盘点IVD领域7大创新技术及相关企业！

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IVD领域是一个一直有创新，一直有机会的领域，所有的创新万变不离其宗，均是在提升检测的精准度、便利性和效率，从而推动该领域的发展。
检测精准度：精准包括特异性和敏感性。特异性的提升依赖于新指标的发现以及多指标的联合（例如流式液相芯片）；敏感性的提升有赖于信号系统以及检测方法的创新（例如单分子检测技术、数字PCR技术）；
检测便利性：便利性包括方便（便）和便宜（利）。对于基层医院、临床科室以及个人家庭，检测的便利性起着决定性的作用，将一些的检测方法POCT化（例如微流控技术），虽然牺牲了一定的精准度，却可以大大提升检测的便利性；
检测效率：提升检测效率亦是IVD领域的重要发展方向之一（例如均相化学发光技术通过免清洗提升检测速度，二代测序通过高通量大幅缩短测序时间以及自动化操作等）。

七大技术创新盘点

1· 三代测序技术

三代测序又称纳米孔单分子测序，与二代测序技术相比，最大特点就是“超长读长和无需PCR扩增”。第三代的测序的He-licos单分子测序仪，PacificBioscience的SMRT技术和Oxford Nanopore Technologies 公司正在研究的纳米孔单分子测序技术正向着高通量 低成本 长读取长度的方向发展。不同于第二代测序依赖于DNA模板与固体表面相结合然后边合成边测序，第三代分子测序，不需要进行PCR扩增。代表性的三代测序公司有3家！

（1）Helico BioScience 单分子测序技术。该测序是基于边合成边测序的思想，将待测序列随机打断成小分子片段并用末端转移酶在 3' 末端加上 poly(A),以及在poly(A)的末端进行荧光标记和阻断，把这些小片段与带有poly(T)的平板杂交成像来获得已经杂交模板所处的位置，建立边合成边测序的位点加入聚合酶和被Cy3荧光标记脱氧核苷酸进行DNA 合成，每次只加入一种脱氧核苷酸，然后将未参与合成的dNTP和DNA聚合酶洗脱，直接对Cy3成像，观测模板位点上是否有荧光信号，然后化学裂解核苷酸上的燃料并释放加入下一种脱氧核苷酸和聚合酶的混合物，进行下一轮反应。

（2）Pacific BioscienceSMRT 技术。该测序也是基于边合成边测序的原理，这项技于使用了Zero-ModeWaveguide(ZMW)(零级波导)。测序的过程：被荧光标记磷酸集团的核苷酸在聚合酶活性位点上与模板链结合（每种脱氧核苷酸被不用颜色的染料标记），被激发出荧光，在荧光脉冲结束后，被标记的磷酸集团被切割并释放，聚合酶转移到下一个位置，下一个脱氧核苷酸连接到位点上开始释放荧光脉冲，进行下一个循环。

（3）Oxford Nanopore Technologies 的纳米孔单分子测序技术。大多数纳米孔测序技术的基本原理是当DNA分子或者它的组成碱基从一个孔洞经过时而检测到被影响的电流或光信号。OxfordNanopore 测序技术是以α- 溶血素来构建生物纳米孔，核酸外切酶依附在孔一侧的外表面，一种合成的环糊精做为传感器共价结合到纳米孔的内表面。这个系统被镶嵌在一个脂双分子层内，为了提供既符合碱基区分检测又满足外切酶活性的物理条件，脂双分子层两侧为不同的盐浓度在适合的电压下，核酸外切酶消化单链DNA，单个碱基落入孔中，并与孔内的环糊精短暂的相互作用，影响了流过纳米孔原本的电流，腺嘌呤与胸腺嘧啶的电信号大小很相近，但胸腺嘧啶在环糊精停留是时间是其他核苷酸的2-3倍，所以每个碱基都因其产生电流干扰振幅是特有的而被区分开来。

2· 单分子免疫检测

过去40年里，无论是酶促化学发光/直接化学发光或者电化学发光，化学发光的检测技术并没有任何检测原理层面上的改变，现有的化学发光检测在灵敏度，准确度的提升几乎完全依赖于自动化设备精密度的提升以及发光分子衍生物结构上的改造。单分子免疫检测是蛋白生物标志物检测领域的颠覆性新技术（与化学发光的关系，可以类比数字PCR代替传统荧光PCR），最大特点是“超高灵敏度”（检测灵敏度是ELISA的1000倍）。其临床和科研意义重大，可实现各种低丰度蛋白的免疫检测（据统计在40,000多种已知的人类蛋白中，约有30,000种因表达丰度过低而无法实现传统方法的检测）。已经商品化的单分子级别免疫检测的技术平台包括Quanterix的Simoa系统和Merck的SMC系统。单分子免疫检测在国内目前主要用于科研市场，尚未进入临床应用阶段。

3· 数字PCR

ddPCR系统利用油包水技术，在传统的PCR扩增前将一个大的反应体系进行微滴化处理，将此反应体系分割为成千上万个微滴，即成千上万个独立的PCR反应体系。在此过程中，样品被稀释至单分子水平，并被平均分配到这几万个反应体系中，每个微滴中不含或者含有至少一个待检测的核酸靶分子，这样也相当于变相的对靶基因进行富集。理论上，dPCR的反应单元的数目越多（体积越小），数字PCR的灵敏度越高，准确度也越高。根据反应单元的不同形式，主要可分为微板式、微腔式和微滴式三大类系统。国际上，ABI（Applied Biosystems）和Bio-Rad是dPCR仪器领域的两大巨头。国内企业包括泛生子、永诺生物、科维思、诺禾致源、小海龟科技、新羿生物和锐讯生物。

√ ABI（Applied Biosystems）：ABI的dPCR仪器为QuantStudio 3D，采用芯片式分液技术，操作流程全自动；

√ Bio-Rad：Bio-Rad的dPCR仪器包括QX200和RainDrop，均采用液体式分液技术，操作流程均半自动。在价格上，RainDrop优于QX200和QuantStudio3D。

4· 流式液相芯片

液相芯片是一种芯片技术与流式细胞术相结合的新技术，在这个开放的反应体系中可进行蛋白、核酸等生物大分子的检测，大大延伸了流式的检测平台。相对于传统的化学发光，其最大的特点是高通量“多重检测”，在细胞因子检测、肿瘤筛查以及多重病原体检测等方面具有重要的临床应用价值。国内有2家企业处于领先地位，分别是透镜生命和旷博生物。

√ 透景生命：基于luminex xMAP平台开发临床诊断试剂，可同时检测100个指标，重点布局肿瘤筛查和多重病原体检测；

√ 旷博生物：基于自主开发的AimPlex技术开发临床诊断试剂，可同时检测24个指标，重点布局细胞因子检测领域。

5· 微流控技术

微流控是一种在微米尺度下利用制作在基地的微沟道对流体进行操控的科学技术，可以将生物、化学等多种实验室功能微缩到一个很小的芯片上，因此微流控芯片也被称为芯片实验室（Lab-on-a-chip, LOC）。微流控最大的优势和特征就是众多技术单元与流程可以通过微通道相连，在微小的平台上灵活组合和大规模集成，能够快速、自动、高通量、低成本地对生物、化学指标进行检测，从而实现一个完整实验室的复杂功能。由于尺寸微小，微流控芯片检测仅需处理极微量的流体，可以极大地节省昂贵生化检测试剂成本。微流控最明显的特征是“尺寸小”（微：携带方便、试剂和样本消耗少），特别适合发展床边诊断（POCT），在血气、生化、核酸、蛋白质快速分析以及细胞计数与检测均具有重要临床意义。国外代表性企业有雅培、Alere、Theranos、Abaxis和赛沛；国内代表性企业包括理邦诊断、微点生物、天津微纳芯、博晖创新、博奥生物。

√ 理邦诊断：理邦的血气系列产品在国内企业中处于领先地位，技术上与雅培的i-STAT基本接近，测量指标可达10项，低于雅培的20项；

√ 微点生物：微点生物是国内免疫诊断微流控POCT的代表性企业，具有从血栓、心衰、细菌感染标记物全产品线，缺点是成本较高；

√ 天津微纳芯：微纳芯使用的是和常规生化一样的经典湿式酶法，检测准确度可媲美大型生化检测仪；

√ 博晖创新：博晖创新的HPV分型微流控检测试剂，一个样本可检测24个HPV亚型；

√ 博奥生物：国内第一家分子诊断的微流控产品，主要针对呼吸道病原菌、伤口感染病原菌、呼吸道病毒等多个检测方向，可同时检测24个指标。

6· 光激发光化学发光技术

光激发光化学发光技术是一种新型的化学发光分析方法，属于均相化学发光领域，与经典的化学发光技术相比，其最大的特点是“免分离”，避免复杂的洗涤过程，减少操作流程，提升检测效率。国内代表性企业有科美诊断和爱兴生物。

√ 科美诊断：由博阳生物（后被科美诊断于2014年收购）于2004年首次将该技术引进国内，并开发了高通量的大型化学发光系统LICA技术平台，在传染病项目上表现出色；

√ 爱兴生物：基于自主知识产权的均相化学发光POCT技术平台开发诊断试剂，相较于传统的POCT，可实现精准定量。

7· 质谱检测技术

临床上应用相对成熟的质谱技术主要应用于微生物鉴定、核酸检测和蛋白质分析等领域，分别是微生物质谱、液相色谱串联质谱(LC-MS/MS)和核酸质谱(MALDI-TOF)。其中技术难度较高的液相色谱串联质谱技术主要由国外质谱厂商巨头如SCIEX、Waters、赛默飞世尔、岛津、安捷伦、布鲁克等所垄断。质谱分析作为高端定量检测分析，在检测的灵敏度、特异性、分析速度、多指标同时检测等方面有非常强的优势，临床上可实现对部分传统检测方法的技术替代。由于核心专利、制造业工艺等原因，短期生产端仍以进口品牌为主，国产化率不足2%，MALDI-TOF和微生物质谱领域仅有部分国内厂家取得明显进展，包括安图生物、毅新博创和融智生物等。其类似于“基因测序”等高端检测设备，国内有望率先在服务端有所突破。

√ 迪安诊断：2017年11月与全球质谱龙头Sciex成立合资公司，2018年7月又与全球唯一获得FDA认可的核酸质谱Agena Bioscience，Inc. 合作，获得核心产品的授权；

√ 金域医学：2008年后逐步布局质谱的临床检测，目前约半数实验室可提供包括新生儿筛查、维生素D、药物浓度检测等方面的质谱检测；

√ 安图生物：专注于微生物质谱检测。2018年年5月，其全自动微生物质谱检测系统Autof ms1000获得注册批准，同时拥有超过2000菌种数据的中国本土化微生物数据库；

√ 英盛生物：2018年7月与赛默飞签订合作协议共同开发串联质谱仪，其产品主要应用于遗传性疾病和代谢性疾病2大领域。

来源：化学发光  素材来源：医学创新评论