随着更多玩家的入局,特别是一些行业新生力量带来的创新与改变,tNGS将在感染检测领域发挥越来越大的价值。
来源:基因江湖
2023年,tNGS热度空前,也争议不断。
一方面,关于mNGS、tNGS、PCR等不同技术流派的高低之争不绝于耳;另一方面,各大中小厂家也纷纷下场,推出自己的tNGS解决方案。
市场选择之下,大家身体都很诚实。
更值得注意的是,继年初北京、上海陆续发布了《关于医疗机构自行研制使用体外诊断试剂试点实施方案的通知》(即大家广泛理解的中国LDT新规)后,近期,一份该文件附件《第一批试点品种申报要求和遴选原则》广泛流传。
在这份文件中,关于申报试点品种的要求,mNGS、tNGS也赫然在列,这也在一定程度代表了当下阶段政策制定者和审评专家的态度。
文件说了什么?直接看看原文:
在“对申报试点品种的考虑”(即建议纳入LDT试点品种)中有如下描述:
同时,在“暂不建议纳入试点的品种”有如下建议:
一正一反,监管与专家的态度已经很明确了:
根据感染部位和产品原理:mNGS产品聚焦在中枢神经系统脑脊液样本;而tNGS产品则在血流、肺泡灌洗液、中枢神经系统脑脊液样本中适用。尤其是提到血流、肺泡灌洗液两种样本类型,tNGS明显更被推崇。
个中缘由,大家似乎也达成了共识:一是血液样本中病原载量低核酸片段化严重,mNGS因技术局限性,导致其在血液样本中病原检测灵敏度不够,低载量病原可能出现漏检。二是肺泡灌洗液样本这类来自开放腔道的样本易受干扰。
政策层面的某种“偏爱”,似乎让业内觉得,tNGS这个“待爆”明星已然爆了。
莫非正如某些厂家所宣传,单凭血流感染这一特殊应用场景,tNGS将迎来弯道超车?
tNGS何以有这么大魅力?是否真能满足客户既要、又要、还要的需求?本篇尝试做一个简单回顾,带大家再走走tNGS的昨天和今天。
至少我们应清醒地认识到,tNGS中的“t”也已经不是当年的“t”了,各厂家的“t”也各有差异。
01、扶摇直上的江湖地位
在tNGS之前,业内更具代表性的毫无疑问是mNGS技术。
相比传统病原学检测,mNGS通过直接提取临床样本中的DNA/RNA进行高通量测序,无需预设,无偏好性,且覆盖广泛,也由此奠定了其作为感染检测领域顶流的地位。
尽管mNGS已经解决了很多临床病原鉴定的问题,但也有其自身局限性:如宿主核酸占比高,导致mNGS低丰度病原检出灵敏度低;不能稳定检出微生物毒力和耐药基因;报告解读比较困难;且价格较高。
相比之下,tNGS的优势开始被广泛关注。
作为后起之秀,tNGS采用了不一样的技术路线,即靶向测序:
通过超多重PCR扩增或杂交捕获技术,富集待测样本中特定病原微生物及其毒力和/或耐药基因,再进行测序。这样既降低了高人源核酸背景干扰,也大大减少了测序数据量。病原检测灵敏度更高、耐药和毒力基因检出更稳定、报告解读更简化、性价比更高,更贴合部分临床实际需求,可谓典型的经济适用型技术。
虽刚崭露头角,tNGS却并非只是产业界的自嗨,而是得到了很多专家学者权威机构的推荐:
今年7月,WHO发布的《利用靶向高通量测序技术检测耐药结核病》快速通讯,将tNGS作为WHO结核病综合指南的一部分。
再观国内,今年3月发表的《高通量测序技术在分枝杆菌病诊断中的应用专家共识》,对tNGS靶向测序给予了相当数量的描述和规范。
国际国内的多重认可,tNGS技术的应用前景在基因江湖中日渐明朗。
02、tNGS,离“既要、又要、还要”有多远?
根据富集策略的不同,tNGS主要分为两大流派:超多重PCR扩增、探针杂交捕获。
相较而言,探针杂交捕获法tNGS扩展性更强,适用严重、复杂感染、以及耐药检测和疑难感染检测。
其通过使用与感兴趣的基因组区域互补的单链DNA或RNA探针进行基因杂交捕获富集,大大提高检测范围,不仅基因靶标数量丰富,还能精准实现耐药位点检出及毒株分型;外源性和内源性内参引入,更是探针杂交捕获tNGS完美搭档,解决了污染监控和校正的问题。
局限在于,探针杂交捕获tNGS的不足则是流程长且复杂,导致耗时相对过长。
打个比方,探针杂交捕获tNGS就好比一名大内高手,招招过硬,但技能启动时间较长,但似乎这一点已有改观的迹象。
超多重PCR扩增法tNGS,则更适用于较少数量的病原检测,在简单(如呼吸道感染)、普通感染,常规感染中应用较多。
其使用位于感兴趣基因组区域两侧的序列特异性引物进行PCR扩增,然后再行测序,通常适用于较少数量的基本靶标,流程简单,上手较快,但PCR过程容易引入气溶胶污染和发生引物二聚体现象。
虽然策略不同,但总体来说,tNGS适用于特定目标的检测和分析,具有较高的特异性和灵敏性,同时成本较低,越来越符合“既要、又要、还要”的多重需求。
就连“新发病原检测受限”这一曾经的软肋,也在技术精进中变得也不再那么扎眼。
譬如近来,华大、吉因加推出的tNGS产品,标榜对病原体的检出率高达95%以上,光看这个数据就已经非常具有吸引力了。
03、群雄逐鹿的市场格局
tNGS技术方兴未艾,但市场厮杀早已一片红海。
我们选了几家颇具代表性的厂家和产品,也许可以管中窥豹,大致地看一看tNGS的最新发展。
(1)华大基因PTseq™
8月,华大基因发布了采用多重PCR技术的tNGS检测产品“PTseq™呼吸道感染病原微生物靶向高通量基因检测”,主要聚焦痰液、肺泡灌洗液、咽拭子等呼吸道样本,检测范围覆盖268种靶标,涵盖95%以上的呼吸道感染常见核心病原体,同时可进行重点耐药基因和毒力基因的鉴定。
作为行业龙头,其产品自然影响力不小,基于多重PCR的tNGS产品通过正向富集的方法确实降低了宿主带来的影响,灵敏度有所提升;但需要注意PCR环节可能带来的实验室气溶胶污染等。
(2)金域医学MetaCAP™
金域医学的做法则更值得玩味。继年初联合金圻睿推出超多重PCR建库体系的产品呼吸100™后,其在下半年,高调发布基于探针捕获法的新品-病原核酸测序产品MetaCAP™,宣传“采用百万探针重点捕获3000+病原,同源覆盖20000+种病原,做到了既有mNGS的广度,又兼具tNGS的特异性和灵敏度”。
虽说是从t到t,却不再是平替,金域从多重PCR到探针捕获的策略调整,则多少可以看出这个老玩家在技术路径上的再度斟酌。
(3)吉因加 tNGS-Max
(*吉因加做的这个三维图很有意思,可以仔细看看。)
与前两家聚焦呼吸道样本不同,赛道里的后起之秀吉因加,似乎更好地运用了其在肿瘤液体活检领域的优势,其推出的tNGS-Max,选择从血流感染这一行业难题入手。
不得不说,吉因加是懂得搞差异化竞争的;也恰巧暗合了LDT新政关于试点品种的选择。除了选择探针捕获法+种属层级带来的测得深、测得准等多重优势,其匹配的院内一整套自动化落地系统、生信分析能力,都让整个检测在院内落地至少看上去很美。
除此之外,微远、圣湘、翌圣等企业也都陆续推出了自己的相关产品,tNGS战场上的各路势力,正在呈现出越来越丰富和专业化的趋势。
篇后语
随着更多玩家的入局,特别是一些行业新生力量带来的创新与改变,tNGS将在感染检测领域发挥越来越大的价值。
可以预见,tNGS将继续向更多病种覆盖、更低成本和更快检测速度的方向前进;同时,如检测时间较长、操作流程相对复杂等技术局限性,也会随着全流程自动、智能化等技术平台的应用而大大改观。
技术和解决方案的全面发展势必推动行业的迭代前行:样本与数据处理的自动化和标准化将推动tNGS更具规模效应;人工智能的发展也会进一步改进数据分析的工具和算法。
也许,我们很快就能看到这样的新工具大显身手。
或许,它们正在发生!
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