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高通量测序技术能淘汰PCR吗?
热度 14 SNPs 2014-1-22 08:27
上周在旧金山的JP摩尔根医疗大会上拜会了十多个风投公司和诊断公司的主管们。在和其中一个大型诊断技术公司的主管讨论的时候他们画了这样一张图: 他们认为,现在的分子诊断市场是定量实时qPCR为主,多重PCR(mPCR)开始引起大家的重视,可是早晚会被高通量测序(NGS)所替代。所以,他们在选择技术平台的时候就有两条道路:直接进入NGS,还是经过mPCR过度一下? 我觉得这个认识有个误差,他把NGS和mPCR对立起来了或者对等起来了。 从表面上看,PCR和NGS都是检测DNA分子,好像是一样的,可是实际上不是那么回事。分子诊断需要有三个主要步骤:核酸提取(标本处理),信号扩增,信号检测。而NGS实际上是一个高通量的,高精确度的检测平台,并没有完成信号扩增和标本处理等步骤。而没有信号扩增在许多诊断来说都是不行的。 我以前讨论过,各种诊断实际上玩的都是信噪比,疾病相关的信号在病人标本中总是躲藏在背景噪音里面,而如何能快速,准确,便宜地去掉噪音,检测到信号,就是诊断的真谛了。就拿癌症的个体化医疗来说,需要检测几个,几十个基因里面的几百个突变,然后根据突变谱来决定用什么药。所以那几百个突变就是信号,而整个基因组DNA就是背景噪音。更复杂的是,突变有时仅仅在一小部分细胞中有。所以如果你把病人标本拿来,不做任何信号扩增就去测序,得到的绝大多数信息是正常细胞基因组的信息。在这么强大的背景噪音下,检测的特异性和敏感性就都成问题。不但如此,因为花费大量的人力和财力来做测序得到的99.99%都是无用的信息,相当于高通量地产生垃圾。 所以,即使有NGS,人们还是离不开PCR,更离不开mPCR. 除非是三代测序,做单细胞全基因组测序,而且能预先拿到疾病特异性的单细胞标本。那又是一个新的问题和挑战。 换句话说,NGS不是要淘汰mPCR, 它更需要mPCR喂它充满疾病信号的文库来测序。如何更好地用mPCR配合NGS才是值得探讨的问题。 从去年十月份伴随Illumina公司在亚洲走了几个国家路演以后,我就在思考如何把iCubate技术平台,PPI等技术和NGS接轨的问题。在此之前,我们已经开始销售用iCubate为免疫组库测序自动建库的卡盒,美国,台湾,韩国,日本,中国都有客户。现在我们正在开发其他targeted sequencing panel, 比如结肠癌相关的突变等。而我们的最终目的,是研发出一套软件,把人类基因组所有外显子扩增的引物都设计好,让用户自己挑选基因,合成引物,放到我们卡盒中就成为他们的产品,下接NGS平台(主要是Illumina的几个测序平台,也可以用Life的)。 总之,不能简单地认为NGS可以淘汰PCR或者多重PCR。不能忘记,诊断永远是在玩大海捞针的游戏:信号是针(突变),背景噪音是大海(基因组)。
个人分类: 多重PCR技术|29136 次阅读|22 个评论
投资者又错过了好机会?
热度 2 SNPs 2012-11-21 05:50
创业者需要投资,投资者也需要找到好的项目能快速,低风险地赚钱。可是,好的项目如何才能找到好的投资者?或者,换个角度看,投资者这样才能找到好的项目? 2009年,前Genaco公司的CEO, Dennis Grimaud 先生与Qiagen的合同期满,离开大公司也走上了继续创业的道路。我帮助他创办了 Diatherix 公司,兼任技术总监和Medical Director. Diatherix 公司分别从Qiagen, Luminex那里得到 tem-PCR, Luminex技术使用权,这个权限是很有限的,是非排他的,仅局限在临床诊断服务领域(不能生产产品,只能提供服务)。 凭借这些有限的技术使用权,我们用tem-PCR, Luminex技术开发出了一系列感染性疾病分子鉴别诊断服务项目(点图链接): 一共二十二个检测项目,每个项目都是通过多重PCR对一个标本内可能出现的多个病原体进行鉴别诊断,一共四百多个检测指标或分子靶点。我创办iCubate以后就离开了Diatherix,因为经营模式有冲突(我做产品,他们做服务;我做新一代多重扩增技术和平台,他们用老技术和平台)精力也有限,不过我还是他们的大股东之一,也保持良好的合作关系。 在Diatherix建立初期我们自己投资,另外从天使投资者那里得到五百万美金的初始投资,随后在公司发展快速增长期又出去集资,不过刚巧碰上经济危机,集资工作非常困难。许多投资公司和个人都是观望,宁可锦上添花,不愿雪中送炭。 今天,Diatherix的业务量每天达到600-700标本,每个标本能得到付费$300-$500美金。公司仅有不到三十个人,实验室不到十个人,所有实验都是机械化。去年做了上百万个PCR!! 最近,有人出价七千五百万要收购该公司,他们没有卖。而且他们 几乎每天都有投资人找上门来想投资, 可是他们已经不需要投资了。 这就是搞风投的人最头痛的事:等看到好项目,认清盈利模式的时候,人家已经不需要钱了,自己也就失去了一个赚钱的机会。 看上去,似乎创业者的压力很大,他们永远是在“求”投资人,问他们要钱。其实,投资者的压力更大, 因为他们要在众多的项目中找到回报率高,风险小,退出快的项目来。 象Diatherix这样的公司,“最佳投资机会”的窗口期很短,也就那么几个月,在那个期间公司最缺资金,而大部分风险已经被排除了。眼光好的投资者在那个时候进去,几年内就能翻几翻。 我在国内见过不少搞风险投资的,一些海归或海外公司还好些,许多国内的风投的架子都很大,好像创业者是在求他们。这可能和国内的环境有关。许多投资机构其实都有政府背景,投资者也就不免带上了官架子。投资者和创业者的关系就有了官和民的味道,就有了上下之分。 有的时候热钱多,好项目少(中国?),也有的时候是好项目多,钱少。热钱多的时候,“小三”就多,大家都看好一个项目,拼命往里挤。其实,好项目永远都有,找到好项目需要投资者和创业者一样付出辛勤地劳动。 创业者要敢于把腰杆挺直,碰到不识货的投资人,没有必要继续交涉下去。但是,这个底气不能是做戏或摆虚架子,而是凭真本事和信心。当然,也存在另一个极端,就是创业者自以为有独一无二的技术,高高在上,不能平等地对待投资者。 创业者和投资者之间的互动有点像找对象,可遇不可求。找到合适的也要凭运气,也要有耐心,要相敬如宾,要相互信任,要有诚信。 我们祝天下有情人终成眷属,也祝天下创业者和投资者终能走到一起。
个人分类: 生物技术创新创业|5846 次阅读|5 个评论
欢迎大家广泛使用:屈武斌设计的多重PCR引物设计新程序已上线
热度 1 zcgweb 2012-10-30 20:32
网址: http://biocompute.bmi.ac.cn/CZlab/mprimer/ 该程序较之于我们两年前推出的多重PCR引物设计程序MPprimer( http://blog.sciencenet.cn/blog-40692-313205.html )有了本质上的升级和提高,而且内嵌了我们于今年7月份发表在NAR的引物质量评估程序MFEprimer-v2.0( http://blog.sciencenet.cn/blog-40692-609616.html ),预期将为多重PCR(引物设计)领域带来重要的推动作用。 欢迎大家多提宝贵意见。 CZ @ 2012.10.30 20:31:14
个人分类: 科学观察|6074 次阅读|1 个评论
一个临床参比实验室一年做了86万个PCR!
热度 4 SNPs 2012-5-3 02:54
午饭时和 Diatherix 实验室主任聊天,这是用我先前开发的tem-PCR技术进行临床服务的公司。他们现在每天收到从美国各地快递来的三四百个标本,通过多重PCR做病原体检测(和耐药基因检测)。据他们讲,每天这三四百个标本,如果不是做多重PCR, 相当于 每天做8000个PCR反应( 把多重“拆”成单个算)! 去年一年统计下来做了86万多个PCR!! 今年还会后30%以上的增长率。 目前他们正在进行一个市场“攻势”,试图使更多的医院对所有入院住院病人做预先带病菌多从PCR(mPCR)检测。因为美国一般的医院都有5%左右的住院病人有院内感染,按照新的法律规定(许多州都有相关规定了),如果是院内感染,国家的医疗保险就不付增加的费用。 而这5%的病人的医疗费用就是决定一个医院是否盈利的关键。 如果医院自己出钱对每个将要入院的病人进行携带菌检测摸底,等一旦病人有感染有恰好是病人本身携带菌种感染,那医院就有了证据问保险公司要钱,因为这是病人自己携带到医院来的细菌,不是在医院得到的细菌。 做这个市场并不简单,需要掌握每个医院院内感染的发病率(这个容易,每家医院都要公布院内感染发病率),还要说服医院的管理人员投资做这个检测,因为这个先要医院出,病人出院后再从保险公司那里讨回来。 Diatherix在这个领域是美国做得最好的。因为有多重PCR技术,能够每天做上千个标本。 不过,他们的局限就是要医院和医生把标本邮递给他们,第二天给结果。如果医院或者医生有了iCubate仪器,在当地就能做实验,几个小时后就有了结果了。可是,iCubate做产品需要报批,而Diatherix提供服务就不需要FDA批准。这是他们能够快速进入市场的一个优势。 另外,能够快速进入市场还有两个原因:(1)院内感染愈演愈烈,已经成为医院服务的大难题;(2)政府处理院内感染采用的是行政手段,医院没有配套的技术很难不赔钱。 我们几年前开发出来的tem-PCR技术,经过Diatherix三年不到的努力,已经在市场上开花结果。使用这个技术的医院转亏为盈,病人住院时间缩短,医生也显得“医道高明”了。这个成功案例现在正在被附近的范登堡大学商学院的几个学生做详细分析。这时一个很典型的技术进入医疗市场的案例,很值得学习。 这样的模式现在在中国还不行:第三方参比实验室(独立于医院的商业实验室)在国内还不普及,没有明确的政策。能够收费的都是经过SDA报批的项目,医保更不能覆盖新技术。所以新技术引进不单纯是技术问题,更是市场机制的问题。而医改如果不注意用新技术来降低费用,光靠行政手段能够控制的很有限。
个人分类: 生物技术创新创业|7355 次阅读|4 个评论
感染:别把病看简单了。
热度 3 SNPs 2011-8-30 08:31
最近我们请来两个临床实验室主任给我们上课,目的是了解血源感染现有的诊断方法和分子诊断方法的优缺点。 上个星期给我们演讲的是Kettering Health Network连锁医院临床实验室主任,Dr. Carol Quinter. 她有二十多年实验室管理经验,是学微生物专业的博士。 这篇英文报道 里面有介绍他们使用多重PCR分子诊断。 今天给我们上课的是 Diatherix 实验室主任,Randy Ward. Diatherix是商业化分子诊断参比实验室, 雇员人数45人,每天能收到全美国各地快递过来的两百多份标本。每年营业额有三千多万美金。 Diatherix和Kettering 医院合作建立了一个联合实验室,利用我们开发出的多重PCR技术做感染性疾病的分子鉴别诊断。Diatherix现在提供十六个诊断项目(panel), 每个项目下面实际上是同时检测十几二十几个相关的病原体或耐药基因(点图去链接)。 使用这些分子鉴别诊断后有哪些结果呢? 从Kettering医院的角度讲,他们最感兴趣的是新技术大大减少了不必要的病人隔离。按照现有的医疗路径图,病人如果有先前住院感染史,或者是从养老院转院来的,就假设他们有多重耐药金黄色葡萄菌(MRSA)感染,住院就需要住隔离病房。医护人员每次进隔离病房都需要穿戴隔离服。需要投入大量时间,财务,病人还常因为在隔离并让不能得到及时的照看。解除隔离需要等细菌培养和药敏检测结果,用现有的血培养技术,需要两三天的时间,而使用分子诊断,当天就有结果。有65%的病人可以快速解除隔离,节省大量的人力和物力。Dr. Quinter说:“如果你今天把分子诊断技术撤出医院,明天护士们就会罢工。”因为这给她们节省了太多的麻烦了。 我们和当地一家医院的一个 研究显示(点击下载论文 ):使用分子诊断把确诊平均时间从50多小时降到11小时(还不是院内检测);给40%病人调整优化用药;给28%病人减少用药;给21%停用抗菌素。缩短重症病人住院时间3天。这些数据的背后都是可观的经济和社会效益。 可是我从Dr. Quinter和Randy Ward的讲课中得到了另外的信息:因为诊断的误差,现有的感染性疾病治疗常常是片面的。 比如几个实际病例提到,糖尿病患者常见的并发皮肤感染,因为广谱抗菌素的使用,细菌培养多为阴性。而分子诊断则能识别出病原体。另外,他们发现血培养一般都是用培养瓶先培养,然后革兰氏染色识别是革兰氏阳性还是阴性细菌,然后再做次级培养,分离菌落后做药敏试验。可是在做Sub Culture的时候一般仅选择一个菌落,而许多病人是多个菌种合并感染,结果因为Sub Culture这个人为的步骤, 反而让本来很“复杂”的复合感染被诊断成单独细菌感染了 。 记得我们读医学院的时候,老师就提醒我们:“教科书里面讲的病都是所谓的‘典型病例’,你们到了临床就知道了,很少有病人是这种‘典型病例’的。病人很少按照教科书来得病。”的确, 细菌没有读过我们的教科书,也没有理由按照考试的标准答案来制造一个典型的病程 。 我们的临床研究显示,无论是 呼吸道感染 , 流感季节的病毒感染 ,还是菌血症,都有很大一部分的病人(约30%)是多种病原体复合感染。这些复合感染的病菌相互“帮助”,往往造成更严重的组织破坏和复杂的耐药机理(基因共享)。所以我们教科书里面写的“一个病人,一个病菌”的概念在现实的临床上可能并不适用。 许多传统的临床诊断,如细菌培养,免疫学诊断,甚至分子诊断也都是根据“一个病人,一个病菌”的假设进行 的(比如细菌培养的Sub Culture, ELISA诊断到一个病原体阳性就不继续再寻找其他病原体了等), 这种片面的诊断只能导致片面的治疗 。 Dr. Quinter 和 Randy Ward都给我们读了一些病人和医生的来信,好几个病人都因为感染面临截肢的危险了,使用了Diatherix分子诊断以后得到了更精准的治疗,挽救了一条腿。 能听到这样的故事,知道自己参与研发的技术有了临床效益,就是一个技术研发人员(和团队)能祈求的最好的结果和奖赏了。
个人分类: 多重PCR技术|9065 次阅读|6 个评论
是写论文要钱?还是写专利赚钱?
热度 18 SNPs 2011-8-27 04:14
昨天的纽约时报上面一篇文章介绍 了我的偶像 Steve Jobs参与研发的三百多个专利(点图链接): 无独有偶,昨天得到一个好消息,我申请的一个多重PCR的专利也在八月十六日获准了。 我的这个专利是08年4月3日申请进去的(provisional 临时专利,有一年时间“转正”),09年4月变成正式专利申请,11年八月获准。就生物技术来讲,这已经算是快的了。我前面一个mPCR 专利(tem-PCR)共用了七年多才获准。最近两年还有六七个审批中的专利。一个专利的寿命才十七年,申请下来就花掉七年,余下的技术转化的时间就不多了。所以在技术转让,产品开发上更是争分夺秒。最好是在专利申请进去的时候就开始想产业化的问题。 利用这个专利技术做 免疫租库扩增的论文 是去年(2010)发表的。也就是说,我申请专利在先,发表论文在后。专利比论文早了两年多。 这就回到博文的主题了,我们是该先写论文?还是先写专利? 写论文,一般是为了得到同行认可,也是科研生涯中晋升,得到grant等的必经之路;写专利,需要向专利审核机构证明新颖性,实用性,是创业者得到风险投资和最后将技术转化成产品或商品的必经之路。写论文,最后的“回报”多是从政府拨款的科研资助项目中来,这在中外都是如此;而写专利,回报就要从市场上来了。 所以,我们是否可以这样说: 写论文是为了向政府要钱;写专利是为了在市场上赚钱。 我们的儒家文化总是把学者和商人划分的很开,把钱看得很“脏”。其实,钱是个中性的东西。不应该认为“问政府要钱搞科研比到市场上去赚钱更光荣”。市场上赚来的钱,一样可以投入到下一轮的科学和技术的开发中去。我们HudsonAlpha研究员就是这里一些成功的企业家出资赞助的。我卖掉前一个公司得到的钱也大都投入到新一轮的研发中去了。 最近(科学网)网上常看到大家拿到了国家基金的消息。几多欢乐几多愁。近年来中国政府加大了支持科研的投入,无论点上的还是面上的钱都是大笔大笔的。可是绝大多数的钱都是用来去“生产论文”了,即使写专利,也是为了交差,并不是一开始就打算开发产品。即使是在美国,学校里面的科研人员一般也都是先把论文写好了,在发表前后才去想是否能申请专利保护的问题。 对一个科学家来说,是先写专利还是先写论文,看上去是个“战术”问题,实际上是个“战略”问题。对一个国家来说也是如此。在理直气壮地花国家钱生产论文的同时,也应该考虑如何才能加速科技成果产业化的问题了。最好是能摆脱对国家的依赖自己找到可持续发展的研发经费,这就需要头脑里先有产业化这件事,科研从需求出发,从解决病人疾苦出发。如果这次基金申请没有获准,是否该改变一个“活法”?与其争着去帮国家花钱,何不设法为国家(和自己)赚钱? 一说“应用研究”就有人出来说基础有多重要。我并不否认基础科研的重要性,只是希望能有稍微多些的人重视应用研究,重视技术开发,重视专利申请,重视产业化。 爱迪生有上千个专利,Steve Jobs有三百个专利,可是他们发表了多少论文?他们不是发现自然规律的科学家,但是他们却是改变了我们生活的技术巨匠。 参考博文: 爱迪生,乔布斯,高通量测序。 从科学家到技术匠。 有关生物技术专利申请 免疫组库方面专利战
个人分类: 生物技术创新创业|17952 次阅读|29 个评论
多重PCR诊断试剂引物设计操作示范
热度 4 SNPs 2011-6-20 02:31
有同行使用iCubate2.0以后不知到下一步如何做,这里试图介绍一下我们的经验。 iCubate2.0现阶段的一个局限就是没有做Sequence Alignment, 不能帮助找到靶基因的保守区。这个功能以后会加进去的,现在可以通过程序外面的一些运作来解决。下面的例子是假设我们要给一个大肠杆菌毒素基因设计引物。步骤如下: (1)google找到相关论文。 用关键词“PCR, E coli" 来google, 就会得到如下结果,选择一篇论文。 (2)从论文中得到靶基因的信息。把靶基因片段的信息拷贝出来,再去GenBank做“钓鱼”找到靶基因的完整信息。 (3) 到了NCBI网站后选择Blast. (4) 再选nucleotide blast. (5) 然后把前面论文中找到的靶基因片段贴到序列框中。注意选择非人类数据库做比较。然后按Blast。这个动作的目的是通过一个引物或者探针的短序列,得到特异性靶基因的长序列。 (6)得到许多同源基因序列后选择一个比较全面的文献打开。把完整的靶基因拷贝出来,再用这个序列做下一轮的Blast, 目的是做同源基因的列比,找到保守区来设计成功率高的引物。 (7)把完整的靶基因放到序列框做Blast. 注意Blast的时候的格式,这样结果比较容易看。 (8)寻找靶基因的保守区。Blast的结果是同源基因比列(Alignment). 用上面的格式,相同的碱基用点表示,不相同的被标记出来。把这个文献打印出来,便于下一步的引物设计。 (9)接下来,到iCubate2.0网站,进入iC-Architect进行利用PPI和arm-PCR原理来设计引物。 给试剂(iC)命名,给靶基因命名。 把从NCBI得到的完整的靶基因序列放入iC-Architect的序列框里,按Submit键得到结果。 不过这样设计出来的引物因为没有做同源基因的列比,不能保证是在保守区里面。 所以请到结果的底部,下载这个PPI和序列的文献: (10) 用Excel完成引物设计。先把下载的Excel 文献做些格式上的调整。注意第一列是核酸的位置,地二列是核酸序列,第三和第四列分别是与正向和反向序列对应的PPI值。 为了方便观察,把反向的PPI值变成负值。一个简单的办法就是用-1 paste multiply 给所有反向PPI值。 然后把所有比较大的正向PPI值挑出来:具体方法就是选择Conditional Formatting。比如把所有正向PPI值选上,然后用Conditional formatting的指令把所有那些大于100的用红色标记,然后把所有小于-100的用蓝色标记: (11)找到合适的引物,然后看是否在保守区里面。比如下图中正向外面的引物的序列就是5'CGGTATCCTATTCCCGGGAA3', 从第53位碱基开始,到72位结束。这个引物的三撇端的几个碱基相关的PPI值都很高,所以是多聚酶比较喜欢的起始位点。下图还标记出Forward in primer的位置,77-96。探针可以从100-120,反向引物可以从157-138, 注意三撇段也是具有比较高的PPI值。 我们正在改进iC-Architect,使得这些靶基因选择,保守区选择等功能都被预先考虑在内,用软件自动解决。不过为了能快速把现有的技术推广出去,我们就先把第一版软件先推出了。这些靶基因选择,保守区选择的“雕虫小技”起始也是学习分子生物学的必修课,大家本来就应该掌握的。如果所有技巧都用软件自动化了,还要我们这些硕士,博士干什么? 不过,话是这么说,软件上的不足我们是知道的,也正在做修改和完善。现在的iC-Architect的主要功能是把PPI和arm-PCR的一些设计原理固化了。这样设计出的引物就可以先用起来了,看看是否能做多重。下一步就是和iCubate卡盒结合,利用仪器做全自动的测试了。
个人分类: 多重PCR技术|14147 次阅读|5 个评论
多重PCR(mPCR)为什么难?
热度 4 SNPs 2011-6-11 23:55
上周末和周一用 iCubate2.0 iC-Architect软件 设计了一套多重PCR试剂,共八个靶点,加上内对照九个位点。这是一个新产品,临床应用的。 多重PCR之所以难做,问题的关键是多个靶点扩增条件不兼容 。每个靶点都需要两边的引物配合。打个比方,PCR就像“三条腿赛跑”: 每个靶点的成功扩增都需要被捆绑在一起的两个人(一对引物)配合默契。 而做多重PCR就需要多对选手同时起跑又同时到达。 如果被捆绑在一起的两个人一个高一个矮,一个跑得快一个跑得慢,不协调,这一对人就不能取胜。那还只相当于一个靶点扩增的失败。多重PCR要求所有参赛的每对选手都有最好的,而且均衡的发挥。 我们做过实验(不久会发表),如果引物设计不采取任何辅助工具,闭著眼睛设计,PCR的成功率大概在70%左右;如果用TM评估软件辅助设计,成功率大概85%左右。也就是说,就单靶点反应来说,失败的几率是15%。当然通过优化,调节温度,离子浓度等95%左右的靶点最后都能获得成功扩增。可是“优化”工作做得越多,该反应就越“特别”,该靶点能和其它靶点同时扩增得机会就越少。 这里有个简单的计算题:假设每个靶点(在不经过优化的前提下)的成功率是85%, 同时能成功扩增5个靶点的几率是多少? x = 0.85*0.85*0.85*0.85*0.85= 44% 这就是为什么多重PCR难做的原因。试图同时扩增的靶点越多,成功的几率就越小。 我们的 引物设计软件 (免费)首次应用了 多聚酶亲和指数(PPI) 的概念,可以把引物设计成功率提高到95%左右。同时, arm-PCR 更进一步解决了靶点不兼容的问题。
个人分类: 多重PCR技术|17021 次阅读|6 个评论
介绍免疫组库高通量测序分析软件(免费)
热度 3 SNPs 2011-5-30 23:26
尽管我们投入了几百万美金开发免疫组库扩增技术和分析软件,可是(从IT行业学来的)最佳的技术推广措施就是 让大家免费使用 。 访问这个连接, https://irweb.irepertoire.com/ir/ , 然后用“demo"(小写)做为用户名,“12345"为password, 就可以进入我们免疫组库数据分析软件: 进入网站后导航按钮在左手边,点击进入不同的数据库: 进入数据库以后可以看2D, 3D 的V(D)J分布图,也可以看所有的CDR3序列,数据库内(你个人帐号内)不同标本分享的CDR3序列。 二维图,CDR3清单都可以点击进入更详细的序列: 分析软件还包括D50值的计算(定量分析免疫组库多样性的水平),V, J基因使用频率,V,J基因Triming的频率,CDR3片段长度分布,n addition随机插入的频率等科学家普遍关心的统计数据的计算。 免疫组库技术是过去二十年免疫学,分子生物学,和信息技术发展的汇集成果。没有单克隆抗体技术,没有流式细胞仪等技术就不能对免疫细胞详细分类;没有PCR技术, mPCR 技术(多重PCR),和高通量测序技术,免疫组库分析也是不可能的;还有,如果没有信息产业的发展,没有高速计算机,便宜的储存,快速方便的网络,和各种软件包,这些测出来的数据根本就没有办法看! 以前写过一些有关 新技术推广有难以跨越的鸿沟 的文章,其实IT行业已经给我们做出了很好的榜样。Google, Facebook, eBay,等公司能势如破竹地进入市场,靠的就是“免费使用”这个绝招。 把产品做好,再好些,然后用最低的价格(甚至免费)推出,这样用户使用就没有顾虑了。 没有什么能比“不要钱的好东西”更能让用户满意的了。 同时,免费还是最让竞争对手头痛的事情。 不过,免费的前提是使用我们的arm-PCR扩增技术和引物。去年我们刚推出技术服务的时候价格还很贵:用户提供RNA, 我们负责扩增VDJ, 测序,和数据分析。价格分别是$1000/标本(扩增建库),$18,000测序(454,外包),$5000数据分析。 现在,我们在提供服务的同时也提供产品:扩增建库$50/标本,测序另计,数据分析免费。一年内把高端技术做成一般科研人员都能用得上,可见我们付出的辛劳和汗水,还有大笔的资金投入,我们没有用风投,也没有等政府投资,就是天使投资,包括我太太这个美丽的天使。
个人分类: 免疫组库新领域|12323 次阅读|2 个评论
回国讲学日程安排
热度 7 SNPs 2011-3-17 00:17
三月底应邀回国参加一个会议( BioPharma China Congress ), 顺便安排了一系列的讲座,推广多重PCR技术,iCubate技术平台,iC Architect 免费多重PCR引物设计软件等,更主要的是传播创新和创业的理念。所有讲座都是对外开放的,欢迎大家参加。 第一站是上海 。 中科院有个叫眭飞的同学去年通过科学网联系到我希望我能为他们的《求索论坛》做个演讲,一直没有机会,这次联系到他和他的学弟张海生,多谢他们协助,下面是上海讲座的时间和地点: 时间:2011年3月29日,上午,9:30--11:30 地点:中国科学院上海生命科学研究院 徐汇区岳阳路319号 中科大厦三楼报告厅 题目:多重PCR技术:生物技术创新案例分析  (考虑到学生比较多,我想讲毕业后除了在科研单位和学校就业外,也要考虑到生物技术公司去工作或者自己创业。我会讲我创业过程中的一些经验教训,让同学们在创业过程中少走弯路。) 第二站是深圳。 时间:2011年3月31日,下午,4:00--5:30 地点:深圳大学 (南山区南海大道3688号深圳大学医学院) 题目:多重PCR技术:创业的新起点 (深圳人对机会由本能的嗅觉,当初我选择在深圳办公司就是因为深圳的创业环境更象美国。凭本事,不是凭关系;靠脑力劳动,不是靠肝力劳动) 第三站是广州 。 原本考虑在中科院生命健康研究院做讲座,可是那里太偏。刚巧广州是妇女儿童医疗中心的刘海英博士和我联系科研合作(免疫组库方面)就请他帮忙安排了讲座,另外,一些同行觉得中午不方便,所以我们又在金域加了一个早场: 时间:2011年4月1日,上午,9:00-11:00 地点:广州金域医学检验中心, 广州市新港东路2429号海珠科技大楼三楼 时间:2011年4月1日,中午,12:00-2:00 地点:广州市妇女儿童医疗中心五楼会议室 广州市金穗路9号(珠江新城内) 题目:多重PCR技术在基础科研和临床诊断方面的应用 (在广州市妇儿中心我会谈到多重PCR扩增免疫组库测序的内容) 第四站是北京 。 国家计生委科研所的马旭副所长是我合作十多年的伙伴,第一次创业的第一个产品就是产前诊断方面的,这次又找到他帮忙安排,原定四月三日在北京,因为清明节放假,提前一天: 时间:2011年4月2日,上午,9:30-11:30 地点:国家人口计生委科研所前楼三楼会议室 海淀区大慧寺路12号 题目:多重PCR技术和iCubate技术平台:试剂研发指南 (在北京的演讲重点是多重PCR引物设计技巧,开发一个多重PCR的试剂都有那些技巧?) 第五站是南京 。 江苏省疾病控制中心的史智扬主任是疾病控制系统中有名的实干家,对新技术敏感,但是要有用才算。他们很早就使用了我们研发的多重PCR呼吸道病原体诊断的试剂,也利用这个试剂“破获”了几次疾病爆发“案件”。前任阿拉巴马州长访问中国时,我还特地安排他 参观了江苏省疾病控制中心 ,并和他们签署了技术合作协议。这次讲座也是技术合作和交流的一部分: 时间:2011年4月6日,上午,9:30-11:30 地点:江苏省疾病预防控制中心(CDC)会议室 南京市江苏路172号 题目:创新的平台:多重PCR+iCubate (南京还有其它许多合作者,包括东南大学的陆祖宏,何农跃教授,华东医学生物研究所 周国华 研究员等。在南京讲座的重点是多重PCR在感染性疾病分子鉴别诊断方面的应用何研发技巧) 第六站是苏州 。我毕业于苏州医学院,当然对苏州有感情。这次苏州纳米生物科技园的刘毓文博士知道我要会去推广新技术,建议我多讲些创业体会,让园内其它生物技术创业者能够借鉴: 时间:2011年4月7日,下午,1:30-3:30 地点:苏州创新生物医药研究中心 生物纳米园A1楼的报告厅 题目:多重PCR+iCubate: 生物技术创新和创业的案例分析 (这个讲座类似上海的,会讲创业教训。如何起步?如何集资?研发什么?出路在那里?) 短短十几天,要跑六七个城市。不过中间有三天时间,可能抽空和太太一起去台北休息一下。
个人分类: 生物技术创新创业|4990 次阅读|12 个评论
PPI: 多聚酶亲和指数
SNPs 2011-1-28 05:56
多聚酶亲和指数PPI (polymerase preference index)是我们最近的一个发明(专利上个月申请进去的)。PPI的主要用途是提高引物设计的成功率。 我在 以前的博客 里 面讨论过一般设计引物常犯的一个错误:一般的引物设计软件的“计算”核心公式是计算引物的TM值,用TM值来估算引物和靶基因片段结合的最佳温度。可是这 些计算有三个最根本的缺陷:(1)TM值的计算公式有多个,同一个引物使用不同的公式会得到很不相同的TM值。说明TM值的估算很不精确。(2)TM值的 计算一般都需要加入很多相关的修正系数(反应物浓度,例子强度,酶浓度等),而我们在使用公式时通常没有考虑一些关键的系数;(3)也是最重要的,TM值最多仅能告诉我们引物是否能在(温度)相同的条件下结合到模板上去,可是TM值并不能告诉我们引物是否对酶的亲合性是一样的?酶对这些引物的使用率是否有差异? 一个成功的PCR反应,需要两个引物同时上到模板上去, 还要以相同的效率从不同的方向合成DNA片段 。现有软件的一个最大缺点就是没有去衡量引物和多聚酶的亲合性,不知道贴到模板上去的引物是否被多聚酶所喜欢。PPI所要试图解决的问题就是 引物是否被酶所喜爱 的问题。 如何得到这个答案? 前不久,我在写 这篇博客 的时候,提到过一本介绍多聚酶功能的书,封面就有多聚酶的结构示意图: 在复制DNA的时候,多聚酶所覆盖的核酸大概有10个碱基,六个碱基是双链(有引物结合的),另外四个碱基是即将要合成的模板序列。所以这10个碱基对核酸合成来说就很重要了。 我们首先假设多聚酶很挑剔,不是所有的引物(和模板)它都喜欢,至少是它对不同的引物喜欢程度不一样。那么如何知道它到底喜欢那些引物序列呢? 高通量测序给我们提供了一个回答这个问题的机会。我们到别人实验的“垃圾序列”里面去“淘宝”,找到别人用6个核酸长的随机引物做全基因组扩增然后测序的数据,共四百多万条测序结果。有了这些测序结果我们就可以计算PPI值了。 计算公式如下:PPI= A/B*C/D*100. 其中A是测序得到的所有4096种不同的6-mer引物的实际使用频率,B是每个6-mer在扩增产物中的出现频率(代表该6聚体在基因组中的分布频 率),A和B的比值就代表了引物被多聚酶使用的频率;同样,C是测序得到的紧跟引物3'端,被多聚酶覆盖着的四个碱基的频率(我们起名为“跑道”,好比多聚酶起飞的跑道), D是测序得到的四聚体在扩增产物中的频率(基因组本底频率),C/D代表“跑道”被多聚酶喜欢的程度。 对一个需要设计引物的靶基因序列来说,如果我们用一个移动的,10个碱基的窗口看这个序列,每是个碱基计算一下它的PPI值,然后把这个值交给第窗口中的第六个碱基,然后把窗口向3'端移动一个碱基,继续技术PPI. 这样就能产生出下面的这个图: 图中绿线和红线分别代表正反两条DNA链上的PPI值。一些峰值代表多聚酶比较喜欢的序列,或者说是比较适合作为引物的序列。横线代表引物的位置。 最好是把引物的3’端放在PPI的峰值处 ,这样该引物的成功几率就会高些。而且,最好是一对引物具有相差不多的PPI值。 PPI可以帮助决定引物做好定位在那里,然后再通过调整引物的长度的办法来达到相同或者相似的TM值。 iCubate2.0软件 在做引物设计时,综合考虑了PPI, TM, 和arm-PCR(另外有博文描述)等重要因素。所以是多重PCR设计不可缺少的工具。 即便是把含有PPI技术的软件放到网上让大家免费使用,我们还是为PPI技术去申请了专利保护。申请专利不都是为了赚钱,更重要的功能是使自己对一个技术有使用权(freedom to operate),支配权。
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多重PCR引物设计的免费软件:iCubate2.0
SNPs 2011-1-28 00:15
iCubate2.0开放平台的关键一环就是网上的免费多重PCR 试剂设计软件。进入开放平台首页(开发中,还没有开通),首先会看到这个页面: 页面上面给iCubate2.0开放平台上面的试剂(iC)做了一个定义:iC, 就是用 多聚酶亲和指数 (PPI, polymerase preference index)程序 , arm-PCR (amplicon rescued multiplex PCR)原理设计出的,在 iCubate 技术平台上使用的 多重PCR试剂 。 页面下面有三个供选择的区域:iC 建筑师,iC 网店,和iC 社区。在iC建筑师区域设计,改造试剂;在网店进行iC的买卖;在iC社区学习,讨论,交流和获取商机。这篇博客主要介绍iC建筑师。 如果还不是注册试剂开发者,首先要注册获取帐号: 建立帐号的主要目的是建立开发者自己的,有密码保护的专用区域,这样才能对开发的内容保密。每个开发者所开发的所有试剂都有一个特定的帐号记录,今后这个试剂的特定帐号会放到卡盒的二维条码上,这样iCubate仪器才能知道用什么程序,如何做结果分析,如何展示结果。 如果已经是注册开发者了,就通过这个页面可以直接签入iC Architect区域: 进入iC建筑师区域以后,首先要做的是给出对iC的一般介绍: 首先要给你的iC取个名字,这个名字是要放到iC网店上去的,所以要简练,明了。 其次要对您所开发的试剂做一个简单的介绍:试剂的用途是什么?标本是什么?一共要同时扩增多少个靶点?是否需要检测点突变?注意,这里介绍试剂的应用范围等的内容要好好考虑,因为这是将来要放到网店中的卖你的产品的最佳“广告”。 接下来会看到这个网页: 根据上页里面填的靶点数,这里需要收集靶点特异性的信息: 首先是靶点的名称(比如流感病毒H1基因)。靶点名称很重要,它决定展示结果时的基本单位(比如,流感H1阳性)。其次,软件需要知道针对这个靶点,开发者要设计几个amplicon (扩增产物)。虽然对绝大多数多重PCR诊断试剂来说,最终产物里面一般一个靶点有一个扩增产物就够了,但是在开发阶段,为了节省时间(不是反复试那个amplicon 更敏感,特异性更强)可以做2-3个作为“保险”。因为引物现在已经很便宜了,所以可以这样做。如果为了省钱(可能需要多花些时间),也可以一个靶基因,一个amplicon。还有,碰到象SARS, 禽流感等对公共卫生危害很大的病原体,本身突变发生频率又很强的,可以考虑在最终产品里面多方几个amplicon,这样即使其中一个靶点发生了突变,其它靶点还可以协助诊断。 接下来是问针对特定的靶点,是否需要检测点突变?几个点突变?检测点突变就需要我们设计两个Primer Extension的引物,一个是野生型特异性的,另一个是突变型特异性的,然后用universal array上面的两个点的信号强度比来决定标本是否有突变。 如果你的靶点不含有点突变,只要把一段基因序列paste到给出的窗口就可以了。有些网友来信说不知道如何挑选特异性的靶基因片段。我们正在开发另外一个软件,(也会放到网上供大家免费使用)只要给出一个病原体的基因组序号(GenBank里面的序号)软件就自动挑出该基因组最具特异性的基因片段来。 根据我的经验,如果想找特异性的扩增靶点,最快的方法就是google. 比如找流感病毒的PCR靶点,就google "PCR, influenza, diagnosis" 就能发现很多论文描述real time PCR的引物设计。把别人设计的靶点扩大一些,他们扩增150碱基,我就去基因组切出五百碱基来作为设计引物的区域。 如果你设计的扩增靶点含有点突变,这个页面就会出来: 这里需要设计者指出点突变在你给出的序列中的位置,野生型的碱基和突变型的碱基分别是什么? 当把所有需要的信息输入后,按键进行多重PCR引物的全自动设计。电脑就会根据PPI程序和arm-PCR的原理直接计算出引物和探针的位置。 最后的设计结果这个网页会列出明细: 软件会给出每个靶点的每个引物的序列,包括primer extension用的探针的序列。点击靶点还可以看到一个展示PPI的图。 软件也容许设计者对引物进行微调,向前或向后做些移动。另外,每个靶点可能都有机套设计方案,如果首选方案不够理想,日后还可以选择其它引物组合。 如果(在美国)从和我们合作的引物合成厂家订购引物,第一批引物是免费的。这样研发的起始费用就更加低了。 有关 PPI 和 arm-PCR的详细介绍我会另外写博客披露的。 从这个软件的流程大家可以看出,设计一个多重PCR的试剂实际很方便,有些经验的人大概不用一个小时就能完成了。虽然我们会在开发者注册时让用户签一个使用协议,说该软件(和其包涵的PPI,arm-PCR等专利技术)仅供那些开发iCubate技术平台专有试剂的人使用。我也知道一定有人会违约用这个软件开发多重PCR试剂然后用其它检测平台。如果那样会有几个致命的局限:(1)首先该用户就不能享受到全自动,全封闭的iCubate技术平台的好处,实验室污染迟早会发生。(2)而且,研发出的“产品”不能享用iC Store的国际化销售平台。(3)没有全自动和全封闭,产品进入市场难,报批难,使用范围毕竟受限。(4)如果不用iCubate平台,我们优化好的反应条件并没有公开,只有iCubate Processor根据卡盒上面的二维条码来给出最佳反应条件(PCR的扩增条件,arm-PCR的一些技术参数), 所以多重扩增的成功率没有办法保障。所以,不用iCubate平台,占个小便宜,最后吃的是大亏。 类似的软件使用协议都是防君子不防小人的,目的主要是保护技术开发者,试剂开发者。开放平台的前提就是大家共同获利。我们尽最大的努力把平台做得更好,更方便,更便宜。也希望用户能珍惜这个机会,维护,共建这个平台。 春节过后,我们会在国内几个大城市举办一系列的培训班,感兴趣参与多重PCR试剂开发的请关注这个博客,最新消息会在这里发布的。
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比较荧光实时PCR和arm-PCR的定量能力
热度 3 SNPs 2011-1-27 01:41
许多先前在荧光定量PCR技术平台上开发产品的人都有一个根深蒂固的概念:实时PCR可以定量,而普通传统PCR是不能定量的。 这个连接 有比较详细的讲解。这个概念的产生是有道理的,请看下面大家都很熟悉的图: 不同模板浓度会得到不同的曲线,可是等反应到最后,大家都会达到一个共同的Plateau (平台)。因为传统PCR都是end point analysis (等反应结束了再去分析)所以根本不能区分出标本里面模板的原始浓度。 可是这个图所适用的范畴是一个反应体系,一个靶点。当做多重PCR的时候,情况就不同了: 做多重PCR的时候,整个反应体系的扩增可以用图中的红线表示。而红线所代表的是每个特定模板(不同颜色曲线)扩增产物的总合。所以,即使是到了反应的终端(Z,end point)红线所代表的任然是不同产物的总合。 arm-PCR的一个特点就是整个反应体系在指数增长期所用的是共用引物,所以所有模板的扩增效率都是一样的。所以即使是终端分析,仍可以得到半定量的结果(不同模板之间的相互比值)。 所以,荧光实时PCR所追求的是反应体系内模板的绝对定量(拷贝数);而arm-PCR所得到的却是反应体系内各个模板的相对定量,或者说是半定量。 不论如何,不能因为大家都说“传统PCR不能定量”就把非荧光实时PCR (如arm-PCR)的定量能力全盘否决了。不要人云亦云,要自己多想想,做出自己独立的判断。
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多重PCR用户的福音:MPprimer and MFEprimer
zcgweb 2010-4-17 23:59
最近我们实验室在BMC Bioinformatics上发表了多重PCR引物设计程序MPprimer,对于提高PCR实验的效率具有一定帮助,有兴趣的朋友可以看看: http://www.biomedcentral.com/1471-2105/11/143/abstract Software MPprimer: a program for reliable multiplex PCR primer design Zhiyong Shen , Wubin Qu , Wen Wang , Yiming Lu , Yonghong Wu , Zhifeng Li , Xingyi Hang , Xiaolei Wang , Dongsheng Zhao and Chenggang Zhang BMC Bioinformatics 2010, 11 : 143 doi:10.1186/1471-2105-11-143 Published: 18March2010 Abstract (provisional) Background Multiplex PCR, defined as the simultaneous amplification of multiple regions of a DNA template or multiple DNA templates using more than one primer set (comprising a forward primer and a reverse primer) in one tube, has been widely used in diagnostic applications of clinical and environmental microbiology studies. However, primer design for multiplex PCR is still a challenging problem and several factors need to be considered. These problems include mis-priming due to nonspecific binding to non-target DNA templates, primer dimerization, and the inability to separate and purify DNA amplicons with similar electrophoretic mobility. Results A program named MPprimer was developed to help users for reliable multiplex PCR primer design. It employs the widely used primer design program Primer3 and the primer specificity evaluation program MFEprimer to design and evaluate the candidate primers based on genomic or transcript DNA database, followed by careful examination to avoid primer dimerization. The graph-expanding algorithm derived from the greedy algorithm was used to determine the optimal primer set combinations (PSCs) for multiplex PCR assay. In addition, MPprimer provides a virtual electrophotogram to help users choose the best PSC. The experimental validation from 2x to 5x plex PCR demonstrates the reliability of MPprimer. As another example, MPprimer is able to design the multiplex PCR primers for DMD (dystrophin gene which caused Duchenne Muscular Dystrophy), which has 79 exons, for 20x, 20x, 20x, 14x, and 5x plex PCR reactions in five tubes to detect underlying exon deletions. Conclusions MPprimer is a valuable tool for designing specific, non-dimerizing primer set combinations with constrained amplicons size for multiplex PCR assays.
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