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杰毅生物王:无人化、自动化和智能化是分子检测的未来方向

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-06-11  来源:网络  作者:游客  浏览次数:1020

对于蔓延极为迅速的新冠疫情来说,快速、精确地诊断显得尤为重要。

新冠病毒是目前已知的基因组序列最长的病毒之一,快速检测其基因组 “全貌” 非常困难,而临床精准诊断又比较依赖基因信息。随着疫情防控对检测技术不断提出新的要求,杰毅生物也马不停蹄地加紧研发。

春节期间,杰毅生物围绕基因编辑(CRISPR/Cas)和高通量测序(NGS)两大技术路线,为疫情控制自主研发了一系列自动化检测仪器和检测试剂,并联合浙江省疾病预防控制中心和阿里达摩院医疗 AI 团队,共同研发了全基因组检测分析平台。通过 AI 诊断技术,杰毅生物可将原来数小时的疑似病例基因分析缩短至半小时,在关键时刻发挥了巨大作用。

近日,生辉与杭州杰毅生物技术有限公司(以下简称“杰毅生物”)创始人兼 CEO 王博士展开对话,着重了解了杰毅生物当前的研发重点及分子检测的未来发展方向。

感染领域存在较大市场潜力

相关数据显示,中国每年因感染造成的就诊超过 20 亿人次,呼吸道感染、肠道感染和结核病成为了全球前十位的致死原因,全世界每年约有 300 万人死于肺炎等下呼吸道感染。

王告诉生辉,2017 年,中国综合性医院大约有 2.4 亿住院病人,其中三分之一与感染有关,危重症感染病人超过 1000 万人。

“针对感染病例的治疗,首先需要明确病原微生物,但由于传统病原体检测的局限性,目前全球范围内临床上微生物培养的成功率不到 20%。”王表示,有限的条件下,医生进行 “假设性预判” 和“经验性治疗”是普遍现象,在不明确病原体的情况下,患者通常被给予广谱抗生素治疗,这不仅会让病人很痛苦,也容易导致 “超级细菌” 出现,使更多人因感染而死亡。

时间和效率的提高,就是在与病毒抢夺生命。抱着这样的责任和初心,王创办成立了杰毅生物,基于高通量测序(NGS)和基因编辑(CRISPR/Cas)两大技术,以及全局性检测和定向检测两大维度,通过创新性的自动化设备、配套试剂、全自动分析软件等,帮助医生去解决感染性病原体检测 “快、准、全” 的世界性难题,推动现有的人工操作模式向自动化发展,并极大缩短诊疗时间。

全自动化设备是发展趋势,国内尚不成熟

近年来,分子诊断 POCT(基因快检)技术备受推崇,用便携式仪器在更短的时间内做到样品的处理与分析,成为生物技术公司必须攻克的难题。但其作为一项集合了生物、化学、机械、数字电路等交叉学科的新兴技术方向,实现起来并非易事。

“从技术角度来看,荧光 PCR 技术的整个操作流程包括提娶配置和检测三大步骤,提取的过程需要开放式环境,不然乙醇会抑制酶的反应;而检测需要密闭空间,避免产生气溶胶污染。因此,整个系统的设计、集成和开发,需要掌握平衡。”王坦言:“这不仅对设计的要求高,研发完成后的落地生产把控也很高,就算是目前国际顶级公司生产的卡盒良品率也不算高,国内目前还不具备这样的供应链生产能力。”

(来源:杰毅生物官网)

基于以上观察,杰毅生物自主研发生产的全自动卡盒式自动建库仪和建库试剂,在规避原来弊端的基础上,从简化、加快建库流程入手,形成 “流水线” 作业,提高病毒全基因组测序、宏基因组测序的时效性和便携度。

“我们的全自动化设备将原先需要十几个小时的手工操作时间大大缩短至两个多小时,只要把样本放到卡盒中,机器便可以全自动完成。同时,这个机器很小,只比微波炉稍微大一点点,部署比较容易,也可置于生物安全柜中,避免了生物安全的问题。”王对生辉说,“在自动化方案领域,杰毅生物是全球唯一的。今年年中,我们还将推出一款针对定向检测的全自动化设备,‘样本进、结果出’的整个过程将在 90 分钟内完成。”

结合这两套设备,杰毅生物希望医院的检测流程可以这样进行:病人入院后,根据症候群先做第一道初筛,若查清病原体为甲流等,就可以直接治疗;若病人反应为阴性但感染症状比较明显,就可以用全自动设备进行高通量测序建库,第二天早上就能告诉临床大夫究竟是什么病原体,并指导用药。

疾病监测将成 AI 落地新场景

王告诉生辉,除了自动化建库之外,杰毅生物的下一个研发重点是生物信息分析,“比如宏基因组测序(mNGS)直接对样本中的核酸进行‘鸟枪法(shotgun)’大规模平行测序,病原体覆盖广,每一次测序会产生几十个 G 的数据,有几十亿条 DNA 序列,无法用人眼直接判断。”

此外,在确认病原体后,有时候还需要确定该病原体是不是致病病原体,“相较而言,这个比较难实现。在准确判断致病性的微生物方面,仍需要具备专业素质积累的临床大夫对每一个样品进行医学解读。我们已经和阿里云签署了一份战略合作协议,借助大数据、人工智能技术,以及结合患者的临床表现来综合判断。”王说。

作为“临床中的陷阱”,医学解读和临床判断仍是行业痛点。王对生辉表示,作为一项全新的技术,资本、研发、时间均需要长期投入。同时,也需要有更多的经过标注的数据,让准确率得以提升。

王说:“在项目真正落地之前还需要不断迭代,几年后或许会有较为完善的判断机制。在不断的探索和试错中,我们也将看到越来越清晰的应用领域和局限性。”

关于杰毅生物

杰毅生物由贝瑞基因(SZ:000710)创始团队成员王博士和浙江大健康产业基金原合伙人钟杰先生共同发起成立,是一家以高通量测序(NGS)和基因编辑(CRISPR/Cas)为技术平台,产品创新与数据驱动相结合,致力于革新感染性疾病检验未来的新锐科技公司,是阿里云在感染性疾病 AI 应用的战略合作伙伴,是中国唯一一家提供病原宏基因组 mNGS 全自动检测产品解决方案的公司,被业内评选为“2019 未来医疗 100 强. 中国榜宏基因组 TOP5”。

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