泰萊生物：用多組學(xué)技術(shù)探知生命復雜變化

多組學(xué)技術(shù)是平臺性的技術(shù)，適用分析的病癥和潛在的應用場(chǎng)景都很多，而不僅限于傳統的臨床應用。

多組學(xué)技術(shù)是什么？

泰萊生物醫學(xué)研究與拓展副總裁鐘晟博士做了一個(gè)簡(jiǎn)單的描述，“多組學(xué)是一個(gè)涵蓋了多個(gè)生物信息維度的全新概念，包含了DNA、RNA、代謝小分子、蛋白質(zhì)、人體微生物組等巨量的生物信息，通過(guò)生物信息學(xué)、計算科學(xué)的方法找到這些信息間關(guān)聯(lián)的技術(shù)，就是多組學(xué)技術(shù)。”

從“傳統醫學(xué)”到“多組學(xué)+AI”

在鐘晟博士看來(lái)，從古代人類(lèi)比較樸素的醫學(xué)到包含多組學(xué)技術(shù)在內的現代生物醫學(xué)，其實(shí)就是醫學(xué)“由表及里”、“從宏觀(guān)到微觀(guān)”的發(fā)展過(guò)程。

中醫的“望聞問(wèn)切”，其實(shí)就是通過(guò)患者的癥狀、表現、脈搏等“外在”信息了解其患病的情況；后來(lái)，解剖學(xué)的出現標志著(zhù)人類(lèi)的醫療技術(shù)開(kāi)始進(jìn)入到人體內，達到器官、組織的水平。之后，虎克發(fā)明了顯微鏡，人類(lèi)隨之又進(jìn)一步在細胞水平開(kāi)始探索；再后來(lái)，倫琴射線(xiàn)的發(fā)現不僅支撐了放射學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展，同樣也催生了射線(xiàn)晶體學(xué)，這標志著(zhù)人類(lèi)開(kāi)始掌握分析高度復雜的生物分子的工具，同時(shí)這也是分子生物學(xué)的萌芽；直到上世紀中葉，DNA分子雙螺旋結構的發(fā)現，分子生物學(xué)開(kāi)始進(jìn)入了快速發(fā)展期。而過(guò)去的10-20年間，隨著(zhù)高通量測序、質(zhì)譜和計算科學(xué)等多方面技術(shù)的高速發(fā)展，基于高通量復雜生物分子圖譜分析的多組學(xué)技術(shù)得以發(fā)展和成熟，開(kāi)始逐漸進(jìn)入到臨床應用階段。

“泰萊生物是專(zhuān)注多組學(xué)生物技術(shù)研發(fā)與應用的公司，我們的首席科學(xué)顧問(wèn)及聯(lián)合創(chuàng )始人、斯坦福大學(xué)的遺傳系主任Snyder教授就是世界上最早開(kāi)始研究人類(lèi)多組學(xué)技術(shù)的領(lǐng)先學(xué)家之一。”鐘晟博士說(shuō)道，“基于多組學(xué)和計算技術(shù)，我們可以找到人類(lèi)患病的因果機制，進(jìn)而研發(fā)出具有針對性的檢測和治療技術(shù)。”

雖然多組學(xué)技術(shù)給人類(lèi)的健康帶來(lái)了巨大的福音和希望，但另一方面，其面對的難題也是十分棘手的。其中的一個(gè)重要難題就是，如何面對堪稱(chēng)“浩瀚”的信息量。如果將生物信息和計算機信息做類(lèi)比的話(huà)，計算機是二進(jìn)制，DNA則是四進(jìn)制，而蛋白質(zhì)更是達到了二十進(jìn)制。這也就意味著(zhù)，多組學(xué)技術(shù)在整合多維度信息的同時(shí)，所獲得的信息量也是極其龐大的。鐘晟博士做了一個(gè)比喻，“僅一個(gè)細胞的DNA信息量，就足以和2000部高清電影的信息量相媲美，對傳統計算機的存儲和計算量來(lái)說(shuō)，任務(wù)可謂相當艱巨。”

圖 | 泰萊生物醫學(xué)研究與拓展副總裁鐘晟博士

國家生物醫學(xué)材料工程技術(shù)研究中心與泰萊生物有長(cháng)期深度的聯(lián)合研究開(kāi)發(fā)合作，中心的張華博士還強調，“因為人體內是一個(gè)動(dòng)態(tài)的環(huán)境，不同時(shí)間、狀態(tài)下的信息都是不同的，例如攝取糖分、便秘等，甚至你咳嗽幾下，都會(huì )對生物信息產(chǎn)生一定的影響。所以，想要找到所需的針對性信息，其實(shí)是一個(gè)巨大的挑戰。”

泰萊生物通過(guò)融合使用人工智能和生物材料技術(shù)這兩種前沿的“硬科技”，很好地解決了這一問(wèn)題：生物材料技術(shù)大幅提升獲取有效生物信息的能力，人工智能技術(shù)大幅提升信息處理分析的能力，對多組學(xué)信息進(jìn)行冗余篩選及快速分析，從而實(shí)現對復雜病癥的篩查、輔助診斷等功能。

圖 | 國家生物醫學(xué)材料工程技術(shù)研究中心副研究員張華博士

精準診斷，快速出結果

以腫瘤篩查為例，泰萊生物聯(lián)合國家生物醫學(xué)材料工程技術(shù)研究中心，研發(fā)了獨有的生物材料和樣本制備技術(shù)。在對血液樣本進(jìn)行質(zhì)譜檢測時(shí)，這項技術(shù)可以改變質(zhì)譜儀的激光作用于分析樣本上的強度與分布，從而能夠有選擇性、且極大幅地提升了信號靈敏度和檢出限。這也意味著(zhù)，傳統方法檢測不出來(lái)的物質(zhì)及信息將會(huì )被挖掘出來(lái)。檢測出包含腫瘤信息的生物數據后，再使用獨有的生物信息分析技術(shù)和人工智能技術(shù)，針對數百個(gè)參考生物標志物的組合，快速分析得出檢測結果。

對于健康人群的腫瘤早期篩查，張華博士還進(jìn)一步闡述了多組學(xué)技術(shù)的優(yōu)勢，“傳統的核磁共振、腸胃鏡、CT等醫院常用診斷手段或‘金標準’檢測手段，存在耗時(shí)、繁瑣、侵入性強、費用高等問(wèn)題，在當前的醫療環(huán)境下，幾年內無(wú)法實(shí)現對大規模人群的腫瘤早篩普篩。傳統的血液腫瘤標志物檢測雖然便利，但又存在準確率低、漏檢率高、假陽(yáng)假陰高等問(wèn)題，也不能用于腫瘤早篩。

泰萊生物為檢測者提供的泛癌種風(fēng)險評估產(chǎn)品，采用非侵入式檢測方式，覆蓋中國最高發(fā)的前十數種癌癥。在保證檢測特異度大于98%的情況下，對產(chǎn)品覆蓋的腫瘤類(lèi)型達到92%以上的檢測靈敏度。另外，實(shí)驗室對樣本檢測處理通量很高、可實(shí)現自動(dòng)化處理等特點(diǎn)，都是針對以往技術(shù)手段和行業(yè)難點(diǎn)的定向突破。”

更值得一提的是，泰萊生物的多組學(xué)技術(shù)除了可以應用于健康人群的腫瘤早期篩查、糖尿病、心血管疾病等疾病的篩查和診斷之外，還能夠在復雜疾病用藥指導、重癥復發(fā)監測等重要的臨床應用場(chǎng)景中發(fā)揮重要作用，且具備無(wú)創(chuàng )、動(dòng)態(tài)、可及性強、實(shí)時(shí)性高等特點(diǎn)。也獲得了合作的眾多臨床醫生和數家一線(xiàn)藥企的一致肯定。

“目前，我們已與復旦大學(xué)附屬中山醫院等全國多家一線(xiàn)的三甲醫院展開(kāi)深度合作，醫院方面為我們提供了大量的樣本，更多臨床醫學(xué)專(zhuān)家會(huì )參與到項目中來(lái)，最大程度保證多組學(xué)技術(shù)的臨床應用效果。”鐘晟博士介紹道。“舉個(gè)例子，比如近幾年廣受關(guān)注的腫瘤創(chuàng )新藥PD-1抑制劑，盡管療效卓著(zhù)，但還是存在低響應率和超進(jìn)展等問(wèn)題。泰萊生物運用多組學(xué)技術(shù)，通過(guò)研究分析該類(lèi)藥物在大樣本用藥病患中的多樣性， 預測藥物治療的效果，比如患者用藥的療效會(huì )如何、是否會(huì )有不良反應，以及愈后的監測，何時(shí)可以停藥等等。”

健康篩查、臨床應用、科研與產(chǎn)業(yè)化的多層次聯(lián)動(dòng)

針對公司整體的發(fā)展方面，鐘晟博士也做了進(jìn)一步的解析：

一、與醫院的多層次深度合作。泰萊生物已經(jīng)在復雜疾病輔助診斷、用藥指導和復發(fā)監測三大臨床場(chǎng)景下，分別和上海的中山醫院、華山醫院、長(cháng)海醫院，北京的中國醫學(xué)科學(xué)院腫瘤醫院，以及四川的華西醫院等十數家國內領(lǐng)導級三甲醫院一起，合作建立了近20條研發(fā)管線(xiàn)，從科研到臨床應用技術(shù)開(kāi)發(fā)，充分融合臨床醫學(xué)專(zhuān)家和泰萊科學(xué)、產(chǎn)業(yè)團隊的力量，實(shí)現多層次的優(yōu)勢有機合作。

二、大規模人群篩查。針對大規模人群篩查市場(chǎng)，泰萊生物主要和大型保險公司、體檢機構、專(zhuān)業(yè)醫學(xué)檢驗所以及新型連鎖診所等專(zhuān)業(yè)機構合作，力圖幫助其受試用戶(hù)盡早發(fā)現病癥、盡早治療。同時(shí)，通過(guò)這些市場(chǎng)端的工作，獲得更大量的，遠超任何單一機構的真實(shí)世界數據，建立更高標準的人類(lèi)分子數據庫。

隨著(zhù)生物醫學(xué)技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展，“多組學(xué)+人工智能”這一全新組合已逐漸走到了臨床應用的階段。“在可見(jiàn)的未來(lái)，基于多組學(xué)技術(shù)的產(chǎn)品將會(huì )在疾病早篩、用藥指導、治療建議等眾多場(chǎng)景中扮演舉足輕重的角色。”鐘晟博士總結道，“多組學(xué)的時(shí)代雖然剛開(kāi)始，但其必定會(huì )是人類(lèi)生物醫學(xué)史上一個(gè)里程碑式的重要階段，它將引領(lǐng)我們走進(jìn)生命現象最神秘的核心地帶。”

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