雅培公司新型病原微生物快速鑒定系統PLEXID

　　【摘要】2009年3月，美國，兩份發熱性呼吸系統病患的咽拭子樣本，通過疾控中心（CDC）實驗室應急網絡，運送到海軍健康研究中心。借助雅培病原微生物快速鑒定系統得到的結果：該病毒株不與數據庫中的任何一條信息完全匹配；系統提示最接近甲型H1N1豬流感病毒，且其基因組同時包含了人流感、豬流感和禽流感病毒的序列。沒人意識到，一個波及200多個國家和地區，持續一年多共造成了將近2萬人死亡的流感疫情由此拉開序幕。憑借該系統出色表現，雅培公司摘得2009年《華爾街日報》技術創新獎金牌。

病原微生物快速鑒定系統PLEX-ID

　　雅培公司在2009年推出了新型的病原微生物快速鑒定系統PLEX-ID，整合了兩大諾貝爾獎成果：PCR（鏈式酶鏈式反應）和電噴霧質譜（Electrospray Iionization Mass Spectrometry，ESI-MS）。其中PCR是迄今為止最成熟，使用最廣泛的核酸檢測技術，已被應用于科學研究、體外診斷、食品安全、法醫鑒定等多個領域；而質譜法從第一臺質譜儀問世至今已將近一個世紀，也被應用于各種大分子和小分子的定性和定量分析，雅培公司的該系統根據核酸檢測的特性選擇了一種較為溫和的電離方法——電噴霧電離法，可以避免大分子在離子化過程中的破碎，非常適合于核酸的質譜檢測。整個系統是一個能快速檢測混合樣本中病原微生物的系統，檢測類型包括了已知和未知的微生物。產品推出之前，該技術平臺已經在2009年爆發的H1N1流感大流行中小試牛刀，其強大功能可見一斑。

　　讓我們回溯到2009年3月28日，在美國的帝國郡，采集到了一個咽拭子樣本，該樣本來自一個患有發熱性呼吸系統疾病的9歲女孩。兩天之后，從另一個患有同樣癥狀疾病的10歲男孩身上采集了一個類似的樣本，此次的地點是在圣地亞哥郡。此時，可能大家都沒有意識到，一個持續一年多的流感疫情由此拉開了序幕。此次疫情波及200多個國家和地區，共造成了將近2萬人死亡。

　　基于常規的檢測方法，最初兩個病例只能被鑒定為某種未知類型的甲型流感病毒感染。這兩個病例的咽拭字樣本分別通過疾病控制與預防中心（CDC）的實驗室應急網絡，運送到了海軍健康研究中心（NHRC），借助于病原微生物快速鑒定系統，在收到樣本數天之后即得到了鑒定結果。經過序列比對之后，這兩個病例所感染的病毒株不與數據庫中的任何一條信息完全匹配，說明這是一株新的甲型流感病毒，但根據已知的病毒序列數據，系統提示該病毒最接近甲型H1N1豬流感病毒，且其基因組同時包含了人流感、豬流感和禽流感病毒的序列。憑借該系統在甲型H1N1流感病毒鑒定中的出色表現，雅培公司摘得了2009年《華爾街日報》技術創新獎的金牌。

　　那么PLEX-ID是什么類型的產品？它的技術平臺為何能在短時間內鑒定出混合樣本中未知流感病毒的類型？帶著這樣的疑問，讓我們來看看PLEX-ID的來龍去脈。

　　PLEX-ID的前身是由IBIS公司開發的一套生物鑒定質譜系統，取名T5000，主要為美國軍方在生物反恐方面提供服務。雅培公司（Abbott）正是看中了T5000系統在病原微生物快速鑒定方面的出色表現和巨大潛力，于2009年收購了IBIS公司，并將T5000升級為PLEX-ID病原微生物快速鑒定系統，該系統集成了PCR擴增、產物自動脫鹽純化、質譜分析、數據庫比對給出鑒定結果的高通量鑒定系統。為配合PLEX-ID系統的運行模式，雅培公司推出了配套的樣本前期處理產品，其應用范圍擴大到生命科學、公共衛生及醫學的研究和應用等民用領域，并將其迅速推廣到全球。

　　PLEX-ID的工作原理是，每種病原微生物都有可以與其它種間或種內病原亞型得以區分的基因組序列，這樣的序列被稱之為病原微生物特異性序列；如果能將這些病原微生物的特異性序列一一識別，即可判斷樣本中有什么病原。PLEX-ID就針對病原體微生物的高可變區兩端的保守序列設計特異性的擴增引物，且在同一物種的多個靶序列設計引物以確保檢測結果的準確性；并采用多重PCR對目標序列進行擴增，減少了樣本的用量，其擴增條件也經過了優化，保證了實驗的穩定性。通過擴增獲得這些序列產物后，即可用質譜法檢測這些產物并對其進行區分。PLEX-ID使用的質譜為電噴霧電離質譜，相對基質輔助激光解吸附電離法（Matrix-Assisted Laser Desorption/ Ionization，MALDI），電噴霧電離法是一種相對溫和的電離方法，可將進入其飛行器的核酸分子雙鏈分開為單鏈，在毛細管的出口處會發生噴霧，霧化成細小的帶有電荷的霧滴，避免了核酸在離子化的過程中打成碎片，因此更適用于核酸的質譜分析。由于分子量小的核酸片斷荷質比高而飛得快，反之分子量大的核酸片斷荷質比低而飛得慢，根據到達終點的時間差別而將不同核酸片段大小的特異性片段區分開來，每條核酸片段由于組成的堿基序列有所差別而使得飛行速度產生差別，據此將飛行速度兌換為核酸的重量，再將不同的核酸重量對應出不同的核酸組成，通過比對PLEX-ID巨大的數據庫，繼而對應出相應的核酸序列做為判別病原體微生物的種屬。

　　PLEX-ID的優勢在于：⑴無需對樣本進行培養，即可對樣本中已知、未知或新出現的微生物進行檢測和分析；⑵能把樣本中的基因組片段進行擴增，并對擴增產物的堿基組成進行分析，獨有的分析軟件可把檢測到的堿基組成于數據庫中的信息進行比對，達到識別微生物的目的；⑶數據庫中含有75萬條微生物基因組擴增片段堿基組成信息，并持續更新，從而把擴增產物與特定微生物進行關聯；⑷24小時內能處理分析多達250個樣本；⑸從樣本制備到微生物鑒定不到8小時；⑹提供了一個微生物檢測平臺，通過使用不同的配套試劑盒，可檢測細菌、病毒、真菌和原生動物，并鑒定微生物的基因型，檢測毒性標記和抗藥性基因；⑺能識別單一樣本中的混合微生物。

　　目前，PLEX-ID已經進入中國市場，華山醫院和復旦大學醫學院已率先利用該產品進行了結核分枝桿菌耐藥基因檢測的研究，文章于2011年發表在《臨床微生物雜志》（Journal of Clinical Microbiology）。此外，雅培公司也已經與一些研究單位開展了合作測試，以下舉兩個案例，可以從中看到其強大的功能。

　　PLEX-ID系統相比實驗室常規方法更加靈敏，且無需預先知道所要檢測的目標微生物。有10份送檢到雅培的全血基因組DNA樣本，研究者希望檢測其中是否存在巴爾通體感染。巴爾通體是一種立克次氏體，可以導致巴爾通體病，臨床癥狀為Oroya熱和秘魯疣。該實驗室用常規方法進行檢測，10份樣本的結果均呈陰性，但仍心存質疑，借助PLEX-ID高靈敏度的測試和強大的數據庫檢驗，10份樣本都感染有一種或幾種的不同類型的巴爾通體，其中一份樣本還感染了巴貝斯原蟲，為準確及時地診斷提供了有力的依據。

　　PLEX-ID能檢測混合樣本中的低豐度菌，且數據庫存在超過75萬條的微生物序列信息并持續更新。另一份到雅培公司送檢的病人樣本，該病人帶有布魯氏菌感染的癥狀，且血清學結果提示布魯氏菌抗體呈陽性反應，但常規方法只檢測到纖維單胞菌這種病原體，使用蛋白質譜的方法也不能檢測到布魯氏菌的蛋白。該實驗室想確認樣本中到底是否含有布魯氏菌，采用PLEX-ID的廣譜細菌試劑盒以及Biothreat試劑盒分別進行檢測，結果都檢測到了布魯氏菌的存在，但其含量僅為優勢菌纖維單胞菌的1/20左右。

　　PLEX-ID除了推出廣譜的細菌，真菌，病毒等等冰原微生物檢測試劑外，還有針對流感，耐藥性，食品相關等等專項檢測試劑，在各種疫情，傳染病，藥品，食品問題被高度關注的今天，我們將陸續關注，持續報道它在更多地領域中顯示出的能力和作用。

　　相關鏈接：

　　質譜技術在生命科學及醫學中的突破性應用

　　——雅培PLEX-ID高通量微生物篩查及鑒定質譜系統

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　　擴大診斷業務 雅培2.15億美元收購Isis子公司

　　2008年12月，據悉，近日雅培斥資2.15億美元欲收購Isis制藥子公司——Ibis Biosciences Inc，以此來擴大分子診斷領域的業務。受此影響，Isis股票上漲了6個百分點。

　　目前，雅培已設有一個醫療診斷部門，此次，其將以1.75億美元收購Ibis公司。今年早些時候，雅培已向Ibis投資4000萬美元。

　　雅培發言人Don Braakman表示，公司認為此項交易不會影響到雅培2008及2009年的每股收益，且公司打算保留Ibis的所有員工。

　　分析機構BWS Financial分析師Debjit Chattopadhyay認為，此次交易Isis可以獲得大量現金，且交易后其可以將全部精力集中于產品供應方面，就此而言，此項交易是非常積極的。Chattopadhyay稱：“我很高興兩家公司能夠完成這項交易，因為現在Isis可以集中精力成為一家生物技術公司，而不是一家生物技術與醫療診斷混合的公司。”

　　雅培表示，其較為關注Isis的Ibis T5000生物傳感器系統，該系統是一個能夠檢測傳染原的研究設備，尤其是，其能夠檢測醫院獲得性感染，這是雅培所關注的一個關鍵領域。

　　Braakman表示：“一旦交易結束，我們將可以進一步開發該技術，因此，我們計劃將這一技術進行商業化推廣。”其還表示，雅培可能會在2010年向美國提出T5000的審批申請，并于次年上市產品。

　　周三，雅培紐約證交所的股票下跌了2個百分點，跌至52.28美元，而相對的，Isis納斯達克的股票上漲了73美分，漲至12.82美元。