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摘要 6月30日晚八点，火石百家邀请了国家卫计委科研所高华方主任与大家探讨“生物芯片的前景”。高主任回顾了生物芯片技术的发展历程，介绍了国内外生物芯片产业的现状，结合临床应用现状，指出了生物芯片的发展趋势和无限前景！ 在开始前，小编节选了一段录音，分享给大家。 分享环节 回顾过去 1953年，DNA双螺旋结构 80年代中后期，反向杂交技术 1990年，“人类基因组计划” 1991年，“DNA芯片”概念提出 1994年，微流控芯片技术 1995年，基因微矩阵芯片 国内接力 1997年，第80次香山会议 2000年，北京博奥生物有限公司成立 产业现状 国外 美国昂飞公司(Affymetrix, Inc.) 全球第一家生物芯片公司，提供“完整的基因芯片解决方案”。 Illumina 提供基于微阵列技术的产品和服务：SNP基因分型、基因表达和蛋白质分析等。 罗氏 以其特有的DNA芯片技术为市场提供优质整体解决方案。 PerkinElmer 提供完整的生物芯片系统解决方案，涵盖芯片制备、点样、标记、杂交、扫描、数据分析等完整工作流程。 安捷伦 拥有专利的基因芯片的制造工艺—喷墨打印化学原位合成技术。 产品包括：全基因组表达谱芯片、小RNA芯片、Human CGH SNP 芯片、基因芯片微阵列扫描仪等。 在过去的十几年间，全球各家生物芯片公司都在不断研发，提高自己的产品性能、质量和生产服务能力，以满足市场的需求。美国政府和产业界在生物芯片的研究开发与产业化方面投入的资金高达数十亿美元。 另外，很多跨国制药公司都投入巨资，利用生物芯片开展新药的高通量筛选和药理遗传学、药物基因组学等研究，以提高新药研发效率，降低新药研发的成本。 国内 北京博奥生物集团 有限公司 研制开发出了生物芯片及相关仪器设备、试剂耗材、软件数据库等四个系列数十项具有自主知识产权，具有国际竞争力。 除了博奥生物，我国的知名生物芯片领域还有一批技术和产品各具特色的公司。其中三十多个生物芯片或相关产品获得了国家新药证书、医疗器械证书或其他认证，并已实现产业化生产。中国是世界上批准生物芯片进入临床最早的国家，比美国早了近3 年。 临床应用现状 目前，生物芯片在以下临床领域的应用，都取得了良好的效果： 个体化用药指导 肿瘤的分子诊断 结核病的分子诊断 微生物的快速检测 遗传病检测 在个体化用药指导方面，美国FDA于2005年1月批准了Roche公司的AmpliChip CYP450基因检测芯片。 在肿瘤的分子诊断方面，FDA批准了荷兰Agendia公司的MammPrint乳腺癌预后检测芯片和美国Pathwork公司的'The Pathwork Tissue of Origin'肿瘤组织学起源检测芯片。 在遗传病检测方面，我国CFDA批准了博奥生物有限公司的遗传性耳聋基因检测芯片。 在结核病的分子诊断方面，欧盟和 CFDA批准了博奥生物有限公司的分枝杆菌菌种鉴定芯片和结核分枝杆菌耐药基因检测芯片。 在微生物快速检测方面，2016年CFDA刚刚批准的一款微流控芯片产品，这就是“呼吸道病原菌核酸检测试剂盒（恒温扩增芯片法）”。 在上述这些产品中，这三个产品尤值一提： 1 博奥生物的遗传性耳聋基因检测芯片 在该芯片已筛查过的120万人中，共发现1569名先天性聋儿、3556名药物性耳聋敏感儿。可避免包括患者及其母系家族成员在内共约3.5万名敏感人群发生药物性耳聋。 按业内专家计算的每个聋人需要国家投入的康复教育经费80万元计算，这项检测可以节省公共卫生支出近300亿元，社会经济效益巨大。 2 荷兰Agendia公司的MammPrint乳腺癌预后检测芯片 该芯片使用70个基因将乳腺癌进行肿瘤转移低危和高危人群分类，可以为肿瘤科医生和乳腺癌患者提供乳腺癌后续治疗有价值的信息，医师对可能出现远处转移的高危患者可以进行及时治疗。 MammaPrint还能够精确鉴别出那些传统方法认为无需治疗的患者，并避免化疗的严重副作用，从而实现精准医疗。 3 博奥生物的“呼吸道病原菌核酸检测试剂盒” 该芯片可以在两小时内完成多个微生物指标的快速检测，比传统的细菌培养法快6—240倍，可以从很大程度上解决目前临床下呼吸道感染病原菌检测周期长、确诊率低、部分细菌难培养等亟待解决的问题，这也是生物芯片应用于精准医疗的一个典型案例。 展望未来 生物芯片技术和产业经过过去二十多年的发展，已经有很多高校、科研机构和公司成长起来，成为引领行业发展的领头羊。生物芯片产业的发展也呈现出一些新的发展趋势： 科研市场为主 → 临床诊断 健康管理为主 无论是国外的知名生物芯片公司，还是国内的生物芯片企业，都已经进入临床诊断和医疗服务领域，而且正在全力研发更多临床适用的产品。临床诊断和健康管理具有上万亿的市场空间，足够吸引众多的生物芯片企业。 手工操作 → 自动化工作站 微阵列芯片的自动化程度不断提高，为了适应临床诊断要求的自动化、标准化、信息化等要求，微阵列芯片正在从过去的手工操作为主转向以自动化工作站方式为主，通过将操作过程自动化、标准化可以减少人为错误、提高微阵列芯片的稳定性和重复性。 DNA芯片 → 蛋白质、组织、细胞芯片 过去以DNA芯片（基因芯片）为主，现在则向蛋白质芯片、组织芯片、细胞芯片全面发展。随着抗原抗体制备技术的不断进步，蛋白质芯片有可能成为继DNA芯片后的另一个重要芯片类型应用于临床诊断领域。 芯片实验室成主流 随着相关学科的快速发展，涉及多学科交叉的芯片实验室技术逐渐进入成熟期，预期在今后几年内会有多款芯片实验室产品上市。 这些产品的上市将使很多过去非常复杂的临床检测变得自动化、智能化，并通过医疗互联网实现数据的实施传输，使偏远和基层地区都可以享受这些最新技术带来的福利，为分级诊疗的推进和健康中国战略的实现提供技术支撑。 美国商业界权威刊物《财富》曾经撰文指出：“微处理器在20世纪使我们的经济发生了根本改变,给人类带来了巨大的财富，改变了我们的生活方式。然而，生物芯片给人类带来的影响可能会更大，它可能从根本上改变我们的医学行为和生活质量，从而改变整个世界的面貌。” 让我们一起期待生物芯片产业改变我们的世界，让我们的生活更加美好。生物芯片前景无限！ 互动问答 提问1：生物芯片相对于定量PCR，二代测序在技术上和应用上分别有什么优势？市场前景如何？ 高主任：相对定量PCR：生物芯片更适用于多指标检测，尤其是超过10个以上的指标检测；成本低、操作简便，试剂和仪器可以国产化。 相对二代测序:生物芯片在临床诊断领域更灵活、更简便、出报告快、成本低；核心技术在国内，适用于在临床诊断领域推广。 提问2：生物芯片的界面设计、生物相容性和实验的可重复性目前能达到什么水平？高主任：过去，以微阵列芯片为主：生物反应在固相表面进行，存在空间位阻，在一定程度上影响生化反应的效率。 现在，随着芯片实验室技术的发展，生物反应在液相中进行，生物相容性、可重复性完全没问题，与传统的临床诊断技术相比，毫不逊色。 提问3：片上系统（Lab on a chip）会是生物芯片的主流发展方向吗？这里面的技术成熟度如何？ 高主任：片上系统（Lab on a chip）会是生物芯片的主流发展方向。这些年来，片上系统的相关技术已经逐渐成熟。今后几年，多款芯片实验室产品将会上市。提问4：生物芯片的临床应用前景如何？医生对于生物芯片的接受度如何？ 高主任：目前的医学已进入精准医学阶段，医生希望掌握更多与病人相关的信息，从而提高诊断的效率和准确率。生物芯片可以提供更多信息。随着技术发展，尤其是芯片实验室的出现，医生对这些产品是非常欢迎的！提问5：在产前、胚胎植入前应用方面，芯片与NGS的简要比较？有何优劣势？高主任：随着生物芯片技术发展，芯片实验室产品会在产前、植入前应用方面扮演越来越重要的角色。而且，生物芯片的灵敏度和准确度更高、操作更简便、出报告更快。所以我认为，在这方面，生物芯片更具有优势。提问6：国家对于生物芯片产业的支持力度是增加还是减少了？当前是否有相关政策？高主任：因为生物芯片已经在临床应用方面展现出独特的价值，微流控芯片的发展可以使得基层医疗机构可以开展分子诊断，这可以推动分级诊疗、降低医疗成本、提高医疗水平，所以国家对于生物芯片技术发展的支持力度不会减弱，尤其在产业发展方面。提问7：液相芯片发展前景如何？微流控芯片国内发展如何？ 高主任：液相芯片与普通芯片相比仍有优势，在免疫分析、核酸分析方面都有一些自己的特点，但与微流控芯片和芯片实验室等主流发展趋势相比，已经没有明显优势。微流控芯片在我国发展非常好，部分产品与国外同步甚至领先国外。 本文仅代表嘉宾个人观点，与火石创造立场无关 |
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