伯科的发展之路
- boke
- 2022-12-12
- 7:07 上午
合成生物学底层技术的践行者向高品质核酸合成NO.1企业前行
随着基因测序、基因合成以及基因调控技术（“读-写-改”）的迭代升级，人类对基因的认知和调控能力得到了全面提升。高通量测序（NGS/TGS）技术的逐步成熟，使得以个体基因信息为基础的个性化“精准医疗”成为可能，根据目标基因特征指导肿瘤用药已经成为精准医疗的一种范式，基于基因测序平台的分子检测技术正在成为疾病诊疗与健康管理的重要工具。基因合成在生命科学领域发挥着巨大作用，广泛应用于新能源、新材料和核酸疫苗等领域。RNA干扰、基因编辑是基因调控的重要方法，从基因源头干预、调节基因表达是一种标本兼治的理想治疗手段、随着化学修饰和递送系统的改进，核酸药物（ASO、siRNA、mRNA等）有望成为继小分子药物和抗体药物后的第三大类药物，并在遗传疾病、肿瘤、病毒感染等疾病的治疗上广泛应用。基因“读-写-改”技术的进步，正在推动着新一代医疗/生物产业的持续突破和发展，核酸（DNA/RNA）合成是其底层核心技术。
核酸合成是基因技术的核心[1-4]
高品质核酸合成需要满足诸多维度的要求，包括产量、长度、修饰等方面；例如，在基因测序应用中，液相基因芯片需要对长链DNA进行生物素修饰以及极高的拷贝数均一性，以实现目标区域的均匀覆盖；在基因调控方面，sgRNA需要硫代/甲氧基等修饰来获得高稳定性和高亲和力。经过五年的努力，伯科生物研发团队在探索与实践了不同前沿合成技术路径后，确认了当前成熟的合成工艺。2020年，伯科生物在无锡搭建了全流程国产化的高品质核酸合成平台与应用技术转化中心，为学术研究与商业应用提供高品质核酸产品。
近三年重点回顾
2020年
助力抗击新冠 | 2020年2月，伯科生物驰援5万人份2019-nCov病毒液相基因芯片（Gene Panel）捕获试剂盒。伯科生物利用液相基因芯片（Gene Panel）技术平台，快速合成针对新型冠状病毒（2019-nCov）RNA/DNA捕获试剂盒，能够高效捕获病毒RNA/DNA，为病毒的变异监测、进化演变、致病力分析提供了有效的解决方案。
WES Panel发布 | 2020年9月，伯科生物完成首款全流程国产DNA探针人全外显子（Gene Panel）捕获试剂盒TargetCap Core Exome Panel v3.0 的研发和测试，正式接受预定，打破海外垄断。
2021年
靶向捕获产品线完成闭环 | 伯科TargetCap 靶向捕获平台，建立了以100+万真实合成探针为基础的智能化探针设计平台，配备高性能杂交缓冲液、U-Blockers，拥有300+ Gene Panel设计合成项目经验，适合多组学、多平台、多应用靶向测序研究，性能卓越，批次稳定。
RNA合成产品线启动 | 随着化学修饰和递送系统的改进，RNA核酸类药物逐步从科研走向临床，开发高品质ASO、siRNA、sgRNA合成平台有着重要意义。
2022年
科研与转化 | 中国农业科学院深圳农业基因组研究所黄三文团队基于伯科生物液相基因芯片（Gene Panel）技术平台设计合成结构变异基因芯片（SV Panel），完成了图泛基因组标志物在作物育种中的概念验证，相关研究成果发表于学术期刊《Nature》。国家心血管病中心/中国医学科学院阜外医院顾东风院士与鲁向锋教授团队构建了首个适合中国人群的心脑血管疾病多基因风险评估模型，相关成果发表于心脏病研究顶级期刊《European Heart Journal》等，科研成果已经由伯科生物科技公司实现了产品的应用转化。
多功能Oligo合成仪SynStar21推出 | 该合成仪具备多种合成功能，能够满足RNA、DNA、DNA/RNA修饰以及DNA/RNA嵌合Oligo的合成，深度优化的硬件和软件系统可以满足从科学试验到药物研发等不同的合成需求。
伯科高性能液相基因芯片技术
（Gene Panel）平台
基因测序是核酸合成目前最成熟的下游应用领域之一，液相基因芯片靶向捕获技术（Gene Panel）是其核心产品；靶向捕获技术是指利用液相基因芯片（Gene Panel）针对特定的基因区域进行靶向富集检测，具有灵活、经济、准确等优势，是目前临床应用最广泛的靶向测序技术（目前，FDA和NMPA批准的肿瘤多基因检测产品有近80%采用液相基因芯片捕获技术），其在生殖、遗传疾病筛查、肿瘤（包括伴随诊断、MRD预后监测、早筛早诊）、感染性疾病诊断、心脑血管疾病（包括早筛早诊、预后监测）等医学与健康领域有着广泛的应用，同时在动植物的分子育种以及品种鉴定方面也有着广阔的应用前景。现在国内市场中，进口厂商占据了97%的市场份额，被国外厂家垄断。
伯科全流程国产化液相基因芯片技术（Gene Panel）平台
液相基因芯片技术（Gene Panel）由五个模块构成，伯科生物已经逐一攻克，实现了100%的全流程国产化自主生产制造，打破海外垄断，各项技术性能与国际竞品相当，甚至更优。其中，液相基因芯片技术（Gene Panel）中多个模块需要用到核酸序列，且不同模块对于核酸序列的需求也存在差异，因而对核酸合成提出了较高的综合要求。以NGS测序场景为例，液相基因芯片实现测序的主要原理是将生物素修饰的探针与DNA文库杂交，再通过链霉亲和素磁珠捕获、清洗等步骤，对目标区域进行富集，最后利用高通量测序平台达到靶向测序的目的。过程中，不仅有捕获探针需要核酸序列，其他如文库构建过程中所需的接头引物、文库封闭所需的封阻引物、目标片段富集所需的扩增引物等均需要核酸序列，而且核酸序列规格、碱基修饰等参数也完全不同，例如，接头引物需要磷酸化/C3 Spacer/硫代等修饰，使用规格在pmol/rxn，而封阻引物则需要nmol/rxn。伯科高品质核酸合成平台均可满足：（1）捕获探针，对于稳定性、均一性要求高，需要能在5’端进行定向生物素修饰的高纯度长链（比如120nt）核酸序列，且对于产量要求也很高，可以同时满足长度、生物素修饰、及产量的需求；（2）接头引物，需要针对测序平台进行对应地适配性设计，如Illumina测序仪平台有两类接头，分别是Truseq和Nextera接头，而华大智造测序仪平台也有单端、双端两类接头；（3）封阻引物，需要经修饰的高产量DNA/RNA序列。
现在，伯科生物已经完成液相基因芯片（Gene Panel）捕获产品的闭环，满足基因组捕获（DNA-Cap）、转录组捕获（RNA-Cap）、甲基化组捕获（Methyl-Cap）不同组学方向的研究与转化，适配NGS（Illumina/MGI等）和长读长（Nanopore/PacBio等）测序平台，累积合成超100万条探针，为国内外100多家的医学检验机构、30多家知名医院与临床学术团队开发了400余款液相基因芯片（Gene Panel），涵盖生殖、遗传疾病、肿瘤诊断、肿瘤早筛与复发监测、病原体检测等医学与健康领域。
液相基因芯片（Gene Panel）技术适用于不同类型的基因变异检测
未来与展望
随着基因测序技术的进步和基因组学研究的积累，让我们对许多罕见病和常见疾病的致病机制有了更加深刻的认识。基因组学正在促进遗传信息与常规临床实践的整合，应用于疾病风险评估、药物反应预测和治疗方案选择等方面，并推动了以遗传信息为蓝本的“精准医疗”进程；同时，以“遗传证据”为引导，利用基因组学工具和遗传学数据库，将有助于降低药物研发成本，提高成功率，加速药物发现和开发。核酸（DNA/RNA）合成是基因的“读-写-改”技术的底层核心，是基因分子检测、基因线路构建、核酸药物开发的关键，伯科生物将持续专注于高品质核酸合成技术平台的研究与开发，致力于面向合成生物学与基因组学的新技术开发与转化，在医疗健康、生物制药领域提供底层技术支持。
基因组学工具在疾病防治与药物开发中的应用[5]