体外诊断的开发前沿与应用进展

闻丹忆

（上海立迪生物技术股份有限公司，上海 201203）

1 体外诊断：依托于分子检测，不止于分子检测

体外诊断是一种通过对人体的生物样本（如血液、尿液、组织等）进行分析和检测，诊断疾病和监测治疗效果的一类医学检测技术。目前，随着生物技术的快速发展，体外诊断领域也取得了长足的进步。体外诊断技术可以实现高效、精确和快速的疾病诊断，有助于提高疾病的早期诊断率和治疗效果，减轻医疗负担，促进卫生健康事业的发展。因此，在临床医学中，体外诊断技术已成为不可或缺的重要工具。

分子检测是体外诊断的核心技术之一，它通过检测人体内分子水平的变化来判断疾病的状态和进展。例如，常见的基因检测、酶联免疫吸附测定（ELISA）、聚合酶链式反应（PCR）、质谱分析技术等均属于分子诊断范畴；这些技术具有快速、准确、可靠等优点，且可对多种疾病进行检测，包括感染性疾病、肿瘤、代谢性疾病等。近年来，随着生物技术的飞速发展，分子检测技术也取得了长足进步；诸如新型病毒等突发传染病的暴发也推动了分子检测技术的快速发展。例如2020年新冠病毒疫情暴发后，PCR检测技术成为最主要的病毒检测方法，并推动了PCR仪器制造商和耗材生产商的快速扩容和发展；如下一代测序（next-generation sequencing，NGS）技术等推动了基因检测的高通量化，成簇的规律间隔的短回文重复序列及其相关蛋白9（CRISPR-Cas9）等新型基因编辑技术和切除技术的出现使得治疗方案更加个性化和精准化。

体外诊断领域的快速发展不仅局限于分子检测方面，现代体外诊断技术还包括免疫学检测、细胞学检测、影像学检查及功能性检测/诊断等多种技术。例如，血液学、微生物学、病理学等均是体外诊断领域非常重要的学科技术分支。同时，随着生物技术、纳米技术和信息技术的发展，现代体外诊断领域也融合了更多的新兴技术，如基因检测、纳米生物传感技术、微流控芯片技术等。这些新技术的应用可以提高诊断的准确性和灵敏度，从而更好地服务于患者；这些检测方式可以从其他角度反映疾病的状态和治疗效果，有助于提高体外诊断的全面性和准确性。此外，随着移动医疗、云计算、大数据等逐渐普及，体外诊断技术也在向着数字化和智能化的方向发展。例如，现代体外诊断设备可以与移动设备进行连接，实现实时监测和远程诊断；同时，通过大数据分析，可以更好地利用体外诊断数据，为医生提供更多、更有用的临床决策支持。

基于上述体外诊断领域内涵发展及外延，目前体外诊断的热点问题主要包括以下几个方面：1）快速诊断技术，迅速、准确地检测出疾病的标志物或特定基因等，有助于医生及时采取有效的治疗措施。2）个性化医疗，针对不同病人的不同基因型、表型等个体差异，制定个性化的治疗方案，提高治疗效果。3）微型化、多功能化技术，将体外诊断仪器尽可能缩小，同时实现多项测试功能，有助于提高检测效率和降低成本。4）大数据和人工智能的应用，利用大数据和人工智能技术对临床数据进行分析，帮助医生更快速、准确地做出诊断。

2 本期文章点评

本期“体外诊断”专题邀请了在体外诊断领域长期深耕的5位专家及其团队从不同角度进行了精彩的论述。从熟知的液态活检、循环肿瘤DNA（circulating tumor DNA，ctDNA）和循环游离线粒体DNA（cell free mitochondrial DNA，cf-mtDNA）在内的二代测序技术，到创新型的外泌体检测、糖谱检测技术，再到体外诊断领域区别于常规分子检测思路的功能性诊断/检测技术；这不仅在总体上概括了体外诊断领域的热点内容，也彰显了该领域发展的强大生命力和内核延伸。

北京泛生子基因科技有限公司胡云富博士团队撰写的《下一代测序技术在癌症诊疗中的应用及研究进展》一文简介了ctDNA、循环肿瘤RNA（circulating tumor RNA，ctRNA）、循环肿瘤细胞（circulating tumor cells，CTCs）、蛋白质、外泌体以及代谢物在内的液态活检技术，重点阐述了其中应用最为广泛的ctDNA技术在肝细胞癌、肺癌、结直肠癌及多瘤种的早期诊断筛查的研究和应用进展；并就基于ctDNA的术后微小残留病灶（minimal residual disease，MRD）检测在疗效评估、预测复发和预后等方面的新探索进行介绍；阐述了NGS与癌症临床相关的最新应用和研究进展，并探讨其现有临床价值和发展前景。空军军医大学基础医学院生理与病理生理学教研室邢金良教授团队则将关注的焦点集中在cf-mtDNA上。cf-mtDNA具有基因组小、拷贝数多、突变频率高的特点，在肿瘤诊断和治疗检测中具有独特的优势，受到越来越多的关注，并显示了良好的应用前景。该团队撰写的《循环游离线粒体DNA作为新型肿瘤液体活检标志物的研究进展》一文就循环cf-mtDNA的特点、检测技术、分析指标进行介绍，并就cf-mtDNA在肿瘤早期诊断、治疗监测、预后评估中的应用价值等方面展开综述，同时对cf-mtDNA的未来发展方向如多组学联合、机器学习的联合等提出展望。

除了NGS技术的发展，糖谱和外泌体也是体外诊断领域近年来研究和应用广泛的两大技术。糖谱是对细胞或生物体系统中所有糖类分子（或称糖基化物）的结构和数量进行分析、识别和定量研究，可提供丰富的、全面的糖类分子信息，为疾病的早期诊断和治疗提供重要参考依据。复旦大学基础医学院陈力教授与先思达生物科技有限公司陈萃英博士团队撰写的《基于糖谱的体外检测和诊断的临床应用研究进展》一文，系统地综述了肿瘤、感染性疾病、自身免疫性疾病、遗传性疾病等临床常见疾病患者标本的糖谱变化特征，详细介绍了糖谱分析方法在体外诊断中的开展情况，为糖谱检测的临床应用提供方向；同时就基于糖谱的靶向治疗策略用于个性化诊断进行了展望。外泌体携带大量的生物信息分子，如肿瘤相关的蛋白质、miRNA等，且具有高稳定性和生物安全性，在生物体液（如血浆、尿液等）中表达相对稳定，因此，外泌体作为一种新型的生物标志物，可用于癌症、肝病、神经系统疾病等的诊断与监测，在体外诊断中具有广阔的应用前景。上海思路迪生物医学科技有限公司的白跃宗博士撰写的《外泌体在肿瘤体外诊断中的临床研究和应用前景》一文详细介绍了外泌体的定义和功能，阐述了外泌体在体外诊断中的优势，概述了外泌体的检测方法，并深入探讨了外泌体在肺癌、肠癌、卵巢癌、胃癌、胰腺癌、膀胱癌、骨与软组织肉瘤等癌症诊断中的研究新进展和临床获批的相关情况，展望了外泌体在体外诊断领域的发展趋势。

上海立迪生物技术股份有限公司闻丹忆博士团队致力于肿瘤的精准治疗领域新技术的开发、应用和推广。该团队撰写的《肿瘤生物模型及其功能性检测的转化潜能和应用》一文系统阐述了基于肿瘤样本的各种生物模型在体外功能性诊断领域的发展和应用。功能性诊断（也称功能性检测）技术主要基于肿瘤患者的临床组织样本，进行原代肿瘤细胞系（patient-derived cell，PDC）、肿瘤类器官（patient-derived organoids，PDO）和人源肿瘤异种移植模型（patient-derived xenograft，PDX）的构建，进而依托构建的模型进行肿瘤药物的敏感性测试，进而为肿瘤患者的精准诊断和治疗策略提供重要的线索和依据。从概念而言，功能性检测完全符合体外诊断概念中患者样本、体外检测分析、指导临床的三大核心内涵，是一种新型的体外诊断技术平台。该文就功能性诊断技术所依托的肿瘤模型的发展演变和分类进行全面介绍，对基于肿瘤生物模型的功能性诊断平台的核心内容进行阐述，包括前述的PDC、PDO和PDX，并在此基础上介绍了该研究团队原创的OncoVeeTM-MiniPDX技术的创新应用，还针对这类新型体外诊断策略与传统的体外诊断平台的差异和挑战进行分析。

体外诊断是一个快速发展且日趋完善的领域，其内涵也越来越丰富。除了分子检测细分领域的快速发展带来的强大助力外，也有新型功能检测在进一步丰富体外诊断的内核和应用。感谢上述5位专家及其团队的重要贡献和智力支持，希望其分享的内容能够给读者在不同层面上带来启示和借鉴。

3 展望

未来，随着生物技术、信息技术的不断发展，功能性诊断的发展前景非常广阔。通过开发新型检测方法和技术，可更加准确地评估患者的健康状况和疾病进程。同时，借助机器学习、人工智能等技术分析和解读大量的生理数据，实现对疾病更加精准和个性化的诊断和治疗。此外，基于生物模型的功能性诊断技术在疾病的个性化诊疗方面发挥助力作用。上述成果的进一步开发和应用将在体外诊断中发挥越来越重要的作用。体外诊断技术也有望在更广泛的领域中推广和应用，为医疗卫生事业做出更大的贡献。

致谢：

本文在撰写过程中得到上海立迪生物技术股份有限公司毕臻乐博士的大力协助，在此表示感谢！