導讀

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）。

七大技術創新盤點

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”。第三代的測序的He-licos單分子測序儀，PacificBioscience的SMRT技術和Oxford Nanopore Technologies 公司正在研究的納米孔單分子測序技術正向著高通量?低成本?長讀取長度的方向發展。不同于第二代測序依賴于DNA模板與固體表面相結合然后邊合成邊測序，第三代分子測序，不需要進行PCR擴增。代表性的三代測序公司有3家！

（1）Helico BioScience?單分子測序技術。該測序是基于邊合成邊測序的思想，將待測序列隨機打斷成小分子片段并用末端轉移酶在 3'?末端加上 poly(A),以及在poly(A)的末端進行熒光標記和阻斷，把這些小片段與帶有poly(T)的平板雜交成像來獲得已經雜交模板所處的位置，建立邊合成邊測序的位點加入聚合酶和被Cy3熒光標記脫氧核苷酸進行DNA 合成，每次只加入一種脫氧核苷酸，然后將未參與合成的dNTP和DNA聚合酶洗脫，直接對Cy3成像，觀測模板位點上是否有熒光信號，然后化學裂解核苷酸上的燃料并釋放加入下一種脫氧核苷酸和聚合酶的混合物，進行下一輪反應。

（2）Pacific BioscienceSMRT?技術。該測序也是基于邊合成邊測序的原理，這項技于使用了Zero-ModeWaveguide(ZMW)(零級波導)。測序的過程：被熒光標記磷酸集團的核苷酸在聚合酶活性位點上與模板鏈結合（每種脫氧核苷酸被不用顏色的染料標記），被激發出熒光，在熒光脈沖結束后，被標記的磷酸集團被切割并釋放，聚合酶轉移到下一個位置，下一個脫氧核苷酸連接到位點上開始釋放熒光脈沖，進行下一個循環。

（3）Oxford Nanopore Technologies?的納米孔單分子測序技術。大多數納米孔測序技術的基本原理是當DNA分子或者它的組成堿基從一個孔洞經過時而檢測到被影響的電流或光信號。OxfordNanopore 測序技術是以α-?溶血素來構建生物納米孔，核酸外切酶依附在孔一側的外表面，一種合成的環糊精做為傳感器共價結合到納米孔的內表面。這個系統被鑲嵌在一個脂雙分子層內，為了提供既符合堿基區分檢測又滿足外切酶活性的物理條件，脂雙分子層兩側為不同的鹽濃度在適合的電壓下，核酸外切酶消化單鏈DNA，單個堿基落入孔中，并與孔內的環糊精短暫的相互作用，影響了流過納米孔原本的電流，腺嘌呤與胸腺嘧啶的電信號大小很相近，但胸腺嘧啶在環糊精停留是時間是其他核苷酸的2-3倍，所以每個堿基都因其產生電流干擾振幅是特有的而被區分開來。

2· 單分子免疫檢測

過去40年里，無論是酶促化學發光/直接化學發光或者電化學發光，化學發光的檢測技術并沒有任何檢測原理層面上的改變，現有的化學發光檢測在靈敏度，準確度的提升幾乎完全依賴于自動化設備精密度的提升以及發光分子衍生物結構上的改造。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（與化學發光的關系，可以類比數字PCR代替傳統熒光PCR），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

ddPCR系統利用油包水技術，在傳統的PCR擴增前將一個大的反應體系進行微滴化處理，將此反應體系分割為成千上萬個微滴，即成千上萬個獨立的PCR反應體系。在此過程中，樣品被稀釋至單分子水平，并被平均分配到這幾萬個反應體系中，每個微滴中不含或者含有至少一個待檢測的核酸靶分子，這樣也相當于變相的對靶基因進行富集。理論上，dPCR的反應單元的數目越多（體積越小），數字PCR的靈敏度越高，準確度也越高。根據反應單元的不同形式，主要可分為微板式、微腔式和微滴式三大類系統。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。

√?透景生命：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

微流控是一種在微米尺度下利用制作在基地的微溝道對流體進行操控的科學技術，可以將生物、化學等多種實驗室功能微縮到一個很小的芯片上，因此微流控芯片也被稱為芯片實驗室（Lab-on-a-chip, LOC）。微流控最大的優勢和特征就是眾多技術單元與流程可以通過微通道相連，在微小的平臺上靈活組合和大規模集成，能夠快速、自動、高通量、低成本地對生物、化學指標進行檢測，從而實現一個完整實驗室的復雜功能。由于尺寸微小，微流控芯片檢測僅需處理極微量的流體，可以極大地節省昂貴生化檢測試劑成本。微流控最明顯的特征是“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· 質譜檢測技術

臨床上應用相對成熟的質譜技術主要應用于微生物鑒定、核酸檢測和蛋白質分析等領域，分別是微生物質譜、液相色譜串聯質譜(LC-MS/MS)和核酸質譜(MALDI-TOF)。其中技術難度較高的液相色譜串聯質譜技術主要由國外質譜廠商巨頭如SCIEX、Waters、賽默飛世爾、島津、安捷倫、布魯克等所壟斷。質譜分析作為高端定量檢測分析，在檢測的靈敏度、特異性、分析速度、多指標同時檢測等方面有非常強的優勢，臨床上可實現對部分傳統檢測方法的技術替代。由于核心專利、制造業工藝等原因，短期生產端仍以進口品牌為主，國產化率不足2%，MALDI-TOF和微生物質譜領域僅有部分國內廠家取得明顯進展，包括安圖生物、毅新博創和融智生物等。其類似于“基因測序”等高端檢測設備，國內有望率先在服務端有所突破。

√?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。