基因測序科技突飛猛進

　　最新一期的美國《福布斯》于2010年12月底正式出刊，本期封面文章標題為“基因測序科技突飛猛進”。文章對基因創業企業家Jonathan Rothberg和他發明的功能強大的基因測序儀器做了介紹。文章認為，這項發明可能會在醫藥、食品、能源，甚至消費產品上的一場革命，由此形成規模可達1000億美元的科技市場。

　　Rothberg發明的長寬高僅24X20X21英寸的基因解碼器(decoder)，可能會改變人類的生活方式。這件看似玩具、或是掌上電腦的小設備，的確可能是自個人電腦以來對科技界的又一次巨大沖擊，且未來還會形成規模達1000億美元的市場。

　　這臺以硅芯片為基礎建造的個人染色體檢測儀(Personal Genome Machine，PGM)，是當今世上體積最小、檢測成本最低的上市產品。它可在2小時之內，以很高的精度解讀出1000萬個基因代碼符號(letters of genetic code)。與現有使用大型電腦和服務器的DNA掃描設備不同，PGM可置于辦公桌上，且售價僅5萬美元，是當前具有同類功能儀器的十分之一。這也是史上首次科學家個人、社區醫院和高校能夠負擔起的儀器。

　　這項由Rothberg和其他工程師發明的小玩意還可用于改變醫藥、農業、納米科技和在其他可再生燃料的探索。Rothberg稱，在不遠的將來，大夫通過DNA測序(DNA sequencing)就能對腫瘤部分的遺傳缺陷點位進行修補，并根據癌癥患者的不同情形有針對性地用藥。患有先天性罕見疾病的兒童，可通對他們的更多染色體組做針對性的解碼，以消除估計和誤診。

　　PGM更適合于室外醫療環境。在第三世界工作的救險人員可使用這種便攜式基因解碼器跟蹤造成水污染的細菌，或病毒。機場衛生官員能利用它對旅行者的基因做采樣分析，在傳染性細菌和病毒大規模爆發前對其進行跟蹤。工程師還可利用PGM來設計和培養未來燃料的微生物。DNA測序還有助于農戶培養出生長更快，抗蟲害更強、更耐旱，且施化肥更少的谷物品種。合成生物學家(synthetic biologist)還能做到讓細菌為人類服務，以制出洗滌液、服裝、家具，甚至能夠對裂縫有自我愈合功能的水泥。

　　根據Rothberg的看法，基因測序今后會影響到人類生活的各方面。正如上世紀是物理學時代一樣，本世紀是生物學世紀。他深信基因測序科技商品化后所形成的市場，可達到像醫學檢查成像(medical imaging)科技那樣的1000億美元規模。

　　Rothberg創建過4家與遺傳學相關的企業。發明PGM儀器的Ion Torrent公司，是Rothberg在3年前夢想能快速、便捷地檢測DNA后所創建。Rothberg的發明引起了一家名為Life Technologies的專業生產實驗室設備企業的強烈關注。在PGM正式生產前，Life　Technologies去年秋季以3.75億美元價格收購了Ion Torrent。有分子遺傳學專家認為Rothberg有很美妙的創意，并能使項目團隊合作的很順利。

　　尋找基因中致病的錯誤代碼，并將它們從多種無害基因變化體中分離出來，將是破解巨量信息的重大挑戰。但是，迎接挑戰的科技也在高速改進。政府雇用的研究人員10年前，在花費了納稅人的30億美元資金后，終于首次成功揭開了人類基因編碼。在像基因傳奇人物克雷格?文特爾(Craig Venter)等一批私人機構的努力下，人們現在只需花1萬美元，再等上數周便能精確地解讀自己的整個DNA序列。至今已有近3000人，其中大多數是在研究課題中獲得了測序結果。有基因測序專家稱，能夠獲得測序結果的人數到2012年時會猛增至數十萬人。在美國立衛生研究院(National Institutes of Health，NIH)主任Francis Collins看來，現在能做到的事情在數年前簡直想都不敢想。

　　盡管頂級的醫學刊物在連篇累牘介紹遺傳學的研究成果，但大多數科學家還是未接觸到DNA解碼科技(DNA-decoding technology)。現有的基因測序儀器如同上世紀60年代售價高達60萬美元的大型電腦，每項測序結果都需等上1周，并還需要技術團隊來運行測序儀器。據高盛公司的報告，在全球1400套的測序儀器中，有半數都安裝在20個大型學術和政府研究中心內。

　　但是，測序科技和儀器到目前還只是很小的市場，硬件規模僅15億美元，面對的用戶都是科學家。據普華永道會計師事務所(PricewaterhouseCoopers)估計，醫學基因檢測和另一些分子診斷學(molecular diagnostics)構成了另外的26億美元市場。

　　Rothberg大膽設想的未來20年可能會出現的市場行情如下。

　　治療癌癥是短期內的最大應用市場。當今癌癥患者治療的開支都達到了數十萬，甚至上百萬美元。一些乳腺癌患者已開始接受專業化的基因檢測，以幫助大夫針對患者的具體情況對癥下藥。若類似基因測序能成為歐、美兩地400萬乳腺癌患者的常規檢查，僅此一項就可形成200億美元市場。還有些患者因腫瘤擴散和變異，因此可能需要多次做測序，由此讓市場總規模可達到400億美元。

　　另100億美元市場可能來自對患有罕見遺傳疾病，或有其他基因危險因子(genetic risk factor)的兒童和成年人做測序。另外，對基因測序所獲得的復雜信息的理解和說明，以及向患者解釋這些信息的意義這一全新的醫療專業領域，也會帶來另一100億美元市場。

　　在醫院、機場和在購物中心等一些公共場合跟蹤傳染病，以分解出微生物，并防止它們流行的業務大約也能形成100億美元的市場。

　　若測序成本繼續下降，富裕人群作為一種預防手段，會開始對自己和下一代的新生兒做基因組測序。若每年有5000萬人以每次檢測花費2000美元計算，市場規模也可達100億美元。這樣，全球市場規模已達800億美元。

　　畜牧業篩選最佳配種和使農作物更高效產出的種子優選，可能再帶來50億美元的市場。

　　還有像探索其他人造生物燃料，設計用于洗滌液的新型酶，以及一些目前尚未想到的新應用，也可輕松形成150億美元的市場。由此讓PGM應用市場共計達1000億美元。

　　基因檢測的價格還會下降，讓每次檢測如同檢驗血糖和膽固醇等血指標一樣而成為利潤率更低的項目。但即使如此，該領域的市場也可達400億美元。Rothberg發明的設備可能無法獲勝，就像1980年代壟斷著PC市場的Commodore64家用電腦很快從市場上消失一樣，PGM也可能有同樣命運。

　　目前至少有十多家創業企業在這一領域內競爭。位于加州Menlo Park地區的美國太平洋(11.38,0.38,3.45%)生物科學公司(Pacific Biosciences)在創投基金投入3.7億美元后，又于去年10月首次公開發行股票上市籌集2億美元。公司的基因測序儀器將于今年初面市，它還是首次可對單個DNA進行測序的儀器。在相距不遠的山景城(MountainView)的整合基因公司(Complete Genomics)甚至認為，DNA測序會變為一項像病理學那樣的服務業。在此領域內，所有信息都需要送到超大型的中央實驗室去處理。

　　Rothberg發明的長寬高僅24X20X21英寸的基因解碼器(decoder)，可能會改變人類的生活方式。這件看似玩具、或是掌上電腦的小設備，的確可能是自個人電腦以來對科技界的又一次巨大沖擊，且未來還會形成規模達1000億美元的市場。

　　這臺以硅芯片為基礎建造的個人染色體檢測儀(Personal Genome Machine，PGM)，是當今世上體積最小、檢測成本最低的上市產品。它可在2小時之內，以很高的精度解讀出1000萬個基因代碼符號(letters of genetic code)。與現有使用大型電腦和服務器的DNA掃描設備不同，PGM可置于辦公桌上，且售價僅5萬美元，是當前具有同類功能儀器的十分之一。這也是史上首次科學家個人、社區醫院和高校能夠負擔起的儀器。

　　這項由Rothberg和其他工程師發明的小玩意還可用于改變醫藥、農業、納米科技和在其他可再生燃料的探索。Rothberg稱，在不遠的將來，大夫通過DNA測序(DNA sequencing)就能對腫瘤部分的遺傳缺陷點位進行修補，并根據癌癥患者的不同情形有針對性地用藥。患有先天性罕見疾病的兒童，可通對他們的更多染色體組做針對性的解碼，以消除估計和誤診。

　　PGM更適合于室外醫療環境。在第三世界工作的救險人員可使用這種便攜式基因解碼器跟蹤造成水污染的細菌，或病毒。機場衛生官員能利用它對旅行者的基因做采樣分析，在傳染性細菌和病毒大規模爆發前對其進行跟蹤。工程師還可利用PGM來設計和培養未來燃料的微生物。DNA測序還有助于農戶培養出生長更快，抗蟲害更強、更耐旱，且施化肥更少的谷物品種。合成生物學家(synthetic biologist)還能做到讓細菌為人類服務，以制出洗滌液、服裝、家具，甚至能夠對裂縫有自我愈合功能的水泥。

　　根據Rothberg的看法，基因測序今后會影響到人類生活的各方面。正如上世紀是物理學時代一樣，本世紀是生物學世紀。他深信基因測序科技商品化后所形成的市場，可達到像醫學檢查成像(medical imaging)科技那樣的1000億美元規模。

　　Rothberg創建過4家與遺傳學相關的企業。發明PGM儀器的Ion Torrent公司，是Rothberg在3年前夢想能快速、便捷地檢測DNA后所創建。Rothberg的發明引起了一家名為Life Technologies的專業生產實驗室設備企業的強烈關注。在PGM正式生產前，Life　Technologies去年秋季以3.75億美元價格收購了Ion Torrent。有分子遺傳學專家認為Rothberg有很美妙的創意，并能使項目團隊合作的很順利。

　　尋找基因中致病的錯誤代碼，并將它們從多種無害基因變化體中分離出來，將是破解巨量信息的重大挑戰。但是，迎接挑戰的科技也在高速改進。政府雇用的研究人員10年前，在花費了納稅人的30億美元資金后，終于首次成功揭開了人類基因編碼。在像基因傳奇人物克雷格?文特爾(Craig Venter)等一批私人機構的努力下，人們現在只需花1萬美元，再等上數周便能精確地解讀自己的整個DNA序列。至今已有近3000人，其中大多數是在研究課題中獲得了測序結果。有基因測序專家稱，能夠獲得測序結果的人數到2012年時會猛增至數十萬人。在美國立衛生研究院(National Institutes of Health，NIH)主任Francis Collins看來，現在能做到的事情在數年前簡直想都不敢想。

　　盡管頂級的醫學刊物在連篇累牘介紹遺傳學的研究成果，但大多數科學家還是未接觸到DNA解碼科技(DNA-decoding technology)。現有的基因測序儀器如同上世紀60年代售價高達60萬美元的大型電腦，每項測序結果都需等上1周，并還需要技術團隊來運行測序儀器。據高盛公司的報告，在全球1400套的測序儀器中，有半數都安裝在20個大型學術和政府研究中心內。

　　但是，測序科技和儀器到目前還只是很小的市場，硬件規模僅15億美元，面對的用戶都是科學家。據普華永道會計師事務所(PricewaterhouseCoopers)估計，醫學基因檢測和另一些分子診斷學(molecular diagnostics)構成了另外的26億美元市場。

　　Rothberg大膽設想的未來20年可能會出現的市場行情如下。

　　治療癌癥是短期內的最大應用市場。當今癌癥患者治療的開支都達到了數十萬，甚至上百萬美元。一些乳腺癌患者已開始接受專業化的基因檢測，以幫助大夫針對患者的具體情況對癥下藥。若類似基因測序能成為歐、美兩地400萬乳腺癌患者的常規檢查，僅此一項就可形成200億美元市場。還有些患者因腫瘤擴散和變異，因此可能需要多次做測序，由此讓市場總規模可達到400億美元。

　　另100億美元市場可能來自對患有罕見遺傳疾病，或有其他基因危險因子(genetic risk factor)的兒童和成年人做測序。另外，對基因測序所獲得的復雜信息的理解和說明，以及向患者解釋這些信息的意義這一全新的醫療專業領域，也會帶來另一100億美元市場。

　　在醫院、機場和在購物中心等一些公共場合跟蹤傳染病，以分解出微生物，并防止它們流行的業務大約也能形成100億美元的市場。

　　若測序成本繼續下降，富裕人群作為一種預防手段，會開始對自己和下一代的新生兒做基因組測序。若每年有5000萬人以每次檢測花費2000美元計算，市場規模也可達100億美元。這樣，全球市場規模已達800億美元。

　　畜牧業篩選最佳配種和使農作物更高效產出的種子優選，可能再帶來50億美元的市場。

　　還有像探索其他人造生物燃料，設計用于洗滌液的新型酶，以及一些目前尚未想到的新應用，也可輕松形成150億美元的市場。由此讓PGM應用市場共計達1000億美元。

　　基因檢測的價格還會下降，讓每次檢測如同檢驗血糖和膽固醇等血指標一樣而成為利潤率更低的項目。但即使如此，該領域的市場也可達400億美元。Rothberg發明的設備可能無法獲勝，就像1980年代壟斷著PC市場的Commodore64家用電腦很快從市場上消失一樣，PGM也可能有同樣命運。

　　目前至少有十多家創業企業在這一領域內競爭。位于加州Menlo Park地區的美國太平洋(11.38,0.38,3.45%)生物科學公司(Pacific Biosciences)在創投基金投入3.7億美元后，又于去年10月首次公開發行股票上市籌集2億美元。公司的基因測序儀器將于今年初面市，它還是首次可對單個DNA進行測序的儀器。在相距不遠的山景城(MountainView)的整合基因公司(Complete Genomics)甚至認為，DNA測序會變為一項像病理學那樣的服務業。在此領域內，所有信息都需要送到超大型的中央實驗室去處理。

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　　對包括生物科技投資者在內的大多數人而言，人類基因工程是一大失敗，未能帶來新藥物、醫學新突破和其他的實際好處。因此，在我開始發表我稱為“基因周”的系列博文之時，讓我們回顧一下所有醫學類股票中表現最佳者，其中不僅涉及生物科技，還涉及醫療設備和藥物。

　　生物科技領域里的最大贏家們　　

　　很容易看出，最大贏家就是Illumina公司。自2005年末以來，這家DNA測序設備主要生產商為投資者帶來了近800%的總回報率，年均高達50%，這得益于該公司銷售增長了12倍，從2005年的7,300萬美元增至去年的約8.79億美元。該公司目前的盈利為7,200萬美元，但高盛估計，這個數字到2012年將增至3倍。[]