編者按：隨著對 Grail 和 Helix 的分拆投資，以及精通軟件的 CEO 的加盟，Illumina 公司已經著手讓基因成為人們生活中更為重要的角色。本文如一管窺豹，讓我們更好地一睹這家神秘的基因測序公司真容，文章編譯自 FastCompany，作者 Christina Farr，雷鋒網編譯，未經允許不得轉載。

本篇主要提及 Illumina 是如何在基因測序領域確立自己的地位，下篇將介紹目前 Illumina 面臨的挑戰(zhàn)和機遇。

盡管研發(fā)成本一提再提，然而這并不能阻止 Illumina 當時的 CEO Jay Flatley，不斷地將自己的唾液和血液分裝成瓶，送往公司新開的實驗室。自 2009 年 1 月以來，Illumina 公司的科學家們就已踏上他們的第一個任務的征程——測序整個人類基因組。

這個內部被稱為 “ Jaynome ” 的項目，從 Flatley 的醫(yī)生處得到處方，以便科學家們探究與醫(yī)學相關的東西。實驗室花費數(shù)周及數(shù)萬美元，測得了該組基因組序列。當時公司新聘請的生物信息學家，Brad Sickler 回憶說：“我們感到壓力重重，很多工作都是第一次嘗試?！盝ay 是世界上做深度測序的前十人之一。

Jaynome 的實驗結果預示著一些潛力和挑戰(zhàn)——將基因測序引入醫(yī)療診斷。Flatley 說他得過一種被稱為“惡性高熱”的疾病，這種疾病會導致人體在全身麻醉的情況下突然死亡?！暗悄闳绻私馑脑?，這種病 100% 可以預防，”  Flatley 隨后告訴我們，“但幾乎沒有人知道這一點?！辈贿^ Flatley 小時候就明白這一點，否則他童年也不能幸存下來。在那個年代，沒有可靠的數(shù)據(jù)進行比較，想要從 350 萬到 400 萬變異體中抽絲剝繭也不是一件容易的事情。

總而言之，F(xiàn)latley 設立的 Jaynome 項目走的是“收集大眾化的基因信息”之路，從而使得該項技術對公眾來說更便宜、更好用。他的公司剛好在這方面發(fā)揮了重要作用。

一位手持測序儀器的技術人員正在公司內部實驗室?guī)着盼宋俗黜懙某売嬎銠C面前工作

Noel Spirandelli/ Fast Company

如果您曾經使用過 23andMe，Ancestry.com，或者任何其他基因測定服務，那么很有可能你的基因已經被價值 250 億美元的生物儀器設備測定過了。作為美國 DNA 測序領域的領頭羊，Illumina 通過銷售它的基因測定硬件給全世界的醫(yī)療開發(fā)人員，目前已經超過了所有的競爭對手。

將基因測定費用從 2001 年的 1 億美元降低到如今的 1000 美元，Illumina 功不可沒?！蹲匀弧冯s志曾指出：“它不僅僅超過了摩爾定律，而且讓曾經瘋狂的預言家們管住了嘴巴”。這個過程以往常常需要幾周，但是現(xiàn)在幾天就能夠完成——能一次性供 16 人使用的 Illumina 儀器（the HiSeq X Ten）僅需 3 天就能完成一次基因測序。一年算下來，這個數(shù)字達到了 18,000 人。

隨著消費者基因學知識的漸長，目前這項技術正快速從實驗室轉移至醫(yī)院、診室，甚至家庭。成立于 1998 的 Illumina 公司，正在尋求各種方法，旨在通過新的應用，將不斷發(fā)展的臨床診斷和消費者市場利用起來，然后成為一整個 DNA 生態(tài)系統(tǒng)中必不可少的部分。

與其他大公司一樣，Illumina 的挑戰(zhàn)是需要不斷創(chuàng)新，從而保持核心競爭力。該公司目前通過宣布一系列“月球探險”般的嘗試：Helix 和 Grail，翻開了新的篇章。Helix 和 Grail 將創(chuàng)建一個關于 DNA 信息的應用商店模式（APP），并且將早期的癌癥篩查結果傳遞到每個醫(yī)生的辦公室。今年夏天，經驗豐富的蘋果資深執(zhí)行官 Phil Schiller 加入了 Illumina 公司董事會，這無疑也讓這家生物公司在消費者市場方面如虎添翼。

“現(xiàn)在面臨的機遇就相當于互聯(lián)網在 20 世紀 70 年代時遇到的情形，一模一樣?！?/strong>

 “我們都親歷電腦技術的周期，過去它曾是大型主機，然后是辦公室設備，現(xiàn)在是人手一部的電話、電視、汽車和音樂播放器，這些都是電腦。” Schiller 如是說。在 Schiller 負責蘋果公司的應用商店很久之前，他曾經是麻省總醫(yī)院的系統(tǒng)分析學家?！拔艺J為基因測序技術的整個過程也將會是一個類似的過程，從很少的實驗室到商業(yè)環(huán)境、醫(yī)院，然后最終變?yōu)樵谖覀兩钪薪洺Ｓ玫囊环N技術?！?/p>

另一個大的變動是，F(xiàn)latlye 在掌管公司 17 年后，今年夏天也退休了。繼任者是善于言辭的麻省理工畢業(yè)的計算機科學家 Francis deSouza ，之前任職于賽門鐵克（Symantec），被招聘過來主要負責擴大公司的世界版圖和開發(fā)應用于公司設備上的軟件產品。DeSouza 也帶頭做一些文化變革，包括為員工提供福利，例如 16 個小時的帶薪志愿時間和對未確診疾病的免費篩檢機會等。

在 Jay Flatley 的帶領下，Illumina 公司轉敗為勝，成為市場上毫無爭議的領頭羊

不過也有批評者指出，要在不侵犯消費者的隱私前提下擴大消費者市場，對 Illumina 來說是個挑戰(zhàn)。初創(chuàng)公司已經進入了臨床診斷市場，獲取了從“液體活體組織檢查”到“后期癌癥監(jiān)察”（根據(jù)商業(yè)咨詢公司 Research and Markets 預計，這個市場到 2020 年能達到 10 億），對基因遺傳病例如唐氏綜合癥（在 2022 年末消費市場能達到 24 億），以及非侵入性的孕期檢查等等一系列的執(zhí)照。這些公司中的大多數(shù)在診療和消費者領域在分析時都依賴于 Illumina 公司的設備。

 “我認為企業(yè)家、投資者和其他公司對 Illumina 擔心和疑慮的是，Illumina 是否能夠打敗競爭對手”。Illumina 的聯(lián)合創(chuàng)始人、前首席執(zhí)行官 John Stuelpnagel 說。如果 Illumina 能夠完全緊密照計劃前進，很多人預言 Illumina 將迎來未來黃金 5 年。

 “只有不到 3% 的人知道關于他們自身的基因數(shù)據(jù)”， 瑞士聯(lián)合銀行的一名生物技術分析家 Jonathan Groberg 補充說?！斑@個機遇相當于互聯(lián)網在 20 世紀 70 年代時遇到的情形，一模一樣。”

| 隱藏在 DNA 里的硬件

Illumina 總部位于 San Diego ，和硅谷的技術園相似。辦公室明亮通透，盡管我到訪的那天是霧天，員工工作區(qū)域異常寬敞，此外還有咖啡店和自助餐廳（餐食并不免費，這也在一定意義上為資源合理利用做了示范）。高級管理人員在一個個隨處可見的小隔間中工作，沒有獨立的辦公室。在上任的前幾周，作為 CEO 的 DeSouza 一上任就縮小了行政管理層的隔間大小，以便與同事溝通。這樣一來，即便是高層也能夠打破日程，隨時接受任何人提問或建議。

Francis deSouza 從賽門鐵克招募而來，旨在擴大 Illumina 的軟件供應

Flatley 作為 Illumina 的前任 CEO ，一直是公司“創(chuàng)新文化”的象征，無論是前雇員還是在職員工都對他給予高度贊譽?，F(xiàn)在公司已經發(fā)展到 5000 名員工，每年的預算高達超 20 億美元。而回溯到 2003 年后期，也就是公司成立后的第五年，那時公司還幾乎沒有盈利，深陷于與更大、更有資金實力的公司的激烈競爭中。

在 Flatley 做出買下 Solexa 的戰(zhàn)略性決定后，一切都開始發(fā)生改變。Solexa 是英國一家擁有綜合性測序技術的生物技術創(chuàng)業(yè)公司。從 2007 年始，Illumina 的研究者們改進了該項核心技術，并建立了全球性分布的營銷網絡。執(zhí)行團隊則修改了一些流程，以保證新產品在不同區(qū)域快速發(fā)展。

 “當我們的天賦、方法、產品開發(fā)戰(zhàn)略走到一起，我們展現(xiàn)出了難以置信的創(chuàng)新能力”。Stuelpnagel 回憶說，“這是一種創(chuàng)新文化，隨時意識到其他人在試圖超越我們，是一種健康的心理暗示?！痹?5 年中，很多其他的競爭者如 Roche（一度是 Illumina 的潛在買家）和 Complete Genomics 都走上了消亡或者被并購的命運。

2009 年，F(xiàn)latley 提出通過設立政府許可的實驗室，在實驗室測試新設備，使之用于新一代測序技術，甚至能夠在特殊場合的醫(yī)療診斷中派上用場。

為了打開整個基因測序的市場，F(xiàn)latley 發(fā)起了一個名為 UYG（了解你自己——基因項目）的消費者基因推進項目，這個項目比 23andMe 或 Ancestry 提供更深層次的基因服務，當然這個項目需要收取一定費用。參與者花費不到 3000 美元，便可了解他們對某種藥是否有耐藥性，比如華法林（Waterfarin），或者一種代表可能得乳腺癌或卵巢癌的突變基因。Illumina 的 Erica Ramos，一位全職在 UYG 工作的基因咨詢員，告訴我他們能夠在 2% 的人群中發(fā)現(xiàn)一種顯著的變異?！笆聦嵣衔覀儸F(xiàn)在大部分的工作就是提高人們對基因的意識，”她說。

完成基因測序的實驗室里陳列著一排排各種規(guī)格、嗡嗡作響的電腦。其中一臺叫 HiSep X Ten ，和辦公室復印機差不多大，作為一整套儀器設備，售價高達 1 千萬美元。全球共有 35 家客戶擁有至少其中的一臺設備，其中包括悉尼 Garvan 醫(yī)療研究所和馬薩諸塞州劍橋 Broad 研究所，他們有時也被外界稱為“ X Ten俱樂部”。

適合更多的目標用戶的低端儀器，則像臺式電腦一樣大小，被賣給分子生物學家，病理學家和腫瘤學研究人員，每臺 5 萬美元左右。

Illumina 通過賣這些儀器給學校、制藥公司、生物公司，占領了基因測序 70% 的市場。在 Flatley 作為 CEO 的任職期間，產品因品控嚴格而得以樹立聲望，使得 Illumina 成為 2014 年首屈一指的可以完成 1000 美元的基因圖譜的公司。

“現(xiàn)在，Illumina 在基因行業(yè)就如同一只 800 磅的大猩猩”， 當被問及 Illumina 公司的影響力時，23andMe  公司的研發(fā)總監(jiān) Joyce Tung 如是說。

“如果不是在 Illumina 公司，我還從未遇到過一臺這么優(yōu)秀的儀器”， Andreessen-Horowitz-backed genomics startup Freenome 公司的創(chuàng)始人兼 CEO，Gabriel Otte 補充道，“我的博士研究領域也是基因學。”

有生物技術專家預測，隨著儀器價格平穩(wěn)化，基因測序的核心技術將變得商業(yè)化，甚至在未來變得前景堪憂。不過 Flatley 確信在可預見的將來這并不會發(fā)生?！凹幢惆l(fā)生也將會需要一段很長的時間?！?/p>

近段時間以來，Illumina 面臨來自賽默飛科技、沃爾瑟姆、以及馬薩諸塞州提供從反興奮劑到轉基因農作物生產等各種服務的跨國公司的嚴峻競爭。而隨著它進入臨床診斷市場，Illumina 很快也將與歐洲供應商 QIAGEN 交鋒。當然，在更多有利可圖的市場領域，還會有很多其他正在崛起的競爭者，例如有的在尋找可能導致癌癥疾病的染色體結構點，或者一些可能被短鏈讀取技術遺漏的遺傳性疾病的“長鏈-讀取”測序技術制造者。

此外英國的 Oxford Nanopore 公司也是潛在的對手之一。該公司專門生產小巧、便攜式的測序儀器，并聲稱該儀器能夠提供實時的報告，運用在包括國家空間站在內的各領域。Oxford Nanopore 的 DNA 長鏈讀取技術通過測量電流變化來測定核苷酸通過細胞核的變化。盡管它在快速診斷如寨卡病毒等疾病方面帶來了希望，但批評者也指出該技術缺乏準確性，。

從我對話過的超過 6 位專家來看，在未來一段時間，Illumina 不大可能被 Oxford Nanopore 或其他一些新成立的公司擊倒。一部分原因是因為 Illumina 在研發(fā)方面的大額投入，而另外一些諸如 10X Genomics 這樣的新型生物公司也大大擴充了 Illumina 在基因測序應用方面的供貨渠道。另一部分原因是和早前的競爭者一樣，Illumina 公司在利用訴訟來保持其競爭力方面嘗到了甜頭。

Illumina 在 2009 年相繼對 Oxford Nanopore 超過 1800 萬美元和 2010 未披露的投資數(shù)額之后，今年早些時候， Illumina 收回投資并申請起訴該公司，宣布該英國公司的技術包含從其專利中竊取的技術。Oxford Nanopore 回應已經回信給美國國際貿易委員會，宣稱該起訴近似于承認“在主機和臺式電腦上可用的貿易，被限制于在智能手機上使用”，Illumina 意圖扼殺潛在的競爭對手和提高它的壟斷地位。這家公司同時告訴委員會 Flatley 之前已經以法律顧問的身份參與了其公司的董事會。

少數(shù)局外觀察者推測，真正的戰(zhàn)爭是關于 Oxford Nanopore 技術是否有一天會替代 Illumina 在基因市場提供硬件和服務。該訴訟案件于八月結案。

其他觀察員認為，類似訴訟在生命科學界是常有的事，拿 Illumina 來說，在它還沒成為巨頭的過去幾年，同樣也被很多比它大的競爭對手起訴過。大型生物技術公司一方面承受著來自股東快速擴張的壓力，一方面要躲避同業(yè)競爭者的追堵。

從當下所處的位置看來，事實上，Illumina 公司和現(xiàn)存的每一家基因公司的關系都是亦敵亦友。盡管采訪過程有人言辭中透著 Illumina 公司侵犯其領域的擔心，他們也不愿意公開談論它。

Groberg 說：“只要 Illumina 進入臨床醫(yī)學市場，唇槍舌劍在所難免?！?/p>

采訪期間，我反復聽到的 Illumina 公司的一個論調是，它不會與它的客戶競爭。不過隨著它關于生育健康的新業(yè)務的試水，這個概念似乎并不成立。

2013 年，Illumina 公司以 3.5 億美元收購一家名為 Verinata Health 的公司，給該行業(yè)造成了不小的沖擊，(一位高管稱此舉“令人費解”)，在稱為無創(chuàng)性產前測試( NIPT )的領域，Verinata 公司從某種意義上說，是 Illumina 公司客戶的直接競爭對手。這是一項通過分析胎兒 DNA 在母親的血液循環(huán)從而表征染色體條件跡象的技術。該技術現(xiàn)在市場價值 10 億美元，每年產生近百萬的銷售額。

我問 Illumina 公司首席商務官 Christian Henry， 對其他 NIPT 供應商而言，對 Verinata 的收購是否是一個明確的競爭行動，尤其是一些像 Natera 這樣位列 Illumina 公司前幾位的大客戶?！皩τ谖覀儊碚f，在多大程度上與我們的客戶競爭是一個基礎性的問題，”他的回答顯得尤為謹慎。

Henry 強調，公司正試圖避免和醫(yī)生之間發(fā)生直接銷售行為。取而代之的是，Illumina 公司選擇賣給實驗室或其他希望使用設備的 NIPT 公司。盡管如此，考慮到該領域已經非常有很多入局者，而且也倍受爭議，不難看出，這也是為什么其他 NIPT 供應商受到威脅的原因?！癐llumina 公司希望在各大實驗室中普及 NIPT 測試的能力，當然，選擇權在他們手上，”Groberg 補充道。

via fastcompany

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