奇辉生物——病原微生物基因检测

发表时间:2018-10-22 17:50

“抗生素滥用”在中国很普遍。改变这个?#32959;?#23601;要靠微生物检测。2011年卫生部颁?#21058;?#21490;上最?#37327;?#30340;《抗菌药物临床管理办法》,把微生物检测的地位提到了前所未有的高?#21462;?/span>

微生物检测主要用于辅助诊断,百亿级市场市场空间,潜力很大

你可能知道,“抗生素滥用”在中国很普遍。改变这个?#32959;?#23601;要靠微生物检测。2011年卫生部颁?#21058;?#21490;上最?#37327;?#30340;《抗菌药物临床管理办法》,把微生物检测的地位提到了前所未有的高?#21462;?/span>

微生物检测属于IVD的一个细分领域,是对感染性疾病的病原体或代谢物进行检测分析,在临?#37319;?#36890;常用于辅助诊断,判?#32454;?#26579;类型、指导用药,鉴定环节越准确,诊断结果和治?#21697;?#26696;选择越恰当。如果没有微生物检测,医生倾向于过度用药,或重复试药,可能导致微生物耐药性或病情?#28216;蟆?/span>

一位从业人员认为,临床微生物检测的市场空间达到400亿元。2015年,全球范围内微生物检测占IVD行业份额为18%,在众多细分领域中仅次于POCT,临?#25429;?#20110;微生物检测的需求日趋增长。

我国医疗机构常规临床微生物检测项目有7类,152项,主要包括八大类:真菌、放线菌、螺旋体、细菌、立克次氏体、衣原体、病毒和支原体。其中细菌检测81项,占比为52.5%。

传统微生物检测方法在检测时间、可检测的微生物数量、灵敏度等方面存在很多不足

目前,微生物实验室使用的检测产品大部分以传统方法为基础。传统检测方法分为染色法、培养法、非培养法三种。目前常用的方法为生化原理检测,先判?#32454;?#20848;式阴性还是阳性,再根据形态、酶?#20174;Α?#26174;色等不同方法,将具体微生物种类鉴定出?#30784;?/span>

染色法、培养法是基于传统的?#31185;?#38236;检,在显微镜下观察变化。培养法的技术是微生物培养、鉴定和药敏检测,也是微生物检测技术中最为重要和成熟的部分。而非培养法是基于酶生化?#20174;Γ?#21033;用微生物繁殖过程中产生的特异性酶与一显色底物发生显色?#20174;?#32780;实现检测,主要适用于细菌性阴道病检测。

对于绝大多数的微生物检测有一个绕不开的环节,那就是标本处理和培养。需要首先对样本进?#24615;?#22788;理,根据?#31185;?#26579;色的结果选择合?#23454;?#22521;养基分离培养。然后根据菌落特点,选择?#23454;?#30340;生化?#20174;?#25110;者自动仪器鉴定。药敏检测则采用纸片法或直接上自动化仪器分析。

只有通过培养得到的各类致病菌,也就是阳性标本,才会做进一步的鉴定和药敏检测。在欧美细菌培养的阳性?#35797;?5%左右;根据《中国体外诊断产业发展蓝皮书2015年》发布数据,我国阳性?#26102;冉系停?#21482;有20%-30%。

总结下来,传统微生物检测方法有三个方面的问题。一个是样品培养导致检测时间长,传统生物检测时间短到?#24863;∈保?#38271;到几天都有可能。二是鉴定出来的种类有限,准确度一般。上面已经说过的细菌培养阳性率很低,而且可培养的细菌数量只占病原微生物很小的比例。第三是流程?#32454;?#26434;,离不开人工干预,尤其是样本处理和培养阶段很难用自动化仪器取代。

基于NGS和质谱的微生物检测技术为行业变革带来契机

基于NGS与质谱技术的微生物检测数据分析方法具有无需预先培养样本、灵敏度高、能够检测未知的微生物的特点,为疾病防控和生物食品安全提供了新的解决方案。

二者有几个明显优势:1、速度快,例如质谱的检测时间以分钟计,可实现高通量检测。2、省去样品培养环节,无法培养的微生物也可以检测。目前最多均可检测多达2000余种病原微生物,远高于传统的152种。 3、试剂耗材相对传统使用较少,成本主要是测序仪、质谱仪设备投入。

不管是NGS还是临床质谱检测,临床应用的探索与开发仅有十年左右。NGS龙头Illumina于2010年推出Hiseq2000 奠定其行业领先地位,同年NIPT开始初步应用于临床,至今NIPT仍然是NGS最成熟的商业化应用。而在临床质谱领域,目前全球应用相对成熟的微生物鉴定,从开发至今也不到十年。

NGS和质谱的临床应用均未被完全开发,未来仍有较强的平台延展性。基因检测通过对疾病的本质与起源进行检测分析,获得最精确的诊断结果和最合?#23454;?#27835;?#21697;?#26696;,临?#37319;?#21487;以用于妇幼、肿瘤、遗传病等多个领域。而质谱可以直接对体内各种物质及其代谢产物进行定量检测,全程对疾病的诊断、治疗、预后进行监测,目前已经应用于妇幼、感染、遗传病等领域。基因测序需要通过大数据分析获得结果和疾病的相关性,而质谱需要的则是不断完善数据库,以提高检测结果的准确性。

质谱技术在临床微生物菌种鉴定领域的应用,除了技术本身,更重要的是依赖于质谱菌种鉴定数据库。因此,数据库中?#35745;?#30340;质量、数量都将直接影响鉴定的成功率与准确率。由于病原微生物分?#21058;?#34892;情况不同,实验室在原有数据库基础上可补充建立本地病原微生物的质谱指纹?#35745;?#24211;,提高鉴定成功率。

NGS在微生物领域额应用,目前全球还没有相关领域的注册试剂获批。国外是通过LDT的方式开展。国内目前处在方法学的标准品验证阶段。

数据库是微生物NGS、质谱检测的核心壁垒

通过NGS或者质谱平台拿到序列后,面临的一个重要问题就是:选择什么数据库进行比对才能得到较好的分类鉴定结果呢?数据库中?#35745;?#30340;质量、数量都将直接影响鉴定的成功率与准确率。如原核的16S rDNA序列,真核的18S rDNA序列、ITS(ribosomalinternal transcribed spacer)序列?#21462;?/span>

有两个关于人体微生物组的奠基性研究,一个是人类肠道宏基因组计划 MetaHIT,由欧盟发起,8个国家14个研究机构参与。华大基因承担了其中关键的测序与分析工作,从2008年1月1日到2012年6月30日,构建了第一个肠道微生物基因集,包含330万个基因,是近年来肠道微生物研究的里程碑。另一个是由美国国家卫生院发起的人类微生物组计划。从2008年到2013年,采集了人体各个部位共超过5000份样本进行了测序和深入的分析,绘制了人体相关的微生物?#35745;祝?#24182;?#24179;?#20102;3000种微生物前基因组,初步建立了人体共生微生物参考数据库。

其实针对每一类生物的主要marker序列都有相应的数据库以方便比对鉴定。如 RDP数据库(RibosomalDatabase Project)、SILVA数据库(一个包含细菌、古菌、真核rRNA基因序列的综合数据库)、Greengenes(针对细菌、古菌16S rRNA基因)数据库、 PR2(ProtistRibosomal Referencedatabase)数据库(针对真核微生物18SrRNA基因)等?#21462;?/span>

由于病原微生物分?#21058;?#34892;情况不同,这些公开数据库不能完全满足临床检测需求。实验室在原有数据库基础上需补充建立本地病原微生物的质谱指纹?#35745;?#24211;,提高鉴定成功率。奇辉生物针对病原微生物基因现已开发三个层次的产品,包括多重PCR靶向捕获特定病原微生物检测试剂盒;细菌性病原菌感染检测试剂盒(16S rDNA V1-V9);病原微生物宏基因组检测试剂盒.

多重PCR靶向捕获特定病原微生物检测试剂盒:主要针对呼吸道感染、消化道感染、血流感染、脑膜炎相关45种病原微生物及细菌耐药基因检测。

  1. 靶向捕获测序,舍弃绝大多数与目标片段无关的冗余数据,研究对象极?#26579;?#31616;,测序成本大幅下降。

  2. 针对特异位点设计引物,特异性捕获与病原微生物?#36136;?#29305;异性相关的目的片段,超高测序深度和检测灵敏?#21462;?/p>

  3. 10ng起始样本量?#32431;?#25552;供丰富临床诊断信息

  4. 面向感染性疾病患者,包括呼吸系?#22330;?#28040;化系?#22330;?#34880;液循环系?#22330;?#20013;枢神经系统等多种感染。满足临床常见病原微生物的?#36136;?#37492;定,耐药分析,预后评估,临床研究等需求。

  5. 基于高通量测序平台检测,多重PCR靶向捕获建库。NGS技术是目前唯一能够不依赖于细菌培养,实现多种病原微生物同时鉴定?#20013;?#30340;手段。

细菌性病原菌感染检测试剂盒:产品基于高通量测序技术,采用16S rDNA测序方法,锁定15600+ 细菌,覆盖现有细菌性病原菌感染,能够针对病人?#38395;?#28748;洗液、脑脊液、血浆、呕吐物、粪便、尿液中的细菌?#36136;?#36827;行快速、高效鉴定。

  1. 产品覆盖细菌16S rDNA V1-V9全部可变区,使细菌性病原菌检测具有更高的准确度,大幅优于同类产品。

  2. 产品覆盖7700+属,15600+个种细菌的8,000,000+条序列,最大程度覆盖所有菌

  3. 种,更能真实?#20174;?#32676;落结构,可检测临床病因不明的细菌性病原菌感染。

  4. 多重PCR一步法建库,操作便捷,?#27490;?#25805;作低至10分钟,全流程4—6小时。

  5. 100 p g 起始样本量?#32431;?#25552;供丰富临床诊断信息。

  6. 基于高通量测序平台检测,NGS技术是目前唯一能够不依赖于细菌培养,实现多种

  7. 病原微生物同时鉴定?#20013;?#30340;手段。

  8. 面向感染性疾病患者,包括呼吸系?#22330;?#28040;化系?#22330;?#27852;尿生殖系?#22330;?#34880;液循环系?#22330;?#20013;枢神经系统等多种感染,满足临床细菌性病原菌?#36136;?#37492;定,耐药分析,预后评估,临床研究等需求。


    病原微生物宏基因组检测试剂盒:产品锁定8016种病原微生物,覆盖细菌、病毒、真菌、 支原体、衣原体、立克次氏体、分岐杆菌、螺旋体等现有类别病原微生物。

  1. 产品全面覆盖8016种病原微生物,包括2,388种细菌、5,444种病毒、37种支原体、14种衣原体、48种立克次氏体、45种分岐杆菌、40?#33268;?#26059;体,8602046条标准序列。

  2. 基于高通量测序平台检测,目前NGS技术是唯一能够不依赖于细菌培养,实现多种病原微生物同时鉴定?#20013;?#30340;手段。

  3. 产品可检测临床病因不明的病原微生物感染,部分病原菌可检测到菌株水平。

  4. 面向感染性疾病患者,包括呼吸系?#22330;?#28040;化系?#22330;?#27852;尿生殖系?#22330;?#34880;液循环系?#22330;?#20013;枢神经系统等多种感染,满足临床病原微生物?#36136;?#37492;定,耐药分析,预后评估,临床研究等需求。

  5. 100ng起始样本量?#32431;?#25552;供丰富临床诊断信息,数据库覆盖多种病原微生物的多条标准序列,并?#20013;?#26356;新与最新科研进展一致。