Ion Torrent PGM：半導體芯片測序平臺，通過專有的大規模并行半導體感應器，對DNA復制時產生的離子流實現直接和實時的檢測。當試劑通過繼承的流體通路進入芯片中，密布于芯片上的反應孔立即成為上百萬個微反應體系。這種獨特的流體體系、微體系機械設計和半導體技術的組合，使得研究人員能夠在兩小時內獲取從10Mb到1Gb以上高精確度序列。

進入21世紀，隨著生物技術的迅速發展，基因測序得到越來越廣泛的應用，有專家預言基因科學產業將成為21世紀最大的產業之一。自1980年英國生物化學家Frederick Sanger與美國生物化學家Walter Gilbert建立了DNA測序技術并獲得諾貝爾化學獎以來，在過去的30年間，作為該產業核心的測序技術發生了多次革命性的變革。而于去年誕生的基于半導體技術的個人化基因測序儀，首次提出了“芯片就是測序儀”的理念，打破了傳統的基于熒光和照相技術的基因測序占據市場的局面，更是將基因測序變得簡單、快速和經濟。未來半導體芯片如何進一步推進基因測序技術的普及化、經濟化和便利化？日前《中國電子報》記者采訪了全球生物技術領域的領導廠商Life Technologies公司CEO Gregory Lucier。

基因測序技術進入IC世紀

除基礎研究外，基因測序還可在生物農業、疾病控制、癌癥診斷、食品安全等中應用。

很多人會認為基因測序距離我們的生活很遙遠，是養在深閨的“陽春白雪”，主要服務高端的基礎研究。而事實上它早就深入到人類生活的方方面面，除了基礎研究外，在生物農業、疾病控制、癌癥診斷、食品安全和水的安全以及刑偵和犯罪調查中，處處可見基因測序的參與。

“前段時間人們對中國的微博打拐也許會記憶猶新，全國公安機關打擊拐賣兒童婦女犯罪專項行動，尋找失散兒童，其中的一些DNA鑒定設備和試劑盒就來自Life Technologies；我公司的PCR儀器及檢測試劑為2008年北京奧運會和2010年世博會上監督食品安全提供了保證；今年6月份歐洲爆發的‘毒黃瓜’事件，德國科學家就是使用我們的產品在很短的時間內檢測出腸出血性大腸桿菌疫情的病原，因而得以有效控制疫情發展；談到今天頭號疾病癌癥，我們可將DNA測序技術應用到癌癥診斷和治療過程中，醫生通過對癌癥病人及腫瘤進行DNA分析，對癥下藥，能夠找到最有效的治療方法；我們可以建立龐大的信息庫，用于治療方案的選擇，可以大大提高癌癥的治愈率和存活率。半導體芯片能做的還遠遠不止這些，所列舉的僅僅是冰山一角，未來它還會呈現出爆炸式的增長態勢。”Gregory Lucier說。

Gregory Lucier說：“摩爾定律認為，每一美元所能買到的電腦性能，將每隔18個月翻兩倍以上，而在基因測序等生物芯片領域，每隔18個月性能將翻4番，它的進步超越大家所熟知的半導體領域的‘摩爾定律’。”

從讀取到創造DNA

基因測序產業的發展依然面臨著價格、速度、普及率、融合等等相關問題的挑戰。

人類在加速推進生物科技與半導體產業的融合，目前基因測序產業的發展同樣依然還面臨著價格、速度、普及率、融合等等相關問題的挑戰。十年前人類對基因組進行一次測序需要幾十億美元，去年Ion Torrent公司的半導體芯片問世，測序一次只需幾千美元，并且第一次提出了“芯片就是測序儀”的理念。早期的基因測序技術對某人進行全基因組測序，再加上之后的數據分析，需要數個月時間才能完成。目前其他二代超高通量的基因測序平臺機型進行全基因組測序及分析也需要幾個星期或者一個月的時間，而Ion Torrent的芯片能夠大大降低基因測序時間。正因為看好Ion Torrent公司的技術，Life Technologies去年花費7.25億美元收購了這家公司。

Gregory Lucier說：“我們當時在決定收購這家公司之前，心里很糾結，為何要收購？花費7.25億美元對于我們公司來說不是小數目，而且這也僅僅是前期投入，要深入推進這個領域的產業未來還需要非常大的投入。”

“但是Ion Torrent確是一個非常有價值的公司，它所擁有的專利在于是人類歷史上第一次將化學的信號轉化成為數字的信號，通過化學與數字世界的融合，推出了第一款個人化操作的基因組測試儀。在未來1～2年內，Ion Torrent將可以幫助我們在兩小時之內、1000美元的費用之下，實現人類基因組的讀取。”Gregory Lucier說，“我們正在大力發展將兩個業界融合起來的技術，而推動兩個業界的融合使得我們公司發生很大變化，我們原來熟悉的領域是生物與化學，現在我們擁有了很多頂尖的芯片設計師，而這些設計師昨天還有可能是為蘋果工作。我們的供應商也發生了變化，包括大型的芯片制造商。”

Life Technologies于2008年11月，由美國英杰公司(Invitrogn和美國應用生物系統公司 (Applied Biosystems)合并而成，前英杰公司是為多種應用平臺提供試劑和耗材的供應商，前應用生物系統公司是提供基因測序、基因組和細胞分析產品的供應商，合并之后成為一個專注于生命科技解決方案的公司，方案應用于學術研究、新藥開發、毒物學和法醫學、疾病診斷、臨床細胞療法和再生生物學以及生物制劑的生產等領域，目前在美國90%的實驗室使用該公司的產品。

Gregory Lucier認為，這個領域目前也正在發生變化，“當我們可以快速讀取DNA的時候，我們就在想我們為什么不能寫或者說不能創造DNA呢？如果我們可以創造DNA，就意味著我們可以改變這個世界上所有的東西。”Gregory Lucier提到。

從讀取DNA進入到創造DNA，就有可能涉及很多問題，比如轉基因、安全、失控等等系列問題就有可能會出現，人類是否要從讀取進入改變NDA的時代？對此，Gregory Lucier說：“人類在21世紀面臨很多非常有挑戰的問題，必須由我們用充滿智慧而且是一種對社會負責任的態度來尋找答案，提供一種和平、有效的解決方案。在可擦寫和創造DNA領域，我們是世界上為數不多具備這項技術并且規模最大的公司，我們有尖端的質量控制體系。比如我們從互聯網上得到一個定制新的DNA的訂單，我們會非常仔細地進行DNA掃面及測序，確保其中不能包含致命的病毒。而且這樣的訂單，我們會向歐洲以及美國的監管部門報告，確保不會因為我們的工作而產生致命的DNA。”

中國將成創新重要一環

未來有很多生命科技成果來自中國，包括很多研發活動是在中國完成。

21世紀是生物科技的世紀，中國在“十二五”規劃中將生命科技列為重要的戰略性新型產業。目前全世界正在進入一個融合創新的時代，融合創新不僅僅意味著跨領域的科技與產業的融合，同樣也包含著更多跨區域的融合。Gregory  Lucier在訪華期間，拜訪了中國許多領域的產業主管和重要客戶，不難看出他正在調整和加速公司在中國的發展戰略，希望借助中國“十二五”大力發展生物科技與新一代信息技術的契機來加快推進公司的跨越式發展進程。

幾年前，Gregory Lucier曾在GE公司醫療事業部任職并參與推動了GE公司新興市場的“反向創新”策略的定制與執行。如今就任Life Technologies CEO，他透露公司正在以創新的運營模式來組織全球化研發、生產和服務，而中國將成為Life Technologies未來創新的非常重要的一環。Gregory Lucier說：“正是因為看到越來越多的像中國華大基因(BGI)這樣的公司，我們決定調整我們在基因測序方面的做法和運營方法，未來你會看到我們有很多的成果來自中國，包括很多研發活動是在中國完成，而且不僅僅是我們自身，我們會和中國正在推動的新生命科技產業一起聯合創新、聯合發展，會有更多的來自中國的創新去服務全球市場。”