2017回眸：體外診斷領域突破性成果概覽

　　體外診斷(In Vitro Diagnosis，IVD)技術在現代社會中扮演著越來越重要的角色，其在疾病預防、診斷、監測以及指導治療的全過程中，發揮著極其重要的作用，是現代疾病與健康管理不可或缺的工具。目前臨床上80%以上的疾病診斷都依靠體外診斷技術，也被人譽為了醫生的“眼睛”。各種新技術、新方法的興起和融合，促進了體外診斷（IVD）儀器、試劑的開發應用，從基因水平的基因測序、SNP篩查、點突變基因診斷，到蛋白水平的各種生物標志物(biomarker)檢測，到細胞水平的循環腫瘤細胞檢測（CTC）、液基薄層細胞學檢測（TCT），再到組織水平上的PET/CT等，在腫瘤診斷、產前篩查、遺傳性疾病、感染性疾病（包括細菌性感染、病毒性感染、寄生蟲、真菌、人畜共患疾病等）、神經精神性疾病等多個領域，體外診斷向更簡便，更快捷，非侵入性，多信息化的方向發展。

　　第一部分：體外診斷市場的現狀

　　近幾年，IVD在國內外醫療服務市場都得到了快速發展。據中商產業研究院統計，2016年全球IVD市場規模達到619億美元，慢性病和感染病數量的增加以及技術的進步是驅動市場發展的主要因素。預計2020年時，全球IVD市場的規模將達到739億美元。美國市場份額最大，占全球總市場的42%，其次是西歐，占25%；亞洲市場中，日本是占比最大的國家，占總市場份額的9%。

　　IVD在中國、印度等新興國家市場的普及十分迅速。2016 年，我國體外診斷市場規模約 430 億元人民幣，根據中國醫藥工業信息中心發布的《中國健康產業藍皮書（2016）》，到 2019 年，我國 IVD 市場規模將有望達到 723 億 元，三年間年均復合增長率高達 18.7%，發展迅猛。目前國內市場較大的體外診斷的生產商品牌主要有羅氏、雅培、西門子等醫學診斷，羅氏等5家國際公司約占國內體外診斷試劑市場份額的37%。

　　第二部分：腫瘤的體外診斷技術

　　腫瘤的體外診斷目前大致可分為兩種，對腫瘤組織的病理檢查以及通過血液樣本進行的“液態活檢”。

　　組織病理檢查對腫瘤的篩查、分期、位置的確定有著極其重要作用。目前，大部分腫瘤診斷都依賴于組織為基礎的腫瘤活檢，為腫瘤的確診和分析提供證據。近年來隨著分子診斷整體需求的增長，腫瘤組織NGS的市場也急劇增長，預計將從2017年的約25萬美元增長至2026年的380萬美元。

　　然而在具體的臨床操作中，使用組織活檢樣本評估腫瘤DNA的變異情況時，往往會出現一些不理想的結果，如樣本中的異質性細胞過多，造成下游實驗結果出現假陰性等。這些問題的主要原因是標本質量的控制，是否可以獲得更純的目標腫瘤細胞，對整個組織活檢的結果起著關鍵的作用。

　　在組織檢測樣本采集的過程中，由于人體組織器官是多種細胞的復合，腫瘤組織的不均一性是腫瘤細胞的重要特征。為了克服腫瘤組織的不均一性，目前采用手工切割或者是激光捕獲來挑選腫瘤細胞。手工方法雖然簡單，但精密度欠缺，對于較小的目標區域無法準確獲得，且無法進行質控；而激光顯微切割技術，精密度高，能夠有效減少污染，實現自動化操作，但技術要求復雜，通量、效率以及質控均有所欠缺，且儀器及其消耗品價格較昂貴，同時依據不同研究目的，必須考慮組織切片的固定和染色方式，才能獲得切實可靠有意義的結果。因此市場上需求一種更簡單、集效率與精密度為一身的顯微切割技術。

　　2017年，羅氏推出的AVENIO Millisect System 全自動數字化組織切割系統是全球第一款全自動機械式組織切割系統，極大程度上減少了目標腫瘤細胞獲取的風險。其能夠滿足福爾馬林固定石蠟包埋（FFPE）組織目標區域捕獲的分子病理研究需求，能夠以更少的時間從每個樣本中獲取最相關的信息。機器高精密切割，軟件控制切割路徑，大幅減少人為干預。在連續的組織切片中，自動將用戶在參考切片上選定，允許在單個玻片上定義多個目標區域和自動實現連續切片與參考切片對齊，靈活、高速，可同時切割4張片子。切割后的組織可統一進行集中收集，從而獲得高濃度的組織樣本，避免異質性細胞存在，便于下游研究。全程無人為干預，最大程度降低了污染可能性。該系統還可以提供樣本信息、定義信息、切告，可存檔，全程可溯源，提高了下游研究結果準確性。同時，識別更多基因變異，減少假陰性可能。AVENIO Millisect系統完美摒除了現有目標細胞富集方法的弊端，極大地滿足了臨床實驗室對于該市場的固有需求點。系統的自動化、數字輔助組織切割流程需要的手動操作步驟較少，減少人為干預同時并且能夠提供更精密、更一致的結果。

　　除了活檢組織之外，近年來進入市場的腫瘤“液態活檢”技術也快速進入了大眾的視線，該技術只需要血液樣本來進行后續檢測，其便利性將推動新型血液診斷的快速增長。

　　2015年10月底在《Nature Communications》雜志發表的一項新的研究中，科學家首次發現，腫瘤患者的血液及其他體液中的循環腫瘤DNA（ctDNA）是一種非常有潛力的生物標志物，可用于實時跟蹤腫瘤的發展以及對治療的響應。ctDNA不僅僅是指標，還與“腫瘤負荷”有關，其含量水平隨病灶的嚴重程度而升高。此外，在早期的腫瘤患者的血液中，也能檢測到ctDNA，因此ctDNA不僅可用來監控現有的癌癥，還能作為篩查工具。我們可以使用基于血液的DNA測試，來實時跟蹤腫瘤的進展。

　　ctDNA是一種具有特征性的腫瘤生物標記物，并且可以被定性、定量和追蹤。在臨床應用中，醫生可以基于這些腫瘤基因信息，來評估抗腫瘤藥物的選用、療效、以及預后，甚至早期發現和早期診斷。但由于ctDNA含量低（<1.0%），片段短，半衰期短（<2小時），檢測十分困難，并且二代測序背景噪聲很高，用常規建庫測序方法會使腫瘤信號完全淹沒在背景噪聲中。故對核酸提取純化技術提出了全新的挑戰。

　　目前，羅氏MagNA Pure 24 全自動核酸純化儀能減少用戶干預和提取間產生的變異，從多種樣本類型中分離基因組DNA、病原核酸甚至游離核酸，同時接受原始樣本管上機，并兼容10個不同樣本類型同時提取。

　　實驗室中對于游離DNA的提取過程容易發生提取DNA的純度不夠，含有殘留酒精蛋白等雜質，提取量少，DNA降解等情況，對后續反應結果產生影響。MagNA Pure 24可以提供游離DNA自動化解決方案，其純化得到的核酸，具有良好的純度和可重復性。

　　MagNA Pure 24配備了嚴謹的安全措施，如：液面監測功能、紫外燈配備等，減少人為誤差和交叉污染；設立了冷藏模塊，預防洗脫產物降解和蒸發；并能自動檢測樣本及試劑體積、耗材是否缺失，樣本是否有凝塊等。

　　MagNA Pure 24系統還可以實現洗脫產物的自動分液，滿足額外保存及PCR體系構建雙重需求，并且具有先進的樣本和試劑條碼追蹤管理。同時，該系統擁有已編制的多種核酸純化實驗方案，兼容多種外部細胞裂解液，擴大應用范圍 ，安全，靈活，高效。

　　對于游離核酸的提取和純化往往決定了接下來的實驗成果，自動化平臺的不斷引進，會為目前液體活檢上游技術的品質提供更好的保障。

　　第三部分：無創產前基因檢測市場

　　隨著分子診斷的持續升溫，無創產前基因檢測（NIPT）技術越來越受到市場的追捧。NIPT是利用新一代高通量測序檢測胎兒染色體異常的新一代產前檢測技術，通過采集孕婦外周血，對母體外周血血漿中的游離DNA片段（包括胎兒游離 DNA）進行測序，結合生物信息分析，計算胎兒患染色體非整倍體的風險。

　　從檢測的技術來看，目前提供NIPT服務的公司主要分為兩類：

　　1）采用高通量全基因測序的方法對樣本進行檢測

　　2）采用靶向區域測序的方法對染色體多倍性進行分析。

　　國外NIPT市場主要為4家公司所覆蓋，分別為Sequenom， Verinata Health (2013年被Illumina收購)， Ariosa Diagnostics 和Natera。其相應NIPT產品登陸市場時間也集中在2011年底到2012年底，在此期間NIPT商業化模式正式拉開帷幕。

　　我國NIPT市場主要為兩家公司所壟斷，分別為華大基因（BGI）和貝瑞和康。檢測產品從2012年底陸續開始上市，其所采用的檢測技術路線為高通量全基因組測序的方法，其中BGI對11263個樣本進行檢測，使用GAIIx和HiSeq2000完成檢測。 貝瑞和康進行兩期臨床實驗，第一期完成435個樣本的檢測，第二期完成了1916個樣本的檢測。其技術路線及測序數據量與BGI類似，也采用高通量全基因組測序的方法，使用HiSeq2000平臺一個Lane完成12對樣本的檢測。

　　2017年初，達安基因旗下的愛建生物采用Themo Fisher的Proton測序平臺完成前期樣本的測試，在其相應的研究論文中提到，已完成2275個樣本的檢測，每個樣本需要的數據量約為5.6M reads。我國NIPT市場正處于市場規范化程度不斷提升的過程中，隨著正在申請的試點逐步開放，我國NIPT行業將迎來爆發性的增長。

　　結語：新成果涌現，IVD市場依然可期

　　體外診斷領域不斷出現新的進展，發表在2017年12月的《ACS Chemical Neuroscience》期刊上的研究顯示，正電子發射計算機斷層掃描（簡稱PET）造影劑可以被適于診斷阿爾茨海默癥。這種造影劑優于其它同類試劑，能夠更加準確地檢測基因突變。年齡段（60歲之前）患病與家族遺傳的常染色體顯性突變有關。大腦中的蛋白改變誘發突變，進而導致患病。使用特定放射性造影劑通過PET可觀察到上述突變，這對于疾病診斷而言至關重要。

　　另一篇發表在國際雜志Scientific Reports上的研究稱，喬治亞州立大學的研究人員利用紅外光譜法開發了一種新型血液檢測技術，能同時對淋巴瘤和黑色素瘤進行診斷。研究者利用中紅外光譜法分析了來自實驗小鼠機體的血清，隨后將非霍奇金淋巴瘤和黑色素瘤小鼠同健康小鼠成功進行了區分；電磁波譜的中紅外光譜區通常用來在分子水平下對生物性樣本進行特性分析。研究者表示，紅外光譜法能檢測由非霍奇金淋巴瘤和皮下黑色素瘤誘發的生化改變，這種技術有望作為一種新型的癌癥篩查手段。

　　除了不斷有新的研究成果推出，國內的政策監管也在助力行業的發展。眾所周知，2016年監管部門正式取消高通量測序臨床應用試點，在經過一年的試點后，無創產前基因檢測逐步放開。2017年，華大基因等企業與全國諸多地方政府合作，共同推進基因檢測在產前診斷方面的應用，降低出生缺陷。

　　一個行業的高速發展，需要成熟的技術和臨床應用的認可。不難看出，不論是在技術層面還是政策監管層面，分子層面的體外診斷技術正逐漸受到重視，并且正在慢慢擺脫“輔助診斷”的地位。相信在幾年后，包括產前、腫瘤監測在內的一系列分子診斷技術，一定會對臨床醫療決策起到決定性的作用，市場也一定會越來越大。