对话光与生物何皓：做单分子检测探路者，实现单个纳米级材料发光肉眼可见

基因像是一张蓝图，这张蓝图更多描绘的是未来事情发生的可能性。大多数情况下，基因本身并不发挥功能，它必须通过转录翻译成蛋白等功能性分子，才能发挥最终的功能。蛋白质不仅是构成生物系统最重要的基本元件，而且是所有生命过程分工、整合、协同的最终执行分子。

蛋白质组学相较于基因组学发展略慢的主要原因：测序中，核酸可以扩增，使原本低拷贝的序列也能够被检测出来；蛋白组学中，由于蛋白无法扩增，当样本较少时，就无法支撑蛋白组学层面的检测与分析。

疾病发展到何种程度最终需要在蛋白水平进行分析。近年来，随着质谱学、样本预处理等先进技术的快速发展和应用，已经有越来越多的蛋白质被挖掘和确定序列，并向临床进行转化。

从经济学角度来看，最典型的应用便是疾病早筛，早检测、早发现、早治疗带来的经济损耗远远低于晚期治疗的经济损耗。从布局赛道来看，目前比较火的是癌症筛查。相较于其他疾病，癌症的致死率更高，造成的经济负担和社会负担更重。从市场认知度来看，大众目前对于早筛体检的认知度在逐步攀升，因为新冠疫情爆发，医疗行业更是得到了重视并加速发展。从政策来看，医保普筛项目的推广以及IVD集采，都为这个赛道进行了全面的推广。

面对这一巨大未被满足的市场，企业该如何布局？深圳市光与生物科技有限公司CEO兼创始人何皓博士说道：“一方面，蛋白质组学对仪器设备的要求较高，所以质谱检测技术是一个具有价值和前景的待突破和创新的领域。另一方面，POCT也是一个火热的赛道。新冠让许多POCT企业赚得盆满钵满，我们也发现技术不分高低，只要它具有需求和价值就是好技术。只是在面对这种火热赛道的同时，需要注意成本的控制和市场的差异化竞争。

“基于蛋白质的大数据进行超高灵敏度的蛋白检测是近年新兴的一个赛道。相较于IVD赛道的白热化，蛋白质组学的发展和应用在近几年才开始。一些例如阿尔茨海默症等血液检测也是近几年才被挖掘。因此，这些新靶标和新的应用场景同样是有价值和前景的蓝海市场。”

基于新兴的蓝海市场，2019年，何皓博士创办了光与生物，聚焦于重疾早筛赛道的产业转化。提及创办初衷，何皓博士告诉动脉网：“因为我出生在医学世家，所以受环境影响从小对医学领域兴趣浓厚。我最初的想法就是能够当一个临床医生，但由于科大没有临床专业，所以选择了相对较为接近的生物专业。如果当不了医生，那我就当医生手上的那把手术刀。”

发展至今，光与生物已经成功组建了一支高精尖且行业经验丰富的研究团队，核心成员在企业运营管理、IVD设备开发、无机材料研发、有机材料研发、临床项目管理等各方面均有超10年的行业经验。基于学科优势和产业优势的深度互补，光与生物能够将最前沿技术迅速转化为临床应用，加速重疾早筛行业的发展。

在疾病早期，由于目标蛋白的表达总量也较低，因此难以检测。另一方面，大多数检测都是通过抽取外周血，其中的目标蛋白浓度则更低，所以这时候就需要一个超高灵敏度的蛋白检测方法，以实现超低丰度的蛋白检测。

基于此，单分子检测技术应运而生。

在产业端，目前单分子检测赛道虽说相对早期，但其实它已经度过了最早期的研发阶段。国外的Quanterix公司已经成功推出了单分子检测产品，并在2021年实现转亏为盈，收入达到1.1亿美金。国内的光与生物、宇测生物、彩科生物等单分子检测企业的产品也在逐步开展相应的临床和注册工作，实现产业转化。关于单分子检测的技术转化已不再需要过多的验证，临床应用阶段的市场价值才是目前验证的重点。

那么，低丰度的蛋白检测是否具有临床价值呢？以新冠无症状感染者为例，无症状感染者的病毒载量较低，但是这并不代表患者体内没有病毒，只不过是病毒需要复制到足够的量才能被检测出来。如果在早期就实现超低丰度的检测，就可极大缩短传染疾病的防控和治疗窗口期，减少经济损耗。再以阿尔茨海默症为例，随着全球人口老龄化的发展趋势，阿尔茨海默症患者也在逐年增多。基因检测也许可以预测患有阿尔茨海默症的概率，却无法知晓疾病的进程。早期的单分子检测则可实现疾病的筛查，及时对疾病进行防治。

另一方面，由于检测需要的蛋白丰度降低，在采取样本时（以血液为例），原本需要抽取2毫升的血液样本，在单分子检测方法下则只要抽取0.2毫升的血液样本，再加上1.8毫升的稀释液，也可以完成检测。因此，高灵敏度的检测对于儿童等特殊群体具有更大意义。在样本用量减少的同时，成本也随之被减少，这也是新技术推广的优势之一。

基于上述优势，光与生物自主研发出了单分子检测的核心荧光材料——光点。光点为稀土掺杂的上转换发光材料，可实现零背景噪声，超长时间荧光稳定性。该荧光材料严格可控可重复的制备工艺，可实现重复生产，每个荧光颗粒发光强度批间差小于5%。在突破特殊Know-How的掺杂工艺后，光点可实现单个纳米级材料发光肉眼可见。

这一突破有何意义？何皓博士做了一个生动的比喻：“检测一个超低丰度的蛋白，就像在一个巨大的游泳池里面去发现一只蚂蚁。假设这只蚂蚁我们想在岸上发现它，单凭肉眼是无法实现的。所以我们一般会给它标记上一个光学分子，然后采集它的光学信号。但是传统的荧光材料好比一个LED小灯珠，一个LED 小灯珠发出的亮度有时候我们在岸上也无法轻易捕捉。这时候可能就需要100只蚂蚁（100个LED小灯珠），也就是需要检测蛋白的浓度更高一些才能被捕捉到信号。

“那么，在只有一只蚂蚁(1个LED小灯珠）的时候则需要它的‘亮度’足够亮才能被捕捉到信号。基于这个逻辑，光与生物自主研发出了一个比传统荧光材料亮两到三个数量级的新材料光点，让蛋白的检测限从ng/mL跨越到fg/mL。在微量蛋白更容易被检测的同时，还不用去升级更灵敏的传感器和光电元器件。这就是光点材料对于IVD行业的价值和意义。”

为了持续对行业痛点进行突破，光与生物目前建立了蛋白质组平台、抗体筛选平台、组学数据平台、单分子检测平台、IVD产品平台、专业论文库六大板块。团队先后申请14项知识产权，其中已授权发明专利1项目、外观专利2项，引进PCT国际专利独家授权2项。

通过资本市场多模式整合上下游，目前光与生物集新标记物发现、原材料制备、产品化和国际销售为一体，在早筛、科研服务、原材料等领域均有布局，目标客户包含医疗机构、保险机构、体检机构、家用个人、科研机构、药企、IVD企业等。

未来，期待光与生物等单分子检测企业构建出更全面和更精准的市场产品，解决基因组学目前无法解决的难题，带来精确诊断与精准治疗统一的第三代医学革命。