浅谈体外诊断（IVD）

笑看风云

近些年，随着下一代测序技术的进步和疾病标志物的研究发展，体外诊断在检测时间、灵敏度、准确性等方面展示出明显的优势，在诊断筛查方面发挥着重要作用，尤其是样品量比较多的情况下，比如疫情期间的核酸检测。因此，IVD在市场上广受欢迎，招聘网站也能找到很多IVD的岗位。今天，我尝试从宏观方面介绍一下IVD，以便大家对此有个基本认识，如果有不当之处，还请专业人士批评指正。
体外诊断，英文In Vitro Diagnostics，简称IVD。从字面上可以看出，体外诊断是一种对从生命体中提取出的样品进行分析诊断的方法，像测试怀孕的早早孕试纸、检测血糖浓度的血糖仪、体检时的抽血检查、尿样分析和大便分析等都属于体外诊断的范围，甚至交警测酒精浓度的方法也可以称为是体外诊断。体外诊断的详细分类大家可以在美国FDA的网站上浏览（https://www.accessdata.fda.gov/scripts/cdrh/cfdocs/cfIVD/Search.cfm），今天我主要介绍一下现在市场上比较热门的核酸诊断、蛋白诊断和下一代基因测序诊断这三种体外诊断技术。
1. 核酸诊断

核酸诊断是基于反转录PCR（RT-PCR）衍生出来的技术，专业地讲叫荧光定量PCR （qPCR），这种技术通过在PCR反应液中添加荧光染料，使扩增出的条带标记上荧光，然后利用相应仪器检测荧光强度，从而分析计算出样品中特定基因的含量。
下图是RT-PCR和qPCR的对比，从图中我们看出，经过RT-PCR得到的cDNA是qPCR反应液中的模板，所以说qPCR的结果是对cDNA中目的基因的放大和数字化。和常规PCR相比，qPCR的灵敏度高、数据可靠、可批量操作、节约时间，缺点是需要配套使用仪器，试剂耗材费用高。



RT-PCR和qPCR的比较



笔者曾经用过的荧光定量PCR仪 AB7500

以新型冠状病毒的诊断流程为例，我们来看一下分子诊断在大规模疾病筛查方面的应用:
1.1 提取患者的粘膜样本；
1.2 提取粘膜样本中的RNA；
1.3 RT-PCR获得cDNA；
1.4 调整cDNA的浓度；
1.5 qPCR检测，耗时约3个小时；
1.6 数据分析，得出结论；
关于详细的检测流程，有兴趣的知友可以参考这份文档（https://www.fda.gov/media/134922/download）。qPCR仪配套使用96孔板，每次最多检测28个样品。如果每次检测结果都比较理想的话，一台qPCR仪每天24小时运行可以检测224个样品。如果大家对疫情高峰期每天确诊数字比较敏感的话，会发现武汉每天确诊人数在4000左右，因此笔者推测整个武汉最少有18（4000/224）台qPCR仪，考虑到机器维护和结果可靠性，这个数字应该不会超过50。
2. 蛋白诊断

疫情期间，除了核酸诊断，大家一定也听过抗体诊断。抗体诊断是最常使用蛋白诊断技术，是利用抗原抗体特异性结合，同时搭配发光或者颜色变化放大检测信号的方法。蛋白诊断的检测结果灵敏、检测速度快、操作简单、不需要仪器辅助，但研发滞后于核酸诊断，必须制备出相应抗体才能投入使用，因此在疫情爆发初期，核酸诊断占主导地位，而现在蛋白诊断在美国发挥着重要作用。


如果大家对ELISA有了解的话，就不难理解蛋白诊断的原理和流程，感兴趣的知友可以参考这份Protocol进一步学习（https://www.fda.gov/media/136963/download）。
3. 下一代基因测序诊断（NGS）
虽然基因测序技术经过了几次更新迭代，但目前测序费用还比较高，该诊断方法更适合于定制化服务，比如通过羊水穿刺对胎儿进行基因检测，分析胎儿是否患有重大疾病等。



22条常染色体和2条性染色体（图片来源于23andme官网）

下表列举了目前常见的基因筛查疾病和对应的检测基因，随着测序费用的进一步降低，NGS在未来疾病筛查和预防方面将会发挥举足轻重的作用，能够提供更多定制化筛查甚至全基因组筛查服务。


结语：
以上就是我对IVD市场的一些拙见，希望大家能够通过这篇文章对IVD有个初步认识，在面试此类岗位时不至于完全小白，那这篇文章的作用就达到啦！
如果大家有什么疑问，欢迎在下面留言评论，大家一起学习，共同进步！