激荡三十年,中国PCR产业发展史!

2021
06/02

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文章来源:IVD从业者网,作者:锁炎 


分子诊断是伴随分子生物学和基因分析技术发展起来的,1971年Khorana等最早提出PCR理论、1976年极端嗜热菌中一种聚合酶的分离奠定了PCR技术的发展、1988年Saiki等从一种水生嗜热杆菌中提取到一种耐热DNA聚合酶,并简化了操作程序,最终实现了DNA扩增的目的,迅速推动了PCR的应用和普及。


第一批产业技术(1994-1998年)


我们国家的PCR技术起步于1990年以后,而PCR在产业界的兴起,则在以复星实业为代表的企业在1994年成立之后,在应用端开始推广PCR技术,当时采用的PCR方法为酚氯提取+电泳检测,甚至当时的扩增变温环节还是用的水浴锅,对于当时从事PCR技术推广应用的人员印象最深刻的莫过于,背着水浴锅到处跑,计时器+手工转移来完成PCR的过程。


这个时代,PCR技术作为新兴的事物,操作步骤多,没有规范,没有专业的实验室,这也就导致了“假阳性”事件频频发生。


1998年,卫生部医政司发布[1998]9号文件宣布PCR技术暂停应用于临床诊断,同年,复星实业A股上市,后改名为复星医药,其主营业务就是PCR产品。


第二批产业技术(2002-2010年)


2002年,国内PCR正式迎来解放“元年”,卫生部医政司发布〔2002〕10号《临床基因扩增检验实验室管理暂行办法》,宣布对PCR技术的临床应用开始解禁~


此时PCR实验室的要求规范出台,而PCR扩增也基本由手工操作转变为专业的温控平台-PCR扩增仪进行,温控水平的提高,使得PCR的灵敏度、重复性和特异性有了较大的提高。


此时PCR检测技术也由最开始的酚氯提取+电泳检测,逐渐转变为煮沸裂解+ 荧光探针技术,荧光探针或染料的使用,将PCR检测方式进行了根本性的革命,也使得检测时间和步骤大大缩减。


此时达安基因和匹基生物兴起,逐渐成为市场主流,而技术端则以PCR杂交和荧光PCR技术为主。


这个阶段因为将酚氯提取更换为煮沸裂解,这也使得因煮沸而产生气溶胶污染的风险大大提高,此时解决气溶胶污染成为这个阶段的主要难题。


第三批产业技术(2010-2020年)


2005年之后,PCR企业遍地开花,荧光PCR技术也在突发性传染病当中发挥出巨大的优势,而国外优秀的分子诊断企业也陆续进入中国,竞争加剧,此时部分企业开始陆续推出基于纳米磁珠技术的核酸提取试剂,并搭配提取仪开始推广,实力较强的PCR企业开始和国外的设备制造商合作,推出全自动核酸提取仪。


但此时热裂解提取因为性价比高,在细菌等病原体方面的提取优势等因素一直占据市场的主流地位,而基于磁珠提取的自动化解决方案多应用于三级医院等,并未得到大范围的推广。


2020年新冠疫情爆发,核酸检测的需求暴增,此时传统的热裂解法因为操作麻烦,人员差异大、污染风险高等问题逐渐被磁珠法取代,而基于磁珠提取的自动化提取仪器也成为当下的主流解决方案,达安、之江、明德、硕世、圣湘、伯杰等一批优秀的企业脱颖而出。


但这个阶段面临的问题是,磁珠提取依旧存在移管、弃液、洗脱等步骤,提取的过程需要震荡进行等,此时防污染的水平已经大大提升,但还是存在一定的污染风险。


这段时间也伴随着第三代PCR技术-数字PCR产业的逐渐兴起。


第四批产业技术(2020年-至今)


随着人们对核酸检测的认知度提升,对其检测时间、检测的可获得性方面提出了新的要求,此时产业技术再一次升级,此时升级的方向主要有:


核酸快检:核酸释放剂法,通过添加核酸释放剂,将样本中的核酸释放出来,可以免去核酸提取的步骤,极大的节省了时间和操作流程。但是也容易收到PCR干扰因素及上样量的影响,导致敏感性不足。


多重PCR检测:对于荧光PCR技术来讲,其存在极为突出的优势和劣势,其独立的闭管反应解决了污染的问题,但是其因为荧光通量的限制,依旧无法和杂交法相媲美,但随着技术的发展,荧光通道逐渐从以前的两通道逐渐突破,迈向6通道,甚至更高,而诸如HRM等新技术的引入,也将这个缺点完美的进行了解决。


分子POCT:核酸检测随着检测项目的增多,适用场景也逐渐增大,基于特殊机器和试剂盒设计的极简PCR操作产品开始受到市场的关注,而以优思达为代表的分子POCT在新冠疫情期间得到诸多认可。


高通量全自动:对于分子诊断高通量机器而言,以前看HPV项目,现在看新冠项目,大批量的样本处理能力在国内医疗环境中极为迫切,而面临的技术难度也是非常高的,国外有罗氏、BD、Cepheid、豪洛捷等分子巨头的流水线,国内近期也有安图生物、仁度等企业的流水线上市,颇具看点。


数字PCR技术:数字PCR即Digital PCR(dPCR),它是一种核酸分子绝对定量技术。相较于qPCR,数字PCR可让你能够直接数出DNA分子的个数,是对起始样品的绝对定量。数字PCR应该放在上一个阶段的,其产业和应用也已经较为成熟了,但放在第四阶段的原因是,在这波浪潮中国产的设备或将崛起,成为第四阶段的一大看点。


国内PCR产业技术的迭代史,是一批批优秀的国内分子诊断公司的奋斗史,从试剂端,从设备端,从原料端进行着长达几十年的坚持与创新,对于分子公司而言,技术创新永远是第一生产力,而那些坚持着技术创新的公司未来也将会走向舞台的中心。


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关键词:
PCR,提取仪,产业,核酸,技术,分子,荧光,检测,企业

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