5大分子诊断技术全解析！

作者：杨超月

截止2019年3月，分子诊断产品获批数量达1197项。按照技术原理，可以将上市分子诊断技术大致划分为PCR技术、分子杂交、基因测序、核酸质谱、生物芯片5大类。

未来3-5年IVD行业最具发展潜力的产品线是什么?

答案无疑是分子诊断。狭义的分子诊断是基于核酸的诊断技术。

随着基因组学、蛋白组学、代谢组学等新兴学科的发展，分子诊断的内涵已经从DNA/RNA拷贝、突变等检测，拓展到核酸与DNA片段、蛋白与多肽、抗原与抗体、受体与配体等生物大分子的检测。

从目前市场分子诊断产品来看，基于核酸诊断技术的产品仍占主要。

截止2019年3月，分子诊断产品获批数量达1197项。按照技术原理，可以将上市分子诊断技术大致划分为PCR技术、分子杂交、基因测序、核酸质谱、生物芯片5大类。

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分子诊断技术体系

PCR

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从各类技术类别来看，PCR技术由于壁垒相对较低，国产化程度高，国内企业布局相对较早，因此基于PCR技术的分子诊断产品占总产品量的70%以上。

PCR技术是一种用于扩增特定DNA片段的分子生物学技术，基本原理是在反应室中模拟细胞内的DNA复制，即人为创造核酸半保留复制条件，使目的DNA在细胞外完成扩增的过程。通过PCR技术进行分子诊断的流程如下：核酸提取——核酸扩增——核酸检测。

按照靶标数量划分，PCR技术平台通常可分为qPCR和ddPCR。

实时荧光定量PCR(qPCR)

Real-time PCR，美国PE(Perkin Elmer)公司1995年研制出来的一种新的核酸定量技术，该技术是在常规PCR基础上加入荧光标记探针来实现其定量功能的，与普通PCR相比，实时定量PCR具有许多优点：利用荧光信号的变化实时检测PCR扩增反应中每一个循环扩增产物量的变化，最终对起始模板的定量分析。

ddPCR(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。

目前，国内市场已现10余家数字PCR仪厂商，其中领航基因自主研发的数字PCR系统已获NMPA认证，锐讯生物、新羿生物、STILLA、伯乐还在申报中。

核酸测序

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经典的Sanger测序技术，被称作是测序届金标准。随着高通量测序技术应用拓展，基因测序技术将不断升级，也将进一步提高占比，成为未来肿瘤检测的主要技术。目前测序市场主流为NGS测序平台。

NGS(下一代测序，也被称为“二代测序”)

二代测序(NGS)在临床领域的应用快速增涨，其在临床上的应用主要包括疾病目标基因集测序(disease-targeted gene panels)、全外显子组测序(whole exome sequencing , WES)和全基因组测序(whole genome sequencing , WGS)。总体来说，NGS技术具有通量大、时间短、精确度高和信息量丰富等优点，可以在短时间内对感兴趣的基因进行精确定位。

在二代测序领域，笔者知道的测序平台就达三十多个，Illumina毫无疑问是行业巨头，其市场规模甚至达到垄断地步。目前已获中国国家药品监督管理局医疗器械批准的基因测序仪包括：Illumina MiSeq™Dx;华大智造BGISEQ-100、BGISEQ-1000、BGISEQ-500、BGISEQ-50、MGISEQ-2000、MGISEQ-200共6款基因测序仪。

单细胞测序

第三代测序技术的核心理念是以单分子为目标的边合成边测序，单分子测序平台给测序技术带来新思路，部分已经开始商业化推广，但尚未达到NGS的规模。

相比二代测序，第三代测序技术在临床上的应用有明显优势：第三代测序技术不需要PCR扩增，可直接对单个分子进行测序;样品制备简单，测序成本进一步降低；可直接读取RNA的序列和包括甲基化在内的DNA修饰。这些优势可以大大改善临床基因测序的成本、速度和质量，但单分子测序有通量限制，所以并不适合独立做全基因组测序，更适于针对有限的、个性化的、目标性的应用。

几家重要的单分子测序平台一览：

Helicos BioSciences：第一台真正的单分子测序仪

Pacific Biosciences(PacBio)：首个单分子实时测序系统

Oxford Nanopore Technologies：纳米孔测序、迷你测序仪

分子杂交

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