工程师正在火神山医院装配基因测序仪

火神山医院检验科：基因测序仪对合并感染、基因变异检测有很大帮助
IT时报记者李蕴坤
　　虽然核酸检测是目前新冠肺炎最主要的确诊手段，但个别“时阴时阳”的弱阳性患者如何吃下定心丸，危重症患者合并感染后如何准确诊疗？
　　为了完善新冠肺炎的全诊治环节，基因测序仪正成为抗疫期间精准治疗的“神器”。目前，国内基因测序企业多集中于中游的测序服务行业，上游测序设备依然方兴未艾。
粉碎“弱阳性”，需要精准检测
　　新冠肺炎治愈者出院隔离14天，再复查时核酸检测竟然呈阳性？上个月，广东省疾控中心曾公布14%出院患者复检核酸呈阳性。已经治愈的患者也有再次成为感染源的风险？核酸检测到底“靠谱”吗？
　　据了解，出现上述令人担忧的情形可能有多方面的原因，核酸检测结果中本身就存在一定比例的“假阴性”，发生了变异的病毒也会导致抗体无法识别。正因为核酸检测无法“百发百中”，所以在国家卫生健康委员会发布的《新型冠状病毒肺炎诊疗方案(试行第七版)》中，基因测序技术成为RT-PCR（核酸检测）技术的有效补充。
　　通过基因测序技术，对患者的DNA片段序列进行计算分析，分析哪些DNA片段是从病毒或细菌来的，就能更加准确地找到致病原。因此，基因测序仪便成了疫情期间辅助诊断和治疗的“黄金”设备。
　　3月上旬，北京泛生子基因科技有限公司向武汉火神山医院捐赠了一台二代基因测序仪（高通量基因测序仪）GENETRON S5，以满足院方亟需更精准、快速、全面的分子诊断技术平台的需求。
　　泛生子CEO王思振表示，通过实时荧光RT-PCR检测的结果包含阳性、弱阳性及阴性，其中弱阳性患者需要再次或多次检测才能得到明确结果；核酸检测第二次采样时间至少要间隔一天，可能会贻误患者的最佳治疗时机。
　　参考1月20日上海市首例新型冠状病毒肺炎的确诊全过程，当样本的新型冠状病毒核酸检测呈现弱阳性时，就需要对样本进行全基因测序。经序列比对与病毒高度同源后，才能将其作为疑似病例上报国家疾控中心。王思振解释道：“高通量测序仪能够监测病毒变异、病毒传染路径，可以为临床提供更精准的检测结果，对后续治疗有指导意义。如预防措施制定、核酸试剂盒及疫苗研发、药物研究等。”
入驻火神山重点筛查合并感染
　　抛开弱阳性病例，危重症患者也是基因测序的重点服务对象。
　　记者从火神山检验科方面了解到，危重症患者是火神山医院的重点救治目标之一。这类患者多有合并感染其他病毒或细菌的情况，会带来多种并发症。随着治疗结果的展现，检验工作越来越需要保证出院患者核酸检测阴性的准确性，避免造成进一步感染情况发生。“日常的检测只能告诉我们新冠病毒的阴性、阳性，如果要高效发现到底合并的是哪类细菌、哪类病毒，就需要高通量测序系统。”
　　根据第二代基因测序技术的原理，整个测序流程包括样本准备、成簇、测序以及数据分析。GENETRON S5是泛生子与赛默飞深度合作的高通量测序平台，于2019年11月经国家药品监督管理局审查正式获批上市。该测序仪1.5小时即可完成建库，从样本接收到出具检测报告最快可在2天内完成。“在临床实际应用中，医生们总会遇到需要检测的总样本数量不固定的问题。GENE⁃TRON S5平台搭配5种不同通量规格的芯片。这意味着医生可以根据不同的检测目的、样本数量选择通量合适的芯片进行检测，解决因样本数量不足而造成的检测周期延长或试剂成本浪费的问题。”王思振如是说。
　　火神山检验科方面表示，高通量基因测序仪可以一次测出更多数据，这些数据对于治疗方式的研发、迭代有指导作用。举例来讲，如果病毒发生了一个基因变异，那么这个变异目前存在于多大比例的患者身上？它具体的变异路径是怎样的？这些都需要通过高通量测序仪检测出全面、大量的数据来进行分析，并直接指导后续药物、新的疫苗的研发。
72小时研发出基因检测试剂
　　在除了火神山以外的科研机构，基因测序技术也在紧锣密鼓地为疫情助力。
　　1月30日，华大基因董事长汪建对媒体表示，武汉及湖北的检测需要量预估在十万以上，为了让所有待排查和有需求的人员尽快得到明确的检测结果，每天万人通量的病毒核酸检测和辅助配套的高测序能力必不可少。
　　2月5日，每日可检测万人份样本的新型冠状病毒应急检测实验室，武汉“火眼”实验室正式启动试运行。华大智造也紧急部署了2台自主研发的高通量测序仪DNBSEQT7至武汉，用于应急检测病原。
　　据媒体报道，截至3月13日，“火眼”实验室已在湖北地区累计完成超过20万人份样本的检测。上述测序仪已在武汉完成数百例样本检测，协助新冠肺炎防控以及病毒变异追踪。为了让试剂盒尽早研发成功，华大智造团队对测序仪的芯片、流体、生化及光学系统进行了全面升级。
　　由于该病毒与蝙蝠类SARS病毒的同源性较高，需要针对新型冠状病毒设计特异检测试剂盒，确保准确鉴定，避免形成交叉误判。基于DNBSEQ-T7的测序能力，从拿到处理好的样本到找到这段属于新型冠状病毒的特异序列，华大基因用了5个小时。从确定序列到研发出基因检测试剂，仅用了72小时。
国产测序仪有待发力
　　申港证券3月初的一份报告显示，高通量测序是目前应用最广、发展速度最快的基因测序技术，主流的高通量测序平台有Il⁃lumina的HiSeq系列、LifeTechnolo⁃gies的IonTorrent系列、华大基因的BGISEQ系列。
　　前瞻网《2019年中国基因测序产业全景图谱》显示，2018年Illumina的全球二代基因测序仪市场份额已增长至84%，形成了一家独大的局面。目前国内累计对外披露拥有Illumina HiSeq X Ten（最高的测序通量和最低测序成本的测序平台）的企业（或机构）有10个，共计11套测序平台，每套每年大概能完成1.8万人的高深度全基因组测序。在中国，基因测序产业的下游终端应用主要集中在医疗领域，肿瘤液体活检是基因测序的主要应用方向之一。
　　然而，国内的基因测序上游市场一直被欧美寡头垄断。基因测序仪基本依靠进口，每年需要向欧洲、美国支付共上百亿的试剂费用。目前中国仅有11家企业参与测序设备制造，仅有25家企业涉足耗材及试剂，华大基因是其中竞争力较强的企业之一。
　　尽管基因测序仪的国产化率较低，但是国家政策引导将有助于国产基因测序仪的进口替代。2018年4月11日，国家发改委等8部委联合发布《关于促进首台（套）重大技术装备示范应用的意见》以解决首台高通量基因测序仪难采购的问题。作为基因行业上游市场的核心，基因测序仪的自主研发显然成为推动国内基因检测行业发展的重要因素。