微生物基因分型系统

近日，迪安诊断（300244）研发中心与数智中心数字化交付平台团队共同开发了微生物分子药敏检测管理系统。该系统简化数据传输和管理，规范结果解读，保障数据安全，可辅助实验室独立开展检测并快速报告。系统的发布扩大了宏基因检测平台的项目支持范围，使宏基因组高通量测序(mNGS)技术惠及更多的病患。　　微生物分子药敏检测是一种利用分子生物学技术，如PCR、质谱、基因组测序等，来检测病原体对抗菌剂的敏感性的方法。相比于传统的培养法，微生物分子药敏检测具有速度快、灵敏度高、特异性强、覆盖范围广等优点，可以在短时间内提供更准确和全面的结果，帮助临床医生选择合适的抗菌剂治疗患者，降低耐药性发生的风险，提高治愈率和预后。　　近年来，病原微生物的基因测序技术与行业发展迅速，已形成数十亿产值的检测服务市场。微生物分子药敏检测也面临着一些问题和挑战，如实验流程复杂繁琐、数据传输和管理不便捷、结果解读和报告缺乏标准化和规范化、数据安全性不高等。　　对此，迪安诊断快速搭建自身的病原微生物基因测序服务体系，为各科研中心、医疗机构提供数智化整体解决方案，以更好地服务于临床客户。　　微生物分子药敏检测管理系统　　迪安诊断宏基因检测平台　　迪安诊断宏基因检测平台是“测序+分析+报告”一体的完整病原微生物检测解决方案。依托迪安诊断自主研发的算法、知识库、规则引擎，平台实现了病原微生物基因检测的全流程检测线上化，提供可视化的数据分析和结果比对功能，更好的助力临床精准诊疗。　　公司持续秉持扎实做好自身产品迭代，严格执行质量管理体系的要求，不断提升与稳固病原检测能力和质量管理水平的原则。此外，迪安诊断还致力于推动mNGS行业的标准化和规范化应用，以期为临床感染精准诊断贡献专业力量。

国家标准《信息技术 生物特征识别 高通量测序基因分型系统规范》 由TC28（全国信息技术标准化技术委员会）归口，TC28SC37（全国信息技术标准化技术委员会生物特征识别分会）执行 ，主管部门为国家标准化管理委员会。该标准于今年5月23日发布，将于12月1日正式实施。主要起草单位 深圳华大法医科技有限公司 、中国电子技术标准化研究院 、山西医科大学 、西安交通大学 、华南理工大学 、深圳华大基因股份有限公司 、上海国际人类表型组研究院 、深圳华大基因科技有限公司 、深圳华大智造科技股份有限公司 、清华大学 、福州数据技术研究院有限公司 、福建省公安厅刑事技术总队 、广东省公安厅刑事技术中心 、临汾市公安局 、武汉益鼎天养生物科技有限公司 、北京中科虹霸科技有限公司 。主要起草人 高升杰 、杨建军 、严江伟 、耿力 、刘倩颖 、王文峰 、赖江华 、沈悦生 、宋继伟 、张洪波 、杜红丽 、郭云峰 、吴昊 、李泽琴 、张奕 、丁国徽 、苏立伟 、钟陈 、张蕾 、汪小我 、李博文 、王秋娟 、李海燕 、黄建春 、段晋琦 、沈鹤霄 、李星光 、魏曙光 、康恒亮 、穆豪放 、姜华艳 、郭小森 、尹烨 。《信息技术 生物特征识别 高通量测序基因分型系统规范》国家标准解读：一、 标准编号及标准名称标准编号为：GB/T 42751-2023；标准名称：信息技术 生物特征识别 高通量测序基因分型系统规范二、 标准制定背景2015年国务院办公厅印发《国家标准化体系建设发展规划 (2016-2020年) 》报告指出加强生物计量与质量控制等基础通用标准的研制。同时国家标准委联合九部门发布《战略性新兴产业标准化发展规划》，也指出需加快基因测序等技术研发应用，支撑产业高端发展。高通量基因测序逐渐被人们知晓和应用，国家对于高通量基因测序相关的扶持和投入比重也越来越大。2012年全球基因测序市场规模为35亿美元，截至2015年已上涨到59亿美元，3年增长为原来的1.69倍，复合年平均增长率19.0%，预计2020年将达到138亿美元。具有十分可观的经济效益。本文件的制定一方面会加速测序仪国产化进程，提高国产化技术水平，确立了面向基因测序世界水平的一个技术目标和门槛，提升追赶国际主流水平的速度；另一方面也可加快国产核心技术和通用技术的标准化，并能有效促进基因测序应用的全面普及，加快市场对于基因测序产品的认可和接受。三、 标准主要内容本文件规定了高通量测序基因分型系统的组成、功能要求、性能要求、信息安全要求及测试方法。本文件适用于基于高通量测序的基因分型系统的设计、研发、测试与评估。高通量测序基因分型系统是通过对遗传标记STR、SNP的自动分型实现对生物特征的识别。其流程是将高通量测试设备下机数据经过预处理、序列比对、位点覆盖深度及长度算法。该系统能有效实现生物信息分析自动化和标准化。使得高通量测序基因分型的实用性大大提高。四、 标准实施意义本文件的制定有利于对目前研究、开发、使用的高通量测序基因分型系统进行规范要求，保障各类分型系统对基因分型进行有效、准确的分型，为系统开发人员、部署人员和用户提供一套标准的测试方法，从而促进我国个体身份鉴定产业健康稳定快速发展。附标准：

瀚海基因董事长兼CEO贺建奎和GenoCare测序仪。图中绿色和黄色点代表核酸单色荧光标签，每个点代表一个单分子。（图片来源：Nature Biotechnology, Volume 34, Page 123-124, 2016)　　去年10月，位于深圳的瀚海基因发布了一款应用于临床检测的高性价比测序仪原理样机GenoCare，完全无需扩增，可在单分子水平上直接读取未经修饰的原始DNA片段，具有广泛的临床应用前景。近日，Nature Biotechnology就此撰文进行报道，文章如下：　　纵观整个基因测序产业链，处于上游的测序仪研发制造环节一直被Illumina、Thermo Fisher等测序巨头们所占据，然而，一家位于中国深圳的测序公司——瀚海基因，其研发的应用于临床检测的高性价比测序仪将给这些国外的测序巨头们带来潜在的威胁。去年10月，该公司发布了一款针对临床应用的单分子基因测序原理样机——GenoCare。此后，基因测序领域竞争持续升温。　　在2016年1月旧金山举行的第34届JP摩根健康大会上，Illumina推出了主要针对临床的台式测序系统MiniSeq，并将于2016年第一季度开始销售。同时，由J.Craig Venter联合创办的位于圣地亚哥的测序公司Human Longevity也发布了他们的肿瘤测序项目，该项目包括正在研发的一系列产品，例如全生殖细胞系、肿瘤基因组及肿瘤全外显子组分析。　　目前，瀚海基因着眼于中国市场。该公司继承并发展了美国加州理工学院的专利技术。该技术最初由位于美国马萨诸塞州剑桥市的Helicos Biosciences公司推向市场。Helicos测序公司由单分子测序领域泰斗级人物斯蒂芬?奎克(Stephen Quake)教授于2004年创办，并于2012年最终破产。贺建奎是南方科技大学生物物理学及基因组学科学家，他的另一个身份是瀚海基因的CEO。在奎克实验室完成博士后工作后，贺建奎回到中国创办了这家致力于临床诊断的基因测序公司。奎克现在担任这家公司的首席科学顾问。　　瀚海基因的测序仪主要针对临床应用。GenoCare测序仪可在单分子水平上直接读取未经修饰的原始DNA片段。然而传统的测序仪则需要利用PCR技术对DNA进行扩增，同时还需要其他一些样品制备步骤，与之相比GenoCare测序仪是一个完全无需扩增的测序技术。该技术将光汇聚到DNA分子上，防止背景噪声对测序结果产生影响，进而实现了对单链DNA上微小信号的检测。尽管在全基因组测序通量上还不及Illumina和Thermo Fisher的测序平台，但是这项技术对患者特定病灶位点的基因测序而言，具有快速且价格低廉的特点，可使医生能够根据特定的突变来为患者制定和调整治疗策略。　　“我真的很喜欢它。它与罗氏454、Ion和Illumina一样利用了传统的边合成边测序技术，但做到了单分子检测”，来自AxioMx公司的测序专家及生物技术企业家Michael Weiner对GenoCare测序仪这样称赞道。　　随着整个人类基因组测序费用已经降到了1000美元，瀚海基因计划提供100美元的临床测序服务，并将其纳入中国的医保范围内。贺建奎说：“一旦我们降低了成本，并使其达到100美元，那么13亿中国人将能够把临床测序作为常规检验，从抽血到检测报告整个过程不到20个小时”。　　该公司已经开展了与广东省内三家医院的早期合作。其试点项目有唐氏综合征和其它染色体三体的无创产前测试(染色体21、13和18三体) 以及包括50个癌症基因的panel和100种遗传疾病检测。目前，这些检测在市场上需要花费500美元甚至更多。2016年1月份，瀚海基因签约了第一个无创产前检测的客户——香港和美医疗，这是一家拥有30家妇幼医院的上市公司。　　目前，测序服务商以及潜在的客户都处在等待和观望中。在国内拥有Illumina HiSeq X Ten全基因组测序平台的北京诺禾致源公司CEO李瑞强说：“无需PCR扩增，单分子测序可以避免测序偏差，但错误率高已被证明是一个挑战。省去PCR扩增的麻烦是非常重要的进步。但我们看到，Helicos失败了，PacBio和OxfordNanopore两个公司的产品测序错误率都很高。不过，我们还是很有兴趣，并希望看到瀚海基因的仪器走向市场。”　　贺建奎强调目前他们正努力解决这些问题。他说：“我们通过1000X的测序来弥补单次错误率高的不足。从测序癌症基因与乙型肝炎病毒结果来看，我们的错误率已经接近Illumina和Thermo Fisher的水平。其中5X的测序准确性达到了100%。”中国正准备发布精准医疗计划。据说在未来15年预算在600亿元人民币(91亿美元)。该计划预计在今年春天正式启动，目前全国各大医院正在加紧建设精准医学中心。　　贺建奎估计，中国的临床基因检测市场每年将有2000万的无创产前诊断，300万癌症panel基因检测，2000万遗传病检测，3000万癌症早期筛查，以及1000万乙肝病毒检测。他希望GenoCare能承担一半的检测任务。自2013成立以来，瀚海基因通过三轮融资和政府拨款已经获得了1.2亿元(约1830万美元)资金。他希望在2017年GenoCare可以经由绿色通道申报，通过中国食品和药品管理局的审批。　　Weiner说：“我不确定他们是否比Illumina更便宜。但是它可以降低劳动力成本，因而能填补偌大的基因测序市场中的一片空白。”贺建奎认为自己的公司是一个三代测序仪提供商，其竞争者主要来自纳米孔测序技术相关企业，如罗氏公司和Oxford Nanopore。”　　李瑞强说：“有更多的选择对测序服务商来说是一件让人高兴的事情。这是一个很热的领域，Thermo/Life Tech、Illumina、PacBio和Qiagen公司都推出了新的测序仪器。我们希望看到更多的技术，这样可以让用户针对特定的临床应用选择最适合他们的技术。”　　原文作者：David Cyranoski　　翻译：田新杰，李改玲，赵陆洋　　原文来源：Nature Biotechnology, Volume 34, Page 123-124, 2016