揭密基因测序巨头Illumina：如何让基因技术走进千家万户？（上）
编者按：随着对 Grail 和 Helix 的拆分投资，以及通晓软件的 CEO 的加盟，Illumina 公司早已著手让基因沦为人们生活中更为重要的角色。本文如一管窥豹，让我们更佳地一睹这家谜样的基因测序公司真容，文章编译器自 FastCompany，作者 Christina Farr，(公众号：)编译器，予以容许不得刊登。本篇主要提到Illumina 是如何在基因测序领域奠定自己的地位，下篇将讲解目前 Illumina 面对的挑战和机遇。
编者按：随着对 Grail 和 Helix 的拆分投资，以及通晓软件的 CEO 的加盟，Illumina 公司早已著手让基因沦为人们生活中更为重要的角色。本文如一管窥豹，让我们更佳地一睹这家谜样的基因测序公司真容，文章编译器自 FastCompany，作者 Christina Farr，(公众号：)编译器，予以容许不得刊登。本篇主要提到Illumina 是如何在基因测序领域奠定自己的地位，下篇将讲解目前 Illumina 面对的挑战和机遇。
尽管研发成本一托再提，然而这并无法制止Illumina 当时的 CEOJay Flatley，大大地将自己的唾液和血液填装成瓶，送到公司原设的实验室。自 2009 年 1 月以来，Illumina 公司的科学家们就已走上他们的第一个任务的征程——测序整个人类基因组。
这个内部被称作 “ Jaynome ” 的项目，从 Flatley 的医生处获得处方，以便科学家们探究与医学涉及的东西。实验室花费数周及数万美元，测出了该组基因组序列。当时公司新的聘用的生物信息学家，Brad Sickler 回忆说：“我们深感压力重重，很多工作都是第一次尝试。
”Jay 是世界上做到深度测序的前十人之一。Jaynome 的实验结果伴随着一些潜力和挑战——将基因测序引进医疗临床。
Flatley 说道他得过一种被称作“恶性高温”的疾病，这种疾病不会造成人体在全身麻醉的情况下忽然丧生。“但是你如果理解它的话，这种病 100% 可以防治，” Flatley 随后告诉他我们，“但完全没有人告诉这一点。”不过 Flatley 小时候就明白这一点，否则他童年也无法生还下来。
在那个年代，没可信的数据展开较为，想从 350 万到 400 万变异体中抽丝剥茧也不是一件更容易的事情。总而言之，Flatley 成立的 Jaynome 项目回头的是“搜集大众化的基因信息”之路，从而使得该项技术对公众来说更加低廉、更佳用。
他的公司恰好在这方面充分发挥了最重要起到。一位手执测序仪器的技术人员正在公司内部实验室几排嗡嗡作响的超级计算机面前工作Noel Spirandelli/ Fast Company如果您曾多次用于过 23andMe，Ancestry.com，或者任何其他基因测量服务，那么很有可能你的基因早已被价值 250 亿美元的生物仪器设备测量过了。作为美国 DNA 测序领域的领头羊，Illumina 通过销售它的基因测量硬件给全世界的医疗开发人员，目前早已多达了所有的竞争对手。
将基因测量费用从 2001 年的 1 亿美元减少到如今的 1000 美元，Illumina 功不可没。《大自然》杂志曾认为：“它某种程度多达了摩尔定律，而且让曾多次可怕的预言家们管住了嘴巴”。
这个过程以往经常必须几周，但是现在几天就需要已完成——能重复使用可供 16 人用于的 Illumina 仪器（the HiSeq X Ten）仅有须要 3 天就能已完成一次基因测序。一年算下来，这个数字超过了 18,000 人。随着消费者基因学科学知识的渐宽，目前这项技术于是以较慢从实验室移往至医院、诊室，甚至家庭。正式成立于 1998 的 Illumina 公司，正在谋求各种方法，目的通过新的应用于，将大大发展的临床临床和消费者市场利用一起，然后沦为一整个 DNA 生态系统中必不可少的部分。
与其他大公司一样，Illumina 的挑战是必须不断创新，从而维持核心竞争力。该公司目前通过宣告一系列“月球探险”般的尝试：Helix 和 Grail，盖住了新的篇章。Helix 和 Grail 将创立一个关于 DNA 信息的应用于商店模式（APP），并且将早期的癌症筛查结果传送到每个医生的办公室。
今年夏天，经验丰富的苹果资深执行官 Phil Schiller 重新加入了 Illumina 公司董事会，这毫无疑问也让这家生物公司在消费者市场方面如虎添翼。“现在面对的机遇就相等于互联网在 20 世纪 70 年代时遇上的情形，一模一样。”“我们都亲历电脑技术的周期，过去它曾是大型主机，然后是办公室设备，现在是人手一部的电话、电视、汽车和音乐播放器，这些都是电脑。” Schiller 如是说。
在 Schiller 负责管理苹果公司的应用于商店很幸之前，他曾多次是麻省总医院的系统分析学家。“我指出基因测序技术的整个过程也将不会是一个类似于的过程，从很少的实验室到商业环境、医院，然后最后变成在我们生活中常常用的一种技术。
”另一个大的变动是，Flatlye 在掌理公司 17 年后，今年夏天也卸任了。继任者是擅于言辞的麻省理工毕业的计算机科学家 Francis deSouza ，之前供职于赛门铁克（Symantec），被聘用过来主要负责管理不断扩大公司的世界版图和研发应用于公司设备上的软件产品。
DeSouza 也坚决做到一些文化变革，还包括为员工获取福利，例如 16 个小时的休假志愿时间和对未发病疾病的免费筛检机会等。在 Jay Flatley 的率领下，Illumina 公司转败为胜，沦为市场上没什么争议的领头羊不过也有批评者认为，要在不侵害消费者的隐私前提下不断扩大消费者市场，对 Illumina 来说是个挑战。初创公司早已转入了临床临床市场，提供了从“液体活体的组织检查”到“后期癌症监察”（根据商业咨询公司 Research and Markets 预计，这个市场到 2020 年能超过 10 亿），对基因遗传病例如唐氏综合症（在 2022 年末消费市场能超过 24 亿），以及非侵入性的孕期检查等等一系列的许可。
这些公司中的大多数在医疗和消费者领域在分析时都依赖 Illumina 公司的设备。“我指出企业家、投资者和其他公司对 Illumina 担忧和顾虑的是，Illumina 否需要击败竞争对手”。
Illumina 的牵头创始人、前首席执行官 John Stuelpnagel 说道。如果 Illumina 需要几乎密切照计划行进，很多人应验 Illumina 将步入未来黄金 5 年。
“只有将近 3% 的人告诉关于他们自身的基因数据”， 瑞士联合银行的一名生物技术分析家 Jonathan Groberg 补足说道。“这个机遇相等于互联网在 20 世纪 70 年代时遇上的情形，一模一样。”|隐蔽在 DNA 里的硬件Illumina 总部坐落于 San Diego ，和硅谷的技术园相近。
办公室暗淡通透，尽管我造访的那天是雾天，员工工作区域出现异常宽阔，此外还有咖啡店和自助餐厅（餐食并不免费，这也在一定意义上为资源合理利用做到了样板）。高级管理人员在一个个随处可见的小隔间中工作，没独立国家的办公室。在离任的前几周，作为 CEO 的 DeSouza 一离任就增大了行政管理层的隔间大小，以便与同事交流。这样一来，即便是高层也需要超越日程，随时拒绝接受任何人发问或建议。
Francis deSouza 从赛门铁克召募而来，目的不断扩大 Illumina 的软件供应Flatley 作为 Illumina 的前任 CEO ，仍然是公司“创意文化”的象征物，无论是前雇员还是在职员工都对他给与高度赞誉。现在公司早已发展到 5000 名员工，每年的支出高达超 20 亿美元。
而回溯到 2003 年后期，也就是公司正式成立后的第五年，那时公司还完全没盈利，身陷于与更大、更加有资金实力的公司的白热化竞争中。在 Flatley 作出卖给 Solexa 的战略性要求后，一切都开始再次发生转变。Solexa 是英国一家享有综合性测序技术的生物技术创业公司。从 2007 年始，Illumina 的研究者们改良了该项核心技术，并创建了全球性产于的营销网络。
继续执行团队则改动了一些流程，以确保新产品在有所不同区域较慢发展。“当我们的天赋、方法、产品开发战略回头到一起，我们展现了难以置信的创新能力”。Stuelpnagel 回忆说，“这是一种创意文化，随时意识到其他人在企图打破我们，是一种身体健康的心理似乎。
”在 5 年中，很多其他的竞争者如 Roche（一度是 Illumina 的潜在买家）和 Complete Genomics 都踏上了消失或者被收购的命运。2009 年，Flatley 明确提出通过成立政府许可的实验室，在实验室测试新的设备，使之用作新一代测序技术，甚至需要在类似场合的医疗临床中派上用场。
为了关上整个基因测序的市场，Flatley 发动了一个取名为 UYG（理解你自己——基因项目）的消费者基因前进项目，这个项目比 23andMe 或 Ancestry 获取更加深层次的基因服务，当然这个项目必须缴纳一定费用。参与者花费将近 3000 美元，之后可理解他们对某种药否有耐药性，比如华法林（Waterfarin），或者一种代表有可能得乳腺癌或卵巢癌的突变基因。
Illumina 的 Erica Ramos，一位全职在 UYG 工作的基因咨询员，告诉他我他们需要在 2% 的人群中找到一种明显的变异。“事实上我们现在大部分的工作就是提升人们对基因的意识，”她说道。已完成基因测序的实验室里陈列着一排排各种规格、嗡嗡作响的电脑。其中一台叫 HiSep X Ten ，和办公室复印机差不多大，作为一整套仪器设备，售价低约 1 千万美元。
全球共计 35 家客户享有最少其中的一台设备，其中还包括悉尼 Garvan 医疗研究所和马萨诸塞州剑桥 Broad 研究所，他们有时也被外界称作“ X Ten俱乐部”。合适更好的目标用户的低端仪器，则像台式电脑一样大小，被卖给分子生物学家，病理学家和肿瘤学研究人员，每台 5 万美元左右。Illumina 通过买这些仪器给学校、制药公司、生物公司，攻占了基因测序 70% 的市场。在 Flatley 作为 CEO 的任职期间，产品因品触严苛而以求竖立声望，使得 Illumina 沦为 2014 年首屈一指的可以已完成 1000 美元的基因图谱的公司。
“现在，Illumina 在基因行业就如同一只 800 磅的大猩猩”， 当被问到 Illumina 公司的影响力时，23andMe 公司的研发总监 Joyce Tung 如是说。“如果不是在 Illumina 公司，我还未曾遇上过一台这么杰出的仪器”， Andreessen-Horowitz-backed genomics startup Freenome 公司的创始人兼任 CEO，Gabriel Otte 补足道，“我的博士研究领域也是基因学。
”有生物技术专家预测，随着仪器价格稳定化，基因测序的核心技术将显得商业化，甚至在未来显得前景不容乐观。不过 Flatley 相信在可意识到的将来这并会再次发生。“即便再次发生也将不会必须一段很长的时间。
”将近段时间以来，Illumina 面对来自赛默飞科技、沃尔瑟姆、以及马萨诸塞州获取从鼓吹兴奋剂到转基因农作物生产等各种服务的跨国公司的不利竞争。而随着它转入临床临床市场，Illumina 迅速也将与欧洲供应商 QIAGEN 交锋。当然，在更好有利可图的市场领域，还不会有很多其他正在兴起的竞争者，例如有的在找寻有可能造成癌症疾病的染色体结构点，或者一些有可能被短链加载技术遗漏的遗传性疾病的“长链-加载”测序技术制造者。此外英国的 Oxford Nanopore 公司也是潜在的输掉之一。
该公司专门生产小巧、便携式的测序仪器，并声称该仪器需要获取动态的报告，运用在还包括国家空间站在内的各领域。Oxford Nanopore 的 DNA 长链加载技术通过测量电流变化来测量核苷酸通过细胞核的变化。尽管它在较慢临床如寨卡病毒等疾病方面带给了期望，但批评者也认为该技术缺少准确性，。
从我对话过的多达 6 位专家来看，在未来一段时间，Illumina 不大可能被 Oxford Nanopore 或其他一些新的正式成立的公司使出。一部分原因是因为 Illumina 在研发方面的大额投放，而另外一些诸如 10X Genomics 这样的新型生物公司也大大扩展了 Illumina 在基因测序应用于方面的供货渠道。另一部分原因是和早前的竞争者一样，Illumina 公司在利用诉讼来维持其竞争力方面尝到了甜头。Illumina 在 2009 年陆续对 Oxford Nanopore 多达 1800 万美元和 2010 并未透露的投资数额之后，今年早些时候， Illumina 交还投资并申请人控告该公司，宣告该英国公司的技术包括从其专利中盗取的技术。
Oxford Nanopore 对此早已写信给给美国国际贸易委员会，声称该控告近似于否认“在主机和台式电脑上能用的贸易，被容许于在智能手机上用于”，Illumina 意图助长潜在的竞争对手和提升它的独占地位。这家公司同时告诉他委员会 Flatley 之前早已以法律顾问的身份参予了其公司的董事会。少数局外观察者推断，确实的战争是关于 Oxford Nanopore 技术否有一天不会替代 Illumina 在基因市场获取硬件和服务。
该诉讼案件于八月结案。其他观察员指出，类似于诉讼在生命科学界是常有的事，拿 Illumina 来说，在它还没有沦为巨头的过去几年，某种程度也被很多比它大的竞争对手控告过。大型生物技术公司一方面忍受着来自股东较慢扩展的压力，一方面要逃离同业竞争者的追堵。
从当下所处的方位显然，事实上，Illumina 公司和现存的每一家基因公司的关系都是亦敌亦贤。尽管专访过程有人言辞中透着 Illumina 公司侵害其领域的担忧，他们也不不愿公开发表谈论它。
Groberg 说道：“只要 Illumina 转入临床医学市场，唇枪舌剑在所难免。”专访期间，我重复听见的 Illumina 公司的一个论调是，它会与它的客户竞争。不过随着它关于生育身体健康的新业务的试水，这个概念或许并不正式成立。
2013 年，Illumina 公司以 3.5 亿美元并购一家取名为 Verinata Health 的公司，给该行业造成了极大的冲击，(一位低管称之为此举“令人费解”)，在称作无创性妊娠测试( NIPT )的领域，Verinata 公司从某种程度上说道，是 Illumina 公司客户的必要竞争对手。这是一项通过分析胎儿 DNA 在母亲的血液循环从而密切相关染色体条件迹象的技术。该技术现在市场价值 10 亿美元，每年产生将近百万的销售额。
我回答 Illumina 公司首席商务官 Christian Henry， 对其他 NIPT 供应商而言，对 Verinata 的并购是否是一个具体的竞争行动，特别是在是一些像 Natera 这样名列 Illumina 公司前几位的大客户。“对于我们来说，在多大程度上与我们的客户竞争是一个基础性的问题，”他的问变得最为慎重。Henry特别强调，公司正试图防止和医生之间再次发生必要销售不道德。取而代之的是，Illumina 公司自由选择卖给实验室或其他期望用于设备的 NIPT 公司。
尽管如此，考虑到该领域早已十分有很多入局者，而且也备受争议，不难看出，这也是为什么其他 NIPT 供应商受到威胁的原因。“Illumina 公司期望在各大实验室中普及 NIPT 测试的能力，当然，选择权在他们手上，”Groberg 补足道。viafastcompany引荐读者：索尼将投身于人类基因组分析业务华大基因：生命时代打开，基因工程发展超强“摩尔定律” | 新浪C+原创文章，予以许可禁令刊登。
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