andme没有进入这一体系,它和类似公司的健康分析不能取信于医生,反而干扰到他们的判断。新一代测序还有很多的路要走,我认为对新一代测序临床应用的叫停对市场反而是非常好的促进,对行业发展起到了一个指明方向的作用。就好像90年代初的定量PCR,由于有样本污染等问题,每家医院结果不一样,给行业带来混乱,于是卫生部批准了10家准入实验室,等相关的试剂盒通过注册审批,质控管理体系建立后,实验室试点就停止了。现在已经有1800家左右国家批准的PCR实验室,广泛应用于医疗诊断。分子诊断对质控要求相当高,有很多的研究,即使是一代测序,如果没有质控标准,不同的机构给出的结果也可能会不一样。监管部门通过严格申报过程,可以引导市场,使市场把新一代测序应用的基础打得更扎实。不管是测序仪器,还是试剂盒、软件,都要得到监管部门的许可,这是应用于临床诊断的必要条件。对于lifetech新一代测序的申报,Ion Torrent已经在2013年11月得到了美国FDA的510K的豁免,预计今年三季度可以在美国临床上市,在中国我们已经开始了临床注册计划。

G:您能否为我们展望一下未来5年,世界范围内,新一代测序还会带来哪些临床上的新的应用?

C:未来测序仪器会变得更加小巧灵活,也许还会有新的测序技术发明出来。新的仪器的出现对市场扩大是好事,也表明市场需求非常迫切。未来5年测序的应用还是以基因为基础,在跟基因有关的领域发挥作用。传染病、遗传病、母婴保健、癌症等方向市场刚刚开始,未来这些市场会越来越大,越来越成熟。在未来5年,基因检测可以帮助很多疾病得到快速的诊断,比如说感染性疾病,现在有些药敏试验时间比较长,等检验结果出来病人已经出院了,只能在随访中更换用药方案。而新一代测序可以一次性分析多种抗生素耐药结果,对医生的治疗就相当有利。另外随着基因靶向药物越来越多,如何得到最正确的用药选择方案,就需要一代测序和新一代测序结合来给出结论。10年以后,也许新一代测序会带来健康生活模式的变化,可以为人提供个性化的健康生活的建议。

G:最后和您探讨一个问题,我们刚刚谈到23andMe健康分析业务的被禁,我觉得是当前的数据解读技术还是不够成熟,所以不能让FDA信服,现在以Google为代表的IT巨头开始投入更多人力、财力在这个领域,您认为IT巨头的大举介入是否能快速促进数据解读技术的进步,促进这个领域的发展?

C:基因测序产生了海量数据,至少带来两个问题,一是存储所占空间太大,传输、计算也会变得很慢,优化算法、优化存储格式就很有必要,二是有用数据的筛选,如何整合数据库。现在是一个IT变革的时代,技术正飞速发展,IT公司的介入有望在这两个问题上带来新的解决办法。Lifetech也希望能与更多生物信息学公司(包括国内公司)合作,研发出标准、安全的方案,结果简单、明确、可溯源。既符合医生的诊疗实际,又符合行业监管部门的需要。事实上,新一代测序技术的发展需要各种学科的参与,包括医学遗传学、生物信息学甚至硬件学科的参与,这样才能使技术更好的满足医生的需要。

关于柴映爽

柴映爽,安徽淮南人。上海医科大学预防医学专业学士和国家CDC病毒所基因工程学硕士。曾在欧美制药公司工作,2004年初进入Life Technologies 的前身Applied Biosystems公司工作至今,作为全球分子诊断技术平台领导者企业Life Technologies的现任临床事业部总监,见证了十年来中国基因科学和分子诊断的飞速发展。个人兴趣在于研究基因科学的最新成就,致力于推动成熟的基因科学成果进入中国分子诊断市场并得到健康持续的发展,使得中国的患者能够受益于最新的分子诊断技术。

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