温度,荧光定量PCR的下一个大机会

解读 鹏哥
2024-10-9 16:57 151人浏览 0人回复
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摘要

当前IVD领域的当红辣子鸡,肯定是呼吸道病原体检测了,而且是多重呼吸道病原体检测。从开始的单检,到三联检,五联检,十二联检,检测重数是越来越多,在医疗机构内,也非常受欢迎。但对于传统的荧光定量PCR来说,有 ...

 当前IVD领域的当红辣子鸡,肯定是呼吸道病原体检测了,而且是多重呼吸道病原体检测。

从开始的单检,到三联检,五联检,十二联检,检测重数是越来越多,在医疗机构内,也非常受欢迎。

但对于传统的荧光定量PCR来说,有一个问题是绕不过去的,那就是能够同时检测的重数

一台定量PCR仪一般就包括五个光通道,分别是FAM或SYBR Green通道、HEX通道、VIC通道、ROX通道和Cy5或类似通道。

这也就意味着,如果你想开发一个多重PCR试剂的话,在一管内,最多进行五个反应,而如果带了一个质控的话(比如用ROX通道),那也就只能做到四重检测了。

这对于病原体检测来说,就有点不太够

所以,行业内一直在寻找解决这个问题的方案,一般来说的话,有以下两种做法。

第一种,就是增加管数,一管只能做四重,那就两管做八重,三管做十二重,这种解决方法的问题主要集中在成本上面,对样本、试剂和耗材的消耗都增加了很多,而且也导致通量下降

第二种,就是采用熔解曲线分析法,就是通过利用PCR扩增产物的熔解特性来区分不同的DNA序列。这种解决方案对检测稳定性的挑战是非常高的,比如,它对引物的设计要求就很高,因为这对实验的准确性至关重要。

比如,它对PCR条件也很敏感,一些PCR反应当中的微小变化,像DNA聚合酶的质量或反应缓冲液的组成啦,都有可能会影响到熔解曲线。

而且,随着靶标数目的增加,荧光背景及检测成本也会随之升高,在这个时候,如果探针的结合区内出现任何核酸变异,都有可能会引起熔点的偏倚,并且导致出现误判和错判。

那么,是否有一种技术,能够保持荧光定量PCR的检测优势,又不会推高检测成本呢?

罗氏给我们带来了一个新的答案——温度

01 到底是什么样的技术?

在九月底的时候,罗氏发布了他们最新的呼吸道十二联检试剂——Cobas Respiratory Flex测试,这个测试可以在Cobas 5800、6800和8800等PCR设备上运行,标本类型是鼻咽拭子,可以检测12种呼吸道病毒:甲型和乙型流感、呼吸道合胞病毒、腺病毒、人副流感病毒、肠病毒/鼻病毒、副流感1至4、SARS-CoV-2和其他冠状病毒。

这个试剂的与众不同之处在于,它采用了一种名为温度激活信号生成(Temperature-Activated Generation of Signal, TAGS)的技术。

这种技术实际上采用了两组可逆热活化染料,这些染料的颜色在较低的温度下面,是不会出现的,但是在较高的温度下面,它就会出现。

这就好比,你家小区里面有棵树,在晚上,温度只有15度,你从旁边走过,发现树底下只有一只猫,它很警惕的看着你,你拍了张照片,记录了下来。

到了早上,气温上升到22度,你又从树旁边走过,发现树底下有两只猫,都在打哈欠,也不怎么关注你,你又拍了张照片,记录了下来。

到了中午,气温上升到30度了,你再次来到了树旁边,发现这次树底下有三只猫了,但它们都在睡觉,压根不理睬你,你再拍了张照片,记录了下来。

你看,随着温度的上升,你就可以看见原先那些看不见的猫,这也就意味着,在这份样本当中,含有新的病原体。

但如果随着温度的上升,猫的数量并没有增加呢?

那就意味着,那些高温才出现的猫,在这份样本当中,并不存在

这个设计非常巧妙,因为PCR是一个循环的过程,而每个循环都会从低温到高温,再回到低温,而这样的循环,在PCR反应当中,有40-50次之多——足以收集足够的数据了。

这是一个非常出色的想法,在过去,PCR的检测指标,荧光强度,实际上只有一个维度,那就是时间,现在,罗氏给它们添加了一个维度,温度,这个反应就从一维变成了二维。

降维打击。

02成本优势在哪里?

对于多重检测来说,最重要的问题是——成本。

当然,一般来说,多重的收费肯定会比单检更贵,但是它不太可能是简单的乘数关系,也就是说,多于多重试剂而言,平摊到每一个单检上的费用,应该会低于单检试剂的。

所以,如果你的多重检测试剂,成本是简单的线性增长的话,那你的利润率是肯定会下降。

而对于一位患者而言,他可能感染的只是一两种病原体,只是不能从症状上直接区分罢了,多重检测增加的额外的成本,对于患者来说,都是额外的负担。

TAGS技术就很好解决了这个问题,因为它就是在一管内进行检测,不需要再花费其他的样本、试剂和耗材,而在这个基础上面,还延伸出了一个新的玩法——数字反射

考虑到收费,医生可以先开一个二联的单,比如就测一下甲/乙流,这个时候检验科依旧可以用Cobas Respiratory Flex进行检测,而且只报甲/乙流检测结果。

但如果医生拿到的结果没有满足他的需求,比如检测结果都是阴性的,在这个时候,他可以再开单要求其他的检测结果,而检验科呢,是不需要再度进行检测的,只要对数据重新处理,查看其他的检测结果就可以了。

这种成本弹性,无疑增加了产品的竞争力,也就是它的产品名字当中Flex的含义。

当然,当讨论成本的时候,是不能只讨论试剂的,还要考虑设备和耗材的问题,毕竟,经过新冠大流行之后,PCR设备已经相当的普及了,如果这个时候还要说服医疗机构购买一台新的PCR仪的话,恐怕不是一个简单的任务。

TAGS在这一点上就做的非常好,它兼容目前市面上主流的PCR设备,不光是高通量设备——对,这玩意可以用96孔板来做——也可以用在POCT设备上,因为它们都具有相同的光路通道和热循环。

将技术核心,从设备重新聚焦到试剂上面,这无疑是一个非常好的技术壁垒+成本控制方案。

温度维度的加入,将PCR的思路开阔了许多,想想tNGS是怎么打爆mNGS的(我在《tNGS这个故事,带给我们很多不一样的看法……》一文当中做过这方面阐述)。

虽然在目前这个时间点,TAGS看起来的重数还并不多,只有三个温度梯度,最多十五重,而金域现在推出的tNGS,已经达到198重了。

但这并不意味着TAGS技术可能就此止步,一方面,它可以通过进一步的开发新的染料来增加重数,每多一个温度梯度,就可以增加五重。

而另一方面,重数的重要性明显不高,否则tNGS就干不掉mNGS了,所以,如果在ICU里面,放一个单管80重,30分钟内出结果的分子PCR设备,ICU的样本还需要外送么?

温度这个参数,将有可能带领PCR技术,走进下一个时代!

来源:诊断科学

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