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生命科學(xué)｜當(dāng)“核酸”遇上“質(zhì)譜”——多重分子診斷技術(shù)的下一站

來源：聚光科技（杭州）股份有限公司   2022年10月21日 14:13  



引言

新-冠病毒肺炎疫情的爆發(fā)，推動(dòng)了國(guó)內(nèi)分子診斷技術(shù)的高速發(fā)展，同時(shí)也使得“核酸”成為大家耳熟能詳的詞匯。當(dāng)前的核酸分析技術(shù)，主要是基于熒光定量PCR（qPCR）的原理，雖然具有靈敏、準(zhǔn)確、便捷的優(yōu)勢(shì)，但卻通常只能對(duì)少于5個(gè)的靶標(biāo)進(jìn)行分析。不過這樣相對(duì)有限的檢測(cè)靶標(biāo)數(shù)目，雖然在新-冠檢測(cè)等特定應(yīng)用場(chǎng)景已經(jīng)足夠有效（即判斷是否感染新-冠），卻難以應(yīng)對(duì)一些復(fù)雜疾病的檢測(cè)，如腫瘤、出生遺傳缺陷、精準(zhǔn)用藥的檢測(cè)等。因為這些疾病通常都涉及到更多的基因變異情況，需要有具備更廣泛的檢測(cè)能力的技術(shù)。而核酸質(zhì)譜技術(shù)，就是一個(gè)非常好的進(jìn)行多重核酸分析的分子診斷平臺(tái)。


核酸質(zhì)譜原理


說到質(zhì)譜的技術(shù)，領(lǐng)域內(nèi)的人應(yīng)該并不是完全陌生。顧名思義，質(zhì)譜就是對(duì)“質(zhì)量”進(jìn)行精確檢測(cè)的精密設(shè)備，也是臨床診斷領(lǐng)域快速發(fā)展的未來平臺(tái)之一。質(zhì)譜可以用來檢測(cè)蛋白質(zhì)和代謝物，也可以用來檢測(cè)核酸。生命的遺傳物質(zhì)DNA分子是由4種堿基——ATCG所構(gòu)成的，每種堿基的分子質(zhì)量不同。核酸質(zhì)譜猶如一把高精度的天平，可區(qū)分單個(gè)堿基的質(zhì)量差異(G>A>T>C)（圖1）。當(dāng)核酸發(fā)生變異的時(shí)候，不論是堿基的替換還是修飾，都會(huì)改變DNA的分子質(zhì)量，核酸質(zhì)譜通過對(duì)這種質(zhì)量變化的精確分析，就能夠對(duì)其進(jìn)行精準(zhǔn)的識(shí)別。通過這種方式，核酸質(zhì)譜既可以檢測(cè)基因的多態(tài)性和基因的突變，也可以檢測(cè)核酸的化學(xué)修飾，還能夠對(duì)拷貝數(shù)變異和修飾水平等進(jìn)行定量的分析。



圖1 DNA分子堿基組成



核酸質(zhì)譜的優(yōu)勢(shì)


相比傳統(tǒng)的qPCR等分子診斷手段，核酸質(zhì)譜擁有多重、準(zhǔn)確、高通量的優(yōu)勢(shì)。這是由核酸質(zhì)譜的檢測(cè)原理和技術(shù)路線所決定的。首先，核酸質(zhì)譜直接依據(jù)分子量的差異來進(jìn)行檢測(cè)，只要待測(cè)靶標(biāo)擴(kuò)增后的分子量不同，就可以相互區(qū)別開來，不會(huì)像傳統(tǒng)的qPCR一樣受到熒光通道數(shù)的限制。因此，核酸質(zhì)譜通常能夠實(shí)現(xiàn)30-50重乃至更多靶標(biāo)的分析，而傳統(tǒng)的qPCR方法單次檢測(cè)通常小于5重。其次，由于采用了兩步擴(kuò)增反應(yīng)，再加上對(duì)質(zhì)量直接進(jìn)行檢測(cè)，因此核酸質(zhì)譜具有極-強(qiáng)的準(zhǔn)確性和特異性，抗干擾能力強(qiáng)，適合于復(fù)雜背景下的低豐度靶標(biāo)分析。最后，核酸質(zhì)譜檢測(cè)速度極快，每個(gè)樣本在質(zhì)譜檢測(cè)環(huán)節(jié)僅需數(shù)秒的時(shí)間，適合于大批量的樣本的分析（圖2）



圖2 集合PCR、芯片、質(zhì)譜三大技術(shù)優(yōu)勢(shì)



核酸質(zhì)譜的應(yīng)用


核酸質(zhì)譜的優(yōu)勢(shì)決定了它特別適合于復(fù)雜的、多靶標(biāo)疾病的分子診斷。主要包括出生遺傳缺陷、腫瘤、藥物基因組、病原體多聯(lián)檢和耐藥檢測(cè)等。詳見如下表：




FPI


得益于本身的優(yōu)良性能和廣闊的應(yīng)用前景，核酸質(zhì)譜受到了行業(yè)內(nèi)越來越多的關(guān)注，可謂是分子診斷的“明日之星”。然而當(dāng)前，國(guó)內(nèi)的核酸質(zhì)譜仍主要被進(jìn)口品牌及其OEM廠商所壟斷。由于其技術(shù)難度較大、產(chǎn)品功能復(fù)雜，國(guó)內(nèi)能夠布局該平臺(tái)并掌握核心技術(shù)的廠家仍是寥寥。在這種情-勢(shì)下，聚光科技集團(tuán)下屬的聚致生物，已經(jīng)完成開發(fā)了原生的、具有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核酸質(zhì)譜系統(tǒng)，并同國(guó)內(nèi)一些知-名的分子診斷試劑研發(fā)企業(yè)進(jìn)行合作，開拓這一極富前景的新領(lǐng)域，為健康事業(yè)做出新的貢獻(xiàn)。






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