深圳2020年6月18日 /美通社/ -- 近日，深圳承啟生物科技有限公司（以下簡稱“承啟生物”）利用自主研發(fā)的云平臺Chi-Cloud及高精度算法FANSe3，實現(xiàn)了單機5分鐘分析完成一個全基因組數(shù)據(jù)集。這使得基因檢測結果向“立等可取”、“又快又準”邁進了一大步，大力推進了精準醫(yī)學的普及落地。
5分鐘，不僅僅是速度
單機5分鐘解碼全基因組究竟意味著什么？
在臨床上，醫(yī)生往往是和死神賽跑，時間就是生命。從“天”到“分鐘”的速度飛躍，或許就是“生死之別”。對患者來說，尤其是重癥患者，都會希望能夠指導治療方案的基因檢測分析結果，能出得越快越好。而除了出結果的速度，基因檢測高昂的價格也是阻礙精準醫(yī)學應用的關鍵因素之一，在測序實驗成本不斷降低的情況下，分析成本逐漸成為了精準醫(yī)學檢驗流程中的主要成本板塊。
龐大數(shù)據(jù)分析，壁壘重重
當測序儀運行速度越來越快，測定全基因組只需要1天的時候，人們發(fā)現(xiàn)分析成為了新的瓶頸。從原始數(shù)據(jù)到分析出基因突變，用服務器通常要幾十個小時才能計算完成。即便使用大規(guī)模的超算集群、輔以FPGA等專用硬件加速的方案，多數(shù)也需數(shù)小時，并且要付出成本高昂、不易擴展和改進的代價。當然，亞馬遜、阿里云等云服務廠商也曾經(jīng)試驗過同時采用超多高性能節(jié)點進行極限挑戰(zhàn)，將單任務處理時間壓縮到了15-30分鐘，但在目前的云服務定價體系下，這樣處理能力的系統(tǒng)連續(xù)運行一年所需要的費用可達數(shù)百萬元甚至更高 -- 這也正是諸多超級計算機雖世界排名前列，但無法對單個普通民眾提供高性價比服務的原因。同時，數(shù)據(jù)傳輸費用也是傳統(tǒng)云服務商的一大筆開銷。
自主創(chuàng)新，突破“不可能挑戰(zhàn)”
由于算法原理的限制，目前常用的國外算法若要保持一定精度，則在速度上已難有質(zhì)的突破。因此，為了能在保證精準的前提下達到速度突破，承啟生物團隊拋開傳統(tǒng)算法的框架，自主研發(fā)了底層算法FANSe系列算法，這是目前國內(nèi)唯一規(guī)?；逃玫娜灾髦R產(chǎn)權的高性能測序比對算法，其準確度在各種實測中大幅度領先國外算法。2017年，承啟生物基于FANSe3開發(fā)的新一代私有云平臺Chi-Cloud，就實現(xiàn)了全轉錄組測序數(shù)據(jù)的秒級分析，并發(fā)表在英國著名的權威學術期刊《核酸研究》上。2018年，承啟生物更是創(chuàng)下了“1分鐘解碼2萬個基因信息（全外顯子組）”的世界紀錄。
近年來，隨著醫(yī)學和遺傳學的進展，越來越多的疾病被發(fā)現(xiàn)與外顯子區(qū)段以外的部分高度相關，因而全基因組測序分析的需求日益增長。經(jīng)過承啟生物技術團隊不懈的改良優(yōu)化，對數(shù)據(jù)量擴大了50倍不止的人全基因組測序數(shù)據(jù)，現(xiàn)在也實現(xiàn)了單機5分鐘左右得到完整分析結果的“立等可取”的分析速度。
更值得一提的是，達到這個速度，承啟生物并沒有動用大型服務器，只是使用了一臺高端的家用電腦。所有運算只使用CPU，無需任何GPU、FPGA等專用硬件加速。這意味著基因組測序基礎分析的成本已達到了幾乎忽略不計的程度。在對數(shù)據(jù)保密性有高要求的一些特殊領域（如軍事、公共安全、特定的醫(yī)療場景等），可直接采用這種單機分析的方式，而無需采購和維護大型計算集群，無需連接到互聯(lián)網(wǎng)。自主研發(fā)、不依賴專用硬件的特性使得各種功能增加與改進十分方便，可擴展性強，且不會受制于特定硬件平臺，從根本上避免了芯片禁運導致的風險。同時，該云平臺兼容目前國內(nèi)外所有主流測序儀，并針對國產(chǎn)測序儀進行了特別適配和優(yōu)化，有力地保障了精準醫(yī)學的國家安全。
立等可取，精準醫(yī)學近在眼前
超高速、低成本的分析及更精確的結果解讀，基因檢測即將迎來立等可取的廣泛應用場景，也將對整個行業(yè)的發(fā)展提供有力支撐。對研究人員而言，可更高效地分析基因組數(shù)據(jù)，大力推動精準醫(yī)學、藥物研發(fā)和疾病治療等領域加速發(fā)展。對百姓而言，以前緩慢昂貴的精準醫(yī)學檢測將變得更快速、實惠，診斷和治療將更有效、便宜；尤其是情況危急的病患，快速準確的基因組分析能在第一時間幫助醫(yī)生快速診斷和制定最佳治療方案，將拯救更多生命。
