基因核酸分子診斷是以現(xiàn)代生命科學(xué)應(yīng)用為需求牽引，以各種先進(jìn)制造和儀器科學(xué)技術(shù)為手段研制檢測(cè)儀器，結(jié)合各種測(cè)試技術(shù)、分析技術(shù)和其他基礎(chǔ)學(xué)科的科學(xué)原理，對(duì)生物個(gè)體、氣管、組織、細(xì)胞和基因進(jìn)行定性、定量觀察，比較分析和判斷。

以上這段是對(duì)分子診斷行業(yè)最為全面的描述和定義，我國(guó)的分子診斷最早起步于上世紀(jì)六七十年代，但是那個(gè)時(shí)候由于技術(shù)和設(shè)備的落后并未被廣泛認(rèn)可，而后隨著PCR技術(shù)的出現(xiàn)和廣泛應(yīng)用，分子診斷技術(shù)才開(kāi)始從傳染病領(lǐng)域，諸如肝炎、性病、SARS等方向逐漸切入臨床應(yīng)用市場(chǎng)。

目前分子診斷技術(shù)和產(chǎn)品已經(jīng)廣泛應(yīng)用于臨床，今天給大家一一介紹一下分子診斷行業(yè)相關(guān)的主要儀器和創(chuàng)新產(chǎn)品。

核酸提取儀器

核酸是生物的遺傳物質(zhì)，也是分子診斷的基石，傳統(tǒng)的核酸提取方法一般會(huì)使用無(wú)機(jī)或者有機(jī)物裂解細(xì)胞，釋放核酸，然后再使用一些方法對(duì)其進(jìn)行分離，達(dá)到核酸提取的目的，比如熱裂解、堿裂解、超聲裂解等等。

隨著納米磁珠、硅膠膜等材料的使用，核酸提取進(jìn)入了自動(dòng)化的時(shí)代，基于硅膠膜的柱離心法因?yàn)椴僮髀闊┮呀?jīng)使用比較少了，基于磁珠的核酸提取方法成為主流。

從產(chǎn)品設(shè)計(jì)上，核酸提取儀可以分為上吸式和下吸式，也就是通過(guò)轉(zhuǎn)移磁珠完成提取的我們叫上吸式，轉(zhuǎn)移液體完成提取的叫下吸式。

從產(chǎn)品功能上，可以分為半自動(dòng)核酸提取儀和全自動(dòng)核酸提取工作站，前者使用預(yù)裝板完成提取，需要手工加樣和轉(zhuǎn)移核酸，通量多以12的倍數(shù)為單位，12、24、36、48、96樣本通量為主；比較流行的產(chǎn)品有GeneRotex全自動(dòng)旋轉(zhuǎn)核酸提取儀、NP968-S核酸提取儀、EX3600等等，這次新冠疫情過(guò)后，基本上各個(gè)PCR實(shí)驗(yàn)室都配備了核酸提取儀，而且也出現(xiàn)了很多的新產(chǎn)品，在設(shè)計(jì)和功能上更完善。

全自動(dòng)核酸提取工作站和半自動(dòng)核酸提取儀的最大區(qū)別在于，全自動(dòng)的工作站能夠完成從樣本到PCR上機(jī)前的所有操作（加樣、提取、體系配置），以前的時(shí)候還需要手工開(kāi)蓋，現(xiàn)在各種分杯系統(tǒng)的上市，開(kāi)蓋都是機(jī)器操作了，更加智能。比較流行的品牌有天隆科技的9600E、圣湘的Natch CS、之江的Autrax等，進(jìn)口的產(chǎn)品有羅氏的4800，PE、豪洛捷等品牌。

PCR儀（系統(tǒng)）

經(jīng)歷過(guò)前面的核酸提取之后，就進(jìn)入到核酸檢測(cè)的環(huán)節(jié)，這個(gè)環(huán)節(jié)的主要設(shè)計(jì)的儀器是PCR儀，PCR儀根據(jù)其功能可以分為以下3種：定性PCR儀、熒光定量PCR儀和數(shù)字PCR儀。

定性PCR儀是最早的一個(gè)產(chǎn)品，主要的功能是根據(jù)設(shè)置好的溫度梯度完成核酸的擴(kuò)增，它的出現(xiàn)取代了最早PCR實(shí)驗(yàn)需要用梯度水浴鍋的尷尬處境。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)這就是個(gè)“溫控系統(tǒng)”，所以市場(chǎng)售價(jià)也比較便宜。比如Genesy-96T、iCyling 96梯度PCR儀、Life Touch基因擴(kuò)增儀等。

熒光定量PCR儀的組成相比較定性PCR儀升級(jí)最大的就是增加了光學(xué)系統(tǒng)，而且其擴(kuò)增體系和PCR原理也有所不同，增加了熒光染料或者熒光探針，通過(guò)信號(hào)變化實(shí)時(shí)監(jiān)控整個(gè)PCR的過(guò)程。把擴(kuò)增和檢測(cè)的功能集成到了一起，閉管反應(yīng)，大大降低了污染的風(fēng)險(xiǎn)。這塊國(guó)內(nèi)做的好品牌有上海宏石、杭州博日、達(dá)安基因、天隆科技、雅睿、安杰思等，國(guó)外主流品牌有ABI、伯樂(lè)、羅氏、賽沛等等。

在這里也教大家一個(gè)在實(shí)驗(yàn)室里區(qū)分定性PCR儀和定量PCR儀的方法，看它連不連電腦，一般定性的都是機(jī)器自己帶屏幕，定量的需要連個(gè)電腦，僅供參考。

數(shù)字PCR儀是PCR儀領(lǐng)域新興的一個(gè)技術(shù)產(chǎn)品，主要特點(diǎn)是能夠絕對(duì)定量、具有超高靈敏度，其采用了微流控+微納米制造技術(shù)能夠?qū)⑷芤悍稚⒊蓡为?dú)的微反應(yīng)單元，配合軟件算法實(shí)現(xiàn)了真正的絕對(duì)定量。

國(guó)外市場(chǎng)主要以伯樂(lè)、賽默飛的數(shù)字PCR為主流，國(guó)內(nèi)數(shù)字PCR產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，目前已經(jīng)有杭州領(lǐng)航、新羿生物、臻準(zhǔn)生物、順德永諾、小海龜?shù)纫慌髽I(yè)和產(chǎn)品陸續(xù)上市。

此前很多人問(wèn)我說(shuō)，你覺(jué)得數(shù)字PCR儀會(huì)取代熒光PCR儀么？

我個(gè)人覺(jué)得不太可能，成本是一方面，另一方面是真正的臨床應(yīng)用并不一定需要這么精準(zhǔn)的檢測(cè)技術(shù)。而憑借數(shù)字PCR技術(shù)精準(zhǔn)的優(yōu)勢(shì)，其醫(yī)療器械創(chuàng)新網(wǎng)未來(lái)會(huì)集中在移植排斥游離DNA監(jiān)測(cè)、液體活檢、NIPT等方向。就像殺雞用菜刀，殺牛用電刀，非要用個(gè)電刀去殺雞也沒(méi)什么必要。

基因測(cè)序儀器

基因測(cè)序是當(dāng)下比較火的分子診斷技術(shù)領(lǐng)域之一，通過(guò)盡可能多的得到被測(cè)物中的核酸序列，進(jìn)而分析其能帶來(lái)的價(jià)值，目前基因測(cè)序技術(shù)一定發(fā)展到第四代，第一代測(cè)序技術(shù)是非常經(jīng)典的Sanger測(cè)序（雙脫氧核苷酸末端終止測(cè)序法），目前市面還能看到的商品化產(chǎn)品有海爾施的呼吸道13聯(lián)檢，是Sanger測(cè)序配合毛細(xì)管電泳做的產(chǎn)品；

第二測(cè)序技術(shù)目前應(yīng)用最為廣泛，其最顯著的特點(diǎn)就是高通量，市場(chǎng)上主要的玩家是Illumina、華大基因等，當(dāng)然基于再研發(fā)的服務(wù)類公司就很多了；

第三代測(cè)序技術(shù)也叫單分子測(cè)序技術(shù)，它解決了一代和二代在測(cè)序前的文庫(kù)制備和PCR擴(kuò)增步驟，如果我們?nèi)鞒虂?lái)看分子診斷，三代之前的測(cè)序都是放在經(jīng)過(guò)PCR儀器處理之后來(lái)完成，但是第三代測(cè)序技術(shù)就把測(cè)序放在了和熒光定量PCR儀平行的位置上，這個(gè)改變帶來(lái)的最大好處就是測(cè)序技術(shù)的門(mén)檻降低，更加普適化。

第四代測(cè)序技術(shù)嚴(yán)格意義上講，其屬于第三代技術(shù)的一個(gè)升級(jí)版，姑且可以叫第3.5代技術(shù)，但其帶來(lái)的飛躍也是明顯，主要體現(xiàn)在對(duì)檢測(cè)設(shè)備的成本控制上，其采用了納米孔檢測(cè)技術(shù)，使得信號(hào)的捕捉不再依賴高速攝像機(jī)或者高分辨的CCD相機(jī)。

基因芯片儀器

基因芯片技術(shù)也可以叫核酸芯片、微陣列芯片等，是目前應(yīng)用最為廣泛的一種生物芯片技術(shù)，將設(shè)計(jì)好的核酸片段有序的固定在固相支持物上，然后是其與PCR擴(kuò)增之后的產(chǎn)物進(jìn)行雜交，通過(guò)檢測(cè)信號(hào)來(lái)判讀結(jié)果。

基因芯片技術(shù)相比于熒光PCR技術(shù)而言，解決了檢測(cè)靶標(biāo)通量的問(wèn)題，一張芯片能夠集成非常多的檢測(cè)靶點(diǎn)，這就使得這項(xiàng)技術(shù)在基因突變、細(xì)菌耐藥方面具有極大的優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)在主要的玩家有博奧、凱普、亞能、博暉創(chuàng)新等。

原來(lái)基因芯片的臨床應(yīng)用多放在PCR4區(qū)進(jìn)行，需要經(jīng)過(guò)PCR擴(kuò)增之后再拿去做雜交，而博奧、博暉創(chuàng)新等自動(dòng)化產(chǎn)品的讓基因芯片有了更大應(yīng)用場(chǎng)景，自動(dòng)化也是基因芯片未來(lái)的主航道。

分子POCT儀器

分子POCT儀器屬于是當(dāng)下比較火的細(xì)分領(lǐng)域之一，行業(yè)對(duì)其更多的期望是能夠走出實(shí)驗(yàn)室，面向基層，面向臨床科室市場(chǎng)，但是這一路其實(shí)并不好走。有興趣的可以翻翻IVD從業(yè)者網(wǎng)的歷史文章，有很多相關(guān)資料。

分子POCT目前有幾個(gè)熱門(mén)技術(shù)方向：微流控、微液滴、芯片、核酸快檢等等。主要已經(jīng)上市的品牌有優(yōu)思達(dá)、博奧晶芯、奧然、百康芯、萬(wàn)孚倍特等等，國(guó)內(nèi)做的非常成功的有賽沛的GeneXpert系統(tǒng)、梅里埃的Flimarray系統(tǒng)等。

核酸質(zhì)譜儀器

感覺(jué)分子診斷火了之后，很多細(xì)分技術(shù)和領(lǐng)域也跟著都火了，核酸質(zhì)譜就是其中一個(gè)，質(zhì)譜的原理就是將樣品分子離子化，然后在電場(chǎng)中施加力的作用，使其分離，進(jìn)而得到質(zhì)譜圖譜。

核酸質(zhì)譜使用的質(zhì)譜電離技術(shù)主要還是采用ESI和MALDI，兩個(gè)都是軟電離，目前市面上的核酸質(zhì)譜儀主要有安圖的Autof ms1000、Clin-TOF II臨床飛行時(shí)間質(zhì)譜系統(tǒng)和中元匯吉質(zhì)譜儀EXS3000等。

分子FISH產(chǎn)品

這是一個(gè)經(jīng)常被遺忘的分子診斷細(xì)分領(lǐng)域，因?yàn)楫a(chǎn)品主要都應(yīng)用在病理科，與主戰(zhàn)場(chǎng)檢驗(yàn)科隔行了，所以關(guān)注度并不高，市場(chǎng)上玩家也比較少。和PCR、NGS相比，F(xiàn)ISH技術(shù)在染色體數(shù)目、結(jié)構(gòu)異常、基因缺失、重排以及基因融合等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

FISH檢測(cè)也是檢測(cè)乳腺癌Her-2基因和肺癌ALK基因斷裂的金標(biāo)準(zhǔn)，其適用的儀器設(shè)備主要是熒光顯微鏡。