醫(yī)藥投資：齊碳科技完成新一輪4000萬(wàn)元融資，致力于納米孔基因測(cè)序技術(shù)研發(fā)

專(zhuān)注于創(chuàng)新納米孔單分子基因測(cè)序技術(shù)的齊碳科技近日宣布完成第三輪4000萬(wàn)元人民幣融資，本輪投資方為中關(guān)村協(xié)同創(chuàng)新基金、雅惠精準(zhǔn)醫(yī)療基金。據(jù)了解，本次融資將主要用于新一代納米孔基因測(cè)序儀的技術(shù)研發(fā)、設(shè)備采購(gòu)及人員招募。

齊碳科技成立于2016年9月，采用納米孔基因測(cè)序技術(shù)，自主開(kāi)發(fā)快速、低成本、小型化的第四代基因測(cè)序儀和配套試劑。本輪融資完成前，齊碳科技已經(jīng)累計(jì)獲得2300萬(wàn)元融資，資方包括天使投資機(jī)構(gòu)合力投資、華控基石基金等，風(fēng)險(xiǎn)投資機(jī)構(gòu)百度風(fēng)投等。

自2006年最早出現(xiàn)在科研CRO服務(wù)中始，基因測(cè)序快速大規(guī)模進(jìn)入臨床領(lǐng)域，提供豐富生物信息解讀數(shù)據(jù)的同時(shí)，幫助醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)實(shí)現(xiàn)跨越式進(jìn)展。根據(jù)基因慧預(yù)測(cè)，2019年基因測(cè)序行業(yè)全球市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到145億美元，CAGR達(dá)到25%。國(guó)內(nèi)市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)30億美元，主要影響因素為產(chǎn)品審批、定價(jià)和市場(chǎng)教育。

期間，主流基因測(cè)序技術(shù)完成了四次迭代，科研人員圍繞更高通量、更長(zhǎng)讀長(zhǎng)、更低成本的基因測(cè)序積累了大量嘗試。

四代測(cè)序技術(shù)對(duì)比（動(dòng)脈網(wǎng)根據(jù)公開(kāi)資料整理）

其中，一代測(cè)序由于通量低、成本高，難以滿(mǎn)足現(xiàn)代生信分析模型對(duì)于數(shù)據(jù)體量的要求，逐漸淡出測(cè)序舞臺(tái)，二代測(cè)序即NGS成為近十年來(lái)的主流基因測(cè)序技術(shù)。目前，二代基因測(cè)序儀市場(chǎng)基本被Illumina、Thermo Fisher等海外巨頭控制，國(guó)內(nèi)基因測(cè)序公司則多位于行業(yè)中下游，或購(gòu)買(mǎi)測(cè)序儀提供基因測(cè)序服務(wù)，或?yàn)闇y(cè)序結(jié)果提供數(shù)據(jù)分析服務(wù)，相對(duì)較弱的市場(chǎng)議價(jià)能力無(wú)疑制約了行業(yè)發(fā)展。

不過(guò)，由于NGS讀長(zhǎng)短、操作難度大，無(wú)法覆蓋更廣泛臨床場(chǎng)景下復(fù)雜樣本的測(cè)序需求。近年來(lái)，以單分子熒光測(cè)序和單分子納米孔測(cè)序?yàn)樵淼娜退拇鷾y(cè)序技術(shù)得到快速發(fā)展，其超長(zhǎng)讀長(zhǎng)、靈活便捷的特點(diǎn)點(diǎn)燃了產(chǎn)業(yè)界對(duì)基因測(cè)序應(yīng)用新的熱情。

隨著牛津納米孔科技在2012年發(fā)布首款便攜式基因測(cè)序儀MinION，越來(lái)越多的生物科技公司和大型企業(yè)布局單分子測(cè)序賽道。2015年，羅氏收購(gòu)Life Science，后者曾發(fā)布454測(cè)序平臺(tái)；2016年，Illumina在Solexa發(fā)布單分子測(cè)序儀Genome Analyzer后將其收購(gòu)，美國(guó)生物系統(tǒng)公司也于同年收購(gòu)擁有單分子測(cè)序儀SoLid的Agent Count。

目前，Pacific Bioscience和Oxford Nanopore是國(guó)際上主流的單分子測(cè)序儀制造商，他們分別基于單分子熒光測(cè)序技術(shù)和納米孔測(cè)序技術(shù)提供滿(mǎn)足不同功能的基因測(cè)序儀。

主流單分子測(cè)序儀（動(dòng)脈網(wǎng)根據(jù)公開(kāi)資料整理）

其中，以納米孔測(cè)序?yàn)樵淼乃拇鷾y(cè)序技術(shù)由于減少了三代測(cè)序的復(fù)雜光學(xué)設(shè)備和移液機(jī)械結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)更經(jīng)濟(jì)便捷的測(cè)序。納米孔分析技術(shù)起源于Coulter計(jì)數(shù)器的發(fā)明以及單通道電流的記錄技術(shù)，1996年，隨著利用α-溶血素對(duì)DNA測(cè)序新設(shè)想的提出，生物納米孔單分子測(cè)序進(jìn)入發(fā)展快車(chē)道。經(jīng)過(guò)二十幾年迭代，納米孔測(cè)序技術(shù)開(kāi)始趨于成熟。

納米孔測(cè)序基本工作原理是，將蛋白質(zhì)納米孔嵌入磷脂膜并置于充滿(mǎn)電解液的腔內(nèi)，納米孔只允許單鏈核酸分子通過(guò)。當(dāng)電壓作用于電解液時(shí)，由于四種堿基結(jié)構(gòu)（ATCG）結(jié)構(gòu)不同，通過(guò)納米孔時(shí)會(huì)產(chǎn)生差異化的電信號(hào)強(qiáng)度，造成電流跳變。這種電信號(hào)被測(cè)量并記錄后，經(jīng)數(shù)據(jù)分析可識(shí)別通過(guò)納米孔的堿基序列。

納米孔測(cè)序無(wú)需標(biāo)記、無(wú)需放大，在讀長(zhǎng)和時(shí)間上優(yōu)于傳統(tǒng)二代測(cè)序，并實(shí)現(xiàn)單分子檢測(cè)技術(shù)，有望在DNA、RNA、蛋白質(zhì)等多種重大疾病生物標(biāo)志物檢測(cè)方面得到廣泛應(yīng)用。

齊碳科技核心創(chuàng)始人白凈衛(wèi)博士第一次接觸到納米孔測(cè)序技術(shù)的時(shí)候，納米孔測(cè)序還做不到單堿基分辨，測(cè)序信號(hào)捕捉也極不穩(wěn)定，“但我個(gè)人很喜歡，并且看好這項(xiàng)技術(shù)?！?他曾在全球最早嘗試通過(guò)對(duì)含有多層金屬電極的固態(tài)納米孔施加電壓以控制核酸運(yùn)動(dòng)和檢測(cè)核酸序列，踩過(guò)很多坑。

失敗的經(jīng)歷讓白凈衛(wèi)得以看清納米孔測(cè)序技術(shù)應(yīng)有的發(fā)展路徑，他分析認(rèn)為，納米孔測(cè)序需要突破兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，第一，找到合適的納米孔，以實(shí)現(xiàn)單堿基分辨；第二，采用合適手段讓DNA勻速通過(guò)納米孔。納米孔技術(shù)的后續(xù)發(fā)展，驗(yàn)證了他曾經(jīng)的判斷。

2016年中旬，白凈衛(wèi)回到國(guó)內(nèi)，聯(lián)合胡賡、謝丹、陳呈堯三位博士創(chuàng)辦了齊碳科技，繞過(guò)二代基因測(cè)序紅海市場(chǎng)，基于納米孔技術(shù)開(kāi)發(fā)全新技術(shù)原理的基因測(cè)序設(shè)備。納米孔測(cè)序技術(shù)的學(xué)科交叉特點(diǎn)明顯，從蛋白工程、流體芯片到電信號(hào)采集處理，對(duì)研發(fā)團(tuán)隊(duì)的跨學(xué)科綜合處理能力要求極高。四人組成的創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)正好契合了跨學(xué)科需求，也成為他們的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

白凈衛(wèi)本科畢業(yè)于北京大學(xué)化學(xué)系，是加州大學(xué)洛杉磯分校材料學(xué)博士，從IBM沃森實(shí)驗(yàn)室博士后出站后，他曾在Illumina公司從事基因測(cè)序技術(shù)研發(fā)，有超過(guò)10年的微納器件研發(fā)經(jīng)驗(yàn)；胡庚博士畢業(yè)于清華大學(xué)自動(dòng)化系，是電子儀器專(zhuān)家，曾領(lǐng)導(dǎo)了西門(mén)子中國(guó)的首個(gè)達(dá)到SIL-3級(jí)功能安全標(biāo)準(zhǔn)的過(guò)程儀表產(chǎn)品線研發(fā)項(xiàng)目，并入選2015年西門(mén)子中國(guó)Young Talent；謝丹博士是生物信息學(xué)專(zhuān)家，伊利諾伊大學(xué)香檳分校生物醫(yī)學(xué)工程博士，斯坦福大學(xué)醫(yī)學(xué)院博士后，他在測(cè)序技術(shù)和生物信息學(xué)領(lǐng)域積累豐富，主要負(fù)責(zé)測(cè)序儀后端信號(hào)分析；陳呈堯博士是蛋白工程專(zhuān)家，曾在Life Technology和Illumina擔(dān)任資深研究員，并由于為Illumina測(cè)序試劑性能提高所做出的突出貢獻(xiàn)獲得2013年Illumina Innovation Award獎(jiǎng)勵(lì)，在齊碳科技負(fù)責(zé)蛋白生化的技術(shù)研發(fā)。

2017年2月，齊碳科技獲得合力投資等機(jī)構(gòu)的天使輪投資，隨后完成原理樣機(jī)設(shè)計(jì)。驗(yàn)證技術(shù)可行性的同時(shí)，齊碳科技開(kāi)始受到資本市場(chǎng)關(guān)注。次年2月，齊碳科技完成由華控基石基金和百度風(fēng)投領(lǐng)投的第二輪2000萬(wàn)元融資，團(tuán)隊(duì)成員快速擴(kuò)張到20余人。

2018年，齊碳科技一方面為具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的控速蛋白申請(qǐng)國(guó)內(nèi)專(zhuān)利，構(gòu)建技術(shù)壁壘，另一方面對(duì)原理樣機(jī)進(jìn)行迭代，將原本16通道拓展到64個(gè)通道，測(cè)序數(shù)據(jù)分析算法準(zhǔn)確率從80%提高到90%。據(jù)胡庚介紹，齊碳科技擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的首款納米孔測(cè)序儀QNOME-6410已經(jīng)完成工程樣機(jī)的研發(fā)，將于2020年初推出最小可行化產(chǎn)品。

QNOME-6410輕巧便捷，一鍵完成操作，達(dá)到10kbp以上超長(zhǎng)讀長(zhǎng)，支持即時(shí)診斷，并且單次運(yùn)行成本低，以中高通量完成準(zhǔn)確率超過(guò)90%的基因測(cè)序，可以為從事病原體研究的科研機(jī)構(gòu)提供數(shù)據(jù)服務(wù)。

QNOME-6410概念圖（受訪者供圖）

目前技術(shù)條件下，納米孔高通量測(cè)序的成本很高。齊碳科技的解決方案能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定的雙層膜流體芯片構(gòu)造、穩(wěn)定的控速蛋白、精度可調(diào)的納米孔蛋白，將流體芯片與后端復(fù)雜、昂貴的檢測(cè)電路分離，并且具有穩(wěn)定的測(cè)序表現(xiàn)，這將極大減少耗材成本。此外，齊碳科技自主設(shè)計(jì)的電化學(xué)傳感裝置ASIC芯片，能夠精準(zhǔn)檢測(cè)pA級(jí)別的微弱電流，結(jié)合自主研發(fā)的多重深度學(xué)習(xí)算法能夠提供更多分子層面信息。

白凈衛(wèi)指出，由于更靈活、易攜帶、成本低、耗時(shí)短，納米孔測(cè)序技術(shù)可以讓基因測(cè)序應(yīng)用到更多新的場(chǎng)景。

一方面，納米孔測(cè)序儀有望把科研工作從實(shí)驗(yàn)室里解放出來(lái)，不再局限于把樣本帶回實(shí)驗(yàn)室分析的傳統(tǒng)固有模式，而是把測(cè)序儀帶到一線研究現(xiàn)場(chǎng)，快速方便地測(cè)序；另一方面，這一技術(shù)也讓家用測(cè)序儀成為可能，在更多存在可視化和快速需求的場(chǎng)景下得到應(yīng)用。

更重要的是，納米孔測(cè)序技術(shù)能夠彌補(bǔ)NGS技術(shù)的不足。例如，利用超長(zhǎng)讀長(zhǎng)，可以對(duì)病原體等生物進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)序，避免片段拼接引入的錯(cuò)誤。在病原微生物測(cè)序中，由于病毒和細(xì)菌形成混合物，堿基片段非常相似，NGS技術(shù)往往只能檢測(cè)出多種細(xì)菌的共性片段，從而很難準(zhǔn)確判定細(xì)菌類(lèi)型，但長(zhǎng)片段的納米孔測(cè)序則能夠更精確地對(duì)病原體分類(lèi)進(jìn)行定位。

不過(guò)，白凈衛(wèi)強(qiáng)調(diào)，納米孔測(cè)序在準(zhǔn)確率、穩(wěn)定性、樣本類(lèi)型等方面還存在全鏈條提升的空間，測(cè)序平臺(tái)構(gòu)建和市場(chǎng)培訓(xùn)是齊碳科技當(dāng)前很重要的任務(wù)。胡庚告訴動(dòng)脈網(wǎng)，齊碳科技接觸了國(guó)內(nèi)多家知名醫(yī)院，后者對(duì)納米孔測(cè)序技術(shù)十分期待，“公司會(huì)在臨床驗(yàn)證技術(shù)成果的同時(shí)，基于自身對(duì)納米孔測(cè)序的理解和研發(fā)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行前期布局，嘗試解決臨床問(wèn)題?！?/p>

正如白凈衛(wèi)所言，納米孔測(cè)序的底層技術(shù)開(kāi)始趨于成熟，而臨床應(yīng)用尚未完全成型，此時(shí)入局正當(dāng)時(shí)。