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被唱衰的芯片式数字PCR,反转来了!——走访小海龟科技有限公司

仪器信息网 2019/12/24 16:29:41 点击 1450 次
行业专家采访
[导读] 绝大部分国内数字PCR 厂商在研发之初会参照并选择微滴式技术路线,这家公司是个例外。

哪里可以来韩国漫画 www.049mh.cn   作为最新一代PCR技术,数字PCR因其绝对定量能力和卓越的灵敏度,被公认在精准医学领域具有巨大商业前景。诱人的市场引得多家跨国巨头争相布局。而在这一细分领域,国内企业虽起步稍落人后,但逐渐有后来居上之势。近两年,近十家国产数字PCR厂商相继涌现,数字PCR 新品络绎不绝,市场好不热闹。

  从液滴生成的原理来看,数字PCR大致可分为微滴式和芯片式两种。从市场表现来看,目前市售的产品中大部分为液滴式。芯片式数字PCR虽然有不少独特的特点,但被广泛诟病的地方也很多:耗材成本高昂,操作繁琐,通量较低等,简而言之,就是又贵又不好用。

  有了前车之鉴,绝大部分国内数字PCR 厂商在研发之初会参照并选择微滴式技术路线,但有一家公司是个例外。位于上海的小海龟科技有限公司(以下简称“小海龟科技”)不走寻常路,相继推出2款芯片式数字PCR。为何小海龟科技选择芯片式切入数字PCR 市场?

  为深入了解这家芯片式数字PCR厂商,仪器信息网“国产仪器腾飞行动——创新100”活动来到上海,对小海龟科技进行了深度走访。期间,笔者特别专访了小海龟科技创始人吴东平教授。通过深入的谈话和交流,了解了他对芯片技术应用于生命科学的独特情结,以及对于数字PCR 前景的看法。

1 小海龟科技前台.jpg

  小海龟科技前台

  芯片技术是“底色”

  芯片技术是小海龟科技的核心技术。

  吴东平向笔者讲述了他与芯片技术的缘起之路。

  时间回到20年前。彼时,吴东平在瑞典皇家理工学院念博士。他所在的课题组正与瑞典卡罗林斯卡医学院合作,合作的项目是关于如何使半导体传感器与生物医学更好的结合?!暗笔蔽颐亲龉芏喑⑹?,其中就包括用半导体传感器检测基因的研究,这算是缘起?!敝?,吴东平一直在国外从事芯片研发和量产相关工作。

2 小海龟科技展厅.jpg

  小海龟科技展厅

  2009年,吴东平回国,被复旦大学聘任为微电子学院和遗传与发育协同创新中心教授。在任教期间,吴东平教授的课题是关于国家集成电路和芯片相关技术的研究。

  2014年,吴东平教授萌生了把集成电路中的芯片技术与生命科学做深度交叉的想法?!傲酱笄把厝鹊慵际跞绾谓徊嫒诤?,这是我们思考很久的问题?!蓖ü欢系某⑹院吞剿?,吴东平团队最终探索到“基因技术与芯片技术集合”的研发路径。2015年,在主板上市公司共进股份的战略支持下,吴东平发起成立小海龟科技有限公司,正式开启芯片技术的研发和量产工作。

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  圣极基因——小海龟科技全资子公司兼智能生产基地

  研发芯片式数字PCR顺理成章

  选择一条现有的路径可以少走很多弯路,市场上也有成熟的微液滴式数字PCR产品。尽管如此,小海龟科技没有走寻常路,而是毅然选择了一条与主流产品完全不一样的原理路径——芯片式数字PCR。

  “我们不是为了研发仪器设备而研发,而是为了将小海龟科技特有的芯片技术更好地与生命科学技术相结合,所以研发芯片式数字PCR顺理成章?!?/strong>据吴东平介绍,小海龟科技研发团队以原始创新的芯片技术为根基,致力于开发全新的科学仪器。

  据了解,小海龟科技的芯片式数字PCR与市面上同类产品有很大不同?!拔颐亲叩氖且惶醣鹑舜永疵挥凶吖穆?,市面上没有类似的产品或者技术路线。所以从原理到材料、芯片,对于我们来说都是全新的探索,没有任何参照?!蔽舛较虮收呓樯艿?,“我们在芯片和配套仪器上做了很多创新,解决了芯片式数字PCR耗材成本高昂,操作繁琐,通量低等问题,并保留了液滴全封闭、有效液滴比例高、液滴更稳定等特性?!?/p>

4 BioDigital?華数字PCR芯片(量产版).jpg

  BioDigital·華数字PCR芯片(量产版)

  小海龟科技的芯片具有以下特点:

  1. 微液滴在芯片内部腔室形成,腔室全封闭。

  2. 所有PCR反应在同一芯片进行,无需在不同芯片或液滴发生卡之间互相转移,杜绝了交叉污染的可能性。从液滴制备到PCR反应,再到阅读,全过程都发生在同一个芯片同一位置,耗材成本低。

  3. 信噪比高。由于芯片特殊工艺,背景值的干扰降到最低。

  4. 加热效率高。完成一次样品扩增不超过90分钟。

  5. 液滴数量可控。目前可量产2万和20万液滴数量两款芯片。

  此外,在后端PCR仪器部分,小海龟科技也有优势:4个荧光通道??杉嫒軫AM(Sybr Green )、HEX (VIC)、ROX及cy5四个波段的荧光检测通道,并可根据用户需求再定制增加一个荧光通道,一次实验可轻松实现10重数字PCR反应。

  成本大幅降低

  在专访中,吴东平多次提到成本控制的问题。的确,当前数字PCR推广有难度,而成本问题则是卡住脖子的关键点。降低成本对于快速推向市场具有非常直观的好处。

  依托特有的芯片技术,小海龟科技数字PCR成本不仅比市售芯片式数字PCR 成本低,且较液滴式数字PCR也有大幅降低。

  此外,在讲到成本时,吴东平还以枪头为例,“小海龟科技数字PCR系统检测一个样本仅需一个枪头。虽说只是一支小小的枪头,这也是小海龟科技对耗材成本控制的一个有力证明?!薄爸挥薪档统杀?,才能尽快服务基因检测市场?!?/p>

  目前,小海龟科技已经在徐州建立自动化芯片生产线,可大规模量产,进一步降低数字PCR 设备的使用成本?!把蟹⑺淙恢匾?,但不是终点,具备大规模量产的能力才是产品化的关键?!?/p>

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  GMP标准生产车间

  3款机型 适合不同应用场景

  仪器研发从来不是一条顺遂的坦途,从“0”到“1”的起步更是挑战重重。尽管如此,小海龟科技在产品化道路上仍取得了重要成果。2015年,小海龟科技开始着手数字PCR设备的研发。2017年7月,小海龟科技 第一代数字PCR系统BioDigital·華研发成功;同年9月,小海龟科技在徐州隆重举行发布仪式。2019年10月底,BioDigital·華数字PCR 全套系统获医疗器械注册证,优先拿到临床市场的入场券。

  吴东平最看好数字PCR技术在临床领域的应用前景?!拔胰衔諴CR是继qPCR和基因测序技术后,新兴的、最有潜力的分子诊断技术平台,特别适合液体活检领域?!?/p>

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  BioDigital·華数字PCR

  目前,小海龟科技已经成功开发完成两款数字PCR产品——BioDigital·華、BioDigital·青。第3款数字PCR——BioDigital·炎正在紧密研发中,预计2020年春发布。

  小海龟科技的3款数字PCR仪内置芯片完全一样,但应用场景却大不相同。BioDigital·華适合应用于常规实验室和样本量不大的医院。相比起BioDigital·華,BioDigital·青通量和自动化程度更高,适合样本量更多的中型实验室和医院。即将推出的BioDigital·炎是高通量全自动一体化工作站式数字PCR系统,最适合样本量巨大的三甲医院和大型分子检验中心。

  目前,小海龟科技的数十台数字PCR仪已经在相关高校和医院等单位使用和试用。吴东平表示,公司从2018年就开始跟用户单位建立密切合作关系,并得到大量结果反馈。小海龟科技根据反馈信息不断优化系统,现在数字PCR仪器表现已经很稳定,工厂已经开始进行量产,合作开发完成的配套应用试剂盒也已经接近20种

  后记

  在采访交流中,笔者发现吴东平教授不仅是一位低调实干的创业者,更是一位钟爱国学文化的儒雅学者;既有理科生的理智,又具文科生的浪漫。小海龟科技的logo设计源于“天圆地方”以及“生命的起源”;小海龟科技数字PCR的命名源于“中华民族人文始祖青帝伏羲氏、青帝之母华胥氏和神农氏炎帝”。据悉,除了数字PCR,小海龟科技的半导体基因测序仪以及更多产品的研发也在稳步推进中,有望不久就有新产品能发布上市。有理由相信,不走寻常路的“小海龟”能够给行业带来更多惊喜。


  附:国产仪器腾飞行动“创新100”介绍

  为秉承“国产科学仪器腾飞行动”宗旨,在中国仪器仪表行业协会的指导下,仪器信息网于2018年启动“国产科学仪器腾飞行动”之“创新100”项目,筛选一批具备自主创新能力的中小仪器厂商,通过公益性的报道、走访、调研,在企业发展的关键时期“帮一把”,助力国产仪器中小厂商腾飞发展。

  一、“创新100”入选标准

  (1) 企业主营业务为科学仪器;

  (2) 企业主营产品具有自主知识产权,具备创新性;

  (3) 企业总部设在中国;

  (4) 企业科学仪器产品的年产值在3000万元以下;

  (5) 企业需是中国仪器仪表行业协会、中国仪器仪表学会、仪器信息网会员之一。

  二、“创新100”申报流程

  国产仪器腾飞行动“创新100”筛选流程包含以下环节:企业在线申报——企业创新能力审核——公益报道服务——线下资源对接——最具成长潜力企业评选。

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编辑: 毛晓洁
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