如何做好测序产品开发和后续服务

高通量测序技术可以说是目前生物行业最炙手可热的技术之一,对科研领域来说,极大的推动了研究进程和向应用的转化,包括农业分子育种中关键性状位点的挖掘以及临床医学研究中遗传致病位点的发现和针对性的药物开发或产前诊断的应用。这里我们不对临床应用做讨论,我个人也没有过多涉猎,本文只讨论高通量测序技术在科研领域的应用。高通量测序产品同其他常规生物领域产品有很大的区别,这里说的常规生物领域产品是指实验试剂、核酸提取试剂盒等已经非常成熟,有着悠久历史的科研单位实验室常用的实验用品。高通量测序产品目前更多来源于商业化公司,主要有以下几个原因:1)测序仪器十分昂贵,动辄几百万,一般实验室科研经费有限,负担不起,并且即便是买了仪器,后期的维护成本也相当高昂,还要配备专门的实验室,专人做维护,如果实验室样本量不足的话,测序数据量单G成本会非常高;2)大量的测序数据的后续分析需要专门的生物信息人员,但是目前国内这方面的人才不多,能够招收生物信息专业学生的大学也比较少,整体还相对比较落后,能够达到做科研项目的硕士及以上研究人才更是少之又少;3)做数据分析需要搭配的集群设备也是一笔不小的花费。出于以上这些因素,公司整合了测序仪、集群,并且培养了大量的生信分析人员,能够以远低于科研院所自己搭建平台的成本为研究人员提供服务,因此形成了一个特殊的行业“科研服务”。

总的来说,高通量测序产品主要分为两种:一种为纯测序的产品,目的是产出数据,主要服务于有生物信息分析平台和生信人员的客户;另一种就是从数据产出到后续分析的全套产品服务,主要服务于没有生信分析能力的客户,这种客户在国内还是占绝大部分。

管理学大师彼得德鲁克在其著作中提到过,一个企业的发展必然是建立在其“经营假说”上的,如果这种经营假说是正确的,那么企业才能够得到长足的发展,所以每隔三年,企业管理者都应该审视一下,目前企业的经营假说是否依然成立,并及时对其进行修正。

那么现在来考虑科研服务行业的经营假说是什么。我们不得不佩服这一行业的最老的头部公司HD在高通量测序刚兴起时对客户需求的把握,从而经营业绩连年暴增。高通量测序技术在早期应用时是处于十分野蛮的发展状态,受到整个科学界的极大关注,CNS杂志也乐于接受这一类的文章,并且大部分的研究结果还只是基于大数据的分析,没有经过实验的验证(很多结果也难以验证),但是这有他技术发展的局限性,即使后面有研究被推翻,也是可以理解的。所以早期敢于吃螃蟹的人,也享受到了由此带来的科研红利,发表了很多高水平的文章,也由此带给商业公司很好的广告效应,并且推动了测序行业的疯狂发展。还记得2016年的时候,依然还能见到很多测几个转录组就能发表4分以上文章,这对很多读研读博的苦命孩子来说还是有极大的吸引力的。所以说到这里,大家应该就能够明白高通量测序产品的客户需求是什么。目前的经营假说是建立在几个条件上:1)测序技术能够很快的为科研提供有用的信息;2)技术比较新颖,高水平杂志愿意接受此类文章;3)测序分析周期短;4)无需太多的实验验证(还是周期短);5)国家在这方面依然保持大量的经费投入;6)目前的科研成果评价体系保持不变(文章水平依然是主要的评估指标之一)。我这里无意去说科研人员只考虑发文章,测序分析取得的科研成果也是有大量的优秀成果的,这虽然是一条可能的捷径,但是并不会损害科研质量的本身,反而还促进的科研的进步,否则国家也不会投入如此大量的经费去支持,并且也鼓励相关行业公司的发展,它切切实实的弥补了测序方面科研单位的不足,是很好的科研合作模式。

那么基于以上的经营假说,我们如何做好测序产品的开发。

一、产品必须紧跟技术最新进展;最新的技术意味着其所在领域还处于相对空白的阶段,或者存在高通量测序技术出现之前的某些无法解决的痛点。我们拿目前市场上最火热的单细胞转录组测序技术来说,早期采用的方法是用纤维切割或者口吸管,一个一个的把细胞吸出来,然后逐个的做扩增,再进行后续的测序和分析,这种方法的通量只能达到几个细胞到几百个细胞,数量过少,无法深入解析一个组织完整的细胞成分,所获得的信息有限;目前最新的10x Genomics单细胞捕获平台,一张芯片一次捕获最多可达到80000+的细胞,捕获过程仅需要10min,成本也降低到了每个细胞几块钱,彻底解决了一直以来的通量低,成本高的痛点,这就给绘制完整的组织器官细胞图谱提供了可能,科学研究大踏步的从组织水平迈进了细胞水平,近两年基于单细胞转录组测序的高水平文章已经暴涨到了几百篇。

二、产品必须在尽可能短的时间内提供可靠的结果;测序产品有它获得数据和分析结果快速的特点,但是同时也造成了科研人员之间的竞争加剧的情况,我们拿基因组denovo产品来说,2003年人类基因组计划完成,组装人的全基因组序列图谱花费了11年的时间,这种费用高昂,需要全球合作才能完成的项目几乎是没有人可以竞争的。但是目前组装一个1G左右的基因组图谱,测序+组装完成,最快1个月时间,加上注释2个月也能搞定,成本也是相当的低廉,大部分课题组都可以承担,也因此市面上能看到的物种几乎都有不止一个课题组在做相同的研究。因此我们需要尽可能在保证数据质量的情况下,尽量完善测序平台,缩短分析周期。

三、产品分析内容要尽可能的丰富(多);产品内容的丰富更多的应该体现在分析结果的数据挖掘与展示形式上;优秀的研究论文离不开漂亮、丰富的图表展示,而不是一张excel数据就能贴出一篇论文来。但是商业化公司提供的服务目前更希望能够流程化,统一交付excel表恐怕是所有公司的愿望,但这样会对没有分析能力的研究人员造成后续数据挖掘的困难,所以我们应该更多考虑的是,如何将更多的杂乱的数据,展示成更贴近生物学意义的图表,把更多的数据挖掘和展示的工作留给自己,而不是交给客户。这样才能更好的帮助客户理解分析结果的含义,便于同自己的科研背景相结合来完美讲述自己的科研故事。

如果说“新”“快”“多”的产品特点能够基本满足科研用户的需求了,那么我们来谈谈到底科研服务应该“服务”的是什么。科研上的服务不需要你给客户端茶倒水,但是它的核心终究还是“服务”。“服务”是服务于人,离不开和人的良好互动沟通,满足需求,获得精神的愉悦体验。要做好这个服务,最基本的要求,就是从样品到达公司开始的一系列沟通过程顺利通畅,有问题能够及时得到反馈,及时的解决,目前随着行业的发展,竞争的加剧,越来越多的公司开始注重客户的服务了。大家都知道服务好,客户粘性也会非常好,即使你的价格偏高。当然,服务的成本也是相当的高,这也是为什么更多的公司倾向于做“标准化”产品,如果能像做一盒NaCl一样不会产生什么售后问题就最佳了。这里我不想讨论这种基本的服务,好的服务态度,良好的跟客户互动沟通反馈的环境是一个商业公司基本的要求。我想说的是,基于测序产品的分析结果在科研应用上的服务应该如何来做。说到这,我们还是先考虑这类客户的痛点在哪。痛点就是测序结果看不懂,不知道如何进行生物学意义的数据挖掘和应用。做测序往往是理想很丰满,现实很骨感。本想着做个mRNA测序,可以拿到几个差异表达基因,做做验证就OK,结果确是拿到几百个基因,接着就是KEGG是什么东东的这类问题,更别提怎么去讲一个生物学story了。当然做个mRNA去讲故事现在已经变得非常简单了,但如果是单细胞转录组或者denovo呢?虽然在测序行业浸淫多年了,我依然不敢说拿过来一个分析结果文件就能提取出来数据讲一个科研故事出来,更不用说完全没有测序基础的人。所以从技术角度提供的服务应该是,结合客户本身的科研背景和分析结果,以及自己在大量相关文章积累的基础上,帮助客户进行两者的整合,深入理解如何从分析结果中提取有生物学意义的信息,而不是简单的帮客户做个结题报告解读。目前科研服务公司培养的人员往往分成两个极端,做生信分析的人员懂分析技术,但是对生物学意义的考虑比较欠缺,前端技术人员有大量的文献积累,但是不懂分析技术,难以看出分析方面出现的问题,没挖掘到有效数据往往会显得束手无策,所以如果希望有好的成果产出,需要公司前后端和客户端做深入的配合和沟通才能达到。

最后,我们来讨论一下未来科研服务行业的经营假说会如何变化。

首先,可能发生重大变化的几种诱因:

1)科研单位建立起完善的分析平台,培养出足够多的生物信息分析人员;

2)测序技术足够成熟,单独无法支撑高水平文章发表,只能作为一种基础科研工具(如mRNA测序);

3)国家经费投入方向发生改变,纯测序相关课题难以获得基金支持;

4)科研成果评价体系更加完善,文章发表的地位被弱化;

5)测序分析技术没有重大突破。

我们先说第1)种情况,从目前来看,国内虽然对测序技术应用较多,但是基础相对薄弱,达到普遍的自主分析能力,未来几年都不太可能实现。而欧美一些发达国家则更多的只需要企业提供测序服务。目前一些科研服务公司希望通过建立分析可视化平台的方式去实现无生信分析基础的客户进行自主分析。这确实是一个很好的思路和发展方向,不过目前还不成熟,只能够解决一些简单产品的分析,缺乏灵活性,也难以满足发表文章的绘图等工作。第2)种情况,也不会很快实现,mRNA测序技术出现了5年以上,才开始变成一种普通的科研辅助工具,也是因为它的功能相对简单,能解决的问题有限,科研测序产品的走势大致为:少量样本即可发表高水平文章→大样本量发表高水平文章→只能作为辅助工具;拿GWAS产品来说,几年前作物的GWAS,二三百个样本发一篇NG是有可能的,但是从2017年,甚至更早一些,1000,2000,4000个样本的项目就开始不断涌现。所以它的发展周期是相当缓慢的,换一个物种,提高一下研究深度,提高一样样本数量,选择一个新的角度,依然是有研究价值的。第3)种情况,目前来看还不太可能,测序技术的应用价值已经受到高度认可,无论是农业育种还是精准医疗都离不开测序,国家高度支持,目前还处于高速发展阶段。第4)条不多说了。第5)种情况,至少现在来看,测序技术更新的周期非常短,读长、准确度、通量,几乎两年就有一次质的飞跃,再加上其他诸如单细胞捕获的这种平台技术的发展,每次都会引起一次科研潮流。所以科研服务行业依然会长期发展下去,但是也一直面临着产品同质化严重,市场竞争激烈,利润低的问题,使得许多科研服务企业难以为继。这也促使了一些小型公司另辟蹊径,避免相似产品的竞争,如专门做表观调控或者微生物项目等。

那么,如果以上诱因在未来几年全部成为现实,测序科研企业如何生存?

有可能产生几种情况:

1)测序工厂。其低成本的优势,会促使这种模式长期存在,数据生产和交付会逐步实现自动化,目前已有一些公司在做这方面的尝试。需要解决的问题是,在上游仪器设备服务商成本的限制下,如何实现盈利?单一依靠测序数据产出实现公司发展几乎不可能,除非有自主测序仪。

2)价格十分低廉的标准化分析产品。这里低廉的价格为客户节约的更重要的是时间成本。

3)技术更加专一的,形成技术壁垒的公司模式。国外这种公司相对较多,像Bionano、10xGenomics、Dovetail等公司,有独立开发的仪器设备或实验技术和软件,公司规模不大,但是技术研发投入大,技术壁垒难以突破,业务也比较集中,国内的公司只能依赖于上游这些服务商做下游的服务工作,这也是产品同质化严重的原因之一。国内科研服务行业大环境的改变可能会推动这种科研服务模式的产生。

以上观点都比较浅陋,未来难以预测,技术发展的空间是无穷的,希望科技服务行业越走越好,欢迎同行友人共同探讨~

「2020年04月07日 ·北京」

记录:今天新冠肺炎全球感染人数已经达到了136W,美国就达到了368533人。疫情对行业的冲击让人忧心忡忡。

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