盘点IVD领域7大创新技术
1· 三代测序技术
三代测序又称纳米孔单分子测序，与二代测序技术相比，最大特点就是“超长读长和无需PCR扩增”。第三代的测序的He-
licos单分子测序仪，PacificBioscience的SMRT技术和Oxford Nanopore Technologies 公司正在研究的纳米孔单分子测
序技术正向着高通量 低成本 长读取长度的方向发展。不同于第二代测序依赖于DNA模板与固体表面相结合然后边合成边测
序，第三代分子测序，不需要进行PCR扩增。代表性的三代测序公司有3家！
（1）Helico BioScience 单分子测序技术。该测序是基于边合成边测序的思想，将待测序列随机打断成小分子片段并用末端
转移酶在 3' 末端加上 poly(A),以及在poly(A)的末端进行荧光标记和阻断，把这些小片段与带有poly(T)的平板杂交成像来
获得已经杂交模板所处的位置，建立边合成边测序的位点加入聚合酶和被Cy3荧光标记脱氧核苷酸进行DNA 合成，每次只加
入一种脱氧核苷酸，然后将未参与合成的dNTP和DNA聚合酶洗脱，直接对Cy3成像，观测模板位点上是否有荧光信号，然后
化学裂解核苷酸上的燃料并释放加入下一种脱氧核苷酸和聚合酶的混合物，进行下一轮反应。
（2）Pacific BioscienceSMRT 技术。该测序也是基于边合成边测序的原理，这项技于使用了Zero-
ModeWaveguide(ZMW)(零级波导)。测序的过程：被荧光标记磷酸集团的核苷酸在聚合酶活性位点上与模板链结合（每种
脱氧核苷酸被不用颜色的染料标记），被激发出荧光，在荧光脉冲结束后，被标记的磷酸集团被切割并释放，聚合酶转移到
下一个位置，下一个脱氧核苷酸连接到位点上开始释放荧光脉冲，进行下一个循环。
（3）Oxford Nanopore Technologies 的纳米孔单分子测序技术。大多数纳米孔测序技术的基本原理是当DNA分子或者它
的组成碱基从一个孔洞经过时而检测到被影响的电流或光信号。OxfordNanopore 测序技术是以α- 溶血素来构建生物纳米
孔，核酸外切酶依附在孔一侧的外表面，一种合成的环糊精做为传感器共价结合到纳米孔的内表面。这个系统被镶嵌在一个
脂双分子层内，为了提供既符合碱基区分检测又满足外切酶活性的物理条件，脂双分子层两侧为不同的盐浓度在适合的电压
下，核酸外切酶消化单链DNA，单个碱基落入孔中，并与孔内的环糊精短暂的相互作用，影响了流过纳米孔原本的电流，腺
嘌呤与胸腺嘧啶的电信号大小很相近，但胸腺嘧啶在环糊精停留是时间是其他核苷酸的2-3倍，所以每个碱基都因其产生电流
干扰振幅是特有的而被区分开来。
2· 单分子免疫检测
过去40年里，无论是酶促化学发光/直接化学发光或者电化学发光，化学发光的检测技术并没有任何检测原理层面上的改变，
现有的化学发光检测在灵敏度，准确度的提升几乎完全依赖于自动化设备精密度的提升以及发光分子衍生物结构上的改造。
单分子免疫检测是蛋白生物标志物检测领域的颠覆性新技术（与化学发光的关系，可以类比数字PCR代替传统荧光PCR），
最大特点是“超高灵敏度”（检测灵敏度是ELISA的1000倍）。其临床和科研意义重大，可实现各种低丰度蛋白的免疫检测
（据统计在40,000多种已知的人类蛋白中，约有30,000种因表达丰度过低而无法实现传统方法的检测）。已经商品化的单
分子级别免疫检测的技术平台包括Quanterix的Simoa系统和Merck的SMC系统。单分子免疫检测在国内目前主要用于科研
市场，尚未进入临床应用阶段。
3· 数字PCR
ddPCR系统利用油包水技术，在传统的PCR扩增前将一个大的反应体系进行微滴化处理，将此反应体系分割为成千上万个微
滴，即成千上万个独立的PCR反应体系。在此过程中，样品被稀释至单分子水平，并被平均分配到这几万个反应体系中，每
个微滴中不含或者含有至少一个待检测的核酸靶分子，这样也相当于变相的对靶基因进行富集。理论上，dPCR的反应单元的
数目越多（体积越小），数字PCR的灵敏度越高，准确度也越高。根据反应单元的不同形式，主要可分为微板式、微腔式和
微滴式三大类系统。国际上，ABI（Applied Biosystems）和Bio-Rad是dPCR仪器领域的两大巨头。国内企业包括泛生
子、永诺生物、科维思、诺禾致源、小海龟科技、新羿生物和锐讯生物。
4· 流式液相芯片
液相芯片是一种芯片技术与流式细胞术相结合的新技术，在这个开放的反应体系中可进行蛋白、核酸等生物大分子的检测，
大大延伸了流式的检测平台。相对于传统的化学发光，其最大的特点是高通量“多重检测”，在细胞因子检测、肿瘤筛查以及
多重病原体检测等方面具有重要的临床应用价值。国内有2家企业处于领先地位，分别是透镜生命和旷博生物。
5· 微流控技术
微流控是一种在微米尺度下利用制作在基地的微沟道对流体进行操控的科学技术，可以将生物、化学等多种实验室功能微缩
到一个很小的芯片上，因此微流控芯片也被称为芯片实验室（Lab-on-a-chip, LOC）。微流控最大的优势和特征就是众多技
术单元与流程可以通过微通道相连，在微小的平台上灵活组合和大规模集成，能够快速、自动、高通量、低成本地对生物、
化学指标进行检测，从而实现一个完整实验室的复杂功能。由于尺寸微小，微流控芯片检测仅需处理极微量的流体，可以极
大地节省昂贵生化检测试剂成本。微流控最明显的特征是“尺寸小”（微：携带方便、试剂和样本消耗少），特别适合发展床
边诊断（POCT），在血气、生化、核酸、蛋白质快速分析以及细胞计数与检测均具有重要临床意义。国外代表性企业有雅
培、Alere、Theranos、Abaxis和赛沛；国内代表性企业包括理邦诊断、微点生物、天津微纳芯、博晖创新、博奥生物。
6· 光激发光化学发光技术
光激发光化学发光技术是一种新型的化学发光分析方法，属于均相化学发光领域，与经典的化学发光技术相比，其最大的特
点是“免分离”，避免复杂的洗涤过程，减少操作流程，提升检测效率。国内代表性企业有科美诊断和爱兴生物。
7· 质谱检测技术
临床上应用相对成熟的质谱技术主要应用于微生物鉴定、核酸检测和蛋白质分析等领域，分别是微生物质谱、液相色谱串联
质谱(LC-MS/MS)和核酸质谱(MALDI-TOF)。其中技术难度较高的液相色谱串联质谱技术主要由国外质谱厂商巨头如
SCIEX、Waters、赛默飞世尔、岛津、安捷伦、布鲁克等所垄断。质谱分析作为高端定量检测分析，在检测的灵敏度、特异
性、分析速度、多指标同时检测等方面有非常强的优势，临床上可实现对部分传统检测方法的技术替代。由于核心专利、制
造业工艺等原因，短期生产端仍以进口品牌为主，国产化率不足2%，MALDI-TOF和微生物质谱领域仅有部分国内厂家取得
明显进展，包括安图生物、毅新博创和融智生物等。其类似于“基因测序”等高端检测设备，国内有望率先在服务端有所突
破。