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生命科學｜當“核酸”遇上“質譜”——多重分子診斷技術的下一站

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)，推動了國內分子診斷技術的高速發(fā)展，同時也使得“核酸”成為大家耳熟能詳的詞匯。當前的核酸分析技術，主要是基于熒光定量PCR（qPCR）的原理，雖然具有靈敏、準確、便捷的優(yōu)勢，但卻通常只能對少于5個的靶標進行分析。不過這樣相對有限的檢測靶標數(shù)目，雖然在新-冠檢測等特定應用場景已經(jīng)足夠有效（即判斷是否感染新-冠），卻難以應對一些復雜疾病的檢測，如腫瘤、出生遺傳缺陷、精準用藥的檢測等。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能力的技術。而核酸質譜技術，就是一個非常好的進行多重核酸分析的分子診斷平臺。


核酸質譜原理


說到質譜的技術，領域內的人應該并不是完全陌生。顧名思義，質譜就是對“質量”進行精確檢測的精密設備，也是臨床診斷領域快速發(fā)展的未來平臺之一。質譜可以用來檢測蛋白質和代謝物，也可以用來檢測核酸。生命的遺傳物質DNA分子是由4種堿基——ATCG所構成的，每種堿基的分子質量不同。核酸質譜猶如一把高精度的天平，可區(qū)分單個堿基的質量差異(G>A>T>C)（圖1）。當核酸發(fā)生變異的時候，不論是堿基的替換還是修飾，都會改變DNA的分子質量，核酸質譜通過對這種質量變化的精確分析，就能夠對其進行精準的識別。通過這種方式，核酸質譜既可以檢測基因的多態(tài)性和基因的突變，也可以檢測核酸的化學修飾，還能夠對拷貝數(shù)變異和修飾水平等進行定量的分析。



圖1 DNA分子堿基組成



核酸質譜的優(yōu)勢


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



圖2 集合PCR、芯片、質譜三大技術優(yōu)勢



核酸質譜的應用


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




FPI


得益于本身的優(yōu)良性能和廣闊的應用前景，核酸質譜受到了行業(yè)內越來越多的關注，可謂是分子診斷的“明日之星”。然而當前，國內的核酸質譜仍主要被進口品牌及其OEM廠商所壟斷。由于其技術難度較大、產(chǎn)品功能復雜，國內能夠布局該平臺并掌握核心技術的廠家仍是寥寥。在這種情-勢下，聚光科技集團下屬的聚致生物，已經(jīng)完成開發(fā)了原生的、具有獨立自主知識產(chǎn)權的核酸質譜系統(tǒng)，并同國內一些知-名的分子診斷試劑研發(fā)企業(yè)進行合作，開拓這一極富前景的新領域，為健康事業(yè)做出新的貢獻。






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