發(fā)布日期：2019-11-12
一提起“分子診斷技術(shù)”可能有人會(huì)覺得離我們的生活很遙遠(yuǎn)，其實(shí)早已不陌生。
相信不少人都有過體檢和獻(xiàn)血的經(jīng)歷，醫(yī)護(hù)人員采血之后要檢測血樣中是否感染乙肝（HBV）、丙肝（HCV）和艾滋?。℉IV）等病毒。
不少已婚女性的孕檢，抽點(diǎn)血來產(chǎn)前篩查和新生兒篩查，看看胎兒是否會(huì)患有唐氏綜合癥或其他染色體異常的風(fēng)險(xiǎn)……這些其實(shí)都離不開分子診斷技術(shù)。
那么，什么是分子診斷技術(shù)？新興的基因編輯技術(shù)如何帶來新一代分子診斷的機(jī)遇？我國分子診斷產(chǎn)業(yè)如何抓住這個(gè)機(jī)遇，實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新？
近日，中國科學(xué)院院士、著名分子微生物學(xué)家趙國屏及上海師范大學(xué)的王金博士為大家詳細(xì)解答了上述問題。
分子診斷技術(shù)：健康生活的重要幫手
“隨著人類基因組計(jì)劃的順利完成，越來越多的基因組和蛋白組信息被人們用來服務(wù)于與臨床診斷相關(guān)的實(shí)驗(yàn)工作中，與之對(duì)應(yīng)的是多種分子診斷技術(shù)也不斷涌現(xiàn)”。趙國屏院士介紹，到今天為止，體外診斷技術(shù)最有效的兩個(gè)手段，一個(gè)是免疫手段，另一個(gè)是以核酸檢測為基礎(chǔ)的分子診斷技術(shù)。分子診斷技術(shù)由于其檢測精準(zhǔn)，靈敏度高，目前已廣泛應(yīng)用于傳染病的診斷、流行病的調(diào)查、食品衛(wèi)生檢查、腫瘤和遺傳病的早期診斷及法醫(yī)鑒定等各個(gè)領(lǐng)域。
“核酸的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)（PCR）的發(fā)明是分子診斷最重要的突破。它可以非常專一地、較快較簡便地將非常少量的DNA迅速放大到百萬倍至十億倍，用于檢測，從而提升了檢測的靈敏度和專一性。當(dāng)然，近年來開發(fā)的下一代高通量測序技術(shù)（NGS）在通量和未知DNA序列的檢測方面也是另一個(gè)重大的突破。”
下一代分子診斷：“基因魔剪”引發(fā)的技術(shù)革命”
目前，盡管PCR和NGS技術(shù)都比較成熟、應(yīng)用也廣，但是，由于該些技術(shù)的操作比較復(fù)雜、儀器和試劑昂貴，使得該些技術(shù)在現(xiàn)場和家庭檢測領(lǐng)域以及傳染病快速檢測等應(yīng)用中受到了極大限制。
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的這些缺陷，王金博士團(tuán)隊(duì)利用近年發(fā)現(xiàn)的基因編輯系統(tǒng)（CRISPR）中的Cas12酶研發(fā)了一套全新的分子診斷系統(tǒng)——“HOLMES（福爾摩斯）。趙國屏院士介紹說，該技術(shù)最初的來源，實(shí)際上是細(xì)菌有一套把入侵者清除掉的CRISPR工具，作為對(duì)外來入侵DNA/RNA的識(shí)別和清除機(jī)制。在過去很多年里科學(xué)家掌握了這個(gè)機(jī)制，并用它來做基因編輯；從而有了“基因魔剪”的美稱。王金博士團(tuán)隊(duì)在研究工作中首次發(fā)現(xiàn)了CRISPR/Cas12a酶具有被靶點(diǎn)專一結(jié)合激活后高效反式切割單鏈DNA探針的特征，并基于這個(gè)發(fā)現(xiàn)創(chuàng)新性開發(fā)了用于DNA分子診斷的“福爾摩斯”系統(tǒng)。
王金博士介紹，相比于現(xiàn)有的分子診斷技術(shù)，“福爾摩斯”技術(shù)更加靈敏、快速，能夠有效提高傳染病的檢出率，也能極大縮短病原檢測的窗口期。例如，從樣本采集到出檢測結(jié)果，“福爾摩斯”技術(shù)只需1小時(shí)，比現(xiàn)有常用的分子診斷技術(shù)都要快；其檢測靈敏度極高（可達(dá)10個(gè)分子以下的水平）；特異性高，可同時(shí)區(qū)分普通細(xì)菌和超級(jí)耐藥菌；檢測的試劑成本也非常低。由于有以上各種優(yōu)點(diǎn)，該類技術(shù)在發(fā)明后不久便在2018年被美國科學(xué)雜志（Science）譽(yù)為“下一代分子診斷技術(shù)”。
王金博士透露，作為平臺(tái)型的技術(shù)診斷技術(shù)，“福爾摩斯”可應(yīng)用于多種檢測場景，例如醫(yī)院、海關(guān)、疾控中心、血站以及農(nóng)業(yè)動(dòng)植物檢疫等等。
據(jù)悉，利用該技術(shù)進(jìn)行傳染病檢測時(shí)無需特別復(fù)雜的儀器設(shè)備，且可由非專業(yè)人員在任意環(huán)境下進(jìn)行檢測；因此，他們認(rèn)為未來該技術(shù)也可能會(huì)走進(jìn)普通老百姓的家庭。
我國的機(jī)遇與挑戰(zhàn)：如何搶占“下一代分子診斷技術(shù)”的發(fā)展先機(jī)？
未來，這種在家就能做診斷的分子技術(shù)，我國的研究水平又處于一個(gè)什么樣的國際地位呢？
王金博士介紹，連他們在內(nèi)，目前全世界共有三個(gè)研究團(tuán)隊(duì)（另兩個(gè)團(tuán)隊(duì)在美國）在利用CRISPR-Cas蛋白的新活性發(fā)展原創(chuàng)型的下一代分子診斷技術(shù)。值得一提的是，王金博士團(tuán)隊(duì)的專利申請日期比美國對(duì)應(yīng)團(tuán)隊(duì)的申請日期早了四個(gè)多月，如不出意外的話，這將是國內(nèi)團(tuán)隊(duì)在整個(gè)分子診斷領(lǐng)域僅有的具有底層自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的原研專利技術(shù)。
據(jù)悉，在國內(nèi)，王金博士團(tuán)隊(duì)正積極推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研結(jié)合和技術(shù)成果轉(zhuǎn)化，努力推動(dòng)該自主研發(fā)成果在國內(nèi)落地，以期盡快搶占“下一代分子診斷”產(chǎn)業(yè)的發(fā)展高地。
趙國屏院士最后表示，越來越多的新型分子診斷技術(shù)，特別是像我們的下一代CRISPR分子診斷技術(shù)，必將逐步進(jìn)入臨床檢驗(yàn)應(yīng)用。經(jīng)過不斷的臨床實(shí)踐以及與臨床共同開展的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究工作，新一代分子診斷技術(shù)將能促進(jìn)一些疑難疾病的早期發(fā)現(xiàn)，早期診斷。隨著該技術(shù)的不斷成熟，未來最基層的醫(yī)療機(jī)構(gòu)和家庭可用它來檢測一些常見的傳染病，并可在最短時(shí)間內(nèi)判斷是否需要隔離和如何治療，目標(biāo)是要能夠有效保障百姓的身體健康。
來源：中國科技網(wǎng)
