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(jīng)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(wǎng)編譯，未經(jīng)允許不得轉(zhuǎn)載。

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

盡管研發(fā)成本一提再提，然而這并不能阻止 Illumina 當(dāng)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(xué)家們就已踏上他們的第一個任務(wù)的征程——測序整個人類基因組。

這個內(nèi)部被稱為 “ Jaynome ” 的項目，從 Flatley 的醫(yī)生處得到處方，以便科學(xué)家們探究與醫(yī)學(xué)相關(guān)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(dāng)時公司新聘請的生物信息學(xué)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(jié)果預(yù)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(dǎo)致人體在全身麻醉的情況下突然死亡。“但是你如果了解它的話，這種病 100% 可以預(yù)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(jìn)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(shè)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(shù)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(shù)人員正在公司內(nèi)部實驗室?guī)着盼宋俗黜懙某売嬎銠C(jī)面前工作

Noel Spirandelli/ Fast Company

如果您曾經(jīng)使用過 23andMe，Ancestry.com，或者任何其他基因測定服務(wù)，那么很有可能你的基因已經(jīng)被價值 250 億美元的生物儀器設(shè)備測定過了。作為美國 DNA 測序領(lǐng)域的領(lǐng)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(jīng)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。《自然》雜志曾指出：“它不僅僅超過了摩爾定律，而且讓曾經(jīng)瘋狂的預(yù)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(dá)到了 18,000 人。

隨著消費者基因?qū)W知識的漸長，目前這項技術(shù)正快速從實驗室轉(zhuǎn)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(yīng)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(guān)于 DNA 信息的應(yīng)用商店模式（APP），并且將早期的癌癥篩查結(jié)果傳遞到每個醫(yī)生的辦公室。今年夏天，經(jīng)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(jī)遇就相當(dāng)于互聯(lián)網(wǎng)在 20 世紀(jì) 70 年代時遇到的情形，一模一樣。”

 “我們都親歷電腦技術(shù)的周期，過去它曾是大型主機(jī)，然后是辦公室設(shè)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(fù)責(zé)蘋果公司的應(yīng)用商店很久之前，他曾經(jīng)是麻省總醫(yī)院的系統(tǒng)分析學(xué)家?！拔艺J(rèn)為基因測序技術(shù)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?jīng)常用的一種技術(shù)。”

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(jī)科學(xué)家 Francis deSouza ，之前任職于賽門鐵克（Symantec），被招聘過來主要負(fù)責(zé)擴(kuò)大公司的世界版圖和開發(fā)應(yīng)用于公司設(shè)備上的軟件產(chǎn)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(jī)會等。

在 Jay Flatley 的帶領(lǐng)下，Illumina 公司轉(zhuǎn)敗為勝，成為市場上毫無爭議的領(lǐng)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(kuò)大消費者市場，對 Illumina 來說是個挑戰(zhàn)。初創(chuàng)公司已經(jīng)進(jìn)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(yù)計，這個市場到 2020 年能達(dá)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(dá)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(lǐng)域在分析時都依賴于 Illumina 公司的設(shè)備。

 “我認(rèn)為企業(yè)家、投資者和其他公司對 Illumina 擔(dān)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(jìn)，很多人預(yù)言 Illumina 將迎來未來黃金 5 年。

 “只有不到 3% 的人知道關(guān)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(shù)分析家 Jonathan Groberg 補(bǔ)充說?！斑@個機(jī)遇相當(dāng)于互聯(lián)網(wǎng)在 20 世紀(jì) 70 年代時遇到的情形，一模一樣?！?/p>

| 隱藏在 DNA 里的硬件

Illumina 總部位于 San Diego ，和硅谷的技術(shù)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(kuò)大 Illumina 的軟件供應(yīng)

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(yù)?，F(xiàn)在公司已經(jīng)發(fā)展到 5000 名員工，每年的預(yù)算高達(dá)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(shù)的生物技術(shù)創(chuàng)業(yè)公司。從 2007 年始，Illumina 的研究者們改進(jìn)了該項核心技術(shù)，并建立了全球性分布的營銷網(wǎng)絡(luò)。執(zhí)行團(tuán)隊則修改了一些流程，以保證新產(chǎn)品在不同區(qū)域快速發(fā)展。

 “當(dāng)我們的天賦、方法、產(chǎn)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(shè)立政府許可的實驗室，在實驗室測試新設(shè)備，使之用于新一代測序技術(shù)，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(jìn)項目，這個項目比 23andMe 或 Ancestry 提供更深層次的基因服務(wù)，當(dāng)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(fù)印機(jī)差不多大，作為一整套儀器設(shè)備，售價高達(dá) 1 千萬美元。全球共有 35 家客戶擁有至少其中的一臺設(shè)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(biāo)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(xué)家，病理學(xué)家和腫瘤學(xué)研究人員，每臺 5 萬美元左右。

Illumina 通過賣這些儀器給學(xué)校、制藥公司、生物公司，占領(lǐng)了基因測序 70% 的市場。在 Flatley 作為 CEO 的任職期間，產(chǎn)品因品控嚴(yán)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(dāng)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(bǔ)充道，“我的博士研究領(lǐng)域也是基因?qū)W?！?/p>

有生物技術(shù)專家預(yù)測，隨著儀器價格平穩(wěn)化，基因測序的核心技術(shù)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(yù)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(zhuǎn)基因農(nóng)作物生產(chǎn)等各種服務(wù)的跨國公司的嚴(yán)峻競爭。而隨著它進(jìn)入臨床診斷市場，Illumina 很快也將與歐洲供應(yīng)商 QIAGEN 交鋒。當(dāng)然，在更多有利可圖的市場領(lǐng)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(dǎo)致癌癥疾病的染色體結(jié)構(gòu)點，或者一些可能被短鏈讀取技術(shù)遺漏的遺傳性疾病的“長鏈-讀取”測序技術(shù)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(chǎn)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(nèi)的各領(lǐng)域。Oxford Nanopore 的 DNA 長鏈讀取技術(shù)通過測量電流變化來測定核苷酸通過細(xì)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(shù)缺乏準(zhǔn)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(kuò)充了 Illumina 在基因測序應(yīng)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(shù)包含從其專利中竊取的技術(shù)。Oxford Nanopore 回應(yīng)已經(jīng)回信給美國國際貿(mào)易委員會，宣稱該起訴近似于承認(rèn)“在主機(jī)和臺式電腦上可用的貿(mào)易，被限制于在智能手機(jī)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(jīng)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(guān)于 Oxford Nanopore 技術(shù)是否有一天會替代 Illumina 在基因市場提供硬件和服務(wù)。該訴訟案件于八月結(jié)案。

其他觀察員認(rèn)為，類似訴訟在生命科學(xué)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(shù)公司一方面承受著來自股東快速擴(kuò)張的壓力，一方面要躲避同業(yè)競爭者的追堵。

從當(dāng)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(guān)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(lǐng)域的擔(dān)心，他們也不愿意公開談?wù)撍?/p>

Groberg 說：“只要 Illumina 進(jìn)入臨床醫(yī)學(xué)市場，唇槍舌劍在所難免。”

采訪期間，我反復(fù)聽到的 Illumina 公司的一個論調(diào)是，它不會與它的客戶競爭。不過隨著它關(guān)于生育健康的新業(yè)務(wù)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(chǎn)前測試( NIPT )的領(lǐng)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(shù)。該技術(shù)現(xiàn)在市場價值 10 億美元，每年產(chǎn)生近百萬的銷售額。

我問 Illumina 公司首席商務(wù)官 Christian Henry， 對其他 NIPT 供應(yīng)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(chǔ)性的問題，”他的回答顯得尤為謹(jǐn)慎。

Henry 強(qiáng)調(diào)，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(shè)備的 NIPT 公司。盡管如此，考慮到該領(lǐng)域已經(jīng)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(yīng)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(dāng)然，選擇權(quán)在他們手上，”Groberg 補(bǔ)充道。

via fastcompany

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