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精准医疗召唤数字PCR

来源:本站原创 2018-12-29 14:12

精准医疗(Precision Medicine)一词最早由美国国家研究理事会(NRC)在2011年发布的一份有关精准医学方面的报告《迈向精确医学——构建生物医学研究的知识网络和新的疾病分类法》中提出。到2015年年初,美国总统奥巴马在国情咨文中将这一医学概念展示在公众的面前,才引起了广泛的关注。20153月习近平总书记批示科技部、国家卫生和计划生育委员会,组建并成立了中国精准医疗战略专家组。由此,精准医疗的概念迅速在我国深入人心,并成为医疗领域特别是各肿瘤学术会议讨论的热点话题。

 

精准医疗是以个体化医疗为基础、随着基因组测序技术快速进步以及生物信息与大数据科学的交叉应用而发展起来的新型医学概念与医疗模式。其实质上包括两个方面:精准诊断和精准治疗。精准治疗依托于精准诊断,精准诊断则靠的是基因精准检测。基因精准检测只需采集患者少量的血液样本,运用测序等技术分析其中的遗传物质,就能够精准地找到其疾病原因和治疗靶点,从而使得治疗可以做到有的放矢,大大提高了治疗水平,并减轻了治疗过程中的副作用,削减和避免了不适当的治疗方案产生的浪费。

基因检测最前沿的两种方法高通量测序(NGS)和数字PCR (dPCR)。

高通量测序技术又称“下一代”测序技术可以一次对几十万到几百万条DNA分子进行序列测定,功能强大,但是实验操作较复杂,数据分析难度较大,检测周期长,成本较高。数字PCR技术是目前最精准最灵敏的基因检测技术,借助微液滴或微腔室,通过单个模板分子的PCR扩增,可实现不依赖于标准曲线和参照样本的绝对定量。与NGS相比,数字PCR灵敏度高、检测速度快、操作简便、结果易读、成本低廉等优势使其更适合临床检测,成为精准医疗实现平民化、大众化的最佳选择。    

 

 

目前数字PCR技术在临床领域已经有着非常广泛且卓越地应用,例如在病原微生物检测中的应用:HBV检测、HIV检测、甲型流感病毒检测等;在产前诊断中的应用:13/18/21号染色体三倍体检测、遗传性耳聋检测、地中海贫血检测及优生五项的病毒检测等;在肿瘤靶向治疗相关基因检测中的应用:肺癌EGFR基因突变、ALK基因融合检测、结直肠癌KRAS、BRAF基因突变检测、乳腺癌HER2基因扩增检测、神经胶质瘤IDH基因突变检测等。以肿瘤靶向治疗相关基因检测为例,在肿瘤形成的超早期,会出现肿瘤细胞的坏死和凋亡,这些凋亡或坏死的肿瘤细胞会释放其DNA进入外周血,因此通过分析循环血液中是否含有肿瘤特异的游离DNA就可以达到肿瘤早期筛查的目的。然而此时DNA含量极低,对检测的灵敏度和精确性要求极高,目前只有数字PCR技术可以检测出来另外进行个体化治疗时,需要对基因组样本进行分析,此时利用数字PCR技术也能大大提高结果的可信性,进而建立合理治疗方案。  

此外,数字PCR还在基因表达差异研究、拷贝数变异(CNV)研究、低丰度DNA模板分子的精确定量、甲基化含量鉴定、二代测序辅助建库、CRISPR-Cas9基因编辑结果验证、转基因成分的检测、移植排异监控、肠道菌群分析以及药物基因组检测等众多领域中有着优异的应用。


出色的实用性能、广阔的应用市场、蓬勃的发展前景让数字PCR技术成为国内外各大基因科技公司争相研发的“香饽饽”,早在2011年,美国Bio-Rad公司就推出了QX100数字PCR仪,并于2013年推出QX200数字PCR;随后美国Thermo Fisher公司也在2013年推出了Quant Studio 3D数字PCR仪;2017年, Thermo Fisher公司和一些国内的基因科技公司合作推出了几款较为成熟的数字PCR产品,数字PCR之风在国内盛行起来,一时间,首款全自主研发的国产数字PCR产品成为国内各大基因科技公司“趋之若鹜”的目标。

2017年9月,上海小海龟科技率先在国内发布首款全自主国产数字PCR产品BioDigital·華,产品包括微液滴生成仪(Loader)和图像采集分析仪(Imager)以及芯片和试剂。2018年下半年率先实现规模化量产,后续将陆续推出“青”和“炎”两款数字PCR产品。

2017年10月,顺德永诺发布了微滴式数字PCR仪MiniDrop™。包括Creator微滴生成仪、Detector微滴检测仪、MD Microchip微流控芯片及MD Plotter数据分析软件

2018年1月,臻准生物发布了芯片式数字PCR系统AccuOne™,包括全自动分液仪、扩增仪和分析仪。

2018年6月,新羿生物发布了TD-1数字PCR系统,包括Drop Maker样本制备仪、Chip Reader生物芯片阅读仪。

可以预见,数字PCR产品在精准医疗市场需求的召唤和国家政策红利的支持下将会持续蓬勃地发展。国内各大有担当、有雄心的基因科技公司应秉承着开放包容、精益求精的科研态度积极地响应这份与机遇并存的挑战,持续不断地更新创造更先进的数字PCR产品,力图使中国制造变成世界品牌。

  

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