分享至
“创业CP”开启农业育种低成本之路
原文地址：http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2023/7/504823.shtm
一位负责算法，有着丰富的创业经验，擅长路演宣讲；一位负责实验，在国内外有着应用研究和产业化经历，承担着实验技术支撑责任。中国农业科学院深圳农业基因组所研究员刘毓文和常玉晓在同事眼中就是一对互补型的“创业CP”，即创业搭档。
?
刘毓文(左)和常玉晓共同创立中农芯跃(深圳)生物科技有限公司。受访者供图
“科研不能是纸上谈兵，如果做出来毫无用处，那做它有什么意义呢？”
“科学家开公司不但不是不务正业，反而是积极响应号召，把自己所学所得应用到生活中，以科技推动产业，以产业推动发展。”
基于这样的共识，2022年10月，他们联手创办了中农芯跃（深圳）生物科技有限公司（以下简称中农芯跃），建立了“万相育种加速器平台”。该平台结合超低覆盖度全基因组测序和基于深度学习的基因组选择，通过改良的基因型检测方法，达到低成本获取动植物个体全基因组信息，并预测动植物表型，从而选育表型更优的品种的目标。
凭借这一加速器，他们在多个创业大赛中得到评委的青睐。目前，对中农芯跃的天使轮投资正在尽职调查中。
创业路上的相遇
“我一直走在产业化的路上。”在刘毓文看来，搞科研必须有用武之地。2014年从美国芝加哥大学获得博士学位后，他就走上了创业之路。
读书期间，他领养了一只狗，但一直不知道它的血统。因为是做基因组研究的，于是他就想能不能通过测序得知狗的血统。
“但动物基因组测序鲜有人研究，测序成本也比较高，一般普通家庭负担不起。那时我就在想，能不能把动物基因组测序的价格降下来。”刘毓文说，当时他以为国外的宠物基因组检测市场已经逐步建立，国内应该也会很快出现增长。
于是，当同学们纷纷进入科研界时，他却决定放弃国外的科研职位回国创业。尽管当时他做了一些尝试，也通过开发宠物液相芯片降低了部分测序成本，但由于国内宠物基因组测序市场并不成熟，第一次的创业之路走得并不顺利。
不过，这段经历却成了刘毓文二次创业的起因和基石。
忍受了芝加哥12年的严寒气候，刘毓文选择了深圳这个温暖的城市重新出发。“我特别喜欢深圳这个地方，从气候到环境、风景都让我觉得很亲切。深圳市政府对种业支持力度也非常大。”刘毓文说，农业基因组所的科研氛围更让他感觉“和在美国工作没有什么区别，一切都很务实、透明、制度化，非常舒服”。
于是，他在这里遇到了农业基因组所创所之初就入职的常玉晓。
“我们是一起吃饭时认识的。当时就发现我和常老师的夫人都是湖北宜昌人，而且老家相距不到一公里。非常有缘，精准定位。”刘毓文回忆说，他们第一次见面就聊起基因组检测成本居高不下的问题。
当时的常玉晓正“犹豫着已有的成果要不要做技术转化，因为转化比较耗精力”。对创业很有热情的刘毓文恰好在这时出现了。
“我们两个的互补性非常好。我原来是做植物的，他是做动物的；我们又有比较类似的知识背景，都做过医学方面的研究。”常玉晓说。
“我一直想找能够跟我互补的人合作，互补才能达到‘1+1>2’的效果。常老师在实验这一部分做得很好，而我在这方面是弱项。”刘毓文说，“我们当即一拍即合，他负责实验部分，我负责分析部分。”
两位科学家合作的目标是：突破传统的基因芯片技术，达到高准确度和低成本的动植物个体基因型鉴定。
他们发现，两个团队的技术储备经过协作改良，通过“生物技术+信息技术”的整合，只需要花费现有方法一半左右的成本，就能在动物个体中检测出1000万~1200万个遗传标记，是现有芯片检测数量的200倍，具有很强的便捷性和数据稳定性。
就这样，他们俩组成了“创业CP”。
“错误”的条带创出低成本育种技术
“目前，基因芯片技术主要被国外企业垄断，不仅研究成本高昂，非育种家也很难负担得起应用成本。”常玉晓告诉《中国科学报》，近年来，基因芯片技术在动植物育种中得到广泛应用。
基因芯片是指通过微加工技术将数以万计乃至百万计特定序列的DNA片段（基因探针），有规律地排列固定于2平方厘米的硅片、玻片等支持物上，构成一个二维DNA探针阵列。因为其与计算机的电子芯片十分相似，所以被称为基因芯片。
以猪育种为例，国外育种公司筛查一头猪的基因型需要花费180元，育种的整个群体测下来，可能就要花费上万元，而且往往要测数百甚至上千次才能得到准确结果。常玉晓说，这是因为传统的动物基因组检测用的是医学上采用的方法，难以大量应用，所以成本居高不下。
“很多人没有注意到农业样本的检测和医学样本的检测是不一样的。”常玉晓说，后者是对个体单独进行检测，对准确度要求极高，也可以接受极高的成本；而农业样本是对群体进行检测，相互之间可以参考，即使部分位点测错了，也可以借助群体进行校正，因此可以容忍一些错误，但绝对接受不了高价格。“基于此，针对农业样品的基因型检测，我们提出了‘以质换价’的指导思想，在这个方向上开发农业样品专用的检测方法。”
说起研发过程，常玉晓回忆起一项关键技术的突破居然来自一位研究生的误操作。“当时她没有理解我的实验要求，有一个小步骤忽略了。结果学生以为自己做错了，很忐忑地拿着‘错误’的条带给我看。”
结果，常玉晓一看，“有点意思！”虽然不是他预期的结果，但是这个结果很好！于是他们对此展开了深入研究，最终创制了一个低成本的检测方法。
“我们自主研发的FBI-seq测序技术，不仅简化了文库制备的流程，还极大降低了文库制备的成本，为高通量测序技术在育种中的应用扫除了高成本障碍，解决了测序‘耗材成本高’‘技术难度大’等两大问题。”常玉晓说。
刘毓文说，他们把信息技术和生物技术结合起来，构建Farm-Impute体系，又解决了“测序数据量大”这一限制动植物基因型检测的大难题，通过降低个体检测的数据量需求进一步大幅降低了检测成本，同时搭建了一个基于深度学习的多层级模型DeepAnnotation，从海量的基因数据中筛选、鉴定得到所需要的有效育种信息。
“随着数据不断累积，模型也会越来越完善，算法结果也会越来越精确。从最初的个人兴趣出发，到现在项目的发展，我逐渐意识到这项技术的意义不仅仅再局限于服务个人、家庭，还与我们国家种业发展紧密相关。”刘毓文说。
为了推广这项技术，刘毓文和常玉晓参加了几次大型转化项目路演活动和大赛，引起了应用企业的关注。目前，他们的技术已经开始在巴马香猪等育种项目中得到应用。
保护+创新：双轮驱动
“就我个人而言，科技产业化的一个核心问题，就是要根据产业需求制定科研方向。”刘毓文说，如果天天坐在实验室里搞科研，虽然可以解决一些问题，但在产业中很可能用不上，或者用处有限。
“真正要做产业化，一定得去产业里看看。”刘毓文说，他现在经常出差“跑产业”，跑不同的育种公司，到牛场、鸡场去看。“只有亲眼见到那些动植物个体在田间和养殖场的表现，然后跟育种企业家交流，你才能更清楚地明白到底哪些问题能够解决，哪些问题是有价值的。一定要把方向选好。”
对于科学家该不该开公司的话题，刘毓文认为，科技和产业就好像人的两条腿，只有两条腿一样长、都有劲，才能走得稳、跑得快。一个学科的发展也是一样，只有理论、实践双驱动，才能获得稳定、健康、长久的发展。
不过，常玉晓直言，科学家开公司确实会面临一些难以解决的困难：不具备专业的管理运营经验；精力有限，无法很好地兼顾创业和科研；产品转化周期长，无法快速变现。
为了做好产业化运营，他们邀请了一位专业的运营管理人才加入，形成了一个三人核心团队。此外，他们非常重视知识产权保护工作，专门设置了一个部门负责相关工作。
刘毓文说，目前他们已经申请了多项专利，对核心技术进行了较好的保护。与此同时，他们还在不断改进核心方法。
“现在我们推到市场上的是第二代技术，我们还储备了第三代技术。”常玉晓说，他们一直在做新的开发工作，这样即便在被别人复制、专利也没办法保护的情况下，他们也留有后手，可以拿出新的方法来超越竞争对手。
不久前，在湖南长沙召开的第一届（2023）农业关键共性技术发展与应用研讨会上，中国农业大学教授赖锦盛提出，希望未来的基因型检测成本能够降低至10块钱。
