分子診斷是應(yīng)用分子生物學(xué)方法，通過檢測受檢個體或其攜帶病毒、病原體的遺傳?物質(zhì)的結(jié)構(gòu)或含量的變化而做出診斷的技術(shù)。其檢測對象主要為核酸和蛋白質(zhì)，以核?酸分子為主，相比于發(fā)展成熟的免疫診斷、生化診斷等技術(shù)，分子診斷處于快速成長期，是體外診斷（In Vitro Diagnosis, IVD）領(lǐng)域發(fā)展最快的細(xì)分領(lǐng)域，具有檢測時間 短、靈敏度更高、特異性更強等優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于傳染性疾病、血液篩查、遺傳性 疾病、腫瘤伴隨診斷等領(lǐng)域。

分子診斷技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了四個階段：

（1）第一階段：20 世紀(jì) 80 年代基于核酸分子雜交技術(shù)的遺傳病診斷；

（2）第二階段：20 世紀(jì) 90 年代聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）的問世將分子診斷技術(shù)推 向更精準(zhǔn)、更高效的階段特別是發(fā)展到第二代的熒光定量 PCR（qPCR）和第三代的 數(shù)字 PCR（dPCR）；

（3）第三階段是基于基因芯片的多指標(biāo)、高通量基因檢測；

（4）第四階段是基于基因測序技術(shù)在 NIPT（無創(chuàng)產(chǎn)前診斷）、遺傳性腫瘤篩查及腫 瘤精準(zhǔn)治療等方面的應(yīng)用。

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國內(nèi)分子診斷起步較晚，發(fā)展速度高于全球。在精準(zhǔn)醫(yī)療、個性化用藥等需求推動下，?分子診斷技術(shù)在全球得到飛速發(fā)展，根據(jù)火石創(chuàng)造數(shù)據(jù)顯示，2013-2019 年全球分子 診斷市場規(guī)模由 57 億美元增長至 113.6 億美元，年復(fù)合增長率為 12.18%，主要市 場玩家包括羅氏、雅培、西門子、強生等。國內(nèi)分子診斷雖然起步較晚，但在消費升 級、政策扶持以及資本青睞等多重因素推動下，已經(jīng)由產(chǎn)業(yè)導(dǎo)入期步入成長期。2013- 2019 年，我國分子診斷市場規(guī)模由 25.4 億元增長至約 132.1 億元，年復(fù)合增長率達(dá) 到 31.63%，雖然僅占全球市場規(guī)模的 16.86%，但是增速約為全球增速的 2.6 倍， 主要企業(yè)包括達(dá)安基因、凱普生物、華大基因、貝瑞基因、艾德生物等。

分子診斷領(lǐng)域主要包括?PCR（qPCR 和 dPCR）、二代測序技術(shù)（NGS）、熒光原位 雜交（FISH）、基因芯片等，其中 PCR 是目前應(yīng)用最成熟、市場份額最大的技術(shù)平臺，在國內(nèi)分子診斷中市占率為 40%，在國內(nèi)獲批的分子診斷產(chǎn)品中，基于 PCR 技術(shù)的超過 90%。

與雜交技術(shù)和測序技術(shù)相比，PCR 技術(shù)主要優(yōu)勢在于高靈敏度、易 于推廣，主要局限在于檢測位點單一且已知，多重基因聯(lián)合檢測時可涵蓋的基因數(shù)量 受限，目前已經(jīng)發(fā)展到第三代數(shù)字 PCR（dPCR），短期內(nèi)仍將是分子診斷主流技術(shù) 平臺；測序技術(shù)發(fā)展迅猛，雖然市占率較低但市場增速最快，其中二代測序技術(shù) NGS （高通量測序）是目前測序領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的技術(shù)，已經(jīng)成為許多序列變異分析與科 研應(yīng)用的主要選擇，但由于實驗操作復(fù)雜、成本高等原因，在臨床應(yīng)用中仍處于起步 階段，應(yīng)用前景廣闊。

?熒光原位雜交技術(shù)（FISH）

FISH 是一種利用非放射性的熒光信號對原位雜交樣本進(jìn)行檢測的技術(shù)，主要用于指 導(dǎo)腫瘤靶向藥物使用、腫瘤預(yù)后、腫瘤疾病分型診斷等領(lǐng)域，是檢測 HER-2 基因狀 態(tài)的金標(biāo)準(zhǔn)，目前在大多數(shù)省份和地區(qū)已經(jīng)納入醫(yī)保。

FISH 全稱熒光原位雜交技術(shù)， 原理是利用已知的 DNA 變異序列，與被檢測的樣本 DNA 序列雜交、互補配對，從 而發(fā)現(xiàn)樣本 DNA 的異常情況，主要用于了解基因或染色體是否發(fā)生擴增、缺失、融 合或斷裂，檢測樣本來源廣泛（組織、脫落細(xì)胞、羊水、血液、骨髓等），且不僅限 于新鮮樣本，2-3 年的石蠟樣本都可以檢測；同時，F(xiàn)ISH 檢測成本較低而且在大多 數(shù)省份和地區(qū)都被納入醫(yī)保范疇。FISH 應(yīng)用最多的場景是 DNA 擴增檢測，《2014 年 NCCN 乳腺癌臨床實踐指南》和《乳腺癌 HER2 檢測指南 2014 版》均指出 FISH 是 檢測 HER2 基因狀態(tài)的“金標(biāo)準(zhǔn)”，目前 Roche、Abbot 等研發(fā)的 HER-2 擴增檢測 試劑盒已獲得 FDA 批準(zhǔn)。

基因芯片技術(shù)

基因芯片技術(shù)又稱?DNA 微陣列技術(shù)，是將大量已知 DNA 序列做成探針，集成在同 一芯片上與標(biāo)記樣品分子進(jìn)行雜交，從而獲得樣本序列信息，可以實現(xiàn)對大量目標(biāo) 基因同時進(jìn)行檢測，具有成本相對較低（比如微基因的 WeGene檢測套件僅 599元）、 檢測效率較高的優(yōu)勢，主要應(yīng)用于消費級基因檢測、病毒分型、耐藥突變位點檢測、 遺傳基因和腫瘤基因檢測等領(lǐng)域。相比基因芯片產(chǎn)業(yè)在發(fā)達(dá)國家的高速發(fā)展，我國基?因芯片行業(yè)市場尚處于起步階段，代表企業(yè)包括賽樂奇、博奧生物、百奧科技、達(dá)安?基因等，目前獲批的基因芯片診斷試劑盒主要應(yīng)用在?HPV 病毒基因分型、乙肝病毒 基因分型和耐藥突變位點檢測、腫瘤基因突變等領(lǐng)域，獲批的基因芯片相關(guān)儀器較 少。在國家相關(guān)政策和終端需求不斷擴大的推動下，我國基因芯片技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入產(chǎn)業(yè) 化探索階段，根據(jù)沙利文數(shù)據(jù)顯示，中國基因芯片行業(yè)市場規(guī)模從 2014 年的 35 億 元增長至 2018 年的 95.1 億元，年復(fù)合增長率為 28.4%。

1.2 PCR：分子診斷主流技術(shù)平臺，臨床診斷“金標(biāo)準(zhǔn)”

PCR（聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)）是指利用 DNA 聚合酶（如 Taq DNA 聚合酶）在體外條件 下，催化一對引物間的特異 DNA 片段合成的基因體外擴增技術(shù)。PCR 是生物體外 的特殊 DNA 復(fù)制，最大的特點是能將微量的 DNA 大幅擴增。以實時熒光?PCR 技術(shù) 為例，通過 PCR 技術(shù)進(jìn)行分子診斷的主要流程包括：

1.核酸的提取和純化：使用核酸提取試劑從病毒、細(xì)菌等中提取出 DNA；

2. 核酸在引物約束下特異性的 PCR 擴增：在提取的 DNA 中加入擴增需要的反應(yīng) 液（酶、復(fù)制需要的原料、引物等），在 PCR 儀中完成擴增過程；

3. 擴增產(chǎn)物的檢測：通過熒光標(biāo)記法檢測 DNA 含量，從而判斷病毒 DNA 含量，給 出診斷結(jié)果。

PCR 技術(shù)最大的特點就是靈敏度高、特異性好、及時方便，在基礎(chǔ)研究以及醫(yī)學(xué)診 斷、法醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)科學(xué)等各大領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。在臨床診斷中，PCR 技術(shù)具有諸多優(yōu) 勢：靈敏度高，靶細(xì)胞檢出率可達(dá) 1/100 萬，病毒檢測靈敏度≥3RFU，最小細(xì)菌檢 出率為 3 個，檢測樣本純度要低，僅需 DNA 粗提取；擴增反應(yīng)在 2-4 小時內(nèi)完成， 使用簡便、快捷。作為臨床診斷的“金標(biāo)準(zhǔn)”技術(shù)，PCR 廣泛應(yīng)用于血站核酸檢測、 疾控核酸檢測、臨床核酸檢測等領(lǐng)域，其中，在傳染病診斷和血篩檢測中，PCR 技 術(shù)能縮短診斷的“窗口期”并且可以定量對病原體進(jìn)行檢測，相比于傳統(tǒng)的免疫診斷 方式，具有不可替代的優(yōu)勢，基于 PCR 技術(shù)的分子診斷是醫(yī)院對傳染病診斷的“金 標(biāo)準(zhǔn)”。

PCR 經(jīng)過三代技術(shù)更迭，精確度和靈敏度不斷提高。PCR 技術(shù)最早由穆勒于 1985 年發(fā)明，經(jīng)歷了第一代定性 PCR、第二代定量 PCR 和數(shù)字 PCR 三代技術(shù)迭代，其 中第二代定量 PCR 包括熒光定量 PCR（qPCR）以及在其基礎(chǔ)上分化出來的 ARMS （突變擴增阻滯系統(tǒng)）和 HRM（高分辨溶解曲線）。三代技術(shù)的主要差異如下：

? 第一代定性 PCR 技術(shù)：采用瓊脂糖凝膠電泳對?PCR 擴增產(chǎn)物進(jìn)行分析，存在 交叉污染、檢測耗時長、只能做定性檢測等缺點，目前處于衰退期，已基本被淘 汰；

? 第二代熒光定量 PCR（qPCR）技術(shù)：qPCR 在一代定量 PCR 的基礎(chǔ)上引入熒光探針標(biāo)記法從而實現(xiàn)定量檢測，目前發(fā)展最成熟、應(yīng)用最廣泛、臨床普及率高， 為現(xiàn)階段主流應(yīng)用平臺，正處于從成長期向成熟期過渡的階段，市場增速在 20% 以上；

? 第三代數(shù)字 PCR（dPCR）技術(shù)：dPCR 是在 PCR 原理的基礎(chǔ)上利用芯片和熒 光檢測技術(shù)進(jìn)行核酸絕對定量檢測。芯片技術(shù)是 dPCR 的核心工藝，利用對樣 品進(jìn)行分液處理進(jìn)而實現(xiàn)“單分子模板 PCR 擴增”，達(dá)到定量檢測的目的，具 有更高的精確度和靈敏度，目前處于導(dǎo)入期，市場增速在 10%-15%。

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二代?PCR：主流分子診斷平臺，伴隨診斷和感染性疾病領(lǐng)域為主

qPCR（熒光定量 PCR）是目前應(yīng)用最成熟、臨床應(yīng)用最廣泛的技術(shù)平臺。qPCR 在 國內(nèi)外均為分子診斷臨床應(yīng)用最廣泛的技術(shù)平臺，尤其是在感染性疾病（病毒性肝 炎、性病和其他病菌/病毒類等）和腫瘤伴隨診斷領(lǐng)域，目前仍以 qPCR 技術(shù)平臺為 主。據(jù)不完全統(tǒng)計，截至 2020 年 5 月 11 日，國家藥監(jiān)局共批準(zhǔn)了 806 個 PCR 類 產(chǎn)品，其中熒光定量 PCR（qPCR）產(chǎn)品占比高達(dá) 85.11%。在伴隨診斷領(lǐng)域，NMPA 獲批的伴隨診斷產(chǎn)品中有 60%都是基于 qPCR 技術(shù)，而 FDA 批準(zhǔn)的 39 個伴隨診斷 產(chǎn)品基于 qPCR 技術(shù)的產(chǎn)品占比也高達(dá) 38.46%（15 個）。

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?國內(nèi)?PCR 行業(yè)競爭激烈，不同細(xì)分領(lǐng)域龍頭效應(yīng)顯著。二代?PCR 技術(shù)門檻相對較 低，國內(nèi)獲批的 PCR 檢測產(chǎn)品數(shù)量多、競爭激烈，主要企業(yè)包括達(dá)安基因、艾德生 物、凱普生物、之江生物、碩世生物、透景生物、圣湘生物等。

從獲批的 PCR 檢測試劑盒數(shù)量維度看，達(dá)安基因擁有 38 種基于 qPCR 技術(shù)的檢測試劑盒取得 NMPA 的批文；從不同細(xì)分醫(yī)療器械創(chuàng)新網(wǎng)維度看，各家產(chǎn)品線重合度較高，尤其是優(yōu)生優(yōu)育、性 傳播疾病、HPV 檢測等領(lǐng)域競爭激烈，但艾德生物、凱普生物、亞能生物憑借多年 在不同細(xì)分領(lǐng)域的先發(fā)優(yōu)勢、技術(shù)積累以及渠道優(yōu)勢等分別在伴隨診斷、HPV 檢測、 地中海貧血檢測領(lǐng)域處于絕對領(lǐng)先地位，其中凱普生物在 HPV 檢測領(lǐng)域占據(jù) 1/3 市 場份額，艾德生物在 PCR 伴隨診斷領(lǐng)域具有絕對領(lǐng)先優(yōu)勢。?

第三代數(shù)字?PCR（dPCR）：應(yīng)用前景廣闊，未來發(fā)展趨勢

和?qPCR 相比，dPCR 優(yōu)勢包括：靈敏度高（可以達(dá)到單個核酸分子）、無需標(biāo)準(zhǔn)曲 線或參照基因進(jìn)行對比來測量核酸量、適合環(huán)境復(fù)雜樣品的檢測、能夠有效區(qū)分濃 度差異微小的樣品。dPCR 在國內(nèi)尚處于起步階段，目前僅有南京科維思生物的 HER2 基因擴增檢測試劑盒（數(shù)字 PCR 法）獲批，在腫瘤伴隨診斷、腫瘤早篩、傳 染病檢測、NIPT、藥物基因組學(xué)等領(lǐng)域具有較大臨床應(yīng)用潛力和優(yōu)勢。根據(jù)沙利文 數(shù)據(jù)顯示，中國 dPCR 行業(yè)市場規(guī)模從 2013 年的 14.6 億元增加至 2017 年的 72 億 元，CAGR=29.2%，到 2022 年市場規(guī)模預(yù)計將達(dá)到 266.6 億元。

1.3 高通量測序（NGS）：引領(lǐng)分子診斷走向高端，應(yīng)用前景廣闊

測序技術(shù)更迭速度快，二代高通量測序（NGS）為市場商用主流。從?1977 年第一代 DNA 測序技術(shù)（Sanger 法）發(fā)展至今，測序技術(shù)經(jīng)歷了第二代高通量測序（NGS）、 第三代單分子測序技術(shù)和第四代納米孔測序技術(shù)的發(fā)展變革，各代技術(shù)醫(yī)療器械創(chuàng)新網(wǎng)不 盡相同，各有優(yōu)缺點，目前處于三代技術(shù)并存的局面。第一代 Sanger 測序技術(shù)具有 測序讀長較長、準(zhǔn)確率高的優(yōu)點，但由于通量低、成本高等因素沒有得到大規(guī)模應(yīng)用；二代測序技術(shù)自 2005 年以來快速發(fā)展，憑借高通量、低成本、測序時間端等優(yōu)勢， 在全球測序市場中仍占據(jù)主導(dǎo)地位；第三/四代技術(shù)在測序流程、測序時間和讀長上 進(jìn)一步優(yōu)化，在 ctDNA 測序、單細(xì)胞測序等也具有明顯優(yōu)勢，是未來發(fā)展趨勢，但 目前由于錯誤率較高、分析軟件不夠豐富等原因，商用受到一定限制，未來隨著技術(shù) 的改善有望進(jìn)入成熟應(yīng)用階段。

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高通量測序技術(shù)（NGS）又稱為下一代測序技術(shù)，是指通過模板 DNA 分子的化學(xué) 修飾，將其錨定在納米孔或微載體芯片上，利用堿基互補配對原理，在 DNA 聚合 酶鏈反應(yīng)或 DNA 連接酶反應(yīng)過程中，通過采集熒光標(biāo)記信號或化學(xué)反應(yīng)信號，實 現(xiàn)堿基序列的解讀，一次性可完成幾十萬至上百萬條序列的測定。NGS 技術(shù)可提供 滿足評估目標(biāo)靶向基因所需的擴展性、速度和分辨率。可以同時對許多樣本中的多個 基因進(jìn)行評估，如此便可運行多個獨立的分析，從而節(jié)省時間并降低成本。另外，與 范圍更廣的方法（如全基因組測序）相比，靶向基因測序生成的數(shù)據(jù)量更少，更易管 理，因而分析起來更加輕松。

文章來源：摘自未來智庫《分子診斷行業(yè)深度研究及投資策略：精準(zhǔn)醫(yī)療，看PCR還是NGS》，如涉及侵權(quán)，請聯(lián)系刪除。