行业观察丨医学检验四大新兴技术行业发展现状

Dec 28 2019

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来源:火石创造 /
 

现代医学的进步、医疗水平的提高,在治疗技术和药物研发力不断提升的同时,也越来越依赖于医学检测技术进步。医学检测技术发展涉及生物学、化学、电子学、机械学、光学、人工智能等多学科的交叉发展。随着各领域医学检测技术的发展,新型检测技术不断涌现。分子诊断POCT、基因芯片、液体活检和质谱检测等新技术的应用极大推动了现在医疗技术的提升。

 



分子诊断POCT




分子诊断是目前体外诊断技术含量最高的领域,其精准度高、灵敏度高,是精准检测的重要组成部分,其核心是基因检测。POCT(即时检验),是指在病人旁边进行的临床检测及床边检测,是当前体外诊断发展的热门方向,具有样本用量少、操作简便、检测快速的特点。特别是微流控芯片技术的发展为POCT的发展提供了更好的发展空间。
 
随着检测技术的进步和检测需求的提高,特别是精准医学的发展,分子诊断与POCT的结合成为未来的发展趋势。通过一体化平台,能够便捷的采样和及时的检测,在2个小时内完成样本的处理和分析,使基因检测也拥有即使检验的特点,实现精准快速的基因检测。

由于分子诊断POCT技术难度高,布局该领域的公司数量有限,国外主要有丹纳赫、罗氏、生物梅里埃和雅培,国内则有万孚生物、海尔生物等则通过投资有相关技术的企业进行布局。随着微流控等前沿技术的发展,并结合精准医学和分级诊疗的发展,分子诊断POCT类产品的市场潜力将会逐步释放。

表1 国内外分子诊断POCT企业及产品




基因芯片




基因芯片是将序列已知的靶核苷酸探针固定于载体上,通过杂交测序获得靶核酸序列的技术。基因芯片自动化程度高,检测效率高,检测通量也在不断提高,只是成本相对偏高。与蛋白芯片相同,基因芯片也有固相芯片和液相芯片。

1. 固相芯片 

固相芯片是应用的主流技术,是将基因探针有序列的固定于硅片、玻片等支持物上,形成二维核酸阵列,代表公司有昂飞(Affymetrix,已被Thermo Fisher收购)、珀金埃尔默(PerkinElmer)、博奥、博得基因等。
 
 
2.液相芯片
 
液相芯片应用较少,主要是将基因探针固定于荧光编码的聚苯乙烯等高分子微球,荧光编码不同的微球来实现指标分类,进而实现高通量分析,代表的公司主要是Luminex,最多可以有500种微球,国内虽然也有厂家在开发,但进度较慢。
 
随着医院接诊量的不断加大,检验自动化要求加大的同时,高通量检测的需求也在不断加大,基因芯片所提供的高通量检测,既能提供高精度的检测,又能同时检测多项指标,还减少了样本的用量,大大减轻了检验的工作量。通过合理配置不同的检验指标组合,来满足大量的检测需求,将来必将成为检验的大势所趋。



液体活检




液体活检是近些年来发展起来的新技术,通过检测血液及体液中含有的肿瘤等相关疾病信息,来实现疾病的鉴定。
 
由于血液中含有脱落的肿瘤细胞和肿瘤细胞死亡后释放的核酸以及其他分子,液体活检主要利用细胞检测和基因测序技术来检测循环肿瘤细胞(CTCs)、循环肿瘤DNA(ctDNA)、外泌体、蛋白标记物及循环RNA等。主要应用于肿瘤的早期筛查、预后、个性化治疗、疾病检测、用药指导和无创产前检测等。
 
与传统组织活检相比,液体活检创伤小、可重复、精确度高。液体活检的取样为血液和体液等,收集到的样本信息不局限于发病部位,还包括其他可能发生转移的位点,获得的疾病信息更全面,从而提供更详细的疾病分子图谱。而且取样简便、检测风险很小。
 
但由于检测成本依然不低,而且不同公司的样本处理和检测方法不同,会对数据产生影响,导致检测结果不同;而且受不同疾病类型、发展时期等因素的影响,样本信息含量会有不同,以及假阴性假阳性结果的发生都对液体活检的发展产生了一定的影响。
 
虽然有诸多的问题,不过从长远来看,随着技术的日渐成熟,检测技术标准化、多基因联合检测的发展,液体活检在临床的应用将越来越多的替代组织活检。目前有一百多家企业开展相关业务,其中有多家公司已经上市。

表2 液体活检相关上市公司




质谱检测




质谱发展至今已有百年历史,由原来的分析化学领域不断向其他领域拓展,近些年来在生物医学领域的应用越来越广泛。应用范围涉及生化检验、微生物检验、分子生物学检验、免疫学检验、术中检测、检验标准化的应用等。

表3 质谱在临床检验中的应用


质谱具有高特异性、高灵敏度、检测样品用量少、高通量、高效、快速等特点,许多检测项目的检测浓度可以达到pg/ml,能同时对同一样本进行多指标测定,在癌症等重大疾病检测等方面有独特的优势。并可对血液、痰液、尿液、脑脊液和胸腹腔积液等多种样本。
 
美国等发达国家已经广泛应用于医学检验,临床检测项目已有数百项,我国处于起步阶段,约有70多项。目前的质谱检测机构,国外的有美国Quest、Labcorp,国内的有金域医学、迪安诊断(凯莱谱)。
 
质谱技术的进步得益于质谱仪的不断发展,能进行生物检测的质谱仪有:基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱(MALDI-TOFMS)、电喷雾离子化质谱(ESI-MS)、串联质谱(MS-MS),以及最新面世的电喷雾一四极杆飞行时间串联质谱仪(ESI-QTOF)。
 
表4 拥有注册证质谱系统


虽然质谱技术也存在自动化程度不高和假阳性检出等局限性,但随着相关技术和新应用的不断发展完善,特别是全自动前处理器、智能化检测平台的建成,基础和临床转化研究的逐步深入,质谱技术或将为医学检验领域带来新的变革,在疾病早期预防性检测中将发挥更广的应用。



小结




综上所述,医学检验技术的创新发展应用极大地提高了疾病的检测、预防和治疗能力,推动了精准医学的发展。除了以上几种,伴随人工智能和大数据的发展,智能照护平台、AI对脑部扫描分析等应用逐渐涌现,未来将进一步促进医学检验技术及医学发展。



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