体外诊断领军企业安图生物推出微生物鉴定MALDI-TOF质谱

2017-4-10 10:15 来源: 分析测试百科
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  分析测试百科网讯 MALDI-TOF质谱以其相比于传统微生物鉴定具有快速、准确、便捷等优点,在临床、食品和药品等领域正显示出广阔的应用前景,近年来,无论是在研发还是在市场均被广泛关注。近日,一家国内主板上市企业郑州安图生物工程股份有限公司(以下简称安图生物)推出微生物鉴定MALDI-TOF质谱产品Autof ms1000。不久前,笔者采访到安图生物总经理吴学炜和安图生物分析仪器部总监蔡克亚先生,他们详细介绍了MALDI-TOF质谱产品Autof ms1000,并就该产品在安图生物微生物检测产品线及微生物检测行业产业链中的关键作用做了详细的阐述分析,希望对各位关注微生物检测、关注质谱技术的网友有帮助……

郑州安图生物工程股份有限公司总经理吴学炜(左)、分析测试百科网总经理卞利萍(中)和安图生物分析仪器部总监蔡克亚(右)在MALDI-TOF质谱 Autof ms1000 前合影

  安图生物:国内体外诊断行业的领军企业

  安图生物成立于1999年,于2016年9月1日成功登陆上海主板。安图生物2016年共实现营业收入9.80亿元,同比增长36.81%,净利润达3.50亿元。安图生物是国内优秀的体外诊断产品研发生产企业,目前已经形成了以免疫诊断产品为主、微生物检测产品特色发展的格局,公司在收购盛世君晖后,将逐步形成(免疫诊断、微生物检测、生化诊断)三大战略产品线。公开资料显示,目前国内微生物诊断市场规模约20亿元,随着国家对抗生素滥用的限制加强,安图生物作为A股稀缺标的,在微生物检测领域将凭借其产品齐全、技术领先的优势,有望充分分享行业增长的红利。

  据吴学炜介绍,2016年公司上市募集约6亿资金,这意味着公司可以在研发方面进一步加大投入,尤其在微生物相关质谱技术方向提高投入,加大研发力量。安图生物在微生物方面已有近20年的经验积淀,具备良好的开发及产业化基础,在未来微生物相关质谱系列产品开发中将具有很大优势。

  为何要开发微生物鉴定MALDI-TOF质谱?

  从安图生物产品战略角度看:补全安图生物微生物检测产品线

  吴学炜表示,安图生物当前的业务主要是免疫诊断、微生物检测和生化诊断,面向的客户大多是医院检验科。在免疫诊断产品方面,安图生物是业内公认的领先企业,同时,安图生物也是行业内为数不多的在微生物检测中有强大技术的企业之一,这是安图生物的一大特色。在微生物标准检测流程细菌培养、鉴定和药敏实验三大环节中,安图生物在细菌培养方面占据领先优势,在预制培养基方面拥有先进的四条生产线和核心技术工艺,其中培养基平板系列产品在我国市场份额较高,自动化血培养系统及配套培养瓶的上市进一步奠定其在国内细菌培养领域的市场地位。在药敏实验方面,安图生物拥有多个药敏产品线,包括超过20种E-test药敏试纸条等。而在微生物鉴定环节,产品相对薄弱,为了在微生物检测领域掌握全流程技术,安图生物选定了研制新型的基于MALDI-TOF质谱技术的微生物鉴定产品,因为它比传统的微生物鉴定方法更快、更准、更省,未来将有巨大的发展前景。

  从技术先进程度看:MALDI-TOF颠覆传统的细菌鉴定手段,快、省、准

  细菌鉴定的传统手段是基于生化方法,检测细菌对各种物质的代谢作用及其代谢产物,通过检测pH变化、显色和产生的二氧化碳等不同特点来鉴定菌种。生化方法的缺点是:1)耗时长:比如基于生化方法的微生物鉴定时间一般需要1-2天,最快的也需要4-8个小时。2)试剂贵:“我们走访了一些医院,比如普通地级市的三乙医院等,他们购买的常规生化鉴定仪,很多时候不敢用,因为试剂成本太高,甚至一用就亏钱了。” 吴学炜这样描述生化鉴定试剂之贵。3)检测菌种数量有限:传统生化鉴定仪一般能鉴定几十种细菌,最高水平也只能鉴定几百种细菌。

  而MALDI-TOF质谱在以上三方面都有惊人表现。不仅鉴定时间只需几分钟;使用的耗材也极少,通过微生物蛋白指纹图谱数据库还可实现2,000多种微生物鉴定,大大提高了检测的广度与准确度。此外,吴学炜在检测周期短时举例:

  “孩子生病在哭,如果确定病菌类型速度太慢,医生只好给开广谱抗生素药”;但大家都知道,不正确的抗生素使用最终的风险是将来生病时无药可用。因此卫计委三令五申慎用抗生素。MALDI-TOF质谱技术在微生物检测的环节可大幅缩短检测周期,从原来的几个小时甚至两天提高到几分钟。实现快速准确的鉴定出所感染病菌并有效指导临床对症用药,这也是精准医疗的一部分。”

  从市场应用前景来看:可能拓展到微生物全检测流程

  MALDI-TOF技术除了在微生物鉴定方面,还有望向前端微生物培养和后端耐药实验方面延伸应用。比如有文献报道,不需培养,可利用MALDI-TOF质谱直接鉴定尿样中的尿路感染病原体(利用基体辅助激光解吸电离飞行时间质谱直接鉴定尿样中的尿路感染病原体,Ferreira et al., Clinical chemistry )。现在可用MALDI-TOF检测β内酰胺酶的表达量,从而区分该细菌是耐药株还是不耐药株(使用MALDI-TOF快速检测氨苄青霉素抗药性,Grundt et al. , JCM);如果未来MALDI-TOF在临床的药敏实验上,覆盖哪怕是10-20种常规菌,也将是颠覆性的巨大进步。

  吴学炜预测,“在不远的未来,MALDI-TOF将会取代传统的微生物鉴定技术,将来还可能延伸应用到微生物培养和药敏领域。MALDI-TOF的准确性和速度对于病人不仅仅是救命的问题,而且在整体花费方面也有巨大优势。所以,未来大多数三甲、三乙,甚至二级医院都会配备MALDI-TOF,而我国现在三甲医院是1400余家,加上三乙医院有2000余家。另外除了医疗系统,在食药和疾控等领域,MALDI-TOF也将有很大增长空间;比如2017年2月,卫计委课题要建立全国的微生物数据库,这也是非常鼓舞人心的利好。”

  安图生物Autof ms1000 MALDI-TOF

  安图生物分析仪器部总监蔡克亚先生接下来介绍了Autof ms 1000 MALDI-TOF质谱的特点。命名上,Auto代表着自动化,也代表着安图(Autobio),tof代表了飞行时间质谱(tof , time of flight)。

Autof ms1000 微生物鉴定MALDI-TOF质谱仪

  针对临床微生物鉴定的痛点,Autof ms1000的主要特色是:快速、可靠、准确。

  快速:硬件和软件保证

  从硬件和软件上,Autof ms1000有几大设计保证。首先整套系统保持高真空度状态,同时进样后抽真空特别快,样品装载后仪器需要在样品靶区抽真空后才能开始检测,一些国外仪器抽真空时间需要15分钟左右,而Autof ms1000进靶即可采样,无需等待。其次,采集后的数据库检索,Autof ms1000数据库检索速度是同类进口产品的数倍,同时实现采集谱图后,一键点击“鉴定”按钮,立刻就能在同一个软件平台上显示出数据库检索结果,而有些国外仪器需要打开三个软件来处理数据。最后,采集的图谱实时刷新,不存在卡顿现象,极大提高了用户的操作体验。

一键即时查看数据和检索结果

  可靠:把故障率降到最小

  首先,Autof ms1000采用FPGA芯片控制平台和自恢复功能降低故障。蔡克亚表示,MALDI-TOF仪器操作非常简单,唯一和用户交互的地方就是进样口,即拉开样品室,将点样后的靶板放进去,推入关闭样品室;随后抽真空后,仪器会自动在XY轴方向移动样品靶板来检测。国外产品很多会在这个接口出现问题。“我曾经是用户,因此有深刻体会。仪器一旦坏了,科研用户还可以等一等;但在医院里面坏了的话,他们是不接受的,会让你直接搬走。”蔡克亚说。Autof ms1000采用FPGA芯片控制平台,而不是采用传统ARM或者单片机控制;FPGA芯片是美国军方用的芯片,确保了其稳定性和扩展性。Autof ms1000还具有自恢复功能,一旦出现卡板,会自动回退靶板。“很多国外厂家都没有考虑到这些细节,因为他们最初的设计不是为临床专用;而我们是按照临床自动化仪器的要求设计的,是专门为临床微生物定制型质谱系统。”

靶板和放置靶板的样品室

  其次,Autof ms1000的采集卡和检测器采用国外最先进的产品,并要求其按照安图生物的临床要求定制。关键部件的定制而非简单地从现有市场上购买,也进一步确保了整体系统的性能和可靠性。

  准确:降低背景、丰富的本地数据库

  首先,采用专利激光通路降低背景。安图生物在激光通路设计方面已申请发明专利。与国外产品不同,Autof ms1000可聚焦更小面积的激光光斑,能量更集中,样品在激光轰击的情况下均一性更好,可有效降低背景噪声,减少其他干扰。

  其次,具有丰富的中国本地数据库。据各大医院反映,虽然国外的MALDI-TOF微生物菌株数据库领先几年,但时常遇到中国临床上有些细菌在国外数据库中检测不到或检测不准的情况。安图生物在微生物检测领域积累了近20年经验,并且通过与国内权威机构合作,开发出具有自主知识产权的中国本土化的微生物菌株数据库。从国家战略角度考虑,我国会考虑数据的安全性和菌株安全性;所以一旦国产的MALDI-TOF技术过关,国产的MALDI-TOF将具有很大的机会。未来,安图生物还将细分出临床数据库和非临床数据库,分别适应不同的领域。

  最后,针对难鉴定的菌株,安图生物还将推出一系列的质谱配套检测试剂盒,通过质谱配套试剂盒对难鉴定菌株进行前处理后,检测结果更容易、更准确,谱图更丰富。

配套质谱样本预处理试剂盒

  在参数细节方面,检测微生物关注的是2,000-20,000道尔顿的质量范围,Autof ms1000当前从测试数据来看,在保持很好的灵敏度的条件下,分辨率比某些进口厂家同类机型更优。

  安图生物MALDI-TOF质谱的优势

  拥有完整的微生物产业链 近20年的经验积淀

  蔡克亚表示,安图生物在微生物检测方面拥有国内完整的、系统的产业链,从最基础的平板培养基,到鉴定和药敏,“国外企业能够布局整条产业链的,也不多见。”

  比国外企业占优:所有产品和数据库都是自主开发

  吴学炜表示,相比国外企业虽然安图生物在质谱方面是后来者,但后来者可以吸取前人的经验教训,针对微生物检测,安图生物对研发过程全面控制,根据中国客户的实际需求进行产品研制,并依托于安图生物多年的微生物菌株积累资源,以及同中国各机构的合作资源,共同开发更适合中国本土需求的数据库,Autof ms1000产品已获得发明和实用新型专利共26项。而国外某些微生物企业的质谱,是贴牌生产的,无法全面控制产品的研发;另外由于MALDI-TOF质谱对其原有生化检测产品的冲击,在决策上也可能会更犹豫不决。在MALDI-TOF质谱上目前领先的国外企业,在数据库方面,无法完全适用于中国本土化需求;同时在微生物检测的全产业链上,也远不能达到安图生物的水平。

  强大的售后服务能力

  吴学炜表示,在临床体外诊断领域,服务始终是安图生物的核心竞争力。目前安图生物在全国有近500人的客服团队,多数省份都有10-20人的工程师队伍。“因为在临床检测领域,让客户等一天都不可能。” 强大的售后服务能力,将为安图生物未来MALDI-TOF质谱的全面推广奠定坚实的基础。

  2017年率先上市食药领域的微生物鉴定MALDI-TOF产品

  据悉,安图生物已开始进行临床MALDI-TOF质谱的注册工作;2017年首先问世的将是面向食药、疾控、出入境检验检疫等非临床检测领域的MALDI-TOF产品。

  今年2月份卫计委发布了全国致病菌监测网络规划书,预计一至两年内,把致病菌监测体系建到县级,预计近几年内MALDI-TOF的市场会迅猛增长。对此消息,蔡克亚表示安图生物很感兴趣,当前主要工作是:首先,把好产品质量关,强化质量管理,提升客户体验;第二,保证产品产业化的能力的同时,进一步加大研发下一代产品,实现研发,量产一条龙;第三,在售后方面依托公司已有的全国各省布局,充分利用500人服务团队。第四,做好中国自己的数据库,未来几年,安图生物将在临床、食药、CDC等领域,与更多的单位合作,共同构建中国最好的临床微生物数据库。

  “另外,我们也欢迎全球的代理商朋友来和安图生物一起发展微生物事业。”