檢驗醫學，作為一門多學科交叉的醫學應用技術學科，隨著大量高新技術的應用，臨床檢驗的範圍被極大地拓寬。體外診斷產品的普及應用，大大提高了臨床實驗室的工作效率和診斷水平。
在2016年7月國務院印發的《「十三五」國家科技創新規劃》中明確提出「研發一批重大疾病早期診斷和精確治療診斷試劑以及適合基層醫療機構的高精度診斷產品」。化學發光免疫分析技術、測序技術、微流控技術等，作為檢驗醫學領域中極為重要的新興科學技術平臺，已經成為國家層面產業轉型的潛在戰略領域。本文將選取其中具有代表性的技術做簡要介紹。
1
化學發光免疫分析技術
化學發光免疫技術於上世紀80年代興起，因其具有靈敏度高、特異性好、易於自動化、幹擾因素少且對人體和環境無害等優勢，一經發現即被廣泛採用，很快成為臨床免疫檢測技術的首選。進入21世紀後，以酶促化學發光、直接化學發光、電化學發光、光激化學發光為代表的化學發光免疫技術逐步開始對放射免疫分析技術、酶免疫分析技術、螢光免疫分析技術的大面積市場替代，其中光激化學發光技術是目前化學發光免疫分析中最新一代的創新技術。
光激化學發光（Light initiated Chemiluminescence Assay）是一種新型化學發光分析方法，採用發光物質（luminescentmaterial）和感光物質（photoactivesubstance）兩種標記，發光物質分布於發光微球表面，感光物質分布於感光微球表面，體現出「雙標」和「雙球」特徵。兩種微球之間藉助抗原-抗體間結合，由免疫反應拉近感光和發光微球的距離至200nm以內，當用680nm激發光照射，感光微球被激活並釋放高能態的單線態氧給發光微球，4us後發光微球將發出610nm的光，通過光信號來推算待檢物的濃度。
技術特點：
納米級微粒
比表面積大，極大提高檢測靈敏度；微球納米級粒徑賦予其更好的懸浮性，從而使抗原-抗體之間有更高的相互碰撞和相互作用的機率，更快達到反應時間。
均相免疫分析
按照是否需要分離結合標記物（B）和游離標記物（F），免疫分析可分為均相免疫分析和非均相免疫分析。非均相免疫分析需要分離去除未參加反應的游離標記物，測定結合標記物的信號強度。而光激化學發光體系中游離發光微球不能獲得活性氧能量，不會產生光信號，無需分離洗滌，為均相免疫分析。由此能夠有效縮短測定時間並減少因洗滌帶來的誤差，提高分析精密度。
高信噪比、高靈敏度可控型發光
光激化學發光體系中發光信號（cps）的產生是級聯反應過程，感光微球表面高濃度感光物質在680nm激發光照射下，每個微球、每秒釋放多達60,000個活性氧分子，產生非常強的信號放大。同時，發光微球的化學發光過程同樣是級聯放大的，通過延時方式可以濾除幹擾信號，實現特異性信號的檢測。另一方面，光激化學發光體系中使用的激發光波長為680nm，而發射光波長為 610nm，屬於長波長激發，短波長發射，自然界中無此種誘導發光方式，給予了系統非常低的背景信號（500cps），進一步提高了靈敏度。反應過程由光激發，是一種可控型化學發光體系。
商用代表企業：科美診斷。
2
單分子測序技術
單分子測序技術，可以在單個分子水平讀取核苷酸序列，也被稱為第三代測序技術，主要代表有HeliScope、Nanopore和PacBio等.與傳統的第一代和第二代測序技術相比，第三代測序能夠產生更長的鹼基讀長，能直接對RNA進行測序，無需逆轉錄，測序速度極快，同時其中某些技術所涉及的設備可以小型化，可便攜至野外現場測序.
1.HeliScope單分子測序
Helicos遺傳分析系統是首個基於螢光測序原理的商業化單分子測序平臺。Helicos單分子測序簡化了DNA樣品的製備過程，HeliScope靈敏度高，可以讀取單個分子，由於不需要進行PCR擴增，避免了PCR擴增產生的偏倚和誤差，適合拷貝數變異的檢測，同時降解或修飾的分子可以直接用作測序模板.HeliScope 可用於RNA-seq或RNA直接測序.對具有極端GC含量的DNA或基因組，單分子測序效率更高，因為它對GC含量的敏感性更低.與其他技術相比，Helicos單分子測序只是簡單的片段化DNA、加polyA尾再進行雜交、測序，所需的試劑和操作步驟較少.
Heliscope測序原理圖
商用代表企業：美國Helicos公司
2.PacBio單分子實時測序
PacBioRS測序系統是基於單分子實時測序技術（SMRT）和納米微孔應用的第三代測序平臺。該技術應用了邊合成邊測序的思想，主要以四色螢光標記的dNTP在零模波導（zero-modewaveguide，ZMW）孔完成了對單個DNA分子的測序。在測序過程中，以SMRT晶片為測序載體，DNA聚合酶和模板結合，4色螢光標記4種鹼基，在鹼基配對階段，不同鹼基的加入，會發出不同光，根據光的波長與峰值可判斷進入的鹼基類型。
PacBio測序原理圖
與前兩種單分子測序相同，SMRT也能夠在沒有進行PCR擴增的情況下對單個DNA分子進行實時測序，而不同的是該技術能夠通過DNA聚合酶直接觀察DNA合成，長讀長、精確度高、覆蓋均勻等優點明顯。
商用代表企業：PacificBiosciences公司
3
微流控技術
微流控（Microfluidics），是一種精確控制和操控微尺度流體，尤其特指亞微米結構的技術，又稱其為晶片實驗室(Lab-on-a-Chip)或微流控晶片技術。其是把生物、化學、醫學分析過程的樣品製備、反應、分離、檢測等基本操作單元集成到一塊微米尺度的晶片上，自動完成分析全過程。
1.微流控晶片在免疫分析中的應用
基於抗原抗體之間特異性結合的免疫分析法是檢驗醫學領域最常見的檢測方法之一。傳統的免疫分析方法如酶聯免疫在即時檢驗方面的應用有相當的局限性。
基於微流控平臺的免疫分析方法，可以促進抗原抗體之間的吸附，減少反應時間，實現自動控制，整合小型光學探頭使設備小型化，實現即時檢驗的目標。
2.微流控晶片在核酸檢測中的應用
核酸作為基本的遺傳物質，攜帶著各種信息，對其結構、功能的認識，有利於研究物種的遺傳、進化以及疾病診斷等。微流控晶片很早就應用於核酸的檢測，從核酸提取到PCR，再到直接螢光檢測，間接的分子雜交檢測，或者電泳分離檢測，都可以集成到微流控晶片上。
近年來出現的等溫擴增技術，則進一步簡化了晶片技術。除了螢光定量檢測方法直接檢測產物的有或無，也可以通過毛細管電泳對擴增片段進行檢測，例如短串聯重複序列(shorttandem repeat, STR)檢測；或者通過毛細管導流至雜交區進行分子分型，如流感病毒或者HPV病毒的分型。
3.微流控晶片在細胞檢測中的應用
微流控晶片適宜進行多功能集成的特點，非常適用於細胞分析研究。理論上，微流控晶片可以將進樣、細胞培養、細胞分選、細胞捕獲、內容物分析等全部過程集成化、自動化，這些都依賴於微流控技術的不斷完善和發展。
循環腫瘤細胞(CTCs)提示可能有腫瘤微轉移的存在，並有進一步發展成為遠處轉移的可能性，利用微流控電泳技術無需對細胞進行任何標記就可以將CTCs從稀釋的全血標本中分離，且分離出的CTCs保持高存活率方便後續藥物篩查。
商用代表企業：雅培、博奧生物
在此，我們通過盤點以上檢驗醫學領域的創新技術，希望這些技術及相關產品對推動檢驗醫學的創新與發展，實現精準診療發揮更大的作用。
參考文獻
呂世靜，李會強.臨床免疫學檢驗M].中國醫藥科技出版社,2015,8.
範少娟，陳達，李奇峰,等. 光激化學發光均相免疫分析的應用動態[J].納米技術與精密工程,2014(02):77-82.
俞曉玲,姜文倩,鄭玲,等. 單分子測序技術及應用研究進展[J].生物化學與生物物理進展,2020.
Eid,J., et al. (2009). Real-time DNA sequencing from single polymerasemolecules. Science, 323(5910), 133–138.
陸祖恆,張銀輝.檢驗醫學新技術發展的現狀[J].臨床和實驗醫學雜誌,2011(22):68-70.
包建民,王文天,李優鑫.微流控晶片電泳技術在臨床檢測中的新進展[J].分析測試學報,2015, 34(4).
沈韌,萬諒,賈豔偉.微流控技術在臨床檢測中的應用[J].分子診斷與治療雜誌,2018, 010(005):289-294.
編輯：笪文武 審校：方 琪
點【在看】讓更多人看到