深度丨终结产业上游被外垄断历史，国内这几家掌握基因技术命门的公司是如何做到的？

文丨张楠

10月10日，杭州基因科技公司联川生物宣布完成A轮6360万元融资，联川生物今年5月15日挂牌新三板，迄今Pre-A轮在内，已累计融资近亿元。

据悉，联川生物是全球少数几家掌握基因捕获核心技术的高科技公司，成功研发出VariantPro™基因捕获技术，全球首次实现一步法精准捕获目标基因，为临床提供基因捕获解决方案，并开发多款商业化基因检测试剂盒。

众所周知， 基因测序产业的上中下游分别为测序仪生产商、测序试剂耗材生产公司、基因捕获试剂生产公司（上游）；测序服务公司、生物信息公司、基因检测公司、第三方检验所（中游）和最具市场潜力、也是技术应用最集中的下游，即各大医院、体检机构及大众消费领域。

国内在中下游都表现活跃，有不少兴起的创新公司，商业模式也较繁荣。然而上游多年来一直被外企垄断，近年才逐渐显露破除迹象，源于国内基因科技企业崭露头角，自主研发了能与国外媲美的基因核心技术。

上文所述的联川生物就是处于基因测序产业上游、定位基因捕获领域的公司之一。 据了解，基因捕获关键技术主要掌握在国外大生物科技公司手中，如罗氏、安捷伦、Life Technologies、IDT、Illumina等，国内以基因捕获著称的专业公司目前曝光的只有联川生物、艾吉泰康、迈基诺等为数不多的几家。 已知国内从事专业基因检测的服务公司已超2000家，然而上游技术公司却屈指可数，由此可见我国在基因产业核心领域依旧力量薄弱。

查阅资料，可知基因捕获测序的主要优势在于可针对特定区域进行测序，有效降低了测序成本，提高了测序深度，更精确地发现特定区域遗传变异信息。 目前常用的基因捕获方法包括杂交捕获和多重PCR扩增。

其中，杂交捕获能对外显子等更大目标序列进行捕获，但流程复杂，需要依赖较多仪器，多重PCR相对灵活简单，对仪器依赖程度低，适用于小目标片段，且能在短时间内完成序列富集和文库构建。

根据DNA序列互补原理，设计与目标序列互补的特异性探针，并合成在固相或液相芯片上，打断样品基因组DNA，加上测序接头后与探针杂交，最终将目标区域捕获下来，后续经过回收、构建文库并直接高通量测序。

固相杂交法，即将探针固定在固体支持物上，典型代表是基因芯片。杂交后先洗脱未杂交上的DNA片段，再将与探针杂交的DNA洗脱下来，进行扩增，构建高通量测序文库。而液相杂交捕获技术，不难理解是在溶液环境中，让目标DNA与带有生物素标记的探针直接杂交，再通过生物素-亲和素的反应使目标片段锚定在带有亲和素的微珠上，后面过程也是洗脱、富集、扩增、构建测序文库等， 目前液相杂交系统逐渐成为基因捕获主流。

该技术是利用多重PCR扩增、富集样品基因组中目标区域的DNA片段，再进行文库构建和高通量测序。其特点是目的明确、应用灵活、价格低廉、分析简单，利用超高的测序深度，能检测全基因组、外显子组测序所不能涵盖的，超低频突变，所以尤为适用于癌症等疾病的临床检验与科研用途。

而联川生物的技术核心在于自主研发的 VariantPro ™ ， 宣称是全球率先将基因捕获流程从多步简化为一步的公司，简单说就是一步法精准捕获目标基因， 且适配各大主流测序平台，降低了NGS临床应用的复杂性，也缩短了检测时长，据悉5~10分钟人工操作即可完成靶向测序文库制备。

从上述分析可知，多重PCR对仪器设备要求小，所以联川生物的一步捕获技术VariantPro ™ 就是一个基于多重PCR的靶向文库制备技术，只需几分钟就能实现从特异性靶向序列捕获到高均一性测序文库制备的全过程。

具体而言，VariantPro™系统拥有两大核心技术——OmegaPrimer™和RelayPCR™。其中Omega Primer是特异性引物，在RelayPCR ™ 体系中，预先加入反应所需的所有引物：特异性引物（specific primer）和通用引物（common primer）。特异性引物与目标序列（template DNA）结合，进行2轮特异性扩增，如下图所示，2轮扩增完毕后，Omega primer的3p臂，5p臂，和环（loop）序列都已融入扩增子中，由此完成了目标序列的捕获。第二阶段，即自动进入文库扩增阶段。通用引物因为与环（loop）序列相同，所以能与扩增产物上的互补序列结合，进行文库扩增。根据实验需要，可在通用引物的尾部设计指定的序列，当所有的扩增循环结束后，目标序列的文库即制备完成。如为靶向测序文库，经纯化后，即可上机测序，无需进行额外的接头连接和扩增反应。

总的来说，RelayPCR ™ 比传统多重PCR的优势在于，简洁地一步到位，将一对通用引物，成千上万对特异性引物，和基因组DNA混合在一个样品管中。 运行一次PCR即可无缝连接并完成靶标捕获和文库扩增两个功能独立的反应阶段。

其革命性创新在于，最初两个循环中才发挥特异性引物的作用，之后切换到通用引物引导的高效率文库扩增阶段，能获得均一性超过97%的高质量文库，能从根本上消除传统多重PCR中由于成千上万对特异性引物的差异扩增带来的负面文库制备影响。

据了解，该技术是联川中美科学家历经2年的研发成果，取得多项重大突破。除了PCR方法，在杂交芯片技术方面，联川生物同样有备而来。 今年7月，公司启动V计划，基于自主专利的原位合成芯片技术，大规模高保真合成捕获探针，推出了VariantBaits™基因捕获技术，可以大规模高效捕获目标基因。

具备上游核心技术，联川生物的盈利模式当然是将技术转化为生产力，输出可供应用的商业化产品。未来先聚焦于临床基因捕获产品和平台，涵盖已获CE注册认证的医疗器械类基因检测产品，比如，已开发了肺癌液态活检检测试剂盒，检出率高达万分之三；还有大众健康管理类相关的非医疗器械类基因检测产品及灵活定制化的基因检测捕获平台。

另一方面，联川生物也与国内外近百家知名基因检测公司、第三方医学检验机构达成长期合作，为其提供临床和消费级基因捕获测序解决方案。

除了联川生物，贝壳社曾报道了处于行业领先地位的 另一家基因捕获公司——艾吉泰康。 艾吉泰康也同样建立起两套自主开发的主流捕获技术， 分别是液相芯片杂交捕获技术（TargetSeq ®）和多重PCR捕获技术（MultipSeq ®）。 其以定制化的高通量探针及引物设计为基础，开放性地为用户定制开发靶向捕获基因检测试剂盒，并提供相关的技术开发、检测服务和数据服务。