微流控技术开创单细胞样品制备新机遇
2016-02-20 09:56:46 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
识别细胞种群中单个细胞之间的差异可帮助我们理解种群的异质性和行为模式。有别于只考虑平均值的细胞集合整体分析，单细胞分析可以鉴定相同样本中细胞之间的微小而关键的变化。然而，实现单细胞分析仍面临诸多挑战，如细胞分选、细胞分离、细胞溶解和纯化。
微访谈：Sphere Fluidics公司首席执行官Frank Craig
目前，样品制备是体外诊断（IVD）所面临的主要挑战之一，单细胞分离也不例外。
识别细胞种群中单个细胞之间的差异可帮助我们理解种群的异质性和行为模式。有别于只考虑平均值的细胞集合整体分析，单细胞分析可以鉴定相同样本中细胞之间的微小而关键的变化。然而，实现单细胞分析仍面临诸多挑战，如细胞分选、细胞分离、细胞溶解和纯化。Yole Développement通过对该领域市场和技术趋势的深入研究，发布了题为《应用于样品制备的微流控技术》的报告。
基于上述背景，Yole Développement（以下简称Yole）的首席执行官兼总裁Jean-Christophe Eloy采访了Sphere Fluidics公司的首席执行官Frank Craig博士（以下简称FC），FC博士同时拥有MBA学位。近期，Sphere Fluidics公司获得了700万美元的投资，用于Cyto-Mine®的研发，Cyto-Mine®是一款独特的单细胞分析系统。以下是访谈内容。
Yole：您可以简单介绍一下Sphere Fluidics公司及其发展历程吗？
FC：Sphere Fluidics（以下简称SF）公司起源于剑桥大学，是一家专注于单细胞分析生命科学工具及其衍生产品开发的公司。我们的战略是开发产业化的单细胞分析系统，用于通过单细胞分析进行快速、超高通量治疗方法研究（如Cyto-Mine®系统）。我们的目标市场空间估值超过10亿英镑/年，我们最主要的市场是生物制药研究和开发。
SF公司拥有54项专利和2个商标，创造了超过1200万英镑的拨款和资金。目前为止，我们已经融资400万英镑，并且刚刚在新一轮融资的第一阶段完成约500万英镑的融资，下一轮融资也已正在规划中。
从刚开始与制药行业开展合作项目——开发新型生物芯片和工作流，SF公司的关注点已经转向单细胞分析系统的研发。两年前，我们意识到SF公司的液滴技术在复杂的单细胞工作流中运作良好，我们便开始与业内主要厂商交流来确定他们对单细胞分析仪器的需求。我们的研发计划始于2015年2月，2015年10月第一代 Cyto-Mine®系统问世。我们有多项合作和技术接入项目正在进行中，我们第二代Cyto-Mine® 系统将于2016年11月问世。目前，一些制药行业的合作伙伴和研究中心正在测试第一代 Cyto-Mine®平台。
Yole：SF公司的核心竞争力和附加价值是什么？
FC：我们最初目标是提供研发服务，在发展过程中，SF逐渐转型开始研发分析系统。基于上述技术，公司开发了Cyto-Mine®系统，一款将四个生物芯片集成到一个一次性无菌封装模块的桌面系统，名为Cyto-CartidgeTM。该系统可以制备、分析单细胞，并将每个单细胞分配到独立微球中去。该系统对制药企业的单细胞分离工作非常重要。
Cyto-Mine®系统本身是一款单细胞分析和单克隆性保证系统，单细胞分析、复制、分离技术对生物制药的研究和开发极其重要。传统技术，如高通量筛选、蛋白分泌检测、细胞快速分选、将单细胞分配给微孔板或单克隆性验证，只能提供部分解决方案。Cyto-Mine®系统将成为世界首款可以在单一系统中自动完成各项功能的集成设备，成本更低的同时，低剪切应力则能保证更好的细胞修复。
第二代Cyto-Mine®系统
Yole：请描述一下SF公司现有的产品和合作伙伴。
FC：我们仍有很多持续性的研发合作，但我们公司的成长更专注于单细胞制备和分析设备的研发和销售。一次性Cyto-Cartridge™ （10cm x 8cm）是由SF公司和索尼DADC生命科学合作设计，并由后者制造生产的微流控分析盒。该分析盒可以在几小时内扫描100万个细胞，Cyto-Cartridge™设备的价格大约在800美元左右，与传统技术相比，节约了将近50倍的成本。
第一代Cyto-Cartridge™微流控芯片流道分布
Cyto-Mine®系统由SF公司和TTP公司设计。
Yole：单细胞分析是一项快速发展并具有诸多潜在应用的技术（包括药物研发、毒性检测、生物产品和筛查），并且横跨不同市场，如生物制药、生物疾病、基因组学和化妆品。上述研究领域在单细胞层级操作的优势是什么呢？
FC：单细胞分析可以生成优化的统计数据，因而能提供更多的信息，帮助我们了解细胞群体中的异质性。很明显，这种方法是对组织基础和细胞群体研究的有效补充，为了得到上述分析，你需要一组细胞群体来弄清楚细胞之间的相互影响。凭借Cyto-Mine®系统，我们正瞄准全球2000名潜在用户的五大市场和应用，包括：
* 生物制药研究和开发市场：生命科学领域和医药行业通过单细胞研究快速筛选成千上万的抗体，市场规模达到2.14亿英镑，年增长率为10%。
* 干细胞工程、分离和分析市场，市场规模达到5.8亿英镑，年增长率为14%。
* 单细胞疾病研究，例如：传染病，市场规模达到6000万英镑，年增长率为6%。
* 合成生物学/生物工艺：在成千上万变异体中找到合适的新型酶制剂，市场规模达到1.35亿英镑，年增长率为42%。
* 单细胞诊断和预后指征，例如：癌症市场，市场规模达到200亿英镑，年增长率为15%。
Yole：处理单细胞时，主要的困难是捕获、分离和保护目标细胞。在单细胞样品制备方面，与其它参考解决方案，如FACS相比，微流控技术有何优势？
FC：微流控技术是单细胞处理的理想平台。实现批量生产低价、复杂的Cyto-Cartridge™微流控分析盒，便是欧洲研发团队经过十余年的努力取得的显著优势。
微流控技术显著地节约了成本。时至今日，采用传统方法，一个单细胞实验的花费为3~5万美元。而使用我们的方法，采用800美元的Cyto-Cartridge™微流控分析盒，就会变得相当便宜，此外，一次性的微流控分析盒还避免了污染问题。
Yole：在您看来，广泛采用微流控技术进行单细胞样品制备所需要克服的其他困难还有什么？
FC：批量生产集成四片或更多生物芯片的Cyto-Cartridge™微流控分析盒并非易事，但是目前我们已经解决了主要的技术和制造问题。作为一家小型欧洲公司，我们所面临的第二大挑战是如何正确布局全球市场。为了抢占先机，我们需要寻找合适的合作伙伴。新的资金注入使我们在大批量生产、商业发展和国际销售布局都可以行动地更快一些。
就全球而言，对高性能单细胞分离方法的需求已经存在数年，但技术却跟不上需求。现在不同了，今年我们会看到一些供应商的新产品大量涌入市场，并带来许多新的用户，推动市场快速发展。
即便如Illumina这样在基因组学领域的领先公司，最近也意识到他们现在进入的单细胞分析市场将成为一个巨大的市场。为此，Illumina近期宣布了一项与Bio-Rad公司（掌握高性能液滴技术）之间的紧密战略合作。
应用于样品制备的微流控器件市场
Yole：未来12个月，SF公司将有哪些计划？
FC：今年我们将专注于Cyto-Mine®产品发布和推广，我们希望在销售上取得2倍增长，并且预计2017年仍将保持相近的增速。
受访者简介
Frank Craig博士拥有大约20年的国际化、通用的管理经验，曾任职于葛兰素史克（GlaxoSmithKline）、阿莫仙生物科学（Amersham Biosciences）（担任研发部副总裁，阿莫仙生物科学后来被兼并成立通用健康生命科学），以及一些初创公司。曾负责目前知名并广泛应用的生物工具——绿色荧光蛋白（由2008年诺贝尔化学奖得主首次鉴定）的产品开发，以及许多其他生命科学产业相关的细胞产品、系统和服务。
Frank曾是极光生物科学公司（Aurora Biosciences，位于美国圣地亚哥）的联合创始人和副总裁，极光生物科学公司最高市值18亿英镑，后来被福泰制药（Vertex Pharmaceuticals）以4.2亿英镑的价格收购。Frank也曾是Smart Holograms公司（位于英国剑桥）的联合创始人和首席执行官，Smart Holograms公司曾被誉为英国发展最快的公司。Frank在天使和风险投资筹集了约2700万英镑的资金，通过纳斯达克上市筹集到2500万英镑资金，与全球生命科学和能源公司达成多项商业合作关系，合作成交记录估值为1.8亿英镑。Frank是Smart Holograms公司和TekCel公司（位于美国霍普金顿）的董事会成员，2010年5月，在其帮助下建立了Sphere Fluidics公司，后出任公司首席执行官。Frank不仅拥有格拉斯哥大学细胞生物和微生物学的博士学位，还拥有华威商学院的MBA学位。
延伸阅读：