聚焦IBM、谷歌、苹果、Facebook,这些科技巨头如何逐鹿基因市场

‍这个时候如果非让我去向一个词形容基因检测有多火,我想一是多余二是词穷了——仅中国基因领域相关企业就有超过600家。苹果、IBM、谷歌、微软等科技巨头将业务延伸到医疗领域之后,也纷纷抢滩基因检测市场。今天就来扒一扒几家科技巨头在基因市场的布局。

一、IBM:不研究生物技术的科技巨头不是好的IT公司

IBM 是全球最大的信息技术和业务解决方案公司,总部位于纽约。1924年,托马斯.沃森创立IBM,该公司创立时的主要业务为商业打字机,之后转为文字处理机,逐渐成长为全球科技巨头。

IBM最初接触医疗领域,实际上从20世纪四十年代就已经开始,最早期的医疗举动是研发残疾人远程控制打字机键盘。

回到正题,其实IBM早在2001年就开始布局基因领域。2010年6月,IBM宣布实现将64位java(R)技术植入到其AIX(R)UNIX操作系统。这意味着AIX系统性能将实现质的飞跃,远超出Sun Solaris 和 Hewlett-Packard HP-UX等系统。更重要的是,这项技术展示出了在生命科学领域的应用潜力,可作为人类基因组数据的检索工具。

第二年9月,IBM在IT领域的优秀基因吸引了Celera Genomics和Applied Biosystems两家生物公司,两家公司将选择IBM的超级计算机来服务其药物发现和知识业务。Applied还有望与IBM进行进一步合作,利用IBM先进的信息技术,加速其药物发现和潜在开发进度。具体项目包括计算问题的解决方案的联合研究、新药物靶点的开发和全新生命科学解决方案的合作推广。

2010年7月,IBM宣布与密苏里堪萨斯大学(MU)合作,利用IBM的高性能计算平台,为MU建立首个区域一级开发基因组学研究云环境。云环境支持通过公用和私有网络进行访问,可服务可存储。IBM-MU 基因组学云将可能在广泛领域大范围分享和协同科学发现,帮助促进MU生物信息研究项目。

早年间,一代测序技术还存在许多缺陷。尤其是天价的测序成本,限制了测序技术普及的可能性,在此期间IBM也多是利用其IT技术为科研机构提供数据服务支持。慢慢熟悉基因领域后,IBM开始蓄力放大招。

2011年,IBM与罗氏、亚利桑那州立大学、哥伦比亚大学共同研发下一代DNA测序技术。IBM在此次联合任务中扮演了重要角色,其研究开发的DNA晶体管技术,可以控制DNA分子缓慢通过硅晶芯片的纳米微孔,帮助在DNA分子通过纳米微孔是解码其碱基序列。

此后,IBM更是利用自己在IT领域的先天优势,频频与基因测序和生物信息公司合作,逐步扩展自己在基因领域的布局。

2013年4月,IBM与CLC Bio达成合作,为客户提供全包的新一代测序数据分析方案。CLC Bio是丹麦一家生物信息学分析和可视化平台,基于领先世界的演算法计算,研究并提供广泛的世界级生物资讯解决方案。该公司在2013年10月被QIAGEN收购。

2014年3月,IBM宣布与纽约基因组学中心合作推进基因组学在医学中的应用。基于IBM大量基因组数据和相关文献储备,将为临床医生提供更加全面的信息,可帮助医生分析解读患者的基因数据,制定更加个性化的治疗方案。此外,还可帮助科学家了解肿瘤和正常人的基因序列差异。这也是Watson首次实现在基因组学研究中的应用。

2014年后,基因测序成本大幅降低。IBM看到了基因组学在临床医学的应用前景。不得不说IBM是一家聪明的公司,从2014年开始就基因组学临床应用的探索。

2014年10月,IBM宣布与克利夫兰诊所达成合作,推进基因组在医学上的应用。基于IBM的技术支持,克利夫兰诊所将解锁基因组测序和医疗数据在医学的应用前景,帮助肿瘤学家发现新的癌症治疗方案,患者提供更多的治疗选择。2015年又与波士顿儿童医院合作推进儿童罕见疾病研究。

2016年10月,IBM与世界领先临床诊断公司Quest Diagnostics联合强计算与肿瘤基因组测序为一体的精密医学项目推出Watson for Genomics,目的是帮助美国肿瘤学家发展个性化医疗。Watson for Genomics将会对匿名患者数据进行筛选,为全球范围能够推进研究、揭开抗药性癌症背后隐藏模式的科学组织提供可用信息。Memorial Sloan Kettering 癌症中心(MSK)将为Watson的提供数据补给支持,为癌症患者提供跟多的精密治疗选择。

Quest Diagnostics是基因测序和肿瘤诊断领域的领导者,为全国一半以上的医生和医院提供服务,占领了美国70%的癌症护理市场。此举标志着沃森首次实现Watson for Genomics全国范围内的应用。

2017年摩根大会期间,IBM再与全球测序巨头Illumina结盟。两家公司将合作规范基因组数据解读。IBM-Illumina可向普通医院提供了完美的测序解决方案:测序范围仅为170个肿瘤基因目录,这其中包含了已经批准和正在试验证明阶段的所有靶点;而IBM Waston在拿到数据后将对数据进行快速分析,并告知医院和患者基因突变的类型以及治疗药物。Watson Health副总裁Steve Harvey表示,联盟的目的是让普通医院也能进行DNA测序,这或许可以使2万美国人受益。

以上均是通过合作的方式实现战略布局,但这并不表示IBM就没有独立探索的能力。2016年内8月IBM公布了一项在研项目,能帮助医生实现癌症早期检测,并实时跟踪治疗效果。这也意味着IBM正式进军液体活检领域。据了解,液体活检是十亿级美元的大市场,其中也不乏Illumina这样的巨头公司,而一家IT公司为何还要如此高调的进入市场呢?对此公司称,IBM具备微电子和纳米科技方面的深厚背景,他们相信这是件正确的事。

其实这并非IBM在生物技术上的第一次探索,早在2006年IBM就曾宣布过其研究人员在DNA模式共享的发现。2008年IBM还与Mars共同参与可可基因组序列研究项目。

随着主干线来看,IBM完美的诠释了什么叫不研究生物技术的科技巨头不是好的信息技术公司。IBM的IT属性显而易见,于是公司就依托自己的先天优势,以及生物公司的IT需求,先通过合作熟悉市场、站稳脚跟。尽管在BT技术方面可能不占优势,但依托IT技术的庇佑,IBM切入BT板块也会比其他新手要容易许多。IBM之所以能够较为顺利的进军基因领域,一方面是因为IT与BT结合的宿命使然,另一方面也跟这家公司自身勇于探索的基因和灵敏的市场嗅觉密不可分。

二、Intel:让数据分析更高效

随着生命科学领域数据爆炸式的增长,如何及时获取、快速分析、安全储存这些庞大的数据是研究者们急需解决的问题。与IBM不同,Intel选择将重点集中到生物信息领域。

2015年10月下旬,华大基因携手联合英特尔、阿里巴巴联合打造精准医疗云平台——BGI Online,其是一个简单高效安全的基因数据分析平台,旨在为研究机构、药厂和临床实验室等用户,提供基因组学的数据和应用,满足行业需要。用户可以在BGI Online上访问自己的数据,获取标准分析结果,也可以定制个性化的数据分析方案,并与其他授权用户分享数据和成果。

2016年11月3日,三家公司再次联合发布新版BGIOnline。华大基因表示,BGI Online会吸引第三方应用开发者和数据分析服务厂商,将他们的应用整合到公共平台中,最终打造成为类似苹果的APP Store。

2016年11月,Intel 联手博德研究中心(Broad Institute)签署了一份总价值 达2500万美元合作协议,两家公司将开展基因组信息整合计划。该协议致力于在未来五年内整合现有私人、公众以及云平台上的基因组数据以加速生命科学领域研究。

此次合作反应了目前日益增长的生物信息规模为科研机构带来的压力。博德研究中心希望能够通过与Intel的合作,将自身数据与外界数据相结合,打造一个更加统一的生物信息学平台。

Intel将为博德中线拥有的基因组分析工具GATK量身定做合适的硬件设施,建立包括公共云平台在内的硬件环境,帮组降低博德在利用和分析不同来源基因组数据时面临的压力。此外,博德研究中心还将在Intel的帮助下改造现有的软件工具,如其工作流运行引擎Cromwell以及Genomics DB,以保证这些工具能够在Intel基础的计算平台上兼容。这一软件优化将能够进一步加强中心对相关数据的处理能力。如果这一计划得以实现,研究人员相信将会为药物研发以及临床诊断带来巨大变革。最双方还希望帮助生物医药公司、学术机构以及医疗保险提供者在内的多个使用者打造一个基因组数据共享平台。

2016年6月9日英特尔携手合作伙伴推出了“英特尔精准医疗伙伴计划(Intel BioIT Partners)”,共同推进计算技术在生命科学和医疗领域的创新和应用。同时,英特尔公司与上海交通大学、上海市儿童医院,香港大学,北京诺禾致源生物信息科技有限公司,以及北京荣之联科技股份有限公司签署战略合作备忘录,合力推动精准诊断、疾病预防等创新服务的落地和实践。

Intel是基因组学代码的开源性作者。他们优化顶级代码确保基因组学处理运行的高效性。Intel最大的贡献是显著提高了基因组分析速度,通过硬件和系统解决方案,将测序和处理时间显著降低。

三、苹果:用户群是先天优势

苹果在移动设备领域积累了大量的用户群,如果这些用户中有5%的转化率,放在任何领域都是一个庞大的市场。Illumina公司就清楚这一点。

2009年秋,全基因组测序公司Illumina 时任首席执行官Jay Flatley宣布将为iphone开发应用程序MyGenome,可允许用户在移动设备上访问自己的全基因组测序。但当时这还只是一个概念产品。Flatley用一系列幻灯片展示了这个概念产品:“最终,我们认为数据续在移动设备或者云上。我们认为iphone类型的设备是这些数据的最终居所。”

四年后,MyGenome姗姗来迟。2012年4月,Illumina公司宣布iPad的MyGenome应用推出。应用程序可以帮助用户探索一个真正的人类基因组和查看报表的重要的遗传变异,通过一个简单的,直观的,和遗传数据探索和学习教育的接口。

2016年3月 CareKit 项目宣布的同时,苹果还宣布了ResearchiKit 项目。基于23andme的平台,ResearchKit最终还可能分享用户的基因数据。此外,苹果还增加了常见的医学测序项目。要运行这个平台,首先需要用户提供唾液样本,创建基因数据后保存在 ResearchKit 的云计算平台中,医院和其他研究人员可以连接ResearchKit 平台获得大量研究样本,从而让一手资料的收集过程不再困难。ResearchKit平台上已经有不少科研机构开发的APP,取得了不少成果,比如罗彻斯特大学、赛智生物网络共同推出的 mPower,可通过小测试、简单提问、让患者动动手脚的做法来判断帕金森症的病情状况,至今已有超过 10000 人参与,这是有史以来最大的一次帕金森症临床研究。

“ResearchiKit的反响非常好。几乎一夜之间,许多ResearchiKit学者成为史上最大,研究人员也可获得许多简介,发现很多不可能。”苹果COO Jeff williams表示:“世界各地的医疗研究人员都可以利用iphone 来改变我们对复杂疾病的认知,在医疗研究的机会是无限的。”

“这项新技术为研究人员提供了整合遗传学的钥匙。”23andme首席执行官安妮沃西基表示:“这将是研究范围更广泛,结合遗传学平台与ResearchiKit将为促进疾病研究。”

现任 CEO 蒂姆·库克(Tim Cook)多次明确表示,医疗领域是苹果公司一个“巨大的”机会。牵手 IBM 开展健康医疗大数据合作打造沃森健康云平台、与医疗机构的合作、以及正在筹备中的世界一流医疗科技团队,无一不显示着苹果在医疗领域的野心和抱负。从影响力、技术和资源上来看,苹果公司的确是做人群健康数据研究的不二之选。

四、Facebook:不止会做慈善

与苹果走类似路线的,还有Facebook。扎克伯格在医疗领域的布局绝不仅仅是做慈善那么简单。

2015年3月,Facebook推出类似ReserchKit的基于研究应用的“Genes For Good”,可利用Facebook招募志愿者。

该项目由密歇根大学的研究人员开发,用以激发用户对基因检测的积极性。参与者可使用“Genes for Good”参与研究、回答与健康有关的问题、并查看与他们健康相关的信息概要。这个正在进行的研究旨在帮助人们了解自己的基因史,以及相较于其他参与者的日常健康习惯。

据了解,目前该项目已经累计获得超过8000名参与者,但其中合格的只有不到4000人。接下来,公司计划简化资质审核程序。基于在密歇根的试水,Faceboo还可能将这一项目进行扩大。

五、微软:给基因检测来点程序猿风

而对于微软来说,云服务和移动项目一直是优先业务。2016年微软在云资本性支出上花费约89亿美元,超过了亚马逊的68亿美元。变更发展方向的微软不可能错过这个机会。

2016年2月,微软宣布与Spiral Genetics达成合作,将在微软云平台上共同部署开发下一代测序数据管理和分析工具BioGraph™ Suite。基于BioGraph™ Suite,用户可实现在全世界任何地点访问计算资源,同时还可获得企业级的数据安全体验。同时Spiral Genetics还将帮助提高BioGraph™ Suite的方便性和灵活性,帮助临床医生和研究人员更加方便的访问和共享数据。

2009年7月,微软启动了Microsoft Biology Initiative 项目。该项目期望给生物信息学和生物学领域带来新的技术和工具,项目分为两个主要部分,即Microsoft Biology Foundation 和 Microsoft Biology Tools。MBF 是一个不依赖任何语言的生物信息学工具包,而 MBT 则是一个工具集,它能帮助生物学和生物信息学研究人员更有效的做出科学发现。

除了在提供云服务的产业领域上差异化之外,微软还开始“玩”起了基因。微软还试图在储存技术上实现差异化,基因科技再一次起了关键作用。

2016年7月,微软于宣布其DNA存储技术实现了关键突破。微软已成功向数百万DNA写入了10倍于此前的数据,尽管也烧了不少钱。随着生物技术的进步,DNA读写工具的成本正在下降,微软从中看到了借力生物科技行业的研究成果取得存储技术革新的机会。该项目的首席研究员施特劳斯估计,一个鞋盒那么多的DNA就足以保存100个大型数据中心的数据,微软希望尝试基于DNA的端到端保存信息系统。微软并未披露此次DNA数据存储项目耗费的成本,不过既然已经有了基因读取成本在短时间内取得戏剧性下降的先例,不妨对基因写入的成本下降保佑乐观态度。

光用基因存储数据不够,微软还希望利用“DNA+计算机”技术攻克癌症。2016年9月,近日微软宣布了一项宏伟的计划,利用计算机科学,希望在10年之内解决癌症。这个计划涉及很多宏大的项目,其中一个最令人感兴趣的项目是发明超小的DNA计算机,这种计算机能进入人体并运行,监视癌细胞并且重新编码这些癌细胞,让癌细胞转化为健康细胞。为了让这个计划成功,微软不仅在电子领域积极探索,也从全世界集合了在癌症各个领域的生物学家和计算机科学家。

当然,作为一家IT公司,微软也一直致力于基因组数据计算和分析工具的提速和优化。2016年10月,微软推出全新计算法Burrows-Wheeler Aligner (BWA)以及全新基因组分析工具包 Genome Analysis Toolkit (GATK)。对比之前的版本,(GATK)的运算效率可提高7倍。这对急重罕见病患者而言,节省下来的24小时具有重大意义。

从烧钱研究DNA数据存储项目就可以看出微软是一家极其执着的公司。从目前的布局来看,微软多是集中在云计算和数据服务层面,基因之路也走的很有程序猿风格。

六、谷歌:最走心非你莫属

谷歌应该是这几家公司中最看好基因技术的一家。与IBM的合作策略不同,谷歌更多是采取投资战术。在医疗健康领域,谷歌一共投资了41家公司,其中有7家来自基因领域。

最先投资的当然是自己老婆(前妻)的公司。2007年5月,谷歌投资消费基因检测先驱公司23andme。这是一家为客户提供完全个人化DNA测试服务的公司,客户只需邮寄一份自己的唾液样本并支付99美元,即可进行DNA测试。测试结果在4-6周之后出来,客户可以通过在线的方式查看。最后生成的测试报告涉及250 多项与健康相关的特点,甚至还包含家谱、病史、遗传性状、对药物的反应预测等信息。23andMe还引入了社区的模式,客户可以通过自己的基因形成独特的圈子,将自己个性化的页面相互链接。

谷歌非常看好基因研究的生命科学技术,Google Ventures更是看好基因技术在癌症领域的潜力。

2011年10月,谷歌宣布投资癌症检测公司Foundation medicine。Foundation medicine是一家提供癌症全基因组测序及分析的公司,它让“个性化医疗”进入了一个新的领域,让医生能够根据患者的遗传信息制定有针对性的癌症治疗方案。乔布斯曾使用过这一服务,虽然没有挽回自己的生命,但乔布斯坚信这次尝试具有深远价值。谷歌还拥有Foundation Medicine公司4%的股份,Foundation Medicine的大股东中,还有罗氏这样的顶级基因测序公司。

2016年摩根大会上,Illumina宣布成立癌症血液检测子公司Grail,共同出资的公司中就有ARCH venture和Google Ventures。Grail主要从事通过简单的血液测试进行癌症筛查的业务,以Illumina的测序技术为技术支持,Grail将通过直接测量血液中的循环核酸进行泛癌症筛查。

值得一提的是参与投资的还有比尔盖茨、Bezos Expeditions、和Sutter Hill Ventures,Grail计划将于2019年推出一个能做多种癌症早期检测、定价1000美元以内的产品,旨在筛查出没有癌症症状的患者,以便能够在治愈率最高的早期阶段发现癌变。

不仅如此,谷歌相信基因技术“包治百病”。2013年7月,谷歌还投资了自闭症检测突破者SynapDX。关于自闭症,研究发现提早治疗能很好的改善这种病症。SynapDX CEO Stan Lapidus认为他的公司将能够优化自闭症领域的治疗,因为以前医生都是通过一些外部的行为判断去确诊,很容易误诊,也没有真正的科学依据。SynapDx将通过血液基因检测提供很好的自闭症“科学依据”。SynapDx试图结合血液测试、基因活性图谱及高等生物信息学技术,让家长和医生能够以比现有的方式更快、更早的诊断自闭症儿童,从而提升治愈可能。

2016年10月,谷歌又与好伙伴ARCH Venture共同投资新锐生命科学研究公司Genomics Medicine Ireland(GMI)。据了解,GMI公司于2015年在爱尔兰成立,创始团队来自生命科学企业家、投资者与研究员。公司正在创建人类基因组数据分析平台,以便更好的了解基因在疾病与罕见病中的作用,并研发出新的预防与治疗方案。

而谷歌在基因数据领域的布局,要从2011年说起。2011年10月谷歌一共投资了两家基因领域相关公司,一家是前文中提到的Foundation medicine,另一家则是致力于打造云端 DNA 数据库的创业公司DNAnexus。此外,谷歌还将与DNAnexus一起打造一个巨大的开放式 DNA 数据库,并将共同接管联邦政府的国家生物技术信息中心(NCBI)的数据。这些数据将合并进入DNANexus的DNA信息历史文档,并储存于谷歌的云计算服务器,这是谷歌的云计算服务器中最大的第三方数据资料,免费向医学研究者提供接入服务。

2014年3月,谷歌推出了谷歌基因组(Google Genomics)项目,用户每年只需花费25美元,就可以将人类基因组数据存储到云端。这是谷歌迈入DNA时代的第一款自属产品。利用谷歌的云端基础设施,提供应用程序接口(API)可实现DNA序列的储存、处理、分析以及分享。通过连接和对比数以千计(很快将以百万计)的基因组,谷歌将在未来10年内推动更多医学发现。领导这个项目的软件工程师大卫·格雷泽(David Glazer)说:“我们的机会是如何利用数据技术的突破来帮助实现这种转变。”

“Google Genomics”的云端服务,旨在帮助大学实验室和医院将患者或科研对象的生物基因储存到云端上,服务的目标是“探讨遗传变异交互”,意味着科研专家能够访问数百万的生物基因,并能轻松简单的进行对比分析。

Seven Bridges Genomics CEO Deniz Kural 表示,Google Genomics未来可能会颠覆癌症的诊疗方式,医生只需要将患者的基因数据与数据库中的匹配,就能够找到最适合的药物。

当然,谷歌不是唯一一家做这项工作的公司:亚马逊以及另外两家公司也紧随其后。截止2014年秋,Google Genomics至少已经积累了3500个基因组,更多的是私人项目。

2014 年 7 月,google X 实验室启动Baseline Study 项目,大量收集人类基因组标本并利用大数据合成健康人类基因图谱,为疾病的提早发现及治疗提供前提。

利用谷歌的云平台来储存,处理和共享基因组数据集。对比现阶段,将省去大部分的测序时间,同时可以帮助医生取得更好的测序结果,做出更好的个性化决策。

不仅是基因检测技术,谷歌对于对于基因编辑也抱有浓厚兴趣。 CRISPR是一种强大的“基因组编辑”技术,可对生物的DNA序列进行修剪、切断、替换或添加,谷歌认为:“CRISPR是生命科学市场最令人兴奋的研究领域之一。”该项技术有潜力治愈顽固性遗传性疾病。

2010年12月,谷歌投资基因疗法公司iPierian。iPierian是一家利用细胞编程技术,通过修改基因来治疗疾病的生物技术创业公司,该公司专攻类似帕金森氏症、脊髓性肌萎缩症和肌萎缩硬化症等顽疾,另外也利用干细胞来研发新药。该公司在科技领域的领导地位将加快新疗法的开发,从而将诱导功能干细胞 (iPS) 应用于疑难病患者。

俯瞰谷歌的基因地图,涵盖癌症、消费基因和基因数据各个热门领域,同时还顺便带了一笔基因编辑领域。最走心奖非你莫属!

尽管以上几家公司的路线风格各有不同,但不难看出他们都是利用自己的先天优势逐步深入布局。像苹果、Facebook这样更偏C端用户的公司,往往选择从C端到B端;而像IBM、Intel和微软这样IT基因的公司,则选择从自身擅长的云服务和数据服务入手。但无论走哪条路,可以肯定的是各大巨头都开始抢滩基因市场。除了以上几家,像亚马逊、菲利普等科技公司也在精密布局。

如今,无论是从技术还是市场来看,基因检测都已经慢慢成熟。同时人们也在思考基因测序之后的延伸应用,保险、健康管理、临床以及制药领域开始频频与基因领域互动。可以说基因测序早已不是单单一项技术,而是一个产业。尽管这些科技巨头都不是生物公司,但凭借灵敏的嗅觉早在多年前就已经开始布局。这样有开拓新业务实力,同时又有鲜明的自我属性的科技巨头进入基因领域,相信会碰撞出新的灵感和火花。

文|周梦亚

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