国外主要分子诊断POCT概览

POCT设备携带方便，操作简单、检测时间短，使用成本低。在美国，70%的临床检测均由POCT完成，以小于1%的检测费用影响了超过70%的临床决策，年产值超过百亿美元。而在中国，这一比例不到10%，发展潜力极为巨大。分子诊断从基因层次进行检测，检测对象为核酸，灵敏度和准确性高，可在感染初期识别病毒或者提早确认基因突变，基于PCR的分子诊断往往是医院对传染病诊断的“金标准”。虽然目前市场份额较低，仅有5%，但分子诊断目前还处在行业技术的起步阶段，未来将有巨大的发展空间。应用分子诊断方法的POCT凭借其灵敏度和准确度高、携带方便、操作简单、检测时间少、对环境无要求及成本低的优点，极有可能会成为未来体外诊断行业发展的主流。然而POCT分子诊断系统技术门槛非常高，基本被Danaher、Roche、Biomerieux、Abbott等几大巨头垄断，国内很多公司想尽办法去copy这些产品都没有成功。2013年生物梅里埃以4.5亿美元收购Filmarray，丹纳赫2016年更以40亿美元的天价收购Cepheid，而国内POCT的龙头企业万孚生物采用银行贷款的方式以1.25亿元人民币投资了POCT分子诊断公司AtlasGenetics，充分显示了POCT分子诊断平台技术的稀缺性。本篇主要介绍国外几个主要的分子诊断POCT产品。1.CephidGeneXpert平台该平台运用半巢式qPCR+微流控技术，组建了多机并联检测系统，满足不同通量的检测需求。已拥有17项FDA认证及23项欧盟认证的诊断项目，如：结核分枝杆菌、MRSA、难辨梭菌、碳氢霉烯耐药肠杆菌、甲流/乙流、B族链球菌、肠病毒脑膜炎、沙眼衣原体/淋病奈瑟菌、HPV、凝血二因子及五因子、BCR-ABL等，满足患者从常规传染病到癌症基因检测的各个领域。包括取样、加样、检测三个步骤，手工操作时间不超过1分钟，但检测时间根据检测项目不同最少需要20min，最高则需要120分钟。设备价格在5k-17k美元，17-35美元/test。Cepheid的GeneXpert在欧美和中国已经建立起比较强的竞争优势，并且背靠丹纳赫这棵大树，不容小视。2.RocheCobasLiat平台该平台将qPCR和气压式微流控技术相融合，采用非传统的微流控芯片结构，通过温控进行PCR扩增，全自动触摸屏导引操作。检测项目主要有甲流/乙流，甲流/乙流和呼吸道合胞病毒，A组链球菌。需要加样、扫描和开始3步操作，20分钟出结果。设备价格大约20k美元，约30美元/test。该平台原本由IQuum研发，2014年4月，IQuum被罗氏以4.5亿美元收购。3.BioFireFilmArray平台该平台运用的是巢式多重PCR+微流控的技术，并使用试剂冻干粉预存储技术，使得操作极为简便。可对同一个样品一次进行最多24种靶标的检测，检测项目主要有呼吸道感染、胃肠道感染、血液感染和细菌性脑膜炎感染，包括放置测试卡，加裂解液，加样和开始运行四步操作，检测时间为45min-60min。BioFire在2013年9月被生物梅里埃宣布以4.5亿美元收购。2016年，FilmArray销售额达到2.6亿美元，全球装机量4000台。4.Alerei检测平台该平台基于切口酶扩增反应技术（NEAR）和恒温扩增技术，利用含有PCR所需的全部冻干试剂的密封反应管，荧光标记的分子信标用于特异性检测扩增的靶标。这种技术不需要进行耗时长且复杂的热循环来进行DNA扩增，故而NEAR技术可以进行非常快速的检测，在几分钟之内便得出结果。目前AlereI检测平台配套的芯片主要有三种：流感A和B检测芯片（15min），呼吸道合胞病毒(RSV)检测芯片（13min），A族链球菌（StrepA）检测芯片（8min）。设备价格约25k美元，30美元/test。Alere™iInfluenzaA&B是世界上首个CLIA豁免的分子POCT产品。2016年的销售额约为23.7亿美金，占整个POCT市场（不包括血糖监测）份额的20%，是POCT行业的领导者，2017年雅培宣布以53亿美元收购Alere。5.AtlasGeneticsio检测平台该平台采用了被标记的电化学物质探针来取代常规的荧光标记探针，与微流控技术相结合，主要用于性传播疾病和医院获得性感染的检测，如衣原体引起的性传播疾病，检测时间约30min。由于不需要光学器件，该产品比需要荧光检测的设备更轻便，成本更低，具有很大的优势。2016年12月，万孚生物以1.25亿元人民币持有了AtlasGenetics13.63%的股权。其他投资方还有诺华风投基金、强生、BB、Consort等知名公司。6.MesabiotechAcculaSyetem平台该平台采用了类似于Alerei的恒温扩增技术，设备小巧轻便，易于携带，操作简单，而且对实验环境无要求，目前主要检测项目有甲流/乙流和RSV，处于研发阶段的有A组链球菌和HSV1+2/VZV。取样，加样，开始检测三步操作，30分钟出结果。设备价格约200美元，大约20美元/test。2018年国内超低温冰箱龙头企业海尔生物则以设立新公司的形式与Mesabiotech达成合作，意欲进军体外诊断行业，海尔生物持股75%，Mesabiotech持股25%。7．QuantuMDXQ-POCTM平台可以通过对病原体的DNA分析在15分钟内检测出结果，检测对象主要有HPV、结核病和STIs。将裂解、纯化、扩增和检测四个步骤融于一体，加样10-30min即可得到结果。该设备体型小，操作简单，使用太阳能电池作为能源，检测成本低。设备价格在2k美元左右，约30美元/test。QuantuMDX于2008年成立，总部位于英国。据该公司称，目前还没有一款投入市场的技术可以在癌症检测领域与Q-Poc匹敌。8.GenePOCrevogene平台该平台使用了离心微流控技术，集成了传染性微生物裂解，稀释，扩增和检测靶核酸序列的功能。在总共70分钟的时间内，revogene能够同时处理8个临床样本，每个样本检测多达12个遗传目标。2017年6月，GenePOCGBSLB检测及其revogene仪器获得FDA批准。简单列个表总结：平台检测时间设备大小操作步骤高通量CephidGeneXpert20-120minInfiny系统：较大Omni系统：中小型3Infiny系统：是Omni系统：否RocheCobasLiat20min中小型，3.76kg3是BioFireFilmArray45-60min中小型4是Alerei8-15min中小型4否AtlasGeneticsio30min中小型，10.2kg3是MesabiotechAccula30min小巧轻便，＜1kg3否QuantuMDXQ-POCTM10-30min小型3否GenePOCrevogene70min中小型3是以上搜集几个平台都是全自动一体化的基于PCR方法的核酸检测系统，操作简单，结果可视化，实现了样品进结果出的分子诊断的全自动化。但是综合来说，能做到高通量的一般都是基于荧光定量PCR的优化，将裂解，稀释，扩增和检测合为一体，减去了普通qPCR人工操作繁琐的步骤，检测时间比较长。而检测时间短的平台如Q-POC和Alerei则从PCR技术上创新突破，结合冻干技术，将PCR所需的试剂存放于密封的检测卡中，但由于技术壁垒目前还无法做到高通量检测。总的来说，分子诊断POCT目前应用于微生物感染尤其是病毒感染的比较多，因为病毒结构简单，易于裂解提取核酸，某些细菌如艰难梭菌、strepA也可以达到检测要求。但人体基因突变引起的癌症对于分子诊断POCT仍有一定的难度，需要一定的时间去突破。由于国内分级诊疗的实施，体外诊断正趋于去复杂化的趋势，未来操作简单、携带方便、检测时间短、灵敏准确的产品会逐渐从众多体外诊断产品中脱颖而出，成为市场主力。