近年来，单细胞和空间组学技术的发展十分迅猛，有着广阔的应用前景。但由于价格昂贵、操作复杂以及核心仪器及试剂耗材被国外企业垄断等问题，单细胞技术要实现普适化，还有很长的路要走。
近日，《时空对话》栏目有幸邀请到北京百迈客生物科技有限公司创始人兼CEO郑洪坤先生进行访谈，以分享百迈客生物在打破国外垄断局面自主研发芯片方面的经验，以及百迈客智能制造的发展布局。《时空对话》第10期
百迈客生物创始人兼CEO郑洪坤
郑洪坤
北京百迈客生物科技有限公司创始人兼CEO
中欧国际工商学院EMBA
教授级高级工程师
北京百迈客生物科技有限公司（Biomarker Technologies）创始人兼CEO，曾任华大基因副总经理，是卫企协基因技术研究与应用分委员会副理事长，中国农业科技导报理事。荣获中关村高聚工程创业领军人才，第二十届茅以升北京青年科技奖等奖项。先后承担国家科技部重点研发专项、973计划项目及创新方法工作专项子课题项目,主持北京市财政局地方特色专项、科委中小企业创新基金及科技服务业等多项科研项目。拥有授权发明专利20项，编写著作《The Brassica rapa Genome 》、《常用生物数分析软件》等论著，且在《Nature》、《Science》、《Nature Genetics》等国际顶级杂志上发表高水平论文76篇，累计影响因子722.6分。
郑洪坤：百迈客长期以来坚持用创新来驱动公司发展，经过过去几年的发展，目前公司形成了三大业务板块，分别是：科技服务、生物云、智能制造。在科技服务方面，公司建立了二代、三代高通量基因测序平台、质谱检测平台等，形成了多技术，多组学的服务体系，同时建立了自动化、标准化的交付产线，能为客户提供内容比较完善的科技服务。在生物云方面，针对多组学数据分析所需的软件、数据库、知识库我们进行了系统整理搭建，进行了可视化、交互式的开发，方便客户使用，在多组学数据分析方面打造了自己的优势。智能制造（百创智造）方面主要集中在目前市场发展迅猛的单细胞和空间组学方向，向行业上游延伸，创新的开发该领域的设备、芯片、试剂等，进一步扩大了公司产品端的服务能力，真正实现“服务+产品”的模式，提升百迈客在行业的整体竞争力。
为什么要成立百迈客智能制造（百创智造），未来的定位是什么？郑洪坤：当下国际形势错综复杂，基因测序上游作为现代生命科学的核心仪器及试剂耗材却长期被国外公司垄断，国内研究成本始终要高于国外，为打破国外垄断局面，也积极响应国家布局智能制造方向的国家战略，我们专门成立了智能制造部门——百创智造，旨在为实现基因上游产品的创新和国产化替代，惠及广大科研人员。百创智造中期发展战略相对聚集在单细胞和空间组学方向，创新的开发仪器、芯片和试剂。在未来，努力将百创智能制造打造成为生命科技核心仪器和试剂供给者，为实现生命科技核心仪器及配套试剂耗材的国产自主化贡献力量。
今年4月，百迈客的第一款重磅产品百创S1000芯片正式发布，请您简单介绍一下百创S1000芯片及其应用领域。与目前市场主流空间芯片相比，百创S1000芯片的优势体现在何处？郑洪坤：百创S1000是我们自主研发的国内首款基于微孔的亚细胞级空间芯片，其分辨率较主流空间芯片提升了400倍，可以到5μm这样的亚细胞级水平，同时，捕获区域可以根据不同的需求实现1-8个灵活定制，数据支持从现在的主流的100μm到亚细胞级5μm的多级分辨率调整。与主流空间芯片相比，核心优势在于芯片的分辨率一个是100um，一个是5um，换算到面积上就是400倍的分辨率差异。百创S1000芯片在保持高分辨率的同时，还可以获得高清晰度的病理染色图片，从而高效进行关联比较分析。在应用方面，能满足现有主流技术的问题，同时还能提供更高精度的分辨率；另外，在复杂精细结构划分、生长发育早期、肿瘤微结构研究等方向，百创S1000芯片将能提供很好的支持。
百创S1000芯片是国内首款亚细胞级微孔空间转录组芯片，从技术角度层面，您认为该芯片开发的重要意义体现在何处？您如何看待空间转录组技术的未来发展？郑洪坤：随着空间组学的不断往前发展，当下主流的分辨率已经不能满足很多科研工作者的需求，需要有更精细化的数据来支撑去做更复杂的组织结构，百创S1000的出现为这些问题提供了非常优秀的解决方案。空间技术自商业化以来，市场热度持续攀升，空间转录组技术未来会朝着更高分辨率，更高灵敏度（捕获基因数），多组学结合的方向发展。空间组学为探究分子发病机制和揭示疾病特异性生物标志物提供了良好的支撑，同时，不断升级的空间转录组学和单细胞多种技术联合应用可以为临床医学早期疾病检测和精准靶向治疗提供依据。空间组学在市场以及精准医疗方向都会有非常广阔的前景。
今年5月，百迈客正式推出单细胞微液滴系统百创DG1000，请您介绍一下百创DG1000的研发过程？与其他平台相比，百创DG1000有何独特之处？郑洪坤：我们单细胞和空间组学产品的开发可以追溯到2016年，这两个技术领域的关键创新点在标识不同细胞的微珠。我们在2015年的时候就启动了研发标识单分子的微珠研发，大约做了两年时间，微珠部分研发基本完成，但这时候三代测序技术取得长足进步，解决了单分子测序的问题，后来我们就把研发的微珠用到了标识单细胞上，这是后面开发DG1000和S1000很重要的基础。百创DG1000的研发涉及的技术领域较多，我们花了很多时间去组建高质量团队，研发团队涵盖机械设计、电路设计、软件嵌入开发，化学试剂等多领域综合性人才，在多个维度上实现了创新。从2018年开始，我们耗时两年完成了可溶性水凝胶珠的研发。在近期，又花了两年时间，完成了硬件、软件以及化学配套试剂的研发。百创DG1000较其他平台，首先第一点：轻巧便携，可以非常简单的完成异地化使用；第二点：运行时间短，可以在110S内完成整个微液滴体系，最大程度上减少细胞离体后的应激反应；第三点：2*4独立芯片可以拥有更加灵活的上样策略及成本策略；第四点：不同于现在市面上的40μm细胞直径兼容性，DG1000已经成功捕获了60μm的细胞，有更大的细胞直径兼容性。
在您看来，目前单细胞及空间组学市场格局是怎样的？国内的发展现状如何？面临着哪些机遇与挑战？郑洪坤：单细胞和空间组学市场在近几年发展迅猛，成为基因技术领域发展最快的方向，市场前景广阔。长期以来，单细胞及空间组学市场一直由国外公司占据主导地位，定价权完全取决于国外公司，造成国内外价格差异巨大，十分不利于国内科研的进展，同时上游供应商单一，也造成了国内服务商同质化比较严重，内卷比较厉害。空间组学相对单细胞测序要出现的更晚，技术成熟度相对不高，在百创S1000面世之前，市场上存在的产品分辨率太低，提高空间组学分辨率成为行业关键痛点；在单细胞方向，随着研究的不断深入，需要对一些比较复杂的器官开展单细胞测序研究，单纯对几个、几百个细胞做测序已不再能够满足科研需求，现在需要一次性对几千甚至几万个细胞同时进行测序，因此降低单细胞测序的成本尤为重要。国产单细胞仪器起步虽相对较晚，但随着越来越多企业的投入研发、创新及技术突破，同时，加上国内资本持续地进入与战略布局，整个行业的技术发展正在加速推进。我相信随着行业的不断研发和创新，单细胞测序技术在基础研究、药物研发和临床诊疗中的应用转化将得到加速，推动产业发展。单细胞及空间组学技术近几年一直都在不断提升，但在如何进一步提升单细胞及空间组学的灵敏度、基因捕获效率和多组学单细胞技术等方面还有不少技术突破的空间。
郑洪坤：单细胞转录组测序解决了传统Bulk-seq无法区分细胞异质性的问题，但随着组织被解离成单细胞悬液，相应的空间信息也就丢失了。随着单细胞研究的深入，研究中发现组织中的每个细胞在空间中都有自己特定的位置，其功能的行使也需要周围其他细胞或所处环境的协助，同时这种空间位置会随着健康或者疾病状况的改变而出现动态变化。因此，要想精确地研究一个细胞最全面的组学特征，空间信息不可或缺。当空间组学达到单细胞水平，就实现了基因多组学和细胞生物学的结合，这将是划时代的飞跃，之前的基因多组学进入了细胞生物学时代，之前的细胞生物学进入了基因多组学时代。在科学研究领域，该技术能广泛应用生物器官发育、肿瘤异质性、神经科学、免疫感染、胁迫应激、生物进化等方向；在临床应用方面，其能广泛应用于肿瘤等复杂疾病的检测于辅助治疗，可以说在科研和临床方面的应用前景都十分广阔。
郑洪坤：在未来的三到五年的时间内，百创智造将会继续深耕单细胞及空间组学领域，致力于提升单细胞多模态研发及应用，并完善单细胞上游产业链条，包括解离，分选等系统。在空间技术层面，我们将会向着空间多组学，空间靶向捕获发展，力争在三到五年内将单细胞与空间技术形成行业领先的技术产品和体系，加速科研进展的同时，向临床应用转化，为国家精准医疗体系的布局贡献自己应有的力量。
单细胞测序网、时空组学网联合开展“时空对话”栏目。拟邀请100位单细胞测序领域的全球顶尖科学家、企业家、学者、投资人、青年研究员、博士等围绕着单细胞测序的最新研究、技术进展、临床应用等多方面进行访谈，传递价值观念、深度见解，为行业发展提供方向。
