300多年前，罗伯特·胡克发现细胞是生命的基本单元；32年前，人类基因组计划（Human Genome Project, HGP）启动，将遗传基本单元序列化；5年前，人类细胞图谱计划（Human Cell Atlas Project，HCA）启动，立足于HGP基础与“脑计划”（Human Brain Project, HBP）相辅相成。单细胞技术的出现是革命性的突破，让人类能够研究组织内每一个不同细胞的基因组、转录组、甚至多组学。通过与荧光标记、显微切割等其他技术结合，单细胞技术还可以测定组织中所有细胞的空间属性和相互作用。这些技术正在或将在肿瘤、生殖、免疫等多个生物医学领域中得到广泛应用，单细胞让传统技术如虎添翼，引领新一轮基础和临床医学的技术革命。
打破国外技术垄断，自主研发单细胞测序产品
自2009年第一篇关于单细胞mRNA测序的文章“mRNA-Seq whole-transcriptome analysis of a single cell”发表在Nature以来，单细胞技术一直处于发展快车道。从2013年大规模的商业化至今，在给定的预测期内，全球单细胞技术市场预计到2026年将达到约70多亿美元，并将会以高个位数的年复合增长率增长。为打破单细胞试剂耗材及仪器长期的国外技术垄断，降低单细胞应用的成本，让单细胞技术能够惠及更多的科研群体，经过潜心研发，百迈客在单细胞测序领域实现了新的突破。就在5月25日，百迈客正式发布自主研发的单细胞微液滴系统——百创DG1000！
这款单细胞微液滴系统——百创DG1000，具有独特的技术优势：
■ 单细胞微液滴系统百创DG1000（图1）重量只有3.5千克左右，较传统平台减重1/3，极大地提高了便携性；
■ 芯片采用拆分设计方式，将原来的8个流道拆分至4张芯片上，在保证上样灵活性的同时更减少了实验成本；
■ 相比传统平台，新系统的实验过程缩减至110秒，尽可能降低环境对细胞状态的影响；
■ 该系统优化了通道兼容性，可以兼容更大的细胞直径。该系统的独特优势让单细胞技术可以惠及更多的科研群体。
图1 单细胞微液滴系统百创DG1000（图源：百迈客官网）
百迈客生物总裁郑洪坤表示，百创DG1000通过国产化替代降低了成本，提高了应用的广度。百创DG1000利用微流控、油滴包裹和Barcode标记等技术来实现高通量的细胞捕获，可以在极短的时间内完成油包水，形成乳浊液，为后续实验节省时间。仪器本身也更加小巧，轻便，所应用的单细胞芯片为百创智造自主研发的国内首款2*4芯片，可快速实现1~8个样本的灵活上机，完成单细胞测序文库构建。
百迈客生物总裁 郑洪坤
百创DG1000：对生命科学领域意义重大
特聘研究员肖正涛告诉生物探索记者：单细胞测序应用范围非常广，它主要的关注点为准确度和成本问题。而百创DG1000则重点解决了这两个非常关键的问题：一个是准确度的问题，百创DG1000可以更快速得到结果，而且方便灵巧，可实时检测，很大程度减少细胞在环境中的暴露时间，减少外界温度刺激细胞的影响；另一个是成本问题，百创DG1000可以做到更低的成本。百创DG1000通过降低单细胞应用的成本，攻克了瓶颈问题，技术顺应得到普及。它的出现让更多的高校、科研院所和医疗系统能够用更低的成本来使用技术，推动生物学理论和应用的持续发展。
西安交通大学基础医学院特聘研究员 肖正涛
研究员李博生告诉生物探索记者，美国制造商生产相同竞品的成本定价给本国可以降到1/3。为了回本研发成本折扣就不会给到其他国家，与此同时，我们自己国产化同类型的这个平台也是一样的情况，我们有了独立自主生产的产品相应也有了定价权，成本控制也掌握在自己手中，这样我们才有足够的可能性去做出更多的样品。
北京大学现代农业研究院研究员 李博生
在基础医学或临床医学中，单细胞技术可帮助了解肿瘤细胞、免疫细胞的基因表达的模式、功能之间的联系，包括肿瘤内部的基因表达。肿瘤的大量基因组和转录组研究将有助于揭示癌症的基因组复杂性，而单细胞测序技术恰恰提供了一种强大的工具，可以更高分辨率的去检测器官组织里细胞基因，从而剖析肿瘤内的遗传和转录组异质性。
单细胞测序可用于研究癌症发展各个阶段的遗传学和生物学，例如起源细胞、癌前病变、原位癌、癌症转移等研究等。肿瘤组织内的细胞具有不同的遗传和表型特征，通过检测肿瘤细胞的异质性，绘制肿瘤细胞和肿瘤微环境的细胞图谱。进一步明确肿瘤组织内的细胞群，寻找特异性标志物，解释肿瘤发生、转移等一系列问题。
百创DG1000：有望应用于新冠领域研究
细胞转录组测序技术在生命科学各个领域的广泛应用催生了许多重要的生物学发现，该技术在新冠肺炎研究中的应用曾因其成本高、样本量小，存在统计效力不足、结论可靠性疑问等问题的存在而受到过质疑。全球新冠肺炎肆虐的当下，单细胞测序技术能否应用于新冠研究领域？
肖正涛表示，单细胞测序技术目前已经应用于新冠领域的研究，病毒进入人体的过程以及器官组织的机理，用单细胞测序技术——百创DG1000就可以更快、更准确地捕获、检测病毒相关的基因。通过细胞的单细胞转录组测序数据，并迅速完成数据整合与分析，可揭示新冠病毒感染机制和在不同疾病发病阶段机体免疫反应特点。用单细胞技术可以发现对于新冠重症患者，免疫细胞等功能有哪些影响，在这个药物作用之后细胞里一些基因表达信号通路以及代谢的影响。我们可以更准确地去了解免疫系统发生了什么样的改变，更系统更全面地攻克病毒。正所谓知己知彼，百战不殆。
百迈客发展迅猛，智能制造布局未来
关于百迈客未来计划，郑洪坤表示目前已布局三大业务板块：科技服务、生物云平台、智能制造，之后将重点发力智能制造这个板块。公司将研发更多的核心技术，通过核心技术带动发展。在这个大方向前提下，重点还是保持单细胞测序和空间组学这两大核心技术同时发力，这两大技术的第一款产品都已陆续发布（相关阅读：突破卡脖子技术！实现中国“芯片梦”：国内首款亚细胞级微孔空间转录组芯片震撼发布），接下来还会在核心技术领域继续打破局限，研发出更多具有核心竞争力的产品。
百迈客生物副总裁 刘敏
副总裁刘敏表示，虽然我国单细胞测序技术起步较晚，但随着越来越多的国内企业扩大投入研发创新与技术突破，加之国内资本持续地进入与战略布局，整个行业的技术发展正在加速推进呈后来者居上的态势。我们期待未来百迈客生物能够不断创新，加速单细胞测序技术的研究、药物研发和临床诊疗中的应用转化，推动产业发展。
撰文|乔维钧
排版|乔维钧
视频|孙喆
设计|孙喆
参考资料： [1]生物探索独家访谈资料
