2009年12月3日，中科院北京基因组研究所与浪潮集团在北京宣布达成合作，双方将共同组建实验室，并有望在3年内推出第三代DNA测序仪。第三代DNA测序仪是引发基因组科学在社会广泛应用革命性改变的关键技术，将实质性地开启健康与医疗体系的“个体化时代”。近日，本刊记者就第三代DNA测序仪的发展前景等问题采访了中科院北京基因组研究所副所长于军。
占领 “个体化医疗新时代”核心技术的制高点
记者：第三代DNA测序仪有哪些优势？
于军：第三代DNA测序仪更多地利用了半导体、液体微流控和光电技术，通过对单分子的操作而减少了繁杂的生物化学步骤（如电泳和试剂制备等），同时可以通过与海量数据高效率处理技术相结合，形成对基因序列的廉价和快速的解读，产生有效的数据和信息。
因此，第三代DNA测序技术的研发与国产化至关重要。这个生命科学与技术的制高点，我们一定要去冲锋，要去攻占。第三代DNA测序将引发基因组科学应用的革命性改变，开启个体化医疗的新时代。其实，各国的科学界和企业界目前在第三代DNA测序仪的研发上已展开了激烈的争夺。美国宣称要在2012年前推出成熟的第三代基因测序仪，日本和欧洲也有相关的研发计划。我们双方联合开发的第三代基因测序仪，将实现在10~15分钟内完成一个人的完整基因组测序，成本可降到一千到几千美元。而目前广泛应用的第二代测序仪，要完成一个人的基因组测序需要长达6周的时间，花费数万美金。
DNA测序国内市场规模或达13000亿美元
记者：目前国内基因测序市场如何？
于军：目前国内DNA测序的市场巨大。就终极目标而言，我们是要建立几乎每个人的基因序列库；从社会、法律、伦理和道德来讲，不能说只测有钱人的基因，不测没有钱的人的基因；将来这个费用会在社会保障层面上予以解决，也就是由保险公司或者政府来出钱。如果每个人的基因组测序成本按最低1000美元来估算，这将是一个庞大的数字：中国有13亿人口，总计可达13000亿美元，即使按100美元计算，也要1300亿美元。因此，我们应该拿出这两个数的百分之几来投入试剂的研发，哺育新的技术创新和新兴产业。
当前，我国从事基因研究机构所使用的第二代基因测序仪完全依靠进口，这些设备不仅价格高昂，而且更新换代很快，一般在三到五年左右。国内研究院所在经费受限的情况下，难以获得足够数量的DNA测序设备，如果把维护和试剂费用加进来费用会更高，导致科研进度受阻。由于基因资源具有唯一性，国外公司可以利用基因测序设备方面的优势，抢先申请基因专利，从而垄断全球基因产业。
国外的大型保险公司已经开始尝试对个人基因组序列的分析，预测个人今后的健康状况，从而进行保单的费用评估，同时建立个人基因序列库，方便在医学上对个人健康状况的诊断。在未来我国也将建立个人基因库，在个体化医疗及保险业上都将有重要应用。
强大计算能力破解生命密码
记者：基因组所和浪潮组成联合实验室，主要进行哪些方面的突破？
于军：我们的研究所叫基因组研究所，主要是研究各个物种的基因组，人的基因组在我们这个领域可能是发展最快的研究方向，未来我们要做个体化的医疗和个体化的基因组的研究。这里面最重要的东西是信息数据怎么获取，怎么处理，怎么把这些简单的字符转换成我们能够理解的生命的密码，这需要很大的计算能力。
另外就是各种各样的高性能计算设备，有些生物学的东西一般专用的软件不能用，我们就需要去开发。我们研究所几年前和科学院计算所联合开发了一些设备，其中有一个是生物信息专用机，我们这个软件本身可以实现定型化，可以处理大量信息，好多年前我们也开发过这样的设备，当时叫做曙光4000H，这个设备是我们研究所和计算所联合开发的，包括硬件。
这次我们和浪潮合作也是这样的，这里面包括软件。其实我们在GPU这个领域已经做了很多工作，我的博士生已经有文章发表，把其中很重要的生物信息学的软件与GPU整个框架联系起来，可以在GPU的设备上使用。
对于测序仪的界定我再补充一点，问题比较复杂。现在我们把新进入市场的测序仪笼统地叫做“下一代的测序仪”。根据设计原理的不同，我们将它们分为第一代测序仪、第二代测序仪和第三代测序仪。我们目前要研发的是第三代测序仪，基本上是高通量、高精确度和高连续性。第二代测序仪在长度上没有优势，第三代测序仪要从根本上克服这个问题。
另外，第三代测序仪的根本特点在于它更微量化，是在单分子的水平上测定DNA的序列，利用冗余度（覆盖度）来确定质量，再有机地与上游和下游的很多技术整合起来。我们现在是将半导体和生物技术结合，我们和我院半导体所已经合作了很久，科学院有很多擅长技术开发的研究所，我们能够合作起来研究下一代测序仪是有优势的。我们需要将光电、纳米、半导体加工、软件设计等整个过程整合和优化。
比赛就看谁后劲大
记者：这个项目开发专利情况如何？
于军：我们现在已经拿到科学院的部分经费启动了研发，将来还要争取更大的支持力度。比如说测序仪的原理可能是多种多样的，我们就要在不同的需求上下工夫。现在我们做的是比较单一、比较简单的机器。我们要先说我们能做，然后才说我们能够做得更好。现在技术引进有好多种形式，如自主创新、集成创新和消化吸收再创新。这个领域用的技术都非常广普，比方说某些发明专利不是一家公司在用的。欧洲有一个研发团体用的就是一个普遍性的化学原理，美国有的机器也用的是同样的化学原理。由于生物和化学技术部分的贡献在不断减少，新一代测序仪对机械和光电的要求增加了。
另外，测序仪的组成技术复杂，一个公司很难拥有所有的专利。当你深入到技术层面时，你会发现这个机器有100个零件的时候，可能30多个已经都涉及这样或那样的专利了。技术的结构是网状的，也就是说，原来有100个零件的机器，尽管99个都是旧的，但增加了一个新的零件时，这个机器也就是新的了。不可能说一个机器的零件都是我的，尤其是当涉及到很多技术的综合利用时。同时，这个特点也会告诉我们这些机器需要不断地更新换代，犹如比赛跑步的枪声已经响了，就看谁的后劲大了。我们中国市场起码有13亿人口，当我们发展成100美元测定一个人的基因组的时候，或说1000元人民币一个基因组，大家都会希望自己的遗传密码也被解读出来。就疾病研究和治疗而言，我们的路会略长些，还要先看看你密码变化的生物学的意思，其实基因组研究和应用是分多个层次的。第一个层次我们把它叫做“透视生命”。是通过将人的基因与其他生命的基因的比较来了解生命现象的分子基础。第二个层次是“解密健康”，毕竟生病的人群不到1%，大家都是健康的，但是健康也是有分子基础的，比如体能和寿命。第三步才是要“挑战疾病”，揭示疾病的根源和发现治疗的方法和药物。
记者：第三代测序仪会如何推广？
于军：既然是一个设备，肯定会走过所有的生产流程。先要有一个设计理念，并证明可行；然后设计一个较粗糙的东西，能够实现基本技术指标；还要设计一个原始的样机，通过α测试和β测试；最后才是设计生产用机。现在我们正在搭建机器，我们最初提出来的概念叫“模块化的DNA分析仪器”。我们是要走过整个过程的，从申请专利到最后走到市场。但是市场模式（赢利模式）还是很难估计的。目前的测序仪有两种操作模式，一种是把这个仪器卖给用户，另一种是建立服务中心。厂家不见得一定要卖机器，还可按它特有操作模式来运作。我们很可能最终不会将测序仪推向终端市场。如果测序仪便宜到1000元钱或100元钱测定一个人的基因组，将来的操作模式可能也会改变。现在美国已经有一家公司就成立了一个大的服务中心，直接展开测序服务。
第二代测序仪现在还是相对昂贵。我们测定一个人的基因组要几万美元，这就意味着是几十万人民币。而且第二代仪器的价格都是人为的高，你想这么个比汽车要简单得多的机器，再除去电脑部分，怎么能值50万美元呢？贵就贵在它研发的投入和知识产权。那个机器的成本顶多是10万美元，实际的试剂成本大概就是两三百美元。现在设计的费用和机器的费用差不多一样高了。有人买的话就不需要降价。
于军简介
于军，中国科学院北京基因组研究所副所长、博士生导师、美国纽约大学博士。
1978年考入吉林大学化学系生物化学专业。
1983年考入中科院生物物理所并获CUSBEA奖学金，次年赴美国纽约大学医学院攻读博士。
1990获得全美泌尿科疾病基金博士奖，任纽约大学医学院泌尿系研究助理教授。
1993年参与国际人类基因组计划，在美国华盛顿大学基因组中心工作。
1998年回国后与同事共同创建了中国科学院遗传研究所人类基因组中心和北京基因组研究所。先后参与并主持了国际人类基因组计划（包括中国部分）、超级杂交水稻基因组计划、家蚕基因组计划等重大科学研究项目。目前担任国家重大科学计划转录组研究首席科学家。一直从事基因组学、生物信息学和人类遗传学等研究。
2002年，被国际著名的《科学美国人》杂志评选为首届年度全球科研领袖。担任Genomics，Proteomics and Bioinformatics主编，Genomics、BMC Evolutionary Biology和Journal ofComparative Plant Genomics副主编。
迄今已在包括Nature、Science和PLoS Biology等主要国际杂志发表科学论文逾150篇，发表科学专著20余本（章），包括《分子细胞学和分子医学大百科全书》。先后获得国家自然科学基金委“杰出青年奖”、中国科学院“百人计划”、香港求是科技基金会“求是杰出科技成就奖”、2003年度中国科学院杰出科技成就奖。