白皮书解读之二 | 中通量基因检测利器核酸质谱填补检测空白

融智生物

2022.6.01

作者融智生物

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导语：疫情当下，新冠病毒的检测备受关注。然而，呼吸道病毒种类繁多，引发的症状相似，此外新冠病毒自身已存在多种变异体，所以病毒的鉴别诊断对于疫情防控尤为重要。病毒检测常规采用PCR方法，通量低、灵敏度低，无法同时对多种病原体进行联合检测；测序法虽然通量高、准确度高，但是成本高，耗时长。核酸质谱技术是一种新型的核酸检测方法，其通量介于PCR和测序之间，适用于如多病原检测等需要多位点检测的场景，单样本检测成本低，准确度高，效率高，是中通量核酸检测的利器，在多病原检测、遗传疾病基因检测、药物基因组学、肿瘤基因检测等领域前景广阔。近日，动脉网蛋壳研究院发布的临床质谱行业白皮书中对核酸质谱进行了详细剖析，小融摘录了其中相关内容，供大家参考。

核酸质谱与PCR、NGS优势互补

核酸质谱是中通量基因检测利器，弥补了荧光定量PCR 通量不足和NGS 检测时间过长的缺陷。分子检测手段包括PCR、Sanger 测序、NGS、FISH、基因芯片和核酸质谱等。NGS是自2015 年以来全球精准医疗时代重要的分子检测手段。目前采用PCR、Sanger 测序、NGS、FISH、基因芯片等方法并已在NMPA 获得注册证的基因检测试剂盒，大部分都可以采用核酸质谱的方法实现。核酸质谱具有多位点、高通量、低成本、周期快的差异化优势，将是继NGS 之后，继续推动中国精准医疗快速发展的重要力量，加速实现基于多基因位点检测的临床分子诊断及精准医疗。遗传性疾病检测、药物基因组等项目通常需要检测数十个位点，荧光定量PCR 通量低，可检测位点少，不能满足需求，高通量技术可检测成百上千个位点，但检测时间长，成本高，核酸质谱填补了中通量检测这一空白。

表1 核酸检测各类技术对比

数据来源：动脉橙数据库，蛋壳研究院制

核酸质谱在海外药物基因组学应用普遍

核酸质谱在海外药物基因组学中应用普遍，映射出国内核酸质谱市场高价值。国内，核酸质谱的应用处于起步阶段；海外，核酸质谱2000年首次投入使用，2014年获得FDA 批准，研发了核酸质谱仪以及配套的试剂、耗材，用于为药物基因组学、遗传性疾病、肿瘤、无创产前筛查、DNA 甲基化定量分析等，应用核酸质谱分析系统进行普及型药物基因组学PGx 精准用药的临床检测服务已成海外共识，在精神类药物、心血管类药物、镇痛麻醉类药物、抗肿瘤药物等领域得到了广泛应用。

药物基因组是核酸质谱重要应用方向。核酸质谱在海外药物基因组学中应用普遍，美国在药物基因组学领域已有较好发展的公司还有OneOme、Admera Health、Assurex Health、GeneAlign 等。国内，核酸质谱的整体应用处于起步阶段，但在药物基因组学方面的应用发展迅速。中国医学科学院阜外心血管医院分子诊断中心、复旦大学附属儿科医院、上海长征医院、中南大学湘雅三院、北京安定医院、北京天坛医院等医院已相继成立精准用药中心，在院内即可实现PGx 检测并出具指导临床用药的报告。

核酸质谱成临床质谱新增长曲线

国内布局核酸质谱的企业较少。与微生物质谱相同，核酸质谱也是基于定性检测的基质辅助激光解析电离飞行时间质谱仪，仪器门槛并不算高，但行业处于起步期，多数获批的飞行时间质谱仪的适用范围是微生物鉴定，获批用于核酸检测的仪器较少。

表2 国内核酸质谱仪器获批情况

数据来源：动脉橙数据库，蛋壳研究院制

核酸质谱成临床质谱新增长曲线，企业布局热情高涨。国内，核酸质谱正在快速发展，融智生物、毅新质谱、迪谱诊断、先声医疗、达瑞生物、英盛生物等企业，通过自主研发或贴牌合作形式都布局核酸质谱仪。国内尚无核酸质谱试剂获得注册批准，但已有产品备案，企业布局的应用场景以遗传性疾病、药物基因组学、肿瘤精准诊断为主。

表3 核酸质谱代表企业在试剂端的布局

数据来源：动脉橙数据库，蛋壳研究院制

核酸质谱需要强大的研发能力做保障

核酸质谱系统不仅需要强大的质谱平台作为支撑，更需要具有创新性的试剂研发、验证和生产能力，以及PGx 药物基因组检测软件作为应用保障。核酸质谱主要门槛是核酸分型基础试剂存在专利壁垒，可进行SNP 检测、基因突变检测、DNA 甲基化检测、基因拷贝数鉴定、高通量检测结果验证，对应遗传性疾病、药物基因组学、肿瘤精准诊断等应用领域。此外，数据解读也是核酸质谱系统重要的一部分，PGx 药物基因组检测软件通过对样本的药物基因组学数据结果进行自动化处理，与数据库进行比对，快速获得样本解读告。

核酸质谱满足SNP 检测多基因多位点检测需求。SNP 在遗传疾病的诊断和筛查以及用药种类及剂量指导等方面有着极其重要的作用。临床常用的SNP 检测手段，如Sanger 测序、荧光定量PCR 等技术通量低，已经不能适应SNP 检测从单基因少量位点向多基因多位点发展的趋势。核酸质谱可检测多个SNP 位点，满足临床SNP检测新需求。

在基因突变检测上，核酸质谱更准确、直观。由于基因突变碱基所占比例不一，以往的电泳、PCR、测序技术出错率较高，而核酸质谱无需对样品进行标记，可直接根据A、G、C、T 这4 种核苷酸分子量的不同，直观地了解待测样本的组成。另外，质谱图检测峰显示清晰，数据准确且易于判别。

核酸质谱用于DNA 甲基化检测更便捷、快速、准确。DNA 甲基化与多种肿瘤、神经系统疾病等多种疾病相关，与测序、荧光定量PCR 等常见甲基化检测方法相比，核酸质谱在引物设计、检测成本及数据分析等方面更加便捷、快速和准确。

基因拷贝数鉴定上，核酸质谱助力多种疾病机制的研究。拷贝数变异与罕见病、单基因病、肿瘤等疾病相关，进行基因拷贝数变异鉴定可促进对多种疾病发病机制的认知，从而指导疾病的分子诊断和新治疗方法的开发。核酸质谱通过单核苷酸多态性等位基因比例检测技术对待测样本中目标基因的拷贝数进行定量分析，其原理是检测待测拷贝片段中存在的SNP，计算峰面积，得出该位点两种基因型的比值，然后推测含不同SNP 基因型拷贝的相对比值。

融智生物：国产核酸质谱的领头雁

在国内，融智生物是首个具有自主研发、生产能力的核酸质谱国产企业。拥有自主知识产权的新一代高通量、高灵敏度核酸质谱QuanNUA，完美地结合了PCR反应的便利性和MALDI-TOF质谱技术的高通量、高分辨率、高灵敏度、低成本优势，可以满足临床基因多位点检测的需求。目前，融智生物的核酸质谱已经形成了囊括试剂盒、全自动样本前处理、质谱检测、数据处理等在内的一体化解决方案，可以为临床核酸检测提供多样化的服务。