2023 年上半年,科研界传来一则重磅消息:

《中国科技成果转化 2022 年度报告(高等院校与科研院所篇)》显示,2021 年,在科技成果转化总合同金额前 50 名中,清华大学、浙江大学、上海交通大学位居前三。在高校院所以转让、许可、作价投资方式转化科技成果合同金额前 50 名中,中国科学院长春光学精密机械与物理研究所排在榜首,复旦大学、上海交通大学、上海科技大学紧随其后。

其中上海交通大学(以下简称交大),同时出现在两份名单的前三位次中。早前,上海交通大学医学院附属仁济医院博士生导师李宗海所创建的科济药业在港股正式挂牌上市;上海交大机器人研究所孵化的上海节卡机器人公司完成约 10 亿元的 D 轮融资。据《上海科技》统计,2022 年交大融资过亿元的创业科学家的数量为 13 位。

当科研院所因成果转化率低而屡遭诟病时,交大以一种异军突起之态扛起了科技成果转化的大旗。动脉网梳理交大科技成果转化的背景发现,交大的鹊起姿态早有渊源。

一方面,交大科技成果转化组织框架具备协调一致的分工协作机制与分工明晰的四大服务机构。另一方面,交大愿意分担科技成果转化风险,赋权给科学家团队,提出 " 赋权 + 完成人实施 " 模式,将科研成果的 70% 所有权份额赋予科研团队,剩余的 30% 份额归学校所有。

在这类转化模式下,交大再次孵化出千万元级初创企业。交弘生物科技有限公司(以下简称 " 交弘生物 ")成立于 2021 年,是一家研发与生产酶原材料以及临床诊断试剂的高科技企业。年初,交弘生物宣布完成数千万元 Pre-A 轮融资,该轮融资由复容投资领投,景旭创投、广慧投资、广州华健投资跟投。


交大生命科学技术学院院长领头,

纵向布局分子诊断上游市场

九层之台,起于累土。交弘生物由交大孵化而成,而再往前回溯,交弘生物团队基于 " 分子酶学与合成生物 " 的科研成果是一切的开端。

创始人冯雁教授为上海交通大学生命科学技术学院院长、中国生物化学与分子生物学会酶学分会主任,长期从事分子酶学和合成生物学研究,提出了 " 酶活性中心稳定化 "" 定向蛋白质模块组装 " 等酶分子理性进化策略,发展了药物合成生物学研究体系和分子诊断新技术。

创始人冯雁教授

在成果转化前,上海交大生命学院冯雁教授团队便致力于 " 分子酶学与合成生物学 " 等方面的科学研究,孵化了 " 新型基因编辑酶及高效核酸检测技术 " 等科技成果。

依据 " 赋权 + 完成人实施 " 模式,交大将 7 项相关知识产权的 70% 所有权份额赋权给冯雁教授团队,剩余 30% 份额则由学校以成本价转让给团队。

而交弘生物之所以能够高效地完成科研成果转化,除了核心的底层技术外,联合创始人李忠磊认为,拥有成熟的团队、具备完善的产业思维是关键。

在交大读博期间,李忠磊博士便开始了漫长的产业化训练。在当时导师的要求下,团队内的同门都被派到了不同的药企,从事药物合成工艺的开发和验证工作。他长期从事酶学工程、原感染、肿瘤等重大疾病诊疗技术和一体化设备研发,现如今李忠磊已经拥有 8 年以上 IVD 诊断技术研发经验,担任交弘生物的首席执行官。

联合创始人潘峰,曾任国内知名基因芯片、基因测序公司任副总经理。与此同时,他还是一位连续创业者,曾创立一家医学基因大数据公司并任 CEO,拥有连十余年行业企业运营与销售团队管理经验。目前他担任交弘生物的首席运营官。

联合创始人李忠磊博士、联合创始人潘峰

基于核心技术以及领导团队的产业经验,交弘生物将目光投向分子诊断的上游市场,酶原料市场、科研试剂市场以及分子诊断技术的应用市场。

其中,酶原料是制造分子诊断试剂盒所必需的关键成分,在整体分子类试剂规模中的占比高达 60% — 70%,它们被用于制备和执行各种生物分析,以便检测疾病标志物或其他分子信号。酶原料在分子诊断市场中充当着关键的角色,它们的高纯度、稳定性和活性对于获得可靠的诊断结果至关重要,直接影响着分子诊断试剂盒的性能和效果。

而科研市场的用户涵盖高校、研究所、药企、第三方实验室等。这些用户购买的是分子类试剂盒,而不是单一的酶原料。这意味着分子酶制造商他们不仅需要生产酶,还需要具备分子试剂的应用开发能力。

在逐渐递推的产业需求下,交弘生物将临床诊断试剂盒、自动化诊断设备和关键原材料的研发与生产集合为一体,建立了新型基因编辑酶及功能进化酶库,并自主研发了两大基因编辑分子检测技术—— "A-STAR" 低丰度核酸富集技术和 "RADAR" 核酸检测技术。


Ago 新型可编程核酸酶为何能代表中国自主创新分子诊断工具酶?

在分子诊断领域,分子酶发挥着重要作用。在分子诊断中,通过检测特定酶的活性水平,可以识别出疾病标志物,实现早期诊断。此外,分子酶在靶向治疗方面也具备潜力。分子酶可以被用于治疗特定疾病,如基因治疗。市面上 CRISPR-Cas9 系统中的 Cas9 酶常被用于精准编辑基因,为遗传性疾病的治疗提供了新的途径。

由于分子酶开发难度大,上游市场被国际品牌 Roche、SurModics、Solulink 等主导,国内企业在这方面的涉足有限。中国医药工业信息中心数据显示,2015 年国产试剂原材料占比仅不足 10%。然而,国内企业正在积极寻求突破。

交弘生物从推进核心工具酶的原始创新着手,希望从根本上破除原料垄断局面。

合成酶原料

首先,交弘生物的合成酶原料技术平台,涵盖了转氨酶、甲基化酶及诊断用酶在内的近百种酶元件库。在此基础上,交弘生物对于酯酶、磷脂酶、糖苷酶、蛋白酶等重要医用酶提出了 FDE(荧光液滴捕获)底物设计思路,通过调节底物和产物分子疏水性的变化,来控制分子在微液滴内的扩散行为,从而提高酶筛选体系的准确度,为重要医用酶大规模、快速定向进化提供了创新性方案。

Argonaute(Ago)是一种靶向剪切 DNA 的基因编辑酶,它采用短 DNA 引导链对互补靶标链进行特异性剪切。而不同 Ago 可靶向不同链长 RNA 或 DNA 靶基因,其底物谱更广。此外,利用 gDNA 序列特异性,单一 Ago 可精准识别多个靶标基因,实现单酶多基因靶向剪切,适用于核酸多重检测。

交弘生物创新升级了 Ago 工具酶的挖掘与鉴定方式,在 Ago 大片段剪切基础上构建体外一步组装法,利用 Ago 蛋白、Gibson 系统的协同作用在体外将多个带有末端重叠序列的大片段 DNA 进行组装,最终建立了 Ago 酶系列产品。其中,高温 Ago 酶具有级联剪切活性,即在初始 gDNA 指导下的剪切产物可进一步指导互补 ssDNA 的剪切。与 Cas 酶相比,高温 Ago 酶可在近 100 度的高温下存活,具备储存稳定、合成成本低等优势。


利用两大检测技术破局,

打开研转产思路

Ago 检测体系作为交弘生物的底层专利技术,与 CRISPR 系统用 RNA 作为引导序列不同,Ago 检测体系用 DNA,因此设计更灵活。与此同时,CRISPR 系统用多个 Cas 酶检测多靶标,而 Ago 检测体系用单酶执行多重检测,体系更加简便。目前报道的 Ago 检测体系,其最高富集倍数约为 5500 倍,SNV(单核苷酸突变)的检测灵敏度达到 0.01%。


■ 两大检测技术,覆盖医疗及非医疗场景

基于 Ago 酶系,交弘生物开发了 A-STAR 基因富集检测技术和 RADAR 检测技术。A-STAR 基因富集检测技术,主要应用于 SNV、SNP 分型等多类型低丰度突变核酸快检试剂开发。

"A-STAR" 低丰度 SNV 富集检测技术

RADAR Argonaute 级联酶切检测技术(Renewed-gDNA Assisted DNA-cleavageby Argonaute)系统则是一种基于新型基因编辑酶并拥有国内自主知识产权的平台检测技术。该技术依靠 Ago 基因编辑酶在向导 DNA 引导下对靶标基因进行精准剪切,继而触发高效的次级循环级联剪切,次级剪切产物再引导基因编辑酶剪切特异性荧光报告分子,释放信号,从而实现荧光检测。

RADAR 检测技术与可在 3 — 10 分钟内完成靶标的剪切,还能够兼容 q PCR 和多种等温扩增技术的试剂方案。由于 Ago 酶的高度特异性,RADAR 检测技术可实现精准检测,避免假阳性。RADAR 病原体快检技术的应用空间包括多种病原体感染快速分型和检测。

RADAR 病毒检测新技术

A-STAR 与 RADAR 两项平台技术可广泛应用于医疗领域和非医疗领域。如医学基础研究、生殖健康、司法鉴定、农牧业育种、动物疫病检测等。


■ " 试剂一管式 ",助力基层 POCT

当踏入后疫情时代,交弘生物凭借行业直觉,反复忖量:除了常规的应用领域外,分子诊断技术该如何持续为分子诊断产业赋能?经过行业调研与观察,他们认为,基于非专业场景下的 POCT(即时检测)是一个发展方向。

一方面,POCT 的蓝海早已藏不住。根据 QYR(恒州博智)的统计及预测,2021 年全球即时检验(POCT)市场销售额达到了 256.7 亿美元,预计 2028 年将达到 485 亿美元,2022 — 2028 年复合增长率(CAGR)为 9.4%。

另一方面,交弘生物调研发现,市场上实际开展 qPCR 检验的单位约为 0.2 万— 0.4 万家,而有临检资质却无技术能力的单位约为 15 万家,无临检资质且无技术能力的单位约有 80 万家。交弘生物希望从原料端和试剂端出发,助力基层场景运用的拓展,重点满足 POCT 检测过程中低污染、高准确性、便捷易读的分子诊断技术需求。

为此,交弘生物先是建立了 " 试剂一管式 "LAMP RADAR 试剂体系。该技术采用交弘生物的 Ago 冻干封闭微球工艺,由 Ago 酶剪切降解扩增产物,从而降低了产物泄露污染风险。LAMP RADAR 试剂体系能够在20 — 40 分钟内实现快速检测,灵敏度高达 200-300 copies/ml,可兼容各种等温扩增试剂。此外," 一管式 " 可简化操作,有利于从试剂端降低 POCT 对设备的要求。

LAMP RADAR 试剂体系

值得一提的是,交弘团队通过原创的微球工艺,在传统酶原料液态、冻干态剂型基础上开发了温敏型微球。该工艺不仅适用 Ago 酶加工,还可为众多其它体外诊断工具酶加工成微球剂型,从而提高原料附加值和便捷使用。

在向分子诊断领域探索的过程中,交弘生物还将基于原材料和诊断技术,与领先 IVD 企业联合开展产品开发合作,向新的应用方向领域扩展,至此,交弘团队对比分析,认为目前公司有以下竞争优势:

而回到此前探讨的话题,如何为分子诊断产业赋能?或许交弘生物已经给出了他们的回答——投入前端的原料与工具的创制。


* 参考文章:

1、Argonaute-integrated isothermal amplification for rapid, portable and multiplex detection of SARS-CoV-2 and influenza viruses

2、Prokaryotic Argonaute proteins: novel genome-editing tools?

3、《2022 上海科技成果转化白皮书》

4、《上海交大科技成果转化组织架构、服务流程和相关政策》