掌上测序仪完成首次人类全基因组测序后，Oxford Nanopore再获融资1.26亿美元

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掌上测序仪完成首次人类全基因组测序后，Oxford Nanopore再获融资1.26亿美元5 R6 k; G% r2 |  _1 a+ n  {+ e
来源：动脉网 / 作者： / 2016-12-13
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) B( |  l5 W- P/ [' ^6 q: j2016年12月12日，Oxford Nanopore宣布获得1.26亿美元新一轮融资。两周前宣布掌上测序仪首次完成人类全基因组测序后，紧接着又获得了新一轮融资，Oxford Nanopore最近十分高调。( S: u* w+ o! y) h4 F1 ?
时间回到12月第一个周四，这是Oxford Nanopore忙碌的一天。200多为业内外人士齐聚美国纽约第五大道的82号大街大都会艺术博物馆，参加Oxford Nanopore主办的纳米孔社区交流会。纽约大学Jane Carlton教授、圣乔治大学博士Tariq Sadiq、阿伯里斯特维斯大学博士Arwyn Edwards等多位专家教授展示了基于Oxford NanoporeMiniON测序仪测序仪的研究成果，涵盖传染病、环境以及微生物学等多个学科。不仅如此，牛津大学人类遗传学中心和基因分析公司Genomics Plc还宣布首次使用Oxford Nanopore掌上测序仪完成了多个人类全基因组测序和分析，打开了大规模使用纳米孔测序技术的大门。2 c8 I% @! w2 {* u7 p
经过多年发展，Oxford Nanopore逐渐在Illumina的强势垄断下成长，羽翼渐丰。公司目前有280多名员工，包括科学科学家，工程师和信息学家，并且吸收了大量制造业和商业领域人才。公司总部设在英国牛津，在英国剑桥，美国纽约和波士顿均有分部。但11年前，它还只是牛津大学的一个科研项目。
, O# z% I/ ~$ p8 K: L2005年，在IP集团种子基金的支持下，英国剑桥大学生物化学教授Hagan Bayle和Spike Willcocks 博士发起成立了Oxford Nanopore。几个月后，Gordon Sanghera也加入团队，出任公司CEO。Gordon的加入为公司带来了生物与电子结合的技术经验，为今后公司的商业化发展奠定了基础。7 j( f" {( B! d
2008年，John Milton博士和Clive G. Brown的加入带来了两人之前在Solexa的技术经验。2009年，公司团队不断壮大，也正式迁居牛津科技园，并于2011年在剑桥开设新的情报分站。
- m9 Y- z, l) b! [2012年2月公司年会上，Oxford Nanopore公布了一系列纳米孔DNA测序和蛋白质分析的相关数据，并对后来发布的GridION和MinION的软件及硬件系统做了概述。这些数据包括已经公司技术测序完成的小分子DNA的正链及反链，包括数百万个碱基序列。这是自1996年纳米孔测序理论诞生以来，世界上首次公开纳米孔测序数据。; Q) p  g6 P) v
便携式概念，不断丰富升级产品线% T. O% u/ P2 e1 p
MinION
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) X# m8 o8 i! R. z( Q3 hMinION掌上测序仪
: T5 |: o! n3 |  f2 j. M" [2014年春天，MinION访问计划 (MinION Access Programme MAP)启动。客户只需加入MAP，并支付1000美元，就能获得MinION MkI设备和一个启动试剂盒，包括三个流动槽、两个试剂盒、软件以及定期的免费耗材。几个月后，随着性能和操作流程的不断改善， MinION的技术开始在技术相关技术杂志上崭露头角。8 C- H: [3 |' C, s% I
有媒体形容在MAP期间，MinION颠覆了基因测序应用的概念。MinION被称为口袋测序仪，只有4英寸长，大约普通U盘大小，由一个传感器芯片，专用集成电路和一个完整的单分子感应测试所需的流控系统构成。相比之前足足冰箱大小的仪器，小巧方便的MinION具有更加广泛的应用场景。更有媒体认为，MinION将颠覆基因测序，可用于病原病毒的快速鉴定，埃博拉病毒监测，环境监测，食品安全监测、抗生素抗性监测，分析癌症结构异变，单倍体基因型、胎儿DNA分析以及其他应用程序。
% @, F5 U3 P. O2 H4 t5 `. K! H1 x9 UMinION采用新型纳米孔测序法（nanopore sequencing），平均每个纳米孔每秒可阅读90个核苷酸。但MinION的错误率也让不少人感到鸡肋，2014年早期试验阶段误差率在30%左右。Oxford Nanopore也深知MinION的瑕疵，不断对产品升级换代，控制其错误率。到了2016年最新版本的R9已经将各类型DNA测序错误率降低到了2-13%。2016年10月正式发布的R9.4再次对产品整体性能做了进一步提升。
, E# \. o! p0 [0 V2 B2015年5月，第一次纳米孔传感会议召开，MinION技术用户和MAP计划参与者齐聚一堂相互交流讨论。也正是在这个时候，MinION开始走向商业化，MAP逐渐演变成纳米孔社区交流会。12月，MinION用户第一次纳米社区交流会开幕。
: X: }  @$ F8 g8 ]PromethION* }6 c, ]# P+ ~( n! ]

) d- K" X% ^+ v! d# EPromethION平板测序仪2 {1 G: z4 i  A' H
2016年10月的美国人类遗传学大会上，公司首次公布了PromethION测序仪。而其实早前Oxford Nanopore就仿照MinION发布模式，于2015年7月启动PromethION 访问计划（PromethION Access Programme PAP）。' j* j2 I/ P" L* o; ~
PromethION是一款平板式测序仪器，比iPad大一些，内含144000个纳米通道，可进行多个独立样本的测序。这款仪器维持了MinION的简单易用、软件直观和极少样品制备，能够带来低成本、可扩展且长读取的测序，方便对流程灵活性有着更好要求的用户。2 }, n. R' J8 P1 b
Oxford Nanopore还提出了一个“Run until”的概念。PromethION设备让用户能运行实验，直到获得足够量的数据，或有足够高质量的数据达到预设的实验终点。相比之下，其他分析系统都有着固定的分析时间，在运行结束时带来一批固定的数据。在这种情况下，用户不得不设计实验，以满足仪器的性能。' G: e- r+ e. n
相反，通过利用纳米孔传感的性质和快速电子测定，用户能够指示PromethION，以监控其自身的数据输出，并寻找应用特异的结果。利用这些结果，用户可以实时地改变或优化仪器的行为，或在获悉实验完成后停止仪器。
' n: t7 F/ S. w* }: C. `8 T4 sVoltrax
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自动化样品制备系统Voltrax
  _' H3 u: @9 T4 h/ H. F  ]0 E. A, Y除了便携概念的测序仪器，Oxford Nanopore还在寻求其他环节的测序新体验。% f, W5 K( v3 R. p* N2 C
2016年5月16日London Calling会议上，公司发布了一系列新产品。其中，最受关注的当属首席技术官Clive Brown的报告。与会者称是一次“改变游戏规则的”发布会，形容当时的气氛就像2007年苹果发布iPhone一样。
5 M  l" x& J9 D' C5 fClive Brown称，他们的目标是将样品制备时间缩短到10分钟。为了实现这一点，Oxford推出了自动化样品制备系统Voltrax。新产品同样延续了之前产品便携带的特点，而且是可编程的，有6-12个样品输入口。尽管这一次性产品，但与会者还是认为，认为实时测序时代真的来了。
, ^/ o5 E0 W; c% M. |据了解，Voltrax能将原始的生物样品转化成立即可测序的形式，且无需人工干预。它能够与MinION或PromethION测序仪直接对接。2016年10月，Voltrax导航计划（VolTRAX Introduction Programme）计划宣布开始注册。
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SmidgION手机测序概念产品9 {# \7 \2 P- x1 z
同样是这次London Calling会议上，Oxford Nanopore还宣布了SmidgION计划。SmidgION是牛津纳米孔全新的概念产品，利用跟MinION相同的技术，更大的亮点是可与手机兼容。目前产品尚在开发中，如果得以实现，基因测序或可能步入手机测序时代。) E- S0 R" @9 K# p" g0 B/ ?- @
与罗氏和Illumina两家相比，Oxford Nanopore显得年轻态。不仅仅是测序产品的生产，更多的是概念上新的突破。公司所有产品在纳米孔测序的技术上，保持便携特点，最终希望实现实时测序，极大扩宽基因测序应用场景。
& z# u) V* n& `成长的烦恼，与IIllumina多年官司战
. |* o3 `1 O8 @; }  ]但Oxford Nanopore的发展也并非一帆风顺，最让公司头疼的应该就是与Illumina纠缠多年的官司。
* m$ h) R0 O6 ]5 X2016年2月，IIllumina同时向美国国际贸易委员会和美国南加州地方法院提出诉讼，起诉Oxford Nanopore侵犯其美国专利局第8673550号和9170230号专利，这两个专利的所有权授予相关公司与机构应用与转化MSP纳米孔及相关技术。作为这两项专利的所有者，Illumina公司仅独家授权阿拉巴马大学、伯明翰研究基金会以及华盛顿大学使用该技术。，Illumina表示这项诉讼将主要针对Oxford Nanopore的MinIon与PromethIon系统。
# \) b0 k  P, J) o0 }. F# B这也并非两家公司在司法层面上的第一次交手。早在2009年合作期间，两家公司展开了一场关于Oxford Nanopore核酸外切酶纳米孔测序策略商业化的诉讼。Oxford Nanopore作为败诉者放弃了在其MinIon与PromethIon系统中应用核酸外切酶纳米孔测序策略，同时也使得两家公司中止了他们的商业协议。
8 ]+ H# Q/ {9 z7 f7 i2016年8月， 美国国际贸易委员会近日发布文件称，Illumina公司和英国Oxford Nanopore的官司已经庭外和解。纳米孔公司同意不再出口或售卖包含氨基酸序列纳米孔的产品，并销毁目前库存的产品。这一场纳米孔专利之争最终还是落下帷幕。
: t  i' F$ u: Y, J5 M) z不过，该文件也明确表示，这些限制不会影响牛津纳米孔对CsgG的使用。+ X3 E  M% c+ @
纵向领域探索，MinIon真的上了天
" h8 t  V) K$ f即便麻烦不断，牛津纳米孔也从未停止技术上的探索。在横向产品线逐渐丰富之后，牛津纳米孔开始寻求纵向领域的探索。. W# M2 D1 _1 q2 k8 b1 a
Oxford Nanopore一直致力于建立“互联网生物”的概念，这个想法起源于加州圣塔克鲁的一个生物信息学实验室的“互联网DNA”概念。2015年，Oxford Nanopore CTO Clive Brown在Wired的一篇文章中指出：“未来，牛津的传感设备将与云分析平台连接，可摆脱有线设备和时间地域的局限。”
1 @, s0 K" t' E0 X/ a" |互联网生物的畅想可参考2015年Yaniv Erlich的一篇论文，文章假设了一个基因组学无处不在的未来。Erlich在文中提到：“用于测序传感器的集成可颠覆目前的很多设备，包括空调或者水质监测系统。”对于与健康有关的应用，他指出：“快速测序可以用于机场的传染性疾病病原体监测，并且可以为已经收到感染的乘客提供医疗援助。同样的一个便携式的音序器能够为医生提供更精确的诊断辅助。尤其对于人道主义危机领场所，省去了将样品送到实验室的环节，节省了大量的时间。”! c! y5 u1 c% c1 S+ h/ \7 F1 a
2016年7月，一台MiniON测序仪搭乘SpaceX 9号进入到国际空间站。这次Oxford Nanopore的技术真正上了天。) B! D+ G  p; k3 |, l% q- A$ C
此次任务主要是为验证MiniON在微重力下的性能，并且为下一步探索做好准备。有人建议NASA可通过在太空中进行DNA测序来检测微生物在环境中的变化，或者人类在太空飞行中的各项身体机能反映，甚至检测到宇宙中其他DNA生物。7 E" k, F$ J. m; B( O6 {
这次飞行任务中，国际空间站的宇航员成功利用MiniON测序仪在太空中完成了细菌、噬菌体以及啮齿目动物等从地球上带去的样本的测序任务。研究人员在地球上对MiniON在不同环境下的工作状态进行评估。此外，这台MiniON测序仪还将作为研究设备继续保留在国际空间站内，未来有可能为跟多的科学研究提供支持。
" c* w4 s& ~  j  iIllumina在基因测序仪全球市场的统治地位无可厚非。对于Illumina而言，赛默飞，太平洋生物和QIAGEN都只是触摸到基因组学市场的边缘，并不足以对自己构成威胁。而尽管准确性一直是Oxford Nanopore挥之不去的问题，但随着研究深入，这都是极有可能解决的问题，对Illumina而言是更加直接的威胁。
+ L5 U6 }8 _& b3 AOxford Nanopore也深知Illumina是一家能打硬仗的公司，仅仅是测序技术上的突破并不一定能帮助他们在Illumina的强势统治下占有市场份额。寻求概念上的突破，不断探索实时测序的道路。这也正是牛津纳米孔的聪明之处吧。
/ R- H. Z. S4 D9 L此次的投资方包括GT医疗，中国泛亚洲基金、IP集团以及现有投资方Woodford投资。CEO Gordon Sanghera表示，本次资金将用于商务业务范围的拓展，包括亚洲地区（尤其是中国地区）。
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