莘羽天文学科全网

您现在的位置是:主页 > 天文科普 >

天文科普

把基因型检测降到10元这对CP有信心

发布时间:2024-01-09天文科普
把基因型检测降到10元?这对CP有信心 在同事眼中,刘毓文和常玉晓是一对互补型的创业CP。 中国农科院深圳农业基因组所的这两位研究员,一位负责算法,有着丰富的创业经验,擅长路

把基因型检测降到10元?这对“CP”有信心

 

在同事眼中,刘毓文和常玉晓是一对互补型的“创业CP”。

中国农科院深圳农业基因组所的这两位研究员,一位负责算法,有着丰富的创业经验,擅长路演宣讲;一位负责实验,在国内外有着应用研究和产业化经历,承担着实验技术支撑。

“科研不能是纸上谈兵,如果做出来毫无用处,那做它有什么意义呢?” “科学家开公司不但不是不务正业,反而是积极响应号召,把自己所学所得应用到生活中,以科技推动产业,以产业推动发展。” 同样的想法让他们走到一起。2022年10月,他们联手创办中农芯跃(深圳)生物科技有限公司,建立“万相育种加速器平台”。

凭借这一加速器,他们在多个创业大赛中得到评委青睐。目前,对他们公司的天使轮投资正在尽职调查中。

刘毓文(左)和常玉晓。受访者供图

创业路上的相遇

“我一直在产业化的路上。”2014年从芝加哥大学获得博士学位之后,刘毓文就走上了创业之路。

读书期间,刘毓文领养了一只狗,但一直不知道它的血统。因为自己是做基因组研究的,于是他就想能不能通过测序得知狗的血统。 “但动物基因组测序鲜有人研究,测序成本也比较高,很多普通家庭其实是负担不起的。那时候我就在想,能不能把动物基因组测序的价格降下来。”刘毓文说,当时的他认为国外的宠物基因组检测市场已经风生水起,最领先的宠物基因检测公司已经拿到上亿美元的融资,而国内尚无这一行业企业,会不会也蕴藏着巨大的商机? 于是,当同班同学们纷纷进入科研界时,刘毓文却决定放弃国外的科研职位回国创业。同学们都笑称他要回国“卖狗”了。 这一决定让他的博士后指导教师甚为震惊。“当时我的学术成绩还不错,高分论文也不少。他一直以为我要搞学术。没想到我要搞产业。” 为了绕过国外的技术壁垒,刘毓文在自己家里搞研究,通过开发宠物液相芯片降低了部分测序成本。但由于国内宠物基因测序市场并不成熟,第一次的创业之路走得并不顺利。 于是刘毓文决定回到他得心应手的学术领域,等待新的契机。忍受了芝加哥12年的严寒气候,刘毓文选择了深圳这个温暖的城市重新出发。“我特别喜欢深圳,从气候到环境到风景都让我觉得很亲切。深圳市政府对种业支持力度也非常大。”刘毓文说,基因组所的科研氛围更让他感觉“和在美国工作没有什么区别,一切都很务实、透明、制度化,非常舒服”。 他也如愿遇到了创业的新契机——在基因组所与常玉晓相遇,开启了第二次创业之旅。 “我们是在一起吃饭的时候认识的。当时就发现我和常老师夫人都是湖北宜昌人,而且家相距不到一公里。非常有缘,精准定位。”刘毓文回忆说。 第一次见面两人就聊起了基因检测成本居高不下的问题。当时的常玉晓正“犹豫着已有的成果要不要做技术转化,因为转化还是比较耗精力的”。对创业很有热情的刘毓文恰好在这时候出现了。 “我们两个的互补性非常好。我原来是做植物的,他是做动物的。我们又有比较类似的知识背景,都做过医学方面的研究。”常玉晓说。 “我一直想找能够跟我互补起来的人合作,互补才是1+1>2的效果。常老师实验这一部分做得很好,而我自己在基因检测实验这方面不怎么做。”刘毓文说,“我们一拍即合,他负责实验部分,我负责分析部分。” 两位科学家合作的目标就是:突破传统的基因芯片技术,达到高准确度和低成本的动植物个体基因型鉴定。 他们发现,两个团队的技术储备经过协作改良,通过“生物技术+信息技术”的整合,只需要花费现有方法一半左右的成本,就能在动物个体中检测出1000万~1200万个遗传标记,是现有芯片检测数量的200倍,具有很强的便捷性和数据的稳定性。

就这样,“创业CP”组起来了。

刘毓文(左)和常玉晓。受访者供图

“错误”的条带创出低成本育种技术

近年来,基因芯片技术在动植物育种中得到广泛应用。但是,“目前,基因芯片技术主要被国外的企业垄断,不仅研究成本高昂,应用成本对于育种家来说也难以负担”,常玉晓告诉《中国科学报》。

基因芯片指的是通过微加工技术,将数以万计、乃至百万计的特定序列的DNA片段(基因探针),有规律地排列固定于2平方厘米的硅片、玻片等支持物上,构成一个二维DNA探针阵列,因为与计算机的电子芯片十分相似,所以被称为基因芯片。 以猪育种为例,采用国外育种公司筛查一头猪的基因型就需要花费180元,育种的“整个群体测下来,可能就要花费上万了,而且往往要测数百次甚至上千次才能得到准确结果”。常玉晓说,这是因为传统的动物基因组检测用的是医学方法,难以大量应用,所以成本居高不下。 “很多人没有注意到农业样本的检测和医学样本的检测是不一样的。”常玉晓说,后者是对个体单独进行检测,对准确度要求极高,也可以接受极高的成本;而农业样本是对群体进行检测,相互之间可以参考,即使部分位点测错了,也可以借助群体进行校正,因此,可以容忍一些错误,但绝对接受不了高价格。 针对农业样品的基因型检测,“创业CP”提出了‘以质换价’的指导思想,在这个方向上开发农业样品专用的检测方法。 有趣的是,他们研发过程中一个关键技术的诞生居然来自一名研究生的误操作。“当时她没有理解我的实验要求,有一个小步骤忽略了,她以为自己错了,很忐忑地拿着‘错误’的条带来给我看。”常玉晓说。 结果,常玉晓一看觉得“有点意思”,虽然不是预期的结果,但是这个结果很好!于是他们对此展开了深入研究,最终创制了一个低成本的检测方法。

“我们自主研发的FBI-seq测序技术,不仅简化了文库制备的流程,还极大地降低了文库制备的成本,为高通量测序技术在育种中应用扫除了高成本障碍,解决了测序‘耗材成本高’‘技术难度大’两大问题。”常玉晓说。

常玉晓 受访者供图

当平台1.0版本做出来的时候,他们成功实现了植物基因检测的低成本化。“但是我们还想解决动物基因组检测的成本问题。显然1.0版本对动物不适用。那时候我很着急。”刘毓文说。 这时候,常玉晓提出来,在他此前的研究过程中,曾经发现一个更好的办法,或许能够让动物基因测序序列的样本在基因组分布更加均匀,从而更加适用于刘毓文开发的算法对数据的需求。 于是在二人的共同努力下,平台2.0版本顺利实现了对动植物基因组检测的低成本化。他们把信息技术和生物技术结合起来,构建Farm-Impute体系,又解决了“测序数据量大”这一大难题,通过降低个体检测的数据量需求,进一步大幅降低了检测成本,同时搭建了一个基于深度学习的多层级模型DeepAnnotation,从海量的基因数据中筛选、鉴定得到所需要的有效育种信息,近期又开发出了EmbryoGS体系,能通过少量胚胎细胞进行准确基因型分型,从而把基因组选择的时间窗口提早到胚胎阶段。。 “随着数据的不断累积,模型会越来越完善,算法结果也会越来越精确。从最初的个人兴趣出发,到现在项目的发展,我逐渐意识到这项技术的意义不仅仅再局限于服务于个人、家庭,还与我们国家种业发展紧密相关联。”常玉晓说。

为了推广这项技术,刘毓文和常玉晓参加了几次大型转化项目路演活动和大赛,引起了企业的关注。目前他们的技术已经开始在巴马香猪等育种项目中得到应用。

刘毓文 受访者供图

保护+创新:双轮驱动

“我个人认为,科技产业化一个核心的问题,就是要根据产业的需求来制定科研的方向。”刘毓文说,如果天天坐在实验室里搞科研,是可以解决一些问题,但很可能在产业里用不上,或者用处有限。 “真正要做产业化,一定得去产业里边看。”刘毓文说,他现在经常出差“跑产业”,跑不同的育种公司,到牛场、鸡场去看。“只有亲眼看见那些动植物个体在田间和养殖场的表现,跟育种企业家交流,你才能更清楚地明白到底哪些问题能够解决,哪些问题是有价值的。一定要把方向选好。” 对于科学家该不该开公司的话题,刘毓文认为,科技和产业就好像人的两条腿,只有两条腿一样长,都有劲,才能走得稳、跑得快。一个学科的发展也一样,只有理论实践双驱动,才能获得稳定健康长久的发展。 不过,常玉晓也直言,科学家开公司也面临一些难以解决的困难:不具备专业的管理运营经验;精力有限,无法很好地兼顾创业和科研;产品转化周期长,无法快速变现。 为了做好产业化的运营,他们邀请了一位专业的运营管理人才加入,形成了一个三人核心团队。此外,他们非常重视知识产权保护工作,专门设置了一个部门负责相关工作。 刘毓文说,目前他们已经申请了多项专利保护,对核心技术进行了较好的保护。与此同时,他们还在不断改进核心方法。 “现在我们推到市场上的是我们的二代技术,我们还储备了第三代技术。”常玉晓说,他们一直在做新的开发工作,这样即便被别人复制,而专利没办法很好保护的情况下,他们还留有后手,可以拿出新的方法来超越竞争对手。 6月,在湖南长沙召开的一次研讨会上,中国农业大学教授赖锦盛提出,希望未来的基因型检测成本能够降低至10块钱。 “我们目前的技术对一个样品进行基因型检测的价格在150元左右,正在开发的第三代技术则可以达到这个目标。”刘毓文说。