生物制药

到目前为止，已知人致命性微生物共有1415种：细菌538种，真菌317种，蛔虫(helminth)287种，病毒208种，原虫57种，其他28种。而且，四分之三的传染病和大多数新兴疾病都是由病毒引起的。在对微生物的鉴定中，能够进行培养的微生物占总数的0.1%都不到，而且在将近4000多种动物病毒中，95%以上的病毒尚未鉴定出，而在大约100万多种细菌中，人们只鉴定出2000种。因此采取分子检测与诊断至关重要。


第二军医大学基础部微生物学教研室主任戚中田在"2012 POCT产业发展论坛"上发表演讲

在2012年6月9日召开的"2012 POCT产业发展论坛"上，第二军医大学基础部微生物学教研室主任戚中田作了关于生物突发事件病原体的快速检测方面的精彩演讲。

戚主任首先介绍了生物突发事件，包括生物战争(生物武器和生物防御)、生物恐怖主义、生物事故(如实验室泄漏)、生物攻击、生物威胁(生物技术滥用：合成病毒，基因修饰细菌、基因武器和种族炸弹)、新兴和再度流行的传染病。

接着，戚主任介绍了检测可疑生物样品中微生物的一般性操作流程。常见的检测方法通常可分为微生物学检测平台(分离培养)、免疫学检测平台(免疫检测)和分子生物学检测平台(基因诊断)三大类，其中就基因诊断而言，可以将16S rDNA分类(确定未知微生物所属的类别如细菌、真菌、立克次体、衣原体和支原体等)或者定量PCR与二代测序或质谱分析等方法结合起来鉴定未知微生物。同时，也应根据可疑生物样品的安全性，建立起不同等级的生物安全实验室。

戚主任重点阐述了微生物核酸分析：基因分离与扩增、基因产物分析和用于基因分析的设备等三个方面所取得的进步，以及快速检测微生物的技术。利用核酸提取纯化技术如磁珠或自动工作站等就可分离出所需的DNA/RNA。进行基因扩增时，根据实际情况可分为变温扩增和等温扩增，而这两种方法又可根据是否按照模板、信号或探针进行扩增，可以进一步细分，比如按照模板进行扩增时，变温扩增也就是PCR，而等温扩增则可细分为基于核酸序列的扩增(NASBA)、转录介导扩增(TMA)、链置换扩增(SDA)、实时荧光RNA恒温扩增(SAT)等。其中，实时荧光RNA恒温扩增是以病原体RNA为扩增靶标，以扩增的RNA为检测靶标，能够更好地反映疾病活动与治疗效果。

对基因产物进行分析时，可以采取单重分析技术(如凝胶电泳和DNA测序等)和多重分析技术(如毛细管电泳、变性高效液相色谱、核酸杂交和基因芯片等)。对于用于基因分析的设备而言，人们要求它们兼具特异性、简便性、智能化和小型化等特点，比如美国Cepheid公司开发的第二代基因快检仪如Disposable Micro-fluidic Cartridge和美国IT公司开发的基因快检仪如HR-1 system、RazorPhot和LightScanner-300等。

在快速检测微生物时，人们常利用16S rDNA扩增、第二代甚至第三代测序技术和液体芯片(liquid bead microarray)等技术。16S rRNA是原核生物核糖体小亚基rRNA，是细菌分类学研究中最常用和最有用的"分子钟"，所含信息能反映生物界进化关系，适用于各级分类单元。实际应用时，通常是先将样品经处理后，加入通用引物接头经扩增后，再将扩增引物进行测序就可确定病原微生物所属的种属，其中利用快速测序平台，从处理样本到获得测序报告只需10小时。

就第二代甚至第三代测序技术而言，美国Roche 公司和454公司、美国Illumina公司和美国Applied Biosystems公司等推出相应的二代测序产品，而Pacific Biosciences/Gen-Probe推出的产品甚至能够进行单分子测序。这些测序技术可用于未知病原体的鉴定，比如利用这些技术就可以快速地确定2011年5月在德国爆发的肠出血性大肠杆菌疫情，鉴定出大肠杆菌致病株的基因组约80%来自O104:H4(菌体抗原O104和鞭毛抗原H4)，其余20%的基因来自其他大肠杆菌。

对液体芯片而言，它又称悬浮阵列、流式荧光技术，它整合了编码微球、激光技术、应用流体学、数字信号处理技术和计算机运算技术，可用于分子诊断。它具有下列优点：一次反应，同时检测100种核酸或蛋白；灵敏度高，可以达到1000拷贝/ml；液相反应，杂交快速，15分钟即可完成；激光分析，数字信号，结果客观、可靠；无需洗涤，操作简便、省时省力。

随着全球人口的增加，以及国家与地区之间的人口流动越来越大，生物突发事件出现的可能性大大提高。为了及时预防和阻止生物突发事件，人们必须利用快速发展的新技术，同时在确保准确性的条件下，加快检测设备的小型化和便利化。