IVD領域的7大技術創新:都有哪些顛覆?
IVD領域是一個一直有創新,一直有機會的領域,所有的創新萬變不離其宗,均是在提升檢測的精準度、便利性和效率,從而推動該領域的發展。
√?檢測精準度:精準包括特異性和敏感性。特異性的提升依賴于新指標的發現以及多指標的聯合(例如流式液相芯片);敏感性的提升有賴于信號系統以及檢測方法的創新(例如單分子檢測技術、數字PCR技術);
√?檢測便利性:便利性包括方便(便)和便宜(利)。對于基層醫院、臨床科室以及個人家庭,檢測的便利性起著決定性的作用,將一些的檢測方法POCT化(例如微流控技術),雖然犧牲了一定的精準度,卻可以大大提升檢測的便利性;
√?檢測效率:提升檢測效率亦是IVD領域的重要發展方向之一(例如均相化學發光技術通過免清洗提升檢測速度,二代測序通過高通量大幅縮短測序時間以及自動化操作等)。
1、三代測序技術
三代測序又稱納米孔單分子測序,與二代測序技術相比,最大特點就是“超長讀長和無需PCR擴增”。超長讀長對于檢測基因組中的結構變異具有重要臨床意義,基因組的結構變異和許多遺傳性疾病相關,例如脆性X綜合征、杜氏肌營養不良癥、肌萎縮側索硬化癥(ALS)等),而無需PCR擴增則解決了擴增過程中的信息丟失和堿基錯配。代表性的三代測序公司有2家:Pacific Biosciences和Oxford Nanopore。
√?Pacific Biosciences:目前市場接受度和使用度最高的三代測序儀,讀長優于二代測序(三代測序一般為8-15kb,二代測序一般為50-400bp)。
√?Oxford Nanopore:目前產品還處于研發階段,未真正商業化應用。其讀長更長(可達100Kb),由于不需要熒光標記以及熒光檢測儀器,測序成本低于Pacific Biosciences。
2、單分子免疫檢測
單分子免疫檢測是蛋白生物標志物檢測領域的顛覆性新技術,最大特點是“超高靈敏度”(檢測靈敏度是ELISA的1000倍)。其臨床和科研意義重大,可實現各種低豐度蛋白的免疫檢測(據統計在40,000多種已知的人類蛋白中,約有30,000種因表達豐度過低而無法實現傳統方法的檢測)。已經商品化的單分子級別免疫檢測的技術平臺包括Quanterix的Simoa系統和Merck的SMC系統。單分子免疫檢測在國內目前主要用于科研市場,尚未進入臨床應用階段。
3、數字PCR
數字PCR(digital PCR,dPCR)是一種核酸分子絕對定量技術,與傳統定量PCR(qPCR)技術相比,其最大特點是“絕對定量和超高靈敏度”。對于檢測基因的拷貝數變異和低豐度突變具有重要的臨床意義。國際上,ABI(Applied Biosystems)和Bio-Rad是dPCR儀器領域的兩大巨頭。國內企業包括泛生子、永諾生物、科維思、諾禾致源、小海龜科技、新羿生物和銳訊生物。
√?ABI(Applied Biosystems):ABI的dPCR儀器為QuantStudio 3D,采用芯片式分液技術,操作流程全自動;
√?Bio-Rad:Bio-Rad的dPCR儀器包括QX200和RainDrop,均采用液體式分液技術,操作流程均半自動。在價格上,RainDrop優于QX200和QuantStudio3D。
4、流式液相芯片
液相芯片是一種芯片技術與流式細胞術相結合的新技術,在這個開放的反應體系中可進行蛋白、核酸等生物大分子的檢測,大大延伸了流式的檢測平臺。相對于傳統的化學發光,其最大的特點是高通量“多重檢測”,在細胞因子檢測、腫瘤篩查以及多重病原體檢測等方面具有重要的臨床應用價值。國內有2家企業處于領先地位,分別是透鏡生命和曠博生物。
√?透鏡生命:基于luminex xMAP平臺開發臨床診斷試劑,可同時檢測100個指標,重點布局腫瘤篩查和多重病原體檢測;
√?曠博生物:基于自主開發的AimPlex技術開發臨床診斷試劑,可同時檢測24個指標,重點布局細胞因子檢測領域。
5、微流控技術
微流控(microfluidics )是一種精確控制和操控微尺度流體的技術,最明顯的特征是“尺寸小”(微:攜帶方便、試劑和樣本消耗少),特別適合發展床邊診斷(POCT),在血氣、生化、核酸、蛋白質快速分析以及細胞計數與檢測均具有重要臨床意義。國外代表性企業有雅培、Alere、Theranos、Abaxis和賽沛;國內代表性企業包括理邦診斷、微點生物、天津微納芯、博暉創新、博奧生物。
√?理邦診斷:理邦的血氣系列產品在國內企業中處于領先地位,技術上與雅培的i-STAT基本接近,測量指標可達10項,低于雅培的20項;
√?微點生物:微點生物是國內免疫診斷微流控POCT的代表性企業,具有從血栓、心衰、細菌感染標記物全產品線,缺點是成本較高;
√?天津微納芯:微納芯使用的是和常規生化一樣的經典濕式酶法,檢測準確度可媲美大型生化檢測儀;
√?博暉創新:博暉創新的HPV分型微流控檢測試劑,一個樣本可檢測24個HPV亞型;
√?博奧生物:國內第一家分子診斷的微流控產品,主要針對呼吸道病原菌、傷口感染病原菌、呼吸道病毒等多個檢測方向,可同時檢測24個指標。
6、光激發光化學發光技術
光激發光化學發光技術是一種新型的化學發光分析方法,屬于均相化學發光領域,與經典的化學發光技術相比,其最大的特點是“免分離”,避免復雜的洗滌過程,減少操作流程,提升檢測效率。國內代表性企業有科美診斷和愛興生物。
√?科美診斷:由博陽生物(后被科美診斷于2014年收購)于2004年首次將該技術引進國內,并開發了高通量的大型化學發光系統LICA技術平臺,在傳染病項目上表現出色;
√?愛興生物:基于自主知識產權的均相化學發光POCT技術平臺開發診斷試劑,相較于傳統的POCT,可實現精準定量。
7、質譜檢測
質譜檢測是分離和檢測帶電粒子質荷比的分析技術,與傳統的免疫檢測相比,質譜檢測在“靈敏度、特異性、多指標同時檢測”方面優勢明顯,在新生兒遺傳代謝病篩查、維生素及激素、治療藥物監測、微生物鑒定、核酸測定、微量元素檢測等領域擁有廣闊的應用前景。國內的代表性企業包括金域醫學、迪安診斷、達安基因和英盛生物。
√?迪安診斷:2017年11月與全球質譜龍頭Sciex成立合資公司,2018年7月又與全球唯一獲得FDA認可的核酸質譜Agena Bioscience,Inc. 合作,獲得核心產品的授權;
√?金域醫學:2008年后逐步布局質譜的臨床檢測,目前約半數實驗室可提供包括新生兒篩查、維生素D、藥物濃度檢測等方面的質譜檢測;
√?安圖生物:專注于微生物質譜檢測。2018年年5月,其全自動微生物質譜檢測系統Autof ms1000獲得注冊批準,同時擁有超過2000菌種數據的中國本土化微生物數據庫;
√?英盛生物:2018年7月與賽默飛簽訂合作協議共同開發串聯質譜儀,其產品主要應用于遺傳性疾病和代謝性疾病2大領域。