細(xì)胞是生物體的最小構(gòu)成單位，也是生命活動(dòng)的基本功能單位，生命系統(tǒng)的本質(zhì)是不同類型細(xì)胞之間的相互作用網(wǎng)絡(luò)，對(duì)單個(gè)細(xì)胞開展研究有助于更深入的了解生命活動(dòng)的復(fù)雜機(jī)制。早期受技術(shù)限制，單細(xì)胞層面的研究往往僅限在單個(gè)細(xì)胞或者微量群體細(xì)胞水平，能夠檢測(cè)到的信息還是相對(duì)有限。但目前單細(xì)胞技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展如何？

本期邀請(qǐng)歐易生物單細(xì)胞事業(yè)部總經(jīng)理張志明，就單細(xì)胞的現(xiàn)狀與未來進(jìn)行了深入交流。

嘉賓介紹

張志明

歐易生物單細(xì)胞事業(yè)部總經(jīng)理

畢業(yè)于蘭州大學(xué)，擁有近 10 年藥企 CRO 項(xiàng)目處理經(jīng)驗(yàn)，15 年科研技術(shù)服務(wù)從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，熟悉高通量組學(xué)檢測(cè)技術(shù)，曾擔(dān)任生物芯片國家工程（上海）中心研發(fā)工程師，美國 Affymetrix 亞太區(qū)高級(jí)技術(shù)支持，伯豪生物銷售總監(jiān)。

2018 年加入歐易生物后，先后擔(dān)任大客戶部總監(jiān)，華中和西南區(qū)銷售總監(jiān)，產(chǎn)品線總監(jiān)。2018 年參與搭建單細(xì)胞技術(shù)平臺(tái)，建立了行業(yè)高水平的單細(xì)胞科研服務(wù)中心；2020 年成立單細(xì)胞事業(yè)部，全面負(fù)責(zé)單細(xì)胞技術(shù)平臺(tái)的運(yùn)營。平臺(tái)至今已完成超 6000 例單細(xì)胞實(shí)驗(yàn)樣本，協(xié)助客戶發(fā)表 30+ 篇高水平文章；推動(dòng)研發(fā)多項(xiàng)單細(xì)胞組學(xué)自主產(chǎn)權(quán)技術(shù)，目前已有 4 項(xiàng)專利申報(bào)。完成搭建多種癌癥組織單細(xì)胞數(shù)據(jù)庫，積極探索單細(xì)胞相關(guān)技術(shù)的臨床應(yīng)用。

Q1：我們看到，近年來單細(xì)胞測(cè)序成為新的熱點(diǎn)技術(shù)，越來越多的研究者正奮力開拓這一領(lǐng)域。首先，想請(qǐng)您概括介紹下，如今國內(nèi)單細(xì)胞行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀是怎樣的?

張志明：過去 5 年里，單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)的快速發(fā)展極大地加速了生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的相關(guān)研究，讓科研人員以更廣的維度來研究生命的本質(zhì)。隨著 2013 年單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)被 Nature Methods 雜志評(píng)選為年度技術(shù)；2019 年單細(xì)胞多組學(xué)技術(shù)再次被 Nature Methods 雜志評(píng)選為年度技術(shù)。進(jìn)一步說明單細(xì)胞測(cè)序未來在基礎(chǔ)科研乃至醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)等各個(gè)應(yīng)用研究領(lǐng)域具有無限的潛力，將是未來科學(xué)發(fā)展的重要方向。

行業(yè)報(bào)告分析顯示，到 2025 年全球單細(xì)胞市場(chǎng)將達(dá) 53.2 億美元，年復(fù)合增長率為 16.5%。這一重要的市場(chǎng)規(guī)模和增長預(yù)期，將是眾多資本和生物科技公司角逐的競(jìng)技場(chǎng)。

★ 科技服務(wù)市場(chǎng)

傳統(tǒng)的科技服務(wù)公司都先后引進(jìn)成熟的單細(xì)胞平臺(tái)（以 10x genomics，BD Rhapsody 等平臺(tái)為主），單細(xì)胞測(cè)序業(yè)務(wù)已成為這些公司業(yè)務(wù)的重要組成部分，單細(xì)胞業(yè)務(wù)占比也逐年提升。行業(yè)比較知名的公司有，歐易、博奧、諾禾、安諾、貝瑞、百邁克、晶能、伯豪、烈冰、聯(lián)川和基迪奧等。主要還是以北上廣等科研實(shí)力較強(qiáng)的城市，這也為單細(xì)胞測(cè)序樣本要求新鮮度高，處理及時(shí)提供了區(qū)域的便利性。

★ 平臺(tái)創(chuàng)新發(fā)展

單細(xì)胞技術(shù)光明的前景也催生了國內(nèi)諸多科技創(chuàng)新型企業(yè)角逐單細(xì)胞市場(chǎng)。像成立于 18 年的新格元，致力于開發(fā)簡便可靠的單細(xì)胞組學(xué)技術(shù)，擁有自主產(chǎn)權(quán)的儀器，試劑和生物信息分析軟件等整體解決方案。也獲得了多家資本方的青睞。15 年成立的尋因生物，也自主開發(fā)了高通量單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序試劑盒，加速推動(dòng)了單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)的臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用。萬乘基因也建立了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的設(shè)備，試劑和分析平臺(tái)，不久即將市場(chǎng)化推廣?？；萆锸菫閿?shù)不多的將單細(xì)胞技術(shù)走向臨床的公司之一，其開發(fā)出的單細(xì)胞分選設(shè)備已獲得臨床醫(yī)療器械注冊(cè)。來自哈佛團(tuán)隊(duì)的墨卓生物也開發(fā)出了高通量單細(xì)胞測(cè)序系統(tǒng)，基于分析標(biāo)簽和授權(quán)的油包水技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高效率的細(xì)胞捕獲和成本的大幅下降。

國內(nèi)從事單細(xì)胞技術(shù)開發(fā)的團(tuán)隊(duì)還有很多，相信不久的將來，單細(xì)胞市場(chǎng)不再是以歐美的技術(shù)為主導(dǎo)，真正實(shí)現(xiàn)技術(shù)國產(chǎn)化，大幅降低成本，惠及更多科科學(xué)研究，加速科研向臨床的轉(zhuǎn)化，讓單細(xì)胞技術(shù)為生命健康服務(wù)。

Q2：從技術(shù)角度來講，相比以往測(cè)序技術(shù)，單細(xì)胞測(cè)序的主要優(yōu)勢(shì)有哪些?您如何評(píng)價(jià)該技術(shù)的未來發(fā)展前景?

張志明：傳統(tǒng)的測(cè)序，無論是 DNA 測(cè)序、RNA 測(cè)序、表觀還是蛋白代謝檢測(cè)，都是基于細(xì)胞群體，提供的信息是成千上萬個(gè)細(xì)胞的平均值，這種測(cè)序方法忽略了細(xì)胞的異質(zhì)性存在。人體的每一個(gè)組織都有大量不同的細(xì)胞類型，每個(gè)細(xì)胞類型都扮演著不同的角色，行使不同的功能，它的發(fā)生發(fā)展?fàn)顟B(tài)也會(huì)和周圍的環(huán)境發(fā)生一定的相互作用。

單細(xì)胞技術(shù)就是以單個(gè)細(xì)胞為單位，研究單個(gè)細(xì)胞的基因組或轉(zhuǎn)錄組，提供細(xì)胞間變異的高分辨視圖。探索復(fù)雜組織中單個(gè)細(xì)胞的不同生物學(xué)特性，了解細(xì)胞亞群對(duì)環(huán)境因素的反應(yīng)，有助于研究細(xì)胞功能，細(xì)胞分化，增殖和腫瘤發(fā)生的機(jī)制。正式由于其在生命科學(xué)研究中的發(fā)揮了重要作用，目前已成為生命科學(xué)研究的熱點(diǎn)。

2013 年單細(xì)胞技術(shù)被 Nature Methods 評(píng)為年度技術(shù)。同年 Science 雜志將單細(xì)胞測(cè)序列為年度最值得關(guān)注的六大領(lǐng)域之首，認(rèn)為該技術(shù)將改變生物界和醫(yī)學(xué)界的許多領(lǐng)域。2015 年單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)再次登上了 Science 封面。

★ 市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)和臨床問題的解答是技術(shù)發(fā)展的源動(dòng)力

（1）科研層面
單細(xì)胞技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于研究機(jī)體各個(gè)器官和組織的發(fā)育和疾病機(jī)理。目前大家關(guān)注較多的是單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)，單細(xì)胞層面多組學(xué)，如基因組、表觀組、蛋白組和代謝組等目前還存在一定的瓶頸，未來技術(shù)和設(shè)備的升級(jí)，勢(shì)必會(huì)擴(kuò)大單細(xì)胞技術(shù)的應(yīng)用范圍。

（2）臨床層面
單細(xì)胞測(cè)序也是實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療的重要工具。在解答腫瘤異質(zhì)性，腫瘤免疫治療，如發(fā)現(xiàn)/確認(rèn)新的靶點(diǎn)等方面可以提供很大幫助。

當(dāng)前受儀器和試劑成本的影響一定程度上限制了市場(chǎng)的擴(kuò)展，隨著市場(chǎng)、資本和創(chuàng)新力的協(xié)同發(fā)力，成本一定會(huì)逐步下降，也會(huì)進(jìn)一步拉升市場(chǎng)的增量。

Q3：雖然單細(xì)胞技術(shù)價(jià)值無限，但其并非完美無缺。請(qǐng)問，您認(rèn)為該技術(shù)的主要痛點(diǎn)問題有哪些?作為歐易生物單細(xì)胞事業(yè)部總經(jīng)理，您是如何帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)對(duì)這些棘手問題的?

張志明：單細(xì)胞技術(shù)經(jīng)過 10 年的發(fā)展，在生命科學(xué)研究中得到了廣泛的應(yīng)用。未來相當(dāng)長一段時(shí)間內(nèi)，技術(shù)層面還會(huì)有長足的完善空間。每一個(gè)新技術(shù)也都是經(jīng)過了不斷迭代才發(fā)展起來的，就像早期的二代測(cè)序一樣。目前單細(xì)胞測(cè)序的痛點(diǎn)主要集中在以下幾個(gè)方面：

（1）單細(xì)胞懸液制備難于標(biāo)準(zhǔn)化
基于酶學(xué)的樣本處理方法，大都會(huì)存在一定程度的解離偏好性，即不同的酶處理不同的組織往往會(huì)有不太一樣的「效果」，而這種效果不僅僅反應(yīng)在細(xì)胞得率，細(xì)胞活性和細(xì)胞碎片等參數(shù)上，往往也會(huì)在最終細(xì)胞類型有所反映，比如可能會(huì)導(dǎo)致部分稀有細(xì)胞的丟失，細(xì)胞比例的失真等，從而偏離組織的真實(shí)狀態(tài)。另外，細(xì)胞懸液的制備過程較長，通常需要 3-5 小時(shí)，這個(gè)過程會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞處于「應(yīng)激狀態(tài)」中，轉(zhuǎn)錄的過程可能已經(jīng)發(fā)生變化，偏離臨床實(shí)驗(yàn)的終點(diǎn)設(shè)計(jì)，會(huì)對(duì)結(jié)果的判斷造成一定的影響。

針對(duì)如上問題，歐易團(tuán)隊(duì)從已發(fā)表的高影響力的文獻(xiàn)中，匯總出針對(duì)不同類型組織的處理方法，確保實(shí)驗(yàn)結(jié)果與文獻(xiàn)并軌（同頻）。對(duì)于應(yīng)激問題，我們也開發(fā)出了低溫解離方法，使樣本始終處于「休眠」?fàn)顟B(tài)，從而保證了樣本符合臨床取樣終點(diǎn)，還原其生物學(xué)的真實(shí)狀態(tài)。另外細(xì)胞核測(cè)序也是一個(gè)替代的選擇，對(duì)樣本的要求較低，可以解鎖大量臨床信息明確、低溫冷凍的標(biāo)本。細(xì)胞核制備也不依賴于酶學(xué)，全程在低溫環(huán)境，也能真實(shí)還原樣本的臨床狀態(tài)。歐易在細(xì)胞核測(cè)序的核懸液準(zhǔn)備上積累了很多經(jīng)驗(yàn)。

（2）基因檢出率低
當(dāng)前主流的單細(xì)胞平臺(tái)對(duì)基因的捕獲效率較低，常見的臨床標(biāo)本，可檢測(cè)到的基因中位值在 1-5k 不等，占總基因數(shù)的 10-20%。低豐度的基因往往捕獲不到。

（3）測(cè)序數(shù)據(jù)的高背景
單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)的背景噪聲大。單個(gè)細(xì)胞 RNA 含量很少，擴(kuò)增和捕獲效率的微小變化，就可能在細(xì)胞間產(chǎn)生與生物學(xué)無關(guān)的巨大差異。批次效應(yīng)處理是單細(xì)胞數(shù)據(jù)分析中必須考慮的因素之一。在不同日期制備的相似樣本，可能會(huì)因?yàn)榧兇獾募夹g(shù)原因而不盡相同，矯正和過矯正也仍是數(shù)據(jù)處理中非常棘手的一件事情。

（4）分析的個(gè)性化與標(biāo)準(zhǔn)化
伴隨越來越多的科研人員開始使用單細(xì)胞測(cè)序的實(shí)驗(yàn)方法，處理數(shù)據(jù)分析仍然具有挑戰(zhàn)性。如何定義質(zhì)控標(biāo)準(zhǔn)、細(xì)胞類型判斷，去除技術(shù)層面的假象和解釋結(jié)果的指導(dǎo)方針有限。而且，隨著單細(xì)胞成本的降低，實(shí)驗(yàn)規(guī)模的擴(kuò)大，數(shù)據(jù)分析的負(fù)擔(dān)也隨之增加。市面上很多公司的標(biāo)準(zhǔn)化分析往往滿足不了客戶的需求，客戶需求的是個(gè)性化分析。長時(shí)間、高頻的與客戶互動(dòng)，不斷調(diào)整參數(shù)嘗試，勢(shì)必會(huì)對(duì)公司后臺(tái)帶來了很大的壓力，但售后過程也能體現(xiàn)公司的服務(wù)水平和服務(wù)能力。

（5）成本高
動(dòng)輒幾萬的成本在一定程度上限制了單細(xì)胞技術(shù)的應(yīng)用。當(dāng)前主流的技術(shù)還是以國外技術(shù)為主，不過隨著國內(nèi)單細(xì)胞儀器公司的研發(fā)推進(jìn)，在不久的將來，單細(xì)胞測(cè)序的價(jià)格一定會(huì)有大幅的下降，會(huì)讓更多的科研工作者使用到單細(xì)胞技術(shù)，推動(dòng)生命科學(xué)研究。

Q4：以您對(duì)單細(xì)胞行業(yè)的多年深入理解和洞察，在這些痛點(diǎn)問題中，您認(rèn)為哪些是有望在不久的將來實(shí)現(xiàn)技術(shù)上的大突破的?在這些技術(shù)攻關(guān)方面，歐易生物投入情況如何?

張志明：隨著單細(xì)胞市場(chǎng)化的逐步深入和技術(shù)的不斷升級(jí)迭代，儀器和試劑的成本一定會(huì)逐步降低。目前的市場(chǎng)場(chǎng)景與二代測(cè)序初期有點(diǎn)類似，測(cè)序價(jià)格非常昂貴，能利用二代測(cè)序技術(shù)的客戶也很少。經(jīng)過十幾年的發(fā)展，測(cè)序技術(shù)不斷升級(jí)，通量也越來越高，價(jià)格已經(jīng)降到人人都可以接受的地步，已經(jīng)作為分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)最常規(guī)的技術(shù)手段?？上驳氖牵壳皢渭?xì)胞市場(chǎng)有很多國內(nèi)從業(yè)者也涉足單細(xì)胞儀器和試劑的研發(fā)，這一定會(huì)加速單細(xì)胞市場(chǎng)的普及，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。歐易生物也在單細(xì)胞研發(fā)上投入精力，目前在研的多組合標(biāo)簽技術(shù)，力爭(zhēng)讓單細(xì)胞降至千元級(jí)別。

樣本處理的標(biāo)準(zhǔn)化和實(shí)效性也是當(dāng)前的痛點(diǎn)之一。當(dāng)前的單細(xì)胞實(shí)驗(yàn)對(duì)樣本的要求較為苛刻，臨床標(biāo)本往往越新鮮越好，越能接近臨床生物學(xué)狀態(tài)。這就要求樣本在手術(shù)之后能盡可能快的得到處理，同時(shí)處理過程也需要更加標(biāo)準(zhǔn)化，減少人為與環(huán)境因素的干擾。目前主流的樣本處理方法都是酶學(xué)方法，處理時(shí)間較長，長時(shí)間的處理也勢(shì)必對(duì)組織的生物學(xué)產(chǎn)生影響。歐易生物也開發(fā)了低溫解離試劑盒，讓樣本處理過程全程保持低溫，「冷凍」樣本的臨床狀態(tài)，減少處理過程的影響。

單細(xì)胞多組學(xué)檢測(cè)一定是未來發(fā)展的趨勢(shì)。當(dāng)前主流的單細(xì)胞技術(shù)都集中在轉(zhuǎn)錄層面上，其實(shí)單細(xì)胞蛋白組，單細(xì)胞代謝組，單細(xì)胞表觀組等都是生命科學(xué)研究等重要內(nèi)容。單細(xì)胞蛋白組和代謝組受制于質(zhì)譜儀器的靈敏度，目前還存在一定的難度。歐易生物依托于旗下鹿明生物已經(jīng)開展單細(xì)胞蛋白組和空間代謝組的檢測(cè)，這是單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組研究的重要補(bǔ)充。隨著空間轉(zhuǎn)錄組技術(shù)的出現(xiàn)，獲得了組織空間維度的表達(dá)圖譜，完成了組織空間異質(zhì)性的分析。未來，多組學(xué)的結(jié)合分析將是解析生命進(jìn)程的有力工具。

Q5：在與諸多企業(yè)角逐國內(nèi)單細(xì)胞市場(chǎng)的過程中，歐易生物采取的策略是什么?如今成效如何?

張志明：單細(xì)胞技術(shù)的飛速發(fā)展，讓更多的同行企業(yè)共享這一紅利。當(dāng)前市場(chǎng)上主流的技術(shù)平臺(tái)還是以 10x Genomics 和 BD RhapsodyTM 為主。同時(shí)，我們也看到國內(nèi)的一些優(yōu)秀企業(yè)也嗅到了先機(jī)，開發(fā)出了具有自主產(chǎn)權(quán)的單細(xì)胞分選設(shè)備，為科研工作者提供了更多的選擇。

歐易生物是國內(nèi)少數(shù)具備 10x Genomics 和 BD RhapsodyTM 單細(xì)胞測(cè)序雙平臺(tái)的機(jī)構(gòu)之一。這兩個(gè)平臺(tái)在單細(xì)胞分選標(biāo)記上的原理不同，在實(shí)際需求中對(duì)不同的樣本有一定的互補(bǔ)性。儀器本身并不昂貴，但對(duì)樣本和數(shù)據(jù)處理的經(jīng)驗(yàn)要求比較高。

歐易生物始終堅(jiān)持解決客戶科研路上的「最初一公里」和「最后一公里」的艱難時(shí)刻?！缸畛跻还铩咕褪菢颖?，樣本是研究的「食材」，好的「食材」往往需要經(jīng)過精心烹制才能更美味。在過去的 3 年里，我們處理了上萬了樣本，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，解決了臨床樣本取之不易的后顧之憂（窘境）。「最后一公里」才是研究的關(guān)鍵，數(shù)據(jù)的生物學(xué)意義，結(jié)果的展示，成果的輸出都是客戶和我們共同關(guān)注的。3 年來，我們助力科研客戶發(fā)表 35+ 篇單細(xì)胞文章，部分文章我們還是作者單位?？蛻舻男湃闻c支持，是我們做好服務(wù)的不竭動(dòng)力。

Q6：未來 3-5 年，歐易生物在單細(xì)胞領(lǐng)域的發(fā)展目標(biāo)是什么?具體有哪些布局?

張志明：隨著單細(xì)胞技術(shù)的成熟和成本的降低，其在生命科學(xué)研究中的應(yīng)用場(chǎng)景也會(huì)更加廣泛，會(huì)被越來越多的研究者所接受和使用。歐易生物自 2018 年建立單細(xì)胞平臺(tái)以來，已逐漸形成自己的特色和優(yōu)勢(shì)。三年來，單細(xì)胞業(yè)務(wù)年均保持 100%+ 的增長幅度，公司對(duì)單細(xì)胞技術(shù)的未來充滿信心。

★ 產(chǎn)品研發(fā)層面

我們將持續(xù)加大單細(xì)胞相關(guān)的研發(fā)投入，從樣本的處理優(yōu)化（低溫解離和核制備體系）到多組合標(biāo)簽技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，從單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組學(xué)到單細(xì)胞多組學(xué)（蛋白組和代謝組），從數(shù)據(jù)分析的標(biāo)準(zhǔn)化和流程化到交互式云平臺(tái)輸出可視化報(bào)告。無限接近臨床，探索生命活動(dòng)本質(zhì)，回歸科研初心，用更好的產(chǎn)品詮釋和解決臨床和生物學(xué)問題。

★ 在服務(wù)廣度上

未來 3-5 年將持續(xù)加大單細(xì)胞技術(shù)的服務(wù)廣度，拓展單細(xì)胞基因組、單細(xì)胞蛋白組、單細(xì)胞代謝組和單細(xì)胞表觀組等多組學(xué)的產(chǎn)品應(yīng)用，其中基于質(zhì)譜技術(shù)的空間代謝（近單細(xì)胞水平）檢測(cè)已經(jīng)由旗下鹿明生物完成。通過對(duì)多組學(xué)的整合分析，建立不同組間數(shù)據(jù)的關(guān)系，從多個(gè)維度對(duì)生物系統(tǒng)進(jìn)行全面了解。

★ 在服務(wù)深度上

將通過引進(jìn)行業(yè)高層次人才，加強(qiáng)與客戶端的對(duì)話深度，加速研究的產(chǎn)出和轉(zhuǎn)化。樣本處理的及時(shí)性是當(dāng)前客戶最為關(guān)心的問題之一，為了解決樣本處理的及時(shí)性，歐易生物先后在北京、廣州建立了聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，滿足了遠(yuǎn)端客戶的需求。未來會(huì)跟更多的客戶開展深度合作，構(gòu)建橫向和縱向的服務(wù)網(wǎng)絡(luò)。把歐易生物打造成能提供單細(xì)胞多組學(xué)服務(wù)的標(biāo)桿企業(yè)。

★ 在藥物研發(fā)領(lǐng)域

我們看到單細(xì)胞在生物醫(yī)藥行業(yè)的廣闊應(yīng)用場(chǎng)景，已經(jīng)與國內(nèi)多家藥企開展了深度合作，力圖建立單細(xì)胞測(cè)序在藥物研發(fā)和免疫治療方向的行業(yè)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，為行業(yè)建立標(biāo)桿，加速藥物研發(fā)進(jìn)程。

★ 在產(chǎn)業(yè)布局上

通過技術(shù)合作或并購方式積極同行業(yè)新興企業(yè)開展合作，謀略未來成長機(jī)會(huì)和空間，打造健康的服務(wù)生態(tài)。