吐露港：開啟下一代分子診斷技術(shù)的大門

文/管浩

如果說分子診斷學(xué)科的快速發(fā)展是推進(jìn)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的突破口，那么CRISPR 核酸檢測(cè)技術(shù)或?qū)⑹侨窠】滇t(yī)藥事業(yè)的“高速路”。

上海吐露港生物科技有限公司首席科學(xué)家 王金博士

提起分子診斷技術(shù)，也許有人會(huì)覺得離我們的生活很遙遠(yuǎn)，但其實(shí)人們對(duì)此早已不陌生。傳統(tǒng)治療是將相同的診療方案應(yīng)用于患有同一類疾病的患者，分子診斷卻更注重找到患者之間的“差異”，把個(gè)體化治療向前推進(jìn)一步。

分子診斷是IVD（體外診斷）領(lǐng)域發(fā)展最快的細(xì)分領(lǐng)域，近三十年來，其技術(shù)發(fā)展得到了不斷進(jìn)步。而在分子診斷領(lǐng)域，其細(xì)分技術(shù)也有很多，目前PCR（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）和NGS（高通量測(cè)序）技術(shù)相對(duì)成熟且應(yīng)用最廣。但復(fù)雜的操作以及昂貴的儀器和試劑使得這些技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)和家庭檢測(cè)領(lǐng)域以及傳染病快速檢測(cè)等應(yīng)用中受到了極大限制。

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的這些缺陷，上海吐露港生物科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“吐露港”）首席科學(xué)家王金博士團(tuán)隊(duì)利用近年發(fā)現(xiàn)的基因編輯系統(tǒng)（CRISPR）中的Cas12酶，研發(fā)了一套全新的分子診斷系統(tǒng)—HOLMES（福爾摩斯）。

以研發(fā)為核心，技術(shù)推動(dòng)行業(yè)變革

在博士后時(shí)期，王金博士從事結(jié)核分枝桿菌的研究，他深知結(jié)核病之類似傳染病的危害性和精準(zhǔn)檢測(cè)的重要性。

“其實(shí)我們很早就注意到了高通量二代測(cè)序（NGS）的潛力。所以在公司剛起步時(shí)，選擇了從NGS配套試劑的國(guó)產(chǎn)化替代切入，并且很快就完成了產(chǎn)品開發(fā)。但由于在市場(chǎng)、營(yíng)銷等方面經(jīng)驗(yàn)缺乏，產(chǎn)品賣得并不好，最終項(xiàng)目失敗。我們也認(rèn)識(shí)到，NGS的市場(chǎng)受到國(guó)外上游廠商的制約，因此，我們下定決心要開發(fā)出擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)?！蓖踅鸩┦空f道。

從2014年起，王金博士及其團(tuán)隊(duì)開始專注于技術(shù)研發(fā)，同時(shí)還聯(lián)合了中科院合成生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行合作開發(fā)。在堅(jiān)持了2年多的閉門研發(fā)之后，公司于2016年取得了突破。

“我們團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次發(fā)現(xiàn)CRISPR-Cas12酶具有被靶標(biāo)核酸專一激活后高效反式切割單鏈DNA探針的特征，并基于這個(gè)發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新性地開發(fā)了用于DNA/RNA分子診斷的HOLMES（“福爾摩斯”）CRISPR快速檢測(cè)技術(shù)?！睋?jù)王金博士介紹，相比傳統(tǒng)恒溫檢測(cè)、qPCR、NGS等分子診斷技術(shù)，HOLMES快檢技術(shù)具備高靈敏、高特異、快速和簡(jiǎn)便等優(yōu)勢(shì)。

“它能夠有效提高傳染病的檢出率，也能極大縮短病原檢測(cè)的窗口期，從樣本采集到出檢測(cè)結(jié)果，HOLMES技術(shù)只需1小時(shí)左右，比現(xiàn)有常用的分子診斷技術(shù)都要快；其檢測(cè)靈敏度很高，可達(dá)10個(gè)分子以下的水平；特異性高，可同時(shí)區(qū)分普通細(xì)菌和超級(jí)耐藥菌；檢測(cè)的試劑成本也非常低?！?/p>

正是因?yàn)檫@些優(yōu)點(diǎn)，這類技術(shù)在發(fā)明不久后，便于2018年被美國(guó)《科學(xué)》雜志（Science）譽(yù)為“下一代分子診斷技術(shù)”，在病原檢測(cè)、疾病篩查、精準(zhǔn)醫(yī)療等眾多領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。

在HOLMES技術(shù)被研發(fā)出后，王金博士及團(tuán)隊(duì)及時(shí)申請(qǐng)了國(guó)內(nèi)專利和PCT國(guó)際專利保護(hù)，這也是國(guó)內(nèi)為數(shù)不多在檢測(cè)領(lǐng)域自主開發(fā)的底層方法學(xué)專利技術(shù)。作為平臺(tái)型的技術(shù)診斷技術(shù)，HOLMES可以應(yīng)用于多種檢測(cè)場(chǎng)景，例如醫(yī)院、海關(guān)、疾控中心、血站以及農(nóng)業(yè)動(dòng)植物檢疫等等。

“目前，HOLMES技術(shù)已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)高靈敏度、高特異和快速的核酸快檢，并且被眾多研究團(tuán)隊(duì)和體外診斷公司所采用。為了讓檢測(cè)操作更加簡(jiǎn)便，我們?cè)?018年又成功挖掘了一類耐高溫的Cas12蛋白，并在HOLMES的基礎(chǔ)上成功開發(fā)了HOLMESv2?！边@個(gè)改進(jìn)的系統(tǒng)在這次新冠肺炎疫情防控期間，也被多個(gè)團(tuán)隊(duì)用來開發(fā)快檢試劑盒。

王金博士表示，公司在不斷迭代HOLMES技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)多重檢測(cè)，甚至是免擴(kuò)增檢測(cè)?！拔覀兊淖罱K目標(biāo)是利用HOLMES技術(shù)來實(shí)現(xiàn)超快速、超簡(jiǎn)便的分子診斷：從樣本進(jìn)到結(jié)果出，整個(gè)流程控制在15分鐘，不依賴于復(fù)雜的檢測(cè)設(shè)備，攜帶方便，操作簡(jiǎn)單，成本可控。”

以研發(fā)為核心，用創(chuàng)新技術(shù)推動(dòng)行業(yè)變革

雖然CRISPR診斷技術(shù)的發(fā)展時(shí)間不長(zhǎng)，但是行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)卻異常激烈。

包括吐露港在內(nèi)，目前全世界共有三個(gè)研究團(tuán)隊(duì)（另兩個(gè)團(tuán)隊(duì)在美國(guó)）在利用CRISPR-Cas蛋白的新活性發(fā)展原創(chuàng)型的下一代分子診斷技術(shù)。值得一提的是，王金博士團(tuán)隊(duì)的專利申請(qǐng)日期比2020年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)得主，美國(guó)的Jennifer Doudna團(tuán)隊(duì)的申請(qǐng)日期早了四個(gè)多月。因此，在底層的專利和新技術(shù)的研發(fā)方面，吐露港有著較好的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

“目前，世界上有兩套主流的CRISPR診斷系統(tǒng)，一套是我們自主開發(fā)的基于Cas12蛋白的HOLMES平臺(tái)，另一套是美國(guó)Sherlock Biosciences從Broad研究所轉(zhuǎn)化的SHERLOCK平臺(tái)，其基于Cas13蛋白。”王金博士介紹道。

近期，吐露港與Sherlock Biosciences剛剛完成了專利交叉授權(quán)合作，確立了吐露港公司在大中華區(qū)獨(dú)家持有HOLMES和SHERLOCK兩大CRISPR診斷平臺(tái)。同時(shí)，吐露港也通過與Sherlock Biosciences等公司合作，開啟了在美國(guó)和世界其他國(guó)家開展HOLMES平臺(tái)商業(yè)化的工作。

對(duì)于吐露港而言，另一大競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)是其一直秉持的開放合作心態(tài)。

王金博士很早就意識(shí)到，只有保持開放，讓業(yè)內(nèi)同行都看到CRISPR診斷技術(shù)的巨大優(yōu)勢(shì)并加入共同開發(fā)各種應(yīng)用場(chǎng)景，才能真正地促進(jìn)CRISPR產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，讓CRISPR診斷更好地為人類健康服務(wù)。因此，作為CRISPR診斷底層專利的持有者和底層技術(shù)的提供者，吐露港成功地將很多從事產(chǎn)品開發(fā)的體外診斷公司從潛在的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手變成了非常好的合作伙伴。

在我國(guó)，分子診斷技術(shù)興于2000年，且發(fā)展極為迅猛，與國(guó)外差距并不大。但對(duì)于大眾而言，最關(guān)心的問題還是：分子診斷距離我們普通人到底還有多遠(yuǎn)？

傳統(tǒng)的分子診斷技術(shù)擁有很多優(yōu)點(diǎn)，比如精準(zhǔn)、靈敏，但昂貴的設(shè)備及檢測(cè)成本、專業(yè)的操作人員以及速度不夠快等技術(shù)缺陷也使得它們離普通人較遠(yuǎn)。但王金博士表示：“我非?？春皿w外診斷的發(fā)展，尤其是經(jīng)歷2020年新冠肺炎疫情，資本和民眾也都意識(shí)到了診斷的重要性。雖然目前分子診斷的占比還不大，但是增長(zhǎng)速率很快，我相信它會(huì)是診斷的未來發(fā)展方向?！?/p>

對(duì)于公司下一步的發(fā)展，王金博士表示：“吐露港的愿景是能夠讓每個(gè)人不論在何時(shí)何地都能進(jìn)行便捷的核酸快檢。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，下一步，公司將專注于新型CRISPR診斷技術(shù)的優(yōu)化、應(yīng)用場(chǎng)景的挖掘以及CRISPR診斷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，進(jìn)而使分子診斷技術(shù)操作起來更加簡(jiǎn)便、快捷。我們相信，越來越多的新型分子診斷技術(shù)，特別是像我們的下一代CRISPR分子診斷技術(shù)，必將逐步走入臨床應(yīng)用?！?/p>

談及為什么會(huì)選擇入駐聚科生物園區(qū)，王金博士說道：“入駐聚科園區(qū)，對(duì)于我們這樣的初創(chuàng)公司來說是一個(gè)非常明智的選擇。作為專業(yè)的生物產(chǎn)業(yè)園區(qū)，聚科園區(qū)對(duì)我們公司的規(guī)范管理、項(xiàng)目申報(bào)都提供了非常多的幫助。另外，園區(qū)也經(jīng)常提供一些項(xiàng)目路演的機(jī)會(huì)和路演輔導(dǎo)，這對(duì)于初創(chuàng)公司來說非常重要。園區(qū)里面入駐的都是優(yōu)秀的生物醫(yī)藥企業(yè)，很利于我們直接開展項(xiàng)目合作；同時(shí)，園區(qū)也經(jīng)常組織活動(dòng)來促成優(yōu)勢(shì)合作，這些對(duì)我們的吸引力也比較大?！?/p>