近年來，NGS技術的進步加速了基因組學研究的腳步，也為腫瘤等疾病的精準診斷提供極大助力。NGS檢測的推廣既是客觀需要，也是大勢所趨。作為NGS的前期關鍵步驟，文庫制備的質量對測序結果可產生決定性的影響。近日，第九屆中國病理年會上，廣州燃石醫學檢驗所有限公司（以下簡稱“燃石醫學”）與安捷倫科技有限公司（以下簡稱“安捷倫”）合作研發的NGS全自動文庫制備系統“Magnis BR”正式發布。據悉，Magnis BR是中國首款可支持探針捕獲法的NGS全自動文庫制備系統，在檢測通量上的靈活性以及檢測流程的自動化程度上均超越了既有的NGS自動化解決方案，有望將高質量的NGS檢測平臺帶入更多醫院的檢測實驗室。Magnis BR由燃石醫學和安捷倫歷時兩年共同研發，這背后有怎樣的研發故事？燃石醫學和安捷倫分別承擔了哪些工作？未來該產品在中國將有怎樣的應用場景和市場規劃？帶著這些疑問，測序中國近日采訪了燃石醫學首席技術官張之宏博士和安捷倫診斷與基因組學事業部NGS產品線全球市場總監Jimmy Jin先生，帶我們進一步了解Magnis BR系統的開發歷程與未來規劃。測序中國：燃石醫學和安捷倫為何選擇探針捕獲法開發Magnis BR？與既有的NGS自動化解決方案相比，Magnis BR有哪些優勢？
張之宏：Magnis BR是燃石醫學實現腫瘤NGS檢測流程全自動化的一個重要布局，其定位是作為我們現有產品的升級換代，實現建庫流程的全自動化。同時，我們還將燃石醫學已有的手動建庫產品兼容到這款新平臺。我們選擇基于探針捕獲法開發Magnis BR系統是經過技術和臨床應用等多方面的綜合考慮。自成立之初，燃石醫學就使用探針捕獲法進行腫瘤產品的開發。此外，安捷倫最早將探針捕獲法應用于NGS產品線，經過近十年的發展完善，該方法已形成鮮明的特點。從技術層面來看，探針捕獲法在腫瘤診斷方面有很大的優勢。第一，突變檢測的全面性。探針捕獲法能夠檢測多種不同的突變類型，包括SNV（單核苷酸變異）、INDEL（小片段插入和缺失）、CNV（拷貝數變異）等。此外，腫瘤免疫治療關注的熱點MSI（微衛星不穩定性）、TMB（腫瘤突變負荷），以及EB、HIV的檢測等，都可以通過探針捕獲法實現。第二，捕獲容忍度高。探針捕獲法是利用核酸雜交來捕獲目標片段，在合適的實驗條件下，合理設計的探針具有足夠大的容忍度。如果特異性太強，探針會選擇性結合野生型樣本，而不是無差別捕獲所有突變。第三，兼容性強。這一點主要體現在探針設計和檢測樣本兩方面。基于安捷倫的探針技術，只需要非常少的實驗條件改變，我們就可以調整檢測panel的大小，從幾個基因到外顯子級別的探針都可以用同樣的流程操作。另外探針捕獲法對樣本類型和質量要求較低，可對低質量樣本、破碎樣本等小片段DNA序列和特別是ctDNA進行捕獲擴增。Magnis BR在9個小時內便可以實現從DNA片段化到文庫構建的整個過程，所有試劑實現即開即用，并在所有試劑耗材上添加了條形碼以防止出錯，其生成的文庫可直接上機測序。該系統整個建庫過程人為干預時間極短，使得操作繁瑣的建庫過程實現了全自動化。目前，Magnis BR檢測的樣本類型主要為組織樣本，后續我們將基于該平臺開發針對血漿來源ctDNA和其他樣本類型的解決方案。測序中國：與擴增子自動化建庫相比，雜交捕獲自動化建庫存在哪些挑戰？
張之宏：總體來講，雜交捕獲建庫其實是技術難度較高的一種建庫方式。例如，面對一個龐大的基因組，常規方法是將DNA打斷構建一個全基因組文庫，然后利用探針進行雜交和捕獲，以獲得目標序列的文庫，這是一個很耗費時間的過程。其中，雜交完成后的選擇性洗脫是關鍵一步。這一過程需要溫度、多種緩沖液等條件的共同作用，保證一定的選擇性和嚴苛性，才能最大程度洗脫非特異性結合的片段，即非目標DNA片段，而同時保證目標文庫片段的最大保留。通常選擇性洗脫的條件較難掌握，任何一個步驟出現錯誤，都有可能導至覆蓋均一度差、有效片段回收率低等結果。雖然快速雜交技術的出現使得建庫時間縮短到1天，但由于步驟繁多，手動快速雜交建庫對于實驗操作人員有嚴格的考驗，任何一個步驟如果出錯，都會導至整個建庫的失敗。因此，雜交捕獲建庫自動化的實現有較大的難度。對于擴增子建庫，可以說大多數擴增子反應都是一個多重PCR。多重PCR是同一體系內包含多個基因特異的引物而對目標區域進行聚合酶鏈式反應，目前有多種技術旨在減少引物之間相互作用而實現多重區域同時擴增。多重PCR的操作比較簡單，實現自動化也相對容易的多。測序中國：Magnis BR的研發歷程超過兩年。在研發過程中，燃石醫學和安捷倫分別承擔了哪些工作？
張之宏：一直以來，燃石醫學與安捷倫在NGS檢測自動化開發方面有著非常緊密的合作。經過詳盡的分析，我們認為NGS自動化建庫產品在中國市場存在很大的發展潛力，因此根據已有的戰略合作協議，雙方合作對安捷倫的一款原型機進行了后續開發和測試。Magnis BR的早期開發測試開始于兩年前，燃石醫學負責了部分硬件、軟件和耗材試劑的開發，一些特殊的軟件、硬件的設置優化都是在燃石醫學內部進行，相關試劑盒的生產流程和用戶轉化也都是在燃石醫學內部實現。在硬件方面，Magnis BR替換了原型機的部分組件，彌補了原型機設計的不足。同時，燃石醫學還負責了后端軟件的開發，以符合臨床樣本建庫和檢測的標準，主要目的是保持與現有手動或半自動建庫流程的通用性和兼容性。針對這款系統，我們也進行了試劑盒開發，包括整合安捷倫的部分試劑。其中，我們更注重植入燃石醫學的腫瘤檢測產品和試劑，主要是將公司相對成熟的panel產品移植到Magnis BR上。為此，我們進行了包括建庫試劑優化、探針優化、檢測方案測試等方面的努力。開發NGS全自動建庫系統Magnis BR的最終目的是應用于臨床。臨床樣本具有質量參差不齊、難以獲取等獨特性，且通常只能進行一次檢測，因此臨床樣本的檢測要求非常嚴格。值得一提的是，燃石醫學在臨床樣本積累方面有天然的優勢。借助這一優勢，在合理合法的前提下，我們針對不同質量的臨床樣本進行了充分檢測，充分驗證了Magnis BR系統硬件、軟件和試劑的相互兼容性和穩定性。Jimmy Jin：在與燃石醫學的合作中，安捷倫主要作為一個支持的角色，提供技術、平臺等基礎支持，并配合燃石醫學的需求，進行技術以及試劑的共同開發。在Magnis BR的開發中，安捷倫主要提供了原型機和部分試劑，燃石醫學負責后續開發和測試。根據臨床需求，燃石醫學對原型機進行大量的運行測試，對硬件、軟件和試劑也進行了顯著的改動和優化。因此，Magnis BR與安捷倫的Magnis原型機不能混為一談，這兩款產品的硬件、軟件和試劑都有顯著的差別，可以說Magnis BR的硬件、軟件、試劑等都是燃石醫學特有的版本。值得一提是，燃石醫學是我們在全球唯一一家原型機合作伙伴，因此Magnis BR是我們雙方合作開發的一款產品，而不是以產品代理等其他方式。測序中國：Magnis BR在醫院病理科的應用，為臨床NGS檢測解決了哪些難題？目前，Magnis BR在醫院的應用效果如何？
張之宏：NGS檢測的臨床應用是未來的發展趨勢，而NGS文庫構建是檢測流程中一個關鍵步驟。目前，病理科NGS檢測存在很多痛點，例如建庫流程復雜、人員不足、實驗周期長等。我們新發布的Magnis BR實現了這一過程的自動化，有效解決了手工操作流程復雜繁瑣的問題，將人工操作時長減少90%，并在系統運轉后真正做到無人值守。在全自動的加持下，Magnis BR可以將建庫時間由傳統手工文庫制備的24~36小時減少至9小時，醫院端的NGS檢測最短3天可以產生報告，解決了NGS臨床應用階段的最大挑戰。此外，病理科實驗室通常面積較小，Magnis BR機身小巧靈活、功能一體化，可有效減少整體使用面積45%。NGS文庫制備自動化的一個好處就是實現標準操作。經過嚴格的性能驗證，在相同樣本量的情況下，Magnis BR的DNA轉化率可以穩定甚至超越傳統手工方法，其穩定性及高效性得到了充分的認證。目前，Magnis BR已經在幾家醫院進行性能驗證。醫院會有針對性的選擇已得到臨床確認的樣本，利用Magnis BR進行文庫構建，以驗證其準確性和穩定性。已使用的每例臨床樣本都能利用Magnis BR成功建庫，獲得的評價和反響都比較不錯。測序中國：未來，Magnis BR在中國將有怎樣的應用場景和市場規劃？
張之宏：Magnis BR開發的目的是走進醫院，讓更多的醫院能夠自己進行更標準的NGS檢測，使檢測結果更加標準化的同時解放人工壓力。中國有大量的腫瘤樣本，實現NGS檢測產品的標準化非常重要，這有助于讓更多的醫院和患者受益。在產品的合規化方面，我們也計劃進行產品申報，布局NGS自動化檢測臨床市場。測序中國：Magnis BR的正式推出，對燃石醫學實現院端NGS檢測平臺自動化進程有怎樣的意義？對安捷倫在中國的NGS業務開展和規劃有怎樣的積極作用？
張之宏：燃石醫學致力于為腫瘤精準醫療提供最具臨床價值的NGS檢測產品，尤其是我們目前的主打項目——NGS檢測自動化。總體來講，我們認為Magnis BR是一個非常令人驚艷的平臺。目前，燃石醫學在院端檢測的布局或許是全國領先的，產品入院也可能是最多的。正式推出的Magnis BR，將成為進一步鞏固燃石醫學市場地位的一個利器，有助于我們布局更多醫院。此外，我們的產品也不僅僅局限Magnis BR平臺。我們希望開發更多、更好的自動化平臺，讓更多的醫院能夠自己開展NGS檢測。Jimmy Jin：安捷倫主要通過與燃石醫學這樣的合作伙伴來開展NGS業務。我們希望燃石醫學的MagnisBR平臺能進入更多醫院臨床，使NGS檢測自動化更加成功，甚至成為臨床入院的新標準。這將對國內外NGS檢測自動化的發展產生非常積極的影響。測序中國：如何看待臨床NGS檢測自動化的未來發展？
Jimmy Jin：在中國，臨床NGS檢測自動化的發展前景相對明朗，進入醫院臨床是一個很大的趨勢。但從全球市場來看，尤其是美國，臨床NGS檢測到底是入院還是交給第三方，整體形勢現在并不明朗。與中國市場不同，美國企業含測序儀的報證申請并不容易。再加上對測序成本等一些原因的考慮，一些美國企業更傾向于將NGS檢測交給第三方。從全球市場發展來看，進入醫院臨床和第三方檢測都有發展潛力。對于醫院來說，全自動NGS檢測是一個非常好的選擇；第三方檢測更注重的是通量與成本，全自動或半自動對它們的影響并不大。NGS仍是一項發展中的技術，如今我們使用的panel越來越大，對基因的檢測也越來越精準。未來，也有可能形成這樣一種格局：部分NGS檢測需要進入醫院；一些更加深入的NGS檢測留給第三方。但就目前，中國NGS檢測大趨勢可能是進入醫院。
