国产新冠核酸试剂技术大盘点！

　　       传染病的防控，离不开快速有效的诊断技术。2019新型冠状病毒自被报道以来，体外诊断技术在其鉴定方面，一直发挥着重要作用。从测序分析到核酸分子检测，再到抗体抗原检测，企业为市场输出了各种新冠检测产品。在此，将主要盘点一下获得NMPA注册证的新冠核酸检测产品，看看它们都有什么特点。

　　一、新型冠状病毒结构和获证产品统计

　　1.新冠病毒结构

　　       新型冠状病毒(2019-nCoV)属于β属冠状病毒，有包膜，颗粒呈圆形或椭圆形，直径 60~140nm。新冠为一种正义单链RNA病毒，基因组有近3万个碱基，包含5个必需基因，分别为针对核蛋白(N)、病毒包膜(E)、基质蛋白(M)和刺突蛋白(S)的4种结构蛋白，以及RNA 依赖性的RNA聚合酶(RdRp)。其中，核蛋白(N)包裹RNA基因组构成核衣壳，外面围绕着病毒包膜(E)，病毒包膜包埋有基质蛋白(M)和刺突蛋白(S)等蛋白。刺突蛋白可通过结合血管紧张素转化酶 2(ACE-2)进入细胞，该蛋白基因的变异，是各种新冠变异株的主要关注对象。

　　

　　2.获证产品统计

　　        国家药品监督管理局(NMPA)自2020年1月启动应急审评以来，截至目前，共完成了67个新型冠状病毒检测试剂盒的审批，其中包含33个核酸检测试剂盒、31个抗体检测试剂盒和3个抗原检测试剂盒。核酸检测产品最多，其方法包含测序、荧光PCR、恒温扩增和杂交捕获免疫荧光。而荧光PCR是核酸检测中最主要的方法，共有22个新冠相关的试剂获得了NMPA注册证。

　　

　　二、新冠核酸检测产品分析

　　       核酸检测技术是基于病原体核酸序列的诊断方法，只有获取病原体核酸序列，才能推进核酸诊断产品的快速研制。新冠作为一种新发病原体，其序列需通过测序获取，国内最早一例样本便是通过宏基因组测序(meta-genomicsNGS, mNGS)鉴定出来的。

　　       在2020年1月10日中国研究人员向全球公布新冠核酸序列后，2020年1月26日国内便有第一批核酸检测产品获得了NMPA应急审批。其中有一个为测序法检测产品，其它三个均为荧光PCR方法。此后，越来越多企业的参与投入，获得NMPA应急审批的产品也越来越多，检测技术也有了恒温扩增等方法。但不管获证的产品怎么增加，荧光PCR一直是新冠核酸检测的主流方法。

　　1.荧光PCR试剂

　　       PCR自诞生以来，已有30多年的历史，在此基础上发展起来的实时荧光PCR也有近30年历史。凭借其高特异性、高灵敏度、多重封闭等优势，实时荧光PCR目前依然是市面上最主要的核酸检测方法。

　　       而作为一种成熟的核酸分子检测技术，荧光PCR产品也确实在疫情暴发初期展现了极其重要的作用。从技术角度看，荧光PCR是最为经典的核酸检测方法，其开发路线清晰、上游原料产业成熟，可在最短的时间内研发出产品，满足市场需求，快速解决市场无诊断产品可用的痛点。

　　       往后随着疫情防控的推进，市场的需求进一步拓展，对产品的关注点也开始发生变化。通常情况下，用于荧光PCR检测的样本需经过核酸提取纯化步骤，并需配合常规耗材及仪器进行使用，总体检测时间相对较长。

　　       就在新冠市场规模成型，开始强调检测效率时，快检需求也就应运而生了。好几家企业也正是在此种情况下，适时推出了快检产品。目前，这些荧光PCR的快检产品均采用了免提取法处理样本，同时配合其快检耗材和设备进行检测，从而缩短了从样本采集到结果报告的时间。

　　

　　       另外，还有一类荧光PCR检测产品，配合其仪器集成了核酸提取和扩增检测的全流程，形成流水线工作站，大大缩短了检测时间。郑州安图获证的新冠核酸检测试剂，便需结合其全自动核酸提纯及实时荧光PCR分析系统(AutoMolec 1600/3000)进行使用。该检测产品采用单人份预装的试剂条，可装载至仪器上，进行样本的批量全自动全流程检测，其中AutoMolec 3000还具备随到随检功能，可对急诊样本进行优先检测。

　　

　　2.恒温扩增试剂

　　       本次疫情防控中，核酸分子检测方法除了荧光PCR充当主力外，恒温扩增技术也频繁出圈。不管是在流水线工作站，还是在分子POCT上，恒温扩增检测产品的每一次出现，总是星光熠熠。

　　

　　(1)博奥晶芯的恒温扩增和蝶式芯片

　　        博奥晶芯第一个获得应急审批的新冠核酸检测产品，便包含了六项呼吸道病毒，该产品需配合其仪器——恒温扩增微流控分析仪(RTisochipTM-A和RTisochipTM-W)进行检测。检测时，样本需经过提取纯化以获得核酸后，才可加入芯片中进行扩增检测。其使用的蝶式芯片包含24个腔室，每个腔室可包埋不同的特异性引物和探针，因而可实现单个样本一次检测多个病原体靶标。该获证的产品便可鉴别区分新型冠状病毒(2019-nCoV)S和N靶基因以及甲型流感病毒、新型甲型H1N1流感病毒(2009)、甲型H3N2流感病毒、乙型流感病毒、呼吸道合胞病毒六项病原体。

　　

　　        博奥晶芯另一个获批的新冠核酸检测试剂，则采用了全集成碟式芯片法。芯片的结构进一步升级，集成了样本裂解、核酸提取、巢式扩增和荧光检测等功能，实现了“样本进，结果出”的全自动、全密闭检测流程。其配合使用的全自动核酸分析仪(DxLab-2A)也已获得NMPA注册证，两者搭配使用，可在45分钟内一步完成全程实验，实现对新冠核酸的快速检测。

　　

　　(2)优思达的交叉引物恒温扩增技术及其仪器

　　        优思达则基于其恒温扩增方法——交叉引物恒温扩增技术(CPA)开发了新冠检测产品，该产品的试剂形式采用单人份单管包装，并将样本提取纯化和核酸扩增检测的主要试剂，预装至其全功能型核酸检测管中，配合其全自动POCT核酸分析技术平台，可实现一步上样后，由仪器自动完成样本处理纯化和核酸扩增检测的全流程，而且仪器的不同通道为独立模块，互不干扰，可进行即时检测、随到随检。

　　        在市面上，优思达的新冠检测试剂被定义为快检产品，但该产品并未采用免提取方法处理样品。其检测管在仪器上运行时，同样包含了磁珠法核酸提取步骤，这就提高了产品对样本类型的兼容性，适用范围也更加广泛。

　　

　　(3)转录介导的恒温扩增技术检测产品

　　        上海仁度和武汉中帜采用的恒温扩增方法比较类似，均是利用逆转录酶和转录酶的特性，以RNA为模板进行扩增，并对转录生成的RNA产物进行分析检测。

　　上海仁度采用的是实时荧光恒温扩增检测技术(SAT)，基于该技术研制的新冠核酸检测试剂，可在其一体化的全自动核酸检测分析系统(AutoSAT)上实现流水线检测。使用其新冠产品时，将耗材、试剂和样本装载至仪器后，通过软件控制，仪器便自动完成从样本提取到核酸扩增检测、再到结果报告的全流程，样本可批量上机检测，亦可随到随检。

　　

　　       武汉中帜则需对转录后的RNA产物进一步分析检测，根据检测方法的不同，可分为金探针层析法和双扩增法。

　　       其中，金探针层析法是将恒温扩增后的RNA产物，与含有金标记的核酸探针结合，并在层析过程中被捕获固定在检测区，从而进行显色，该检测方法肉眼即可读取结果。

　　

　　       双扩增法则是将T7线性扩增和多生物素信号放大两种技术结合，其恒温扩增后的RNA产物，先后与特异探针和标记有多生物素的放大探针杂交，实现病原体靶核酸的信号放大，再通过酶催化底物显色，从而进行化学发光检测。

　　

　　(4)重组酶介导的恒温扩增技术检测产品

　　        杭州众测的新冠核酸检测试剂盒，是国内第一个基于重组酶恒温扩增技术、也是国内第一个采用CRISPR技术的获证产品。继杭州众测之后，第二个基于该恒温扩增技术获证的产品，是江苏奇天的新冠核酸检测试剂。

　　        其中，众测产品的检测过程结合了CRISPR酶切信号放大技术，并对信号进行免疫层析检测，无需借助仪器，肉眼即可判读；奇天产品则采用荧光法进行检测，其配合使用的恒温核酸扩增分析仪也已获得了注册证。

　　        此两个产品所用的恒温扩增技术均为重组酶介导链替换核酸扩增(RAA)，该技术使用的重组酶来源于细菌或真菌，可在常温下与引物形成聚合体，并可在模板DNA上搜索核酸序列，从而将引物定位至与其互补的模板区域，继而在单链DNA结合蛋白的帮助下，打开模板DNA的双链结构，最后依赖DNA聚合酶作用，形成新的DNA互补链，由此循环扩增，使得产物以指数级增长。

　　

　　       另一个包含恒温扩增技术和CRISPR技术的获证产品，则来自于上海伯杰。该新冠产品配合其一体化核酸快速检测系统(BG-Nova-X8)使用，可完成磁珠提取核酸、RPA恒温扩增和CRISPR酶切放大及信号检测的过程，运行时间在40分钟以内。该仪器同样已获得了NMPA注册证，仪器内部包含三个独立运行的检测模块，互不干扰，样本可“来一批检一批”。

　　

　　3.杂交捕获免疫荧光法产品

　　       厦门安邦的新冠核酸检测试剂采用了杂交捕获免疫荧光法(Hybrid Capture Fluorescence Immunoassay, HC-FIA)，该方法是基于核酸杂交和免疫荧光捕获相结合的快速分子诊断技术。其检测过程无需核酸提取、无需核酸扩增，在1小时内即可完成检测。

　　       其检测原理可参考以下流程：样本经裂解后释放核酸(RNA)，与DNA探针杂交形成DNA:RNA杂合链，该杂合链可与S9.6抗体结合。其中，第一捕获抗体为标记荧光的S9.6抗体，可与DNA:RNA杂合链结合，形成DNA:RNA杂合链-第一捕获抗体（含荧光标记）复合物；该复合物在层析过程中，可被包被在检测区的第二捕获抗体捕获，由此被固定在检测区的荧光信号可利用免疫荧光分析仪进行识别判读。而且用于检测的免疫荧光分析仪体积较小，为便携式设备，对实验人员及实验室条件要求均相对较低。

　　

　　4.联合探针锚定聚合测序法产品

　　       联合探针锚定聚合技术(Combinatorial Probe-Anchor Synthesis, cPAS)是华大通过收购CG(Complete Genomics)后，基于其cPAL(combinatorial Probe-Anchor Ligation)技术发展起来的测序方法。华大利用该技术开发的新冠核酸检测产品，是国内第一个、也是唯一一个获得NMPA注册证的测序法新冠检测试剂。测序法虽然可以获取病原体更全面的序列信息，但其存在的检测仪器昂贵、操作复杂、耗时长、数据分析要求较高等不足，使其难以在临床上大范围推广使用，该方法也就更多应用于鉴定新发病原体核酸序列、监测病原体变异等。

　　       比较特别的是，联合探针锚定聚合技术在建库时，使用滚环扩增技术(RCA)将加上接头且环化后的单链DNA进行线性扩增，形成了连续重复的线形单链DNA，被称为DNA纳米球(DNA nanoball, DNB)；将该DNA纳米球装载至测序芯片上，配合华大测序仪和分析软件进行测序分析，即可读取靶标核酸的序列。

　　

　　三、总结

　　       测序技术在新冠核酸检测试剂开发过程中的促进作用毋庸置疑，而在新冠序列确定后，进行大规模筛查时，测序法新冠核酸检测试剂便不具备优势，这也可能正是国内目前仅有一款测序法新冠产品获证的原因。不过，高通量测序可以鉴别未知病原体、获取病原体的具体序列，这在新冠不时出现变异株的环境下，测序法产品的应用依然不可或缺。也只有测序技术对新冠核酸序列的鉴定，时刻监测新冠核酸序列的变异情况，才能让其它核酸分子诊断技术更好的提供新冠检测产品。

　　       在测序获得的新冠基因组序列公布后，荧光PCR作为最成熟的核酸分子诊断技术，其相关产品便以一马当先的姿态，陆续获批上市使用，在第一时间里为市场提供了可靠有效的诊断手段。这在疫情初期，面对市场无诊断产品可用时，企业迅速推出荧光PCR试剂，无疑可占据先发优势。而随着新冠核酸检测需求的进一步深入，从样本采集到核酸提取纯化，再到扩增检测，最后到结果报告的整体解决方案也越来越受欢迎。期间，对检测效率的要求也越来越高，荧光PCR法快检试剂和设备也正是在此时陆续获批上市。纵观不同企业推出的荧光PCR法新冠检测试剂，如果说，疫情初期大家拼的是响应速度，那么随着新冠集采的应声落地，往后大家拼的更多是全方位实力，从产品质量到成本控制，没有一定积累的企业，还真难以笑到最后。

　　       另外，一些企业也借此机会，使用新技术开发了新冠核酸检测试剂，从技术自身的特点出发，打造其独有的优势。比如，恒温扩增试剂的快速检测、恒温检测设备的便捷性、核酸免疫层析的可视化检测等等，这就为往后的核酸诊断产品展示了多种方向。在此之前，国内未曾有CRISPR相关的诊断产品获批上市，而在新冠检测产品中，该技术却两度露脸。新技术“借风起势”，未来是否可期，还需市场验证。

　　来源：IVD技术咖

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