吐露港：開啟下一代分子診斷技術(shù)的大門

文/管浩

如果說分子診斷學科的快速發(fā)展是推進精準醫(yī)學的突破口，那么CRISPR 核酸檢測技術(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家 王金博士

提起分子診斷技術(shù)，也許有人會覺得離我們的生活很遙遠，但其實人們對此早已不陌生。傳統(tǒng)治療是將相同的診療方案應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”，把個體化治療向前推進一步。

分子診斷是IVD（體外診斷）領域發(fā)展最快的細分領域，近三十年來，其技術(shù)發(fā)展得到了不斷進步。而在分子診斷領域，其細分技術(shù)也有很多，目前PCR（聚合酶鏈式反應）和NGS（高通量測序）技術(shù)相對成熟且應用最廣。但復雜的操作以及昂貴的儀器和試劑使得這些技術(shù)在現(xiàn)場和家庭檢測領域以及傳染病快速檢測等應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（以下簡稱“吐露港”）首席科學家王金博士團隊利用近年發(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)推動行業(yè)變革

在博士后時期，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檢測的重要性。

“其實我們很早就注意到了高通量二代測序（NGS）的潛力。所以在公司剛起步時，選擇了從NGS配套試劑的國產(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、營銷等方面經(jīng)驗缺乏，產(chǎn)品賣得并不好，最終項目失敗。我們也認識到，NGS的市場受到國外上游廠商的制約，因此，我們下定決心要開發(fā)出擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)。”王金博士說道。

從2014年起，王金博士及其團隊開始專注于技術(shù)研發(fā)，同時還聯(lián)合了中科院合成生物學重點實驗室進行合作開發(fā)。在堅持了2年多的閉門研發(fā)之后，公司于2016年取得了突破。

“我們團隊在國際上首次發(fā)現(xiàn)CRISPR-Cas12酶具有被靶標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快速檢測技術(shù)。”據(jù)王金博士介紹，相比傳統(tǒng)恒溫檢測、qPCR、NGS等分子診斷技術(shù)，HOLMES快檢技術(shù)具備高靈敏、高特異、快速和簡便等優(yōu)勢。

“它能夠有效提高傳染病的檢出率，也能極大縮短病原檢測的窗口期，從樣本采集到出檢測結(jié)果，HOLMES技術(shù)只需1小時左右，比現(xiàn)有常用的分子診斷技術(shù)都要快；其檢測靈敏度很高，可達10個分子以下的水平；特異性高，可同時區(qū)分普通細菌和超級耐藥菌；檢測的試劑成本也非常低。”

正是因為這些優(yōu)點，這類技術(shù)在發(fā)明不久后，便于2018年被美國《科學》雜志（Science）譽為“下一代分子診斷技術(shù)”，在病原檢測、疾病篩查、精準醫(yī)療等眾多領域具有巨大的應用潛力。

在HOLMES技術(shù)被研發(fā)出后，王金博士及團隊及時申請了國內(nèi)專利和PCT國際專利保護，這也是國內(nèi)為數(shù)不多在檢測領域自主開發(fā)的底層方法學專利技術(shù)。作為平臺型的技術(shù)診斷技術(shù)，HOLMES可以應用于多種檢測場景，例如醫(yī)院、海關(guān)、疾控中心、血站以及農(nóng)業(yè)動植物檢疫等等。

“目前，HOLMES技術(shù)已經(jīng)可以實現(xiàn)高靈敏度、高特異和快速的核酸快檢，并且被眾多研究團隊和體外診斷公司所采用。為了讓檢測操作更加簡便，我們在2018年又成功挖掘了一類耐高溫的Cas12蛋白，并在HOLMES的基礎上成功開發(fā)了HOLMESv2。”這個改進的系統(tǒng)在這次新冠肺炎疫情防控期間，也被多個團隊用來開發(fā)快檢試劑盒。

王金博士表示，公司在不斷迭代HOLMES技術(shù)，以實現(xiàn)多重檢測，甚至是免擴增檢測。“我們的最終目標是利用HOLMES技術(shù)來實現(xiàn)超快速、超簡便的分子診斷：從樣本進到結(jié)果出，整個流程控制在15分鐘，不依賴于復雜的檢測設備，攜帶方便，操作簡單，成本可控。”

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

雖然CRISPR診斷技術(shù)的發(fā)展時間不長，但是行業(yè)競爭卻異常激烈。

包括吐露港在內(nèi)，目前全世界共有三個研究團隊（另兩個團隊在美國）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，王金博士團隊的專利申請日期比2020年諾貝爾化學獎得主，美國的Jennifer Doudna團隊的申請日期早了四個多月。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爭優(yōu)勢。

“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，另一套是美國Sherlock Biosciences從Broad研究所轉(zhuǎn)化的SHERLOCK平臺，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)獨家持有HOLMES和SHERLOCK兩大CRISPR診斷平臺。同時，吐露港也通過與Sherlock Biosciences等公司合作，開啟了在美國和世界其他國家開展HOLMES平臺商業(yè)化的工作。

對于吐露港而言，另一大競爭優(yōu)勢是其一直秉持的開放合作心態(tài)。

王金博士很早就意識到，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)勢并加入共同開發(fā)各種應用場景，才能真正地促進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。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爭對手變成了非常好的合作伙伴。

在我國，分子診斷技術(shù)興于2000年，且發(fā)展極為迅猛，與國外差距并不大。但對于大眾而言，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？

傳統(tǒng)的分子診斷技術(shù)擁有很多優(yōu)點，比如精準、靈敏，但昂貴的設備及檢測成本、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。但王金博士表示：“我非常看好體外診斷的發(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，但是增長速率很快，我相信它會是診斷的未來發(fā)展方向。”

對于公司下一步的發(fā)展，王金博士表示：“吐露港的愿景是能夠讓每個人不論在何時何地都能進行便捷的核酸快檢。為了實現(xiàn)這一目標，下一步，公司將專注于新型CRISPR診斷技術(shù)的優(yōu)化、應用場景的挖掘以及CRISPR診斷產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，進而使分子診斷技術(shù)操作起來更加簡便、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用。”

談及為什么會選擇入駐聚科生物園區(qū)，王金博士說道：“入駐聚科園區(qū)，對于我們這樣的初創(chuàng)公司來說是一個非常明智的選擇。作為專業(yè)的生物產(chǎn)業(yè)園區(qū)，聚科園區(qū)對我們公司的規(guī)范管理、項目申報都提供了非常多的幫助。另外，園區(qū)也經(jīng)常提供一些項目路演的機會和路演輔導，這對于初創(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目合作；同時，園區(qū)也經(jīng)常組織活動來促成優(yōu)勢合作，這些對我們的吸引力也比較大。”