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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

閱讀：917 發(fā)布時(shí)間：2022-10-21

引言

新-冠病毒肺炎疫情的爆發(fā),，推動(dòng)了國內(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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