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基因測序在美國和中國都有哪些商業模式?


先說說美國的基因測序相關公司的現狀。準備簡單說說三大類靠基因測序賺錢的公司(基因測序設備,基因測序相關軟體和基因測序服務),每一類的代表公司,經營或是融資狀況。最後討論一下基因測序的前景。

介紹

狹義的說,基因測序就是決定一段基因中AGCT四類脫氧核糖核酸的順序,廣義的說,它還可能指基因組測序(genome sequencing)。,基因分型(genotyping),單核苷酸多態性(SNP)等多種研究基因序列的手段。為什麼基因測序技術在近十年得到很多青睞?僅在2014年基因醫學就獲得了近7億美元的風險投資(見下圖)。

(圖片來自 Looking Toward The Future Of Health, Startups Are Hacking The Genetic Code)

可能的原因有四:一是基因測序價格飛速下降,1000美元做全基因組已有可能(見下圖)

(圖片來自 Technology: The $1,000 genome : Nature News Comment),二是對人類疾病的更深刻認識,多數健康問題都可以說是由基因+環境造成的,三是美國政府的持續重視,Obama政府最近在其國情咨文明確提出要實施精密醫學計劃(Precision Medicine Initiative),基因測序是這一計劃的關鍵環節,四是美國生物科技IPO市場最佳幾年的出色表現。

基因測序設備

要做基因測序首先需要測序儀。美國最大的測序儀廠商無疑是Illumina,只要看看它的2014年報就可以理解為什麼它有75倍的P/E:凈收入上升181%,銷售額16億美元。其他小一些的公司有Life Technologies,Pacific Biosciences,454/Roche等(更多公司見 What are the major high throughput DNA sequencing companies/startups, and what are the strengths and weaknesses of their platforms?)。

新興基因測序設備公司還在不斷湧現。如Stratos Genomics就在利用它的可擴展核苷酸測序技術在2015年6月B輪又融資1500萬美元。Atlas Genetics獨闢蹊徑,研製了一種可以快速的的在病人身邊做檢測確定其致病細菌是否攜帶抗藥基因,在2015年1月C輪融資2000萬美元。現在看來,如果有領先的測序技術,賣硬體肯定利潤非常高,就像移動技術初期賣基站等硬體非常賺錢一樣。但當硬體技術發展到一定階段。就需要更多的應用場景來擴展市場,所以這也是為什麼Illumina去年決定建立自己的加速器,專門孵化使用下一代基因測序技術的新興企業。長期來說,和所有硬體一樣,測序儀的價格將會越來越低。

基因測序相關軟體

雖然各大基因硬體廠商都提供配套的分析軟體,但是很難滿足各式專業化和更深入的數據分析需要,隨著基因數據的加速增長,軟體需求只會越來越高。然而軟體客戶現在還主要是科研機構,生物科技公司和製藥公司。由於基因分析的專業性和高度複雜性,軟體工程師通常要和生物信息學家和生物學家緊密合作。此外還必須使軟體對基因數據保有私密性,遵循美國健康保險的主要法案(U.S. Health Insurance Portability and Accountability Act (HIPAA))。以上要求使得基因測序相關軟體開發成本較高,且有較高的加入壁壘。

簡單的說,軟體需求首先在存儲,然後在再分析。在存儲平台方面,雲存儲是主流。Google雲開發了專門的Google Genomics,一套適用於對基因數據進行雲存儲的程序介面來方便使用。Amazon的AWS由於存在的更久,上面已經有很多基因數據,著名的數據集包括1000基因組(1000 genomes project)。說到測序數據的分析,狹義的概括,包括原始讀數據處理,數據質量衡量,基因序列對比,查找和標準序列的不同,結果可視化。廣義的說,測序數據必須和其他生物和醫學數據結合以挖掘與疾病和藥物研究有關的信息。讓我們暫且稱進行廣義測序分析分析為集成分析。顯然,能夠較好商業化的是有集成分析功能的軟體。做的比較好的有Nextbio,2013被Illumina收購,DNAnexus,最近才從葯康明德拿到1500萬美元的D輪風投,Tute Genomics在15年6月融了近4百萬美元的A輪。一個比較另類的例子是Human Longevity,由大名鼎鼎的Craig Venter創立。他當年領導Celera差點率先美英政府完成人類基因組工程。Human Longevity第一步的商業模式是對100,000人的基因組測序,然後把用這個大資料庫來營收(Data as a service)。

基因測序服務

測序服務由客戶提供生物樣本,公司進行測序後提供結果以便客戶掌握樣本的基因信息。從客戶分類,可以分成直接面對消費者與面對醫學專業人士。前一類包括大家耳熟能詳的有23andme,後一類包括Foundation Medicine和Invitae等。由於缺乏相關法律,FDA在2013年叫停了23andme面向消費者檢測疾病基因的服務,然而在15年2月,FDA批准了第一個23andme面向消費者的基因檢測項目(Broom綜合症),顯示出FDA未來在基因測序和檢測將採取更加靈活的立場。23andme的價格現在降到99美元,還是相當有競爭力的,預計未來會繼續降價。截至15年6月,23andme已為1百萬人提供基因分型檢測服務。初步顯示出消費者特別是受過高等教育的消費者對了解自身預防疾病的渴望。

Foundation Medicine和Invitae一類的公司提供的檢測需要由醫生為病人訂購,這樣一來有可能用病人的保險來支付部分費用,二來結果由醫生向病人解讀,避免病人誤解。Foundation Medicine提供面向特定疾病的基因檢測,2013年IPO兩年後被Roche收購了。它的主打產品Foundationone檢測315個癌症有關的基因,定價為5800美元。Invitae在IPO前共有5輪1.95億美元的融資。它在2015年IPO,募集到約1億美元,然而現在股價($14.06,2015/06/19)已經跌破發行價16美元。Invitae一般單項疾病檢測費用1500美元。

從測序目的分類,大致有四類:為健康人提供疾病基因檢測以便於其了解自身基因,檢測病人基因以確診疾病或是預測某類藥物是否有效,測胎兒或是受精卵的基因以決定是否有先天缺陷或遺傳病,還有就是確定譜系關係。拿預測藥物效果的基因檢測來說,FDA已經批准了不少(List of Cleared or Approved Companion Diagnostic Devices (In Vitro and Imaging Tools))。譬如可和乳腺癌藥物Herceptin配合使用的Her2基因檢測,和皮膚癌藥物Zelboraf配合使用的BRAF V600基因變異檢測。檢測胎兒基因特別是通過檢測孕婦血液的非創檢測應該會在中國很有前途,在美國已有好幾家公司競爭正激烈,包括Natera,Sequenom,Ariosa (2014被Roche收購)和Illumina的Verifi。至於確定譜系關係的檢測,美國最大的譜系網站ancestry就提供,這個項目的興起應該和美國歷史不夠悠久,不少美國人熱衷「尋根」有關。

討論

個人覺得測序服務直接或間接和消費者相關,是變化最快,也最有可能出現持續創新的領域,所以就再多說幾句。一是基因及其變異不能作為專利,美國最高法院2013年推翻Myriad公司對BRCA基因的專利和幾天前聯邦巡迴法院推翻Sequenom對一項非細胞DNA(cell free DNA)檢測的專利都說明在這個領域構築專利壁壘需要特別的考量。二是現在多數的基因檢測都沒有FDA的批准,所以不能算是嚴格意義的診斷工具,雖然這種策略可以減少投資和加速產品上市,但是對獲得醫生和保險公司的認可存在困難。三是如何教育指導消費者/病人去理解檢測結果,甚至有意識地改變生活習慣改善健康水平。一些可能的思路包括由基因諮詢師提供進一步指導,和可穿戴健康產品結合知道鍛煉。


當「淘金熱」再度出現時,你應該做什麼?

自己擼褲管去挖?圓個美國夢?挺正能量的,但有想法就好了,不要以身試險。。。

正確的姿勢是,跟著主流媒體一起喊:這裡有金礦,大家快來挖,圓個黃金夢!!然後呢,你賣鋤頭、勘探燈、篩子、牛仔褲,給那幫真正來挖的窮小子,記住:你要發的,是希望挖這筆金子的人的財,而不是指望未來「大概也許可能」會挖出來的金子本身。「遍身羅綺者不是養蠶人」,這個道理一定要先想明白。

論挖礦生意的幾種姿勢:

如果你本身是個包工頭,要來做這筆生意,OK,把建築工地上的挖掘機帶過來,做挖掘機租賃生意,或者呢,每天河道里挖個幾噸原砂出來,轉手倒賣給拿篩子的泥腿子。注意:自己不要篩金子,這個本身沒多少利潤。

如果你有印第安血統,好好地利用這個血統,做一個帶路黨,在泥腿子與印第安之間周旋,最大化你的利潤。能幫印第安給泥腿子制定標準什麼的,那就更高級了:比如在這條河裡挖金子,必須只能使用XX牌鐵鍬,帶XXX臂章,沒有的一律滾犢子。

如果你懂勘測,會地質,那就賣地圖,當然不懂也沒關係,可以賣風水圖嘛!反正只要有個別人偶爾撞上了死耗子,那也會一傳十,十傳百。

如果你說,我什麼都沒有,只會打嘴炮!Good,大資本家最需要你這樣的了,你只要整天貼海報,街頭劃標語,什麼「Biology need you!」「You are WANTED!!」之類,你可以做的是賺大資本家的錢,幫他們鼓動底層窮人做發財夢往加州趕、中小暴發戶投資加州股份,那就對了!

其他思路也可以有的,比如你可以在礦工居住區,定期開體檢啊之類的。


Yang Huang介紹得非常全面詳細,我再做一些細節上的補充,有不足之處還請指正。

在測序設備上,以單分子實時測序為主要特點的第三代測序和以納米孔測序為代表的第四代測序技術也在發展,後者利用的是單個鹼基通過納米尺度的通道時會引起通道電學性質的不同變化作為鑒定不同鹼基的基礎。在這一領域進展最快的應該是牛津的GridION和MinION系統。儘管這些技術從原理到工藝都還有一些問題亟待解決,但依然吸引了很多投資人以及跨國公司的青睞。

現有的測序服務大都是基於第二代測序NGS展開的。在腫瘤基因檢測方向上一個很有潛力的業務是基於循環腫瘤細胞(CTC)和循環腫瘤DNA(ctDNA)的無創基因檢測。這主要是通過檢測人體外周血里可能存在的遊離腫瘤細胞或者腫瘤DNA來進行早期診斷、用藥指導和複發監測。今年9月10號英國帝國理工學院報道的利用血檢診斷肺癌的技術應該就屬於這一類。國內華大基因去年也提出要涉足這一業務。

此外免疫組庫的檢測也是一個很有意義的方向。通過對人體外周血或組織中淋巴細胞的TCR和BCR的鑒定分析,可以對血液性腫瘤的早期出現和複發進行監測,可以評價免疫調節藥物的藥效甚至是輔助抗體以及免疫療法的開發等。日本的一家初創公司Repertoire Genesis以及國內的瀚海基因在從事這項業務。

還有一家美國公司μBiome的業務很有意思,他們提供的服務可以通過NGS平台幫助你鑒定你身上的細菌種類、數量和變化情況,並和其他人的數據做對比。也許這項業務全面鋪展開後的某一天,會出現「為什麼我的妻子身上的細菌數據跟隔壁老王的那麼像?!」這樣的情況呢……

提供基因測序服務所得到的這部分大數據,在葯企或是營養品企業的眼中很可能就是點石成金的關鍵。今年1月,23andMe靠著3000名帕金森氏病患者或一級親戚的全基因組序列數據,獲得了Genentech的6000萬美元投資。這也是基因測序服務變現其價值的一個有效途徑。


密探想給大家著重談談美國和中國的產前基因測序。

每年,全球超過300萬的新生嬰兒攜帶基因疾病,發展中國家更是佔了很大一部分。然而,准媽媽想在產前檢測這些基因疾病,費用仍高居不下。即使在美國依然高達上千美元。

但是!如果500元左右人民幣就能做一次產前基因檢測,准媽媽們是否願意嘗試?

沒錯,小探最近發現了矽谷一家做產前基因檢測的公司BillionToOne,兩位來自發展中國家的的創始人,正是希望藉助技術,使得基因檢測的費用大幅度下降,讓發展中國家更多懷孕期女性能夠享受基因檢測的福利。

夜聊決定創業

「在美國有很多基因測序公司做產前基因檢測,但為什麼他們不為發展中國家設計呢。」 兩年前的一天,來自土耳其的Oguzhan Atay在跟來自印度的同學Sukrit聊天,討論產前基因檢測的成本問題。畢竟,高達上千美元的產前基因檢測技術,使得大多發展中國家孕婦對此望而卻步。

本以為這樣一聊就過去了,但2天後的一個深夜,小夥伴Sukrit興奮難耐地給Oguzhan打電話,說「乾脆我們來做這件事吧」。

於是,就有了BillionToOne。

BillionToOne所做的產前基因檢測正是依託新一代高通量測序技術,通過對母體外周血血漿中的遊離DNA進行測序,檢測胎兒是否具有基因遺傳疾病。也是屬於無創產前檢測(Non-invasive Prenatal Testing,NIPT)的一種。

密探稍微解釋一下,准媽媽血液內會存在大量胎兒的DNA片段,它們在胎盤細胞死亡和脫落之後遊離進入母親的血液中。這些DNA片段也稱為遊離DNA。隨著懷孕周期進展,越來越多的胎兒DNA進入母親的血液,所以能夠通過抽取母體的血液,來判斷胎兒基因和染色體存在的問題。

為了檢驗的準確性,Oguzhan建議孕婦可在懷孕9周後接受測試,僅需孕婦提供10毫升血液即可,準確度可高達99.9%。

密探搜索相關數據發現,目前NIPT技術的最大阻礙不是技術本身而是成本。在美國,產前檢測費用根據檢測方式不同而有所不同。比如,傳統的無創產前檢測,價格從795美元到3000美元,保險是否能夠報銷標準尚不一致。在歐洲,無創產前檢測的價格從631多歐元到895歐不等。但這類NIPT大多僅針對染色體疾病,像最常見的就是唐氏綜合征及各種染色體異常。畢竟結合成本考量,唐氏對於西方人群而言,攜帶率/發病率較高。

如果是像絨毛膜取樣(CVS)、羊膜穿刺術等侵入式測試,不僅存在可能的感染風險,費用同樣不費。絨毛膜取樣在1300美元至4800美元之間,適用於像唐氏綜合征等染色體異常以及家族史中具有特定遺傳疾病的患者;羊膜穿刺術則1000美元至7200美元不等。

那BillionToOne的價格在多少呢?Oguzhan透露,預計費用將在100美元左右,還有望實現75美元的低價!這折回人民幣大約為500元。這對於眾多發展中國家的孕婦而言,確實是能夠負擔得起的檢查費用。

(羊膜穿刺術價格與Billiontoone價格相比)

BillionToOne是通過什麼做到降低成本的呢?

Oguzhan告訴矽谷密探(微信ID:SVS-007),在高通量測序技術等原有技術基礎上,他們開發了一個精確的分子計數器。加入定量生物學和統計學習方法,使得能夠優化信噪比,從而降低測序成本,甚至達到檢測單基因疾病的效果,所以算是「站在巨人肩膀上的努力」。目前這些附加技術正在同時申請專利中。

可測地貧等多種單基因疾病

Billiontoone目前能夠檢測什麼單基因疾病呢?

Oguzhan透露,當前技術的初步測試主要在β-地中海貧血和鐮狀細胞病,這是最常見的兩種重要的單基因疾病和全球性問題。未來則拓寬至多樣重要的單基因疾病,比如苯丙酮尿症,囊性纖維化,Tay Sachs病,神經纖維瘤病,杜氏肌營養不良,多囊腎疾病和α地中海貧血等。

相信不少人聽過地貧。沒錯,這類疾病在我國長江以南各省,此疾病的發病率最高,是影響最大的遺傳病之一,平均發病率為0.67%。而β-地貧基因攜帶率在我國南部為3%;在香港地區人口中的攜帶率為6%。《中國地中海貧血防治藍皮書(2015)》數據顯示,目前我國「地貧」基因攜帶者約3000萬人,涉及家庭近1億人口。

我們知道,基因是我們的遺傳物質,又稱DNA,位於染色體上。通常每個體細胞內都有兩個拷貝,一份來自父親,一份來自母親。如果來自父親的尚容易檢測,那胎兒的遊離DNA跟母體一起檢測的話,如何判斷遺傳病的隱性基因是來自母親的還是胎兒呢?

Oguzhan介紹,如果母親具有顯性疾病等位基因,胎兒繼承了的話,可以檢測出來,因為在這種情況下,疾病與非疾病的比例保持在1:1。如果寶寶沒有繼承疾病,那麼,非疾病等位基因必須比疾病等位基因更低。

雖然密探也已被繞暈了,但Oguzhan很確定地告訴密探,所有遺傳自父母親的單基因疾病都是可以檢測的。

那麼,它跟我們傳統意義上的婚檢有什麼不同?如果准媽媽做了婚檢,還需要做這個產前基因檢測嗎?目前,雖然我國已取消強制婚檢,但傳統意義上的婚檢,一般包括優生五項、法定傳染病等,尚未將「地貧」篩查納入婚前和孕婦常規檢查項目。有相關數據還指出,「地貧」基因攜帶者孕檢率雖然達到75.5%,但對胎兒的基因檢測僅為9.1%,BilliontoOne的產前基因檢測恰恰則是針對胎兒的基因遺傳性疾病進行的。

最後,Oguzhan告訴矽谷密探(微信ID:SVS-007),預計今年6月,BillionToOne將會首先從印度收集300-500份樣本進行準確度測試,並在今年8月進入臨床試驗階段。因為每年印度將有2千萬的新生嬰兒,這已經是一個巨大的市場。

競品分析

中國無疑是一個巨大市場。那麼,國內現有的產前基因檢測項目價格如何?密探進行了一些檢索分析。

如果像歐美國家所說的傳統意義上的無創產前基因檢測(NIPT),這在我國有很大的市場需求。僅2016年我國已完成了上百萬例臨床樣本的檢測。但根據國家衛計委在2014年已經批准開展的無創產前基因檢測,主要針對的是包括唐氏綜合征在內的三種染色體疾病而已,並非基因檢測。

像國內知名的華大基因,早在2014年推出了首個基於高通量測序技術針對夫妻雙方在懷孕前或孕早期基因檢測服務-康孕,這能夠檢測近600種單基因疾病,但價格並未公開。而在華大基因提供的其他孕期檢測項目里,如「孕因寶」,這一通過唾液檢測夫妻遺傳病基因的服務,能夠檢測69種常見遺傳病基因,價格為3500元。香港地區做這類產前遺傳病基因測試,價格約為4,500至8,000港元。

(香港地區某機構提供的檢測價格)

同時,國內也有像23GENEBANK提供的高達萬元的含136種單基因檢測項目。但密探搜索更多相關的提供產前基因檢測公司的產品,並未在網站公布相應價格。

(截至23GENEBANK官網)

要密探說,這如果能夠通過臨床試驗,並能夠成功實現成本的降低的話,BillionToOne的價格無疑是誘人的。何況它還能做到比傳統意義上的無創產前檢測檢測更多的基因疾病而非僅染色體疾病。去年4月,BillionToOne還成功入選了矽谷知名孵化器Y Combinator 的創業孵化項目YC Fellowship,這可是憑著理念和產品原型就能獲得YC提供2萬美元獎勵的孵化項目。雖然錢不多,但相信看中的是它們對這一測試成本帶來的巨大降低。

當然,BillionToOne同樣歡迎能夠幫助進入中國市場的投資者,有相關資源並對BillionToOne感興趣的投資人,歡迎添加探長微信與我們聯繫。(請務必註明您的機構名及職務!)

http://weixin.qq.com/r/P6uxqS7ELXNSrWrK9-4t (二維碼自動識別)

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緊盯全球創新趨勢


國外:Illumina 23andMe 羅氏

中國:華大基因 迪安診斷 博奧生物 貝瑞和康 安諾優達 鑫諾美迪 思路迪 廈門艾德、之江、聖湘火炬、安必平、凱普

基因測序全產業鏈劃分為上游的測序儀器與試劑耗材市場,中游的基因測序服務市場和下游的生物信息學分析市場。中下游市場面向群體包括醫院、藥廠、科研機構以及消費者等,可分為醫療和非醫療兩個領域。

國外公司對於基因測序領域的部署具有戰略性和系統性,各個公司依託自身的先天稟賦,向上游或下游延伸,鞏固自身的行業壁壘。

Illumina 在鞏固 NGS 測序霸主地位的同時進軍中下游市場;羅氏則著力於開發和收購三四代測序,同時開拓中下游市場;23andMe 專註於降低價格收集人體基因組樣本用於後續與藥廠的合作;谷歌充分利用互聯網公司優勢,通過發展雲端存儲分析技術收集基因組樣本。

中國的基因測序產業尚處於起步階段,技術和政策層面尚未成熟。行業領頭羊為華大基因,來自華大的人支撐國內基因行業的發展。上市公司中,多家公司通過併購參與基因測序板塊的一部分業務,積極地在產業鏈的上中下游布局。

點這個看各個公司的商業模式:瘋狂併購、低價檢測 600億美元精準醫療市場大佬這麼玩


NIPT和腫瘤領域是最大的領域 目前很多臨床應用


1,圍繞科研開展的科研類服務,像很常見的工程菌測序,文庫末端測序病毒大片段測序之類等等

2,圍繞醫學做的癌症等重大疾病輔助用藥診斷,如HLA之類的檢測

3,產前檢測,了解的不多,跟他們不是一個部門

4,親子鑒定,了解的也不多

能想到的就這麼多…


以後人手一個


聽說有人花15萬去韓國克隆了自家的狗。相比基因測序,這條路商機更大吧。


說個挺有創意的方式:根據基因檢測的結果告訴你的祖先是哪裡來的,然後推薦你去那裡旅遊。有一個挺有意思的名字:travel DNA: http://www.ancestrytravel.biz/


產前體檢


基因檢測用於天賦檢測,產前體檢,疾病篩查等方面


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genotype 和 gene expression 有什麼區別?

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