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體外診斷是一個(gè)技術(shù)驅(qū)動(dòng)型產(chǎn)業(yè)，隨著技術(shù)不斷創(chuàng)新，基因測(cè)序、POCT 等行業(yè)發(fā)展前景廣闊。本次論壇的突出亮點(diǎn)是來(lái)自海內(nèi)外的技術(shù)大咖帶來(lái)的進(jìn)展與應(yīng)用，為產(chǎn)品創(chuàng)新及研發(fā)提供了的機(jī)會(huì)。
微流控芯片，高通量技術(shù)，單細(xì)胞測(cè)序，CTC循環(huán)腫瘤細(xì)胞，納米醫(yī)學(xué)，ddPCR技術(shù)，單分子免疫陣列技術(shù)(SiMoA)，ctDNA，質(zhì)譜檢測(cè)，大數(shù)據(jù)，人工智能等等技術(shù)成果與應(yīng)用案例紛紛亮相。
微流控芯片技術(shù)
微流控芯片，又稱為芯片實(shí)驗(yàn)室（Lab on a Chip），是指在幾平方厘米或更小的芯片上構(gòu)建的微型化、集成化、自動(dòng)化的化學(xué)、生物學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)圖。通過(guò)微流控芯片，實(shí)驗(yàn)人員可以一塊微米尺度的芯片上完成化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中取樣、預(yù)處理、反應(yīng)、分離和檢測(cè)等功能，并自動(dòng)完成分析。微流控芯片擁有體積輕巧、使用樣品及試劑量少，且反應(yīng)速度快、可大量平行處理及可即用即棄等優(yōu)點(diǎn)。
微流控技術(shù)在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面：
基因檢測(cè)：基因檢測(cè)是微流控芯片應(yīng)用zui早的領(lǐng)域。經(jīng)過(guò)近年來(lái)的發(fā)展,微流控分析芯片在基因檢測(cè)方面的研究已經(jīng)發(fā)展到復(fù)雜基因序列PCR擴(kuò)增檢測(cè)和基因測(cè)序。
蛋白質(zhì)分析：利用微流控分析芯片系統(tǒng)對(duì)蛋白質(zhì)樣品進(jìn)行分析,其分析步驟均可以在幾平方厘米的分析芯片上進(jìn)行,能夠有效地減少分析過(guò)程中人為因素造成的干擾。另外,微流控芯片檢測(cè)技術(shù)所需要的試劑及反應(yīng)物的量均較少,對(duì)于一些微量蛋白質(zhì)的檢測(cè)，減少實(shí)驗(yàn)中貴重試劑的消耗。
細(xì)胞學(xué)應(yīng)用：細(xì)胞學(xué)的研究在探索生物學(xué)進(jìn)程方面有很大的實(shí)用價(jià)值。由于微流控分析芯片中微通道尺寸非常微小,相對(duì)于細(xì)胞的微小尺寸,微流控芯片則更加適用于操控單細(xì)胞。快速的細(xì)胞分析在生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和藥物篩選中均具有重要的意義。
清華大學(xué)林金明教授，在報(bào)告中將總結(jié)藥物研究中微流體裝置和技術(shù)的進(jìn)展和發(fā)展，討論微流體系統(tǒng)在藥物發(fā)現(xiàn)過(guò)程中的應(yīng)用，并將分別介紹二維（2D）細(xì)胞培養(yǎng)、三維（3D）細(xì)胞培養(yǎng)、器官芯片和全生物芯片等新興領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，隨后討論這些技術(shù)在藥物開(kāi)發(fā)過(guò)程的應(yīng)用以及我們組開(kāi)發(fā)的芯片-質(zhì)譜平臺(tái)用于藥物發(fā)現(xiàn)的進(jìn)程及優(yōu)勢(shì)。
納米生物技術(shù)
生物大分子以納米尺度存在，單分子檢測(cè)就離不開(kāi)納米科學(xué)。納米醫(yī)學(xué)是納米科學(xué)研究的重要新興領(lǐng)域，是世界各國(guó)優(yōu)先發(fā)展的與人類健康密切相關(guān)的交叉學(xué)科研究前沿領(lǐng)域，充滿了科學(xué)創(chuàng)新的機(jī)遇與挑戰(zhàn)。
體外診斷技術(shù)中，無(wú)論是大型自動(dòng)化的診斷系統(tǒng)還是便攜的即時(shí)檢驗(yàn)系統(tǒng)，都有賴于如下幾方面的關(guān)鍵技術(shù)：（1）的生物樣品處理與生物分子富集技術(shù)；（2）適于自動(dòng)化或微量樣品處理的生物反應(yīng)載體；（3）的免疫反應(yīng)或核酸擴(kuò)增的反應(yīng)體系；（4）集成化的檢測(cè)儀器平臺(tái)或便攜式檢驗(yàn)系統(tǒng)；（5）對(duì)于多指標(biāo)檢測(cè)則需要有效的反應(yīng)編碼體系。近年來(lái)納米技術(shù)的出現(xiàn)為上述關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)步提供了強(qiáng)有力的支撐，納米材料不僅可以提供巨大的表面積用于生物樣品處理與生物分子的富集，而且超順磁性的納米載體可以方便地實(shí)現(xiàn)反應(yīng)過(guò)程操作的自動(dòng)化或微量樣品的處理，基于納米顆粒編碼技術(shù)的懸浮芯片更是代表了多指標(biāo)檢測(cè)的未來(lái)。
來(lái)自上海交通大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院，古宏晨 教授將在“新型納米檢測(cè)工具及其在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用”面向分子診斷、免疫診斷、即時(shí)檢驗(yàn)及多指標(biāo)檢測(cè)的應(yīng)用進(jìn)展現(xiàn)狀。
來(lái)自中科院國(guó)家納米科學(xué)中心胡志遠(yuǎn)研究員，將分享循環(huán)腫瘤細(xì)胞CTC納米檢測(cè)技術(shù)在液體活檢。如何利用納米微流控技術(shù)，研究這一可能改變未來(lái)疾病檢測(cè)與治療的診斷方法，使之用于惡性腫瘤的早期診斷，用藥，便是本次發(fā)言的重點(diǎn)。
第三代單分子測(cè)序技術(shù)
第三代單分子直接測(cè)序技術(shù)無(wú)需進(jìn)行PCR擴(kuò)增，可直接檢測(cè)單個(gè)DNA分子，避免了由PCR擴(kuò)增引入的錯(cuò)誤和偏好性問(wèn)題，同時(shí)也極大簡(jiǎn)化了樣本處理和測(cè)序步驟，縮短測(cè)序周期。在應(yīng)用拓展方面，基于第三代單分子測(cè)序平臺(tái)的直接靶向測(cè)序技術(shù)及直接RNA測(cè)序技術(shù)等也為臨床應(yīng)用帶來(lái)更多可能。
瀚海基因顏欽總，報(bào)告中將介紹第三代單分子直接測(cè)序技術(shù)（Single Molecule Direct Sequencing）的工作原理、技術(shù)特點(diǎn)以及在分子診斷領(lǐng)域的應(yīng)用方向和優(yōu)勢(shì)。
北京大學(xué)生物動(dòng)態(tài)光學(xué)成像中心文路研究員，演講內(nèi)容為“肝癌與結(jié)直腸癌的循環(huán)游離DNA甲基化組及單細(xì)胞多重組學(xué)分析”。單細(xì)胞三重組學(xué)測(cè)序技術(shù)（scTrio-Seq），從一個(gè)單細(xì)胞中同時(shí)獲取基因組拷貝數(shù)變異、DNA甲基化組和轉(zhuǎn)錄組三層面組學(xué)信息，將介紹 scTrio-Seq在單細(xì)胞多組學(xué)水平分析肝癌與結(jié)直腸癌腫瘤異質(zhì)性的研究進(jìn)展。此外團(tuán)隊(duì)建立了一種甲基化CpG短串聯(lián)擴(kuò)增與測(cè)序技術(shù)（Methylated CpG Tandems Amplification and Sequencing，MCTA-Seq）。它能夠?qū)ν庵苎h(huán)游離DNA甲基化組進(jìn)行高通量測(cè)序分析。該技術(shù)可以在一個(gè)反應(yīng)中同時(shí)檢測(cè)到近九千個(gè)超甲基化CpG島；檢測(cè)下限可低至1~2個(gè)細(xì)胞的基因組DNA。MCTA-Seq技術(shù)在肝癌與結(jié)直腸癌無(wú)創(chuàng)早期診斷中的研究進(jìn)展。
大數(shù)據(jù)與人工智能
美國(guó)加州大學(xué)（洛杉磯）醫(yī)學(xué)院病理系正教授周向紅教授，EarlyDiagnostics公司的創(chuàng)始人。她的團(tuán)隊(duì)發(fā)明了液體活檢，大數(shù)據(jù)整合，和基因網(wǎng)絡(luò)分析領(lǐng)域的多種工具。在3月9日的報(bào)告中她將帶來(lái)團(tuán)隊(duì)的成果CancerLocator。不僅能準(zhǔn)確地從血液中的cfDNA檢測(cè)到癌癥，而且可以定位腫瘤的位置。它使用全基因組DNA甲基化數(shù)據(jù)同時(shí)推測(cè)血液樣品中從腫瘤細(xì)胞釋放的DNA的比例和組織起源。 CancerLocator在模擬和真實(shí)數(shù)據(jù)上都顯著優(yōu)于兩種流行的多類分類方法（支持向量機(jī)和隨機(jī)森林）。 CancerLocator 在低測(cè)序深度的DNA甲基化數(shù)據(jù)中也取得有很好的預(yù)測(cè)結(jié)果。 可以很好地識(shí)別早期肝癌患者和肺癌患者。在zui近在實(shí)驗(yàn)技術(shù)和計(jì)算技術(shù)上的新進(jìn)展進(jìn)一步加強(qiáng)了CancerLocator在癌癥檢測(cè)上的精度和廣度。
腫瘤免疫治療被認(rèn)為是近年來(lái)癌癥治療手段中zui有希望的方法之一。免疫檢查點(diǎn)抑制劑（immune-checkpoint blockade）通過(guò)解除腫瘤細(xì)胞對(duì)免疫細(xì)胞的抑制通路，激活免疫細(xì)胞消滅腫瘤。雖然免疫檢查點(diǎn)抑制劑在多類腫瘤治療中表現(xiàn)出了令人振奮的臨床效果，但在實(shí)際應(yīng)用中仍然會(huì)出現(xiàn)響應(yīng)率低，個(gè)體化差異大等臨床問(wèn)題。如何基于特定的biomarkers以及計(jì)算模型，對(duì)于腫瘤患者進(jìn)行有效的個(gè)體化的免疫檢查點(diǎn)抑制劑的療效預(yù)測(cè)，是該類腫瘤免疫治療的關(guān)鍵問(wèn)題之一。
同濟(jì)大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的劉琦教授，在報(bào)告中將系統(tǒng)探討了腫瘤免疫檢查點(diǎn)抑制劑療效預(yù)測(cè)的相關(guān)計(jì)算生物學(xué)問(wèn)題。基于高通量測(cè)序數(shù)據(jù)，構(gòu)建一站式AI模型（one-stop AI model）進(jìn)行腫瘤免疫抑制劑療效預(yù)測(cè)的計(jì)算框架，該計(jì)算框架將有利于整合現(xiàn)有的多類biomarkers進(jìn)行療效預(yù)測(cè)，以及基于已知樣本挖掘潛在的新的biomarkers。基于上述分析，研究者進(jìn)一步指出了免疫抑制劑療效預(yù)測(cè)領(lǐng)域若干重要的計(jì)算研究方向。
單分子免疫陣列技術(shù)（SiMoA）多重檢測(cè)技術(shù)
SiMoA是目前zui靈敏的免疫分析方法，類似于傳統(tǒng)的酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA），但較ELISA的靈敏度提高了1000倍。因?yàn)樵贓LISA檢測(cè)法中，標(biāo)記酶所產(chǎn)生的熒光會(huì)在大范圍內(nèi)發(fā)散，無(wú)法檢測(cè)低濃度的微量物質(zhì)；而SiMoA則巧妙地使用了飛摩爾水平的反應(yīng)室陣列，可對(duì)單個(gè)分子進(jìn)行捕獲檢測(cè)并控制熒光發(fā)散，使得檢測(cè)精度大大提高。如果將ELISA形象比作電視機(jī)的模擬信號(hào)，SiMoA的分布式陣列則是更清晰更先進(jìn)的數(shù)字信號(hào)。
SiMoA的檢測(cè)精度達(dá)到了飛摩爾的水平，可與金標(biāo)準(zhǔn)的核酸PCR相當(dāng)。而核酸PCR成本昂貴，SiMoA則很好地融合了核酸PCR的靈敏度和ELISA的簡(jiǎn)單易用。多重檢測(cè)的SiMoA實(shí)現(xiàn)后，表明其有望與當(dāng)紅的多重PCR同臺(tái)競(jìng)技，在疾病早期檢測(cè)、血篩、新藥研發(fā)等領(lǐng)域發(fā)揮更大影響。
這項(xiàng)技術(shù)的持有者Quanterix公司，科學(xué)和醫(yī)學(xué)顧問(wèn)Andreas Jeromin屆時(shí)將介紹其在Biomarker領(lǐng)域的應(yīng)用。Quanterix公司成立于2007年，是典型的技術(shù)初創(chuàng)型企業(yè)，目前只有數(shù)十名員工。雖然不太起眼，但它的技術(shù)創(chuàng)始人卻同樣是Illumina公司的技術(shù)創(chuàng)始人。公司目前由VC資金支持，其支持者包括了貝恩資本、國(guó)家癌癥研究所、生物梅里埃，以及專門獵取技術(shù)的、隸屬于美國(guó)CIA中情局的風(fēng)投企業(yè)In-Q-等。
液體活檢CTC檢測(cè)樣品處理
目前的液體活檢主要以血液中ctDNA／RNA、CTC（循環(huán)腫瘤細(xì)胞）及Exosomes（外泌體）作為腫瘤診斷的生物標(biāo)志物， 全面的液體活檢還應(yīng)該包括血液以外其他體液，如尿液、唾液、胸腔積液、腦脊液中的腫瘤衍生的信息。液體活檢的臨床價(jià)值基于指標(biāo)臨床相關(guān)性和檢測(cè)分析技術(shù)的靈敏度和特異性。
美國(guó)喬治城大學(xué)醫(yī)學(xué)院病理系劉學(xué)鋒教授，報(bào)告內(nèi)容“Real Time Functional Analysis: Culturing Cancer Cells from Liquid Biopsies for Precision Oncology”。如國(guó)內(nèi)外發(fā)展了很多基于不同原理的CTC富集和鑒定的方法，但是一直缺乏一種富集活的腫瘤細(xì)胞并能培養(yǎng)作實(shí)時(shí)功能性分析的方法。報(bào)告將闡述如下內(nèi)容：1. 尿液癌細(xì)胞的富集和培養(yǎng)，腫瘤相關(guān)基因突變的鑒定對(duì)于膀胱癌病情復(fù)發(fā)或療效檢測(cè)的意義；2.尿液癌細(xì)胞藥敏試驗(yàn)對(duì)患者個(gè)體化治療的指導(dǎo)價(jià)值；3. 胸水癌細(xì)胞的富集和培養(yǎng)對(duì)晚期肺癌病情監(jiān)測(cè)的價(jià)值；4胸水癌細(xì)胞藥物敏感試驗(yàn)指導(dǎo)治療的實(shí)例報(bào)告；5。 前列腺癌和乳腺癌患者血液CTC的富集和培養(yǎng)技術(shù)；6. CTC的鑒定和藥敏試驗(yàn)。
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