基因检测技术的应用及国内行业发展现状

杨书香，刘 群

(武汉东湖学院 生化学院，湖北 武汉 430212)

基因检测技术的应用及国内行业发展现状

杨书香，刘 群

(武汉东湖学院 生化学院，湖北 武汉 430212)

通过在武汉华大基因公司近一年的市场调研和查阅文献资料，探讨了基因检测技术在医学检验、疾病诊断、食品安全、犯罪认定等方面的应用，指出了国内以深圳华大基因为领头羊的基因检测公司目前的工作：①推出了自己的测序仪，打破了国外垄断；②市场逐步从无创产前过渡到肿瘤、心脑血管；③灵活开放的监管政策待出的发展现状。既说明了基因检测技术对现代人类生活的重要性，又强调了该技术必须在规范严格的监管政策下才能合理应用的两面性。

基因检测；医学检验；发展现状

1 引言

人类的各种疾病基本都是遗传因素与环境因素共同导致的，其中的遗传因素指的就是基因。人类了解生物的基因信息，读懂生物的基因密码的途径主要靠基因检测技术来实现，所谓基因检测技术就是通过血液、体液或者是细胞对基因进行检测的技术。现阶段比较普遍的基因检测有以DNA为检测对象的Gene test和以DNA、RNA、染色体、蛋白质等各种遗传物质为检测对象的Genetic test(s)。一般讨论的基因检测技术都是指专门针对DNA的Gene test基因检测技术。本文讨论的也是指专门针对DNA的基因检测技术。

2 基因检测技术的应用

基因检测技术和人类的日常生活息息相关，主要应用在致病基因携带者筛选、胚胎植入前遗传学诊断、食品物种基因判定、犯罪及血缘关系身份认定等领域[1]，目前开展的最多的有以下几个方面。

2.1 基因疾病诊断和疾病预防性基因体检

基因疾病诊断是指用基因检测技术检测可能引起遗传性疾病的突变基因。目前国内应用最广泛的基因检测是胎儿遗传性疾病检测、新生儿遗传疾病的诊断和某些常见病的辅助诊断。通过基因检测技术能够做出准确诊断的遗传性疾病现在已达到1 000多种。

基因检测可以诊断疾病，也可以预测疾病风险[2，4]。抽取被检个体的一小管血，就可以准确预知检测者未来可能存在的健康风险，如肿瘤、心血管病、糖尿病等。医学研究也证明，在可预防疾病的各种风险中，有20%与基因有关。像心脑血管疾病、糖尿病、肝病、癌症等困扰人类健康的这些主要疾病，也都与基因相关(5)。但因为基因疾病诊断除了有提前预知疾病风险的积极意义，还涉及检测者心理负担及家庭伦理等社会问题，国家已经出台相关政策规范约束基因检测在临床上的应用。

2.2 DNA基因亲子鉴定和犯罪基因信息的认定

亲权鉴定方法在过去有过很多种，目前被认为最准确的就是DNA亲子鉴定。如果小孩的遗传位点和被测试男子的位点(至少1个)不一致，那么该男子便100%被排除和小孩有血缘关系，也就是他绝对不可能是孩子的父亲。如果孩子与其父母亲的位点都吻合，就能得出亲权关系大于99．99%的可能性，即证明他们之间的血缘亲子关系。同时DNA分析也为法医物证检验提供了科学、可靠和快捷的依据，作为最前沿的刑事生物技术手段，物证鉴定从个体排除过渡到可以作为同一认定的水平就是通过DNA分析完成的。在案件侦查过程中DNA检验可以为凶杀案、强奸杀人案、强奸致孕案等重大疑难案件的侦破提供准确可靠的依据，直至最终锁定罪犯。随着DNA技术的不断发展和应用领域的不断拓展，DNA标志系统的检测有望成为案件侦破的杀手锏。

2.3 基因食品物种鉴定

食源性病原菌污染、农药及兽药残留，食品掺假等是目前食品安全中普遍被关注的问题，传统的经验判断、感官鉴别都会有一定的失误。通过基因来鉴别生物物种才是最具权威、科学性和准确性的方法[6]。鉴定食品物种可以采用基因检测技术快速准确地分析出食品中含有的全部动植物原料成分，不仅如此，该技术还能对同一种原料的不同品系进行精细区分，甚至可以追溯到特定的生物个体。在基因对食品物种鉴定过程中，基因检测技术具有独特优势，具体表现在以下几个方面：①特异性好；②灵敏；③快捷。目前基因检测手段食品成分的物种鉴定，主要用于动物源性食品，植物源性食品，高附加值食品如燕窝，冬虫夏草等，特殊深加工食品如食用油等。

3 基因检测技术在国内行业的发展现状

基因检测在我国的发展随着技术手段的进步正在越来越快速，其发展现状可以通过国内最大、最规范的几家基因公司的发展状况来反映。中国的基因公司数量众多，但实力强大的主流公司只有华大基因、贝瑞和康、安诺优达、达安基因、诺禾致源、百迈克、凡迪生物等，数量不超过十家[7]。在1999年，基因产业又添新成员——华大基因公司，该公司的核心人物全部来自人类基因组的中国部分。目前员工数量超过5 000人，最近几年公司的收入规模已经达到10亿元级别。该公司业务范围广泛，几乎囊括了其余公司的所有业务种类。而行业中其他各基因公司所涉及的业务范围都没有明显差异，他们主要靠的科技服务和医学服务的收入起家。华大基因公司业务涉及面广，主要包括无创产前基因检测、辅助生殖、单基因病、新生儿筛查、肿瘤个体化治疗、遗传性肿瘤筛查、心血管病筛查、血液病筛查等项目。无论从测序仪器还是人才储备来说，都是中国基因检测行业的老大。而同行中贝瑞和康的业务主要集中在无创产前基因检测技术和科技服务，很少涉及其他领域，在中国无创产前基因检测技术这个行业中只有华大基因的市场占有率高于贝瑞和康。

目前国内基因检测行业发展有如下特点。

3.1 推出了自己的测序仪，逐步打破了国外的垄断

世界测序仪市场很长时间是由Illumina和LifeTech这两家美国公司垄断的。2013年的测序仪市场份额的91%被这两家美国公司所占有。其中Illumina占比达到53%，LifeTech占比38%。而现在Illumina、LifeTech两家公司在市场上的的垄断情况正在被中国自己的测序仪逐步打破。美国基因检测仪公司Complete Genomics(下称“CG”)于2013年3月被华大基因收购了。其中测序仪是由华大基因子公司华大制造负责生产制造，他们正在推出不同型号和不同用途的产品。目前基因检测设备的国产化问题已率先得到了解决，而且，该公司生产的基因检测设备比较便宜，价格仅仅是进口设备的1/3到1/6。目前测序仪全球分布的热点区主要在中国的深圳(主要是华大基因)，南欧，西欧和美国。

华大基因测序仪BGISEQ-1000，BGISEQ-100已经上市，一定程度上削减了Illumina、LifeTech公司的份额。在国内，除华大基因外，诺禾致源公司也具备生产基因测序仪的资质。同时，也不乏有些公司合作生产适合中国市场的测序仪，其中就包括达安基因与LifeTech合作、贝瑞和康与Illumina合作等。这一系列举措使美国在国际测序仪市场上的垄断地位受到了来自中国的巨大挑战。

此外，国外公司对该产业上游包括的与基因测序相关试剂、耗材、软件等并没有形成垄断，国内厂家完全有实力生产其中的一些试剂、耗材。而与之相关的软件开发更是中国的强项。

3.2 市场：从无创产前检测技术向肿瘤、心脑血管过渡

继无创产前测序竞争开展数年后，国内的多家基因公司开始进入肿瘤市场，除华大基因外，安诺优达、诺禾致源等体量较小的公司也开始布局肿瘤市场[8]。目前中国市场上涉及肿瘤种类最为全面的肿瘤套餐正由华大医学推向市场，该套餐的目标客户既包括健康人群、高危人群，也可辅助治疗、预后监控。

安诺优达与华大医学不同，该公司不追求肿瘤覆盖种类，在发展初期，安诺优达专攻乳腺癌、卵巢癌等，因为这是女性易发肿瘤，并力求把这几种肿瘤的检测、解读做精、做细，从而形成差异化竞争。

诺禾致源甚至放弃了无创产前市场而将所有精力集中于肿瘤测序。在无创产前市场位居第二的贝瑞和康在2014年7月公布“无创单基因疾病检测方法”，涉及到肿瘤领域，只是称“该方法对肿瘤检测领域同样具有广阔的应用前景”但在肿瘤测序方面尚不明朗。上市公司达安基因则于2012年推出了“TM15检测”，该产品定位于早期筛查，并未涉及个体化治疗。随着基因测序技术的不断发展，下一个较为成熟的产品应该是心脑血管基因测序，现在人们的生活方式和生活节奏，心脑血管疾病患者数量成递增趋势，该疾病的致死致残率并不低于肿瘤，要想收到良好的效果做到提前预防、早期发现是很有必要的。猝死预测是心脑血管基因测序包括的诸多产品之一，但目前各公司都未披露具体项目。

国内各公司中，种类较多、技术较为成熟的还是属于华大基因的心脑血管基因测序产品。

以心源性猝死为例，在国内首屈一指的当属华大基因子公司华大医学，该公司可对5种与心源性猝死疾病相关的54个基因进行解读。

4 亟待推出灵活开放的监管政策

中国基因产业的监管滞后于产业和市场需求的发展。虽然各基因公司均在开展如无创产前业务等，但国家在2014年6月30日前没有审批任何临床类基因产品。

目前，国内唯一获得审批的临床类基因产品是华大基因的无创产前，深圳市将这一检测及器械纳入了医保范围。此外，2014年1月，国家食药监总局明确将基因测序仪等3个产品界定为医疗器械：基因分析仪为Ⅲ类医疗器械管理的产品、测序反应通用试剂盒(测序法)为Ⅰ类医疗器械管理的产品[9]。

卫计委在12月22日公布华大基因和达安基因为第一批高通量测序技术临床应用试点单位，即将开展产前筛查与诊断专业试点。此前，个体化医学检测试点单位也在国家卫计委审核通过了，国家在2013年9月批准首批试点单位，从批准之日至今，国内共有三家具有国有背景的公司或机构获批：中国医科大学第一附属医院、中南大学湘雅医学检验所和北京博奥医学检验所。

国内的监管方式中深圳市走在最前列。深圳市的做法是由民营检测机构检测并出具报告，医生依据独立报告进行诊断，这也是借鉴美国LDTs(CLIA)模式(实验室开发诊断试剂监管模式)。

目前，从测序技术和市场需求层面看，基因测序已经做好了为普通大众服务的各项准备，广大消费者在此方面的需求也很强烈，值得一提的是测序技术在很多领域已得到科学的验证，如无创产前基因检测、新生儿筛查、肿瘤体检、肿瘤个体化治疗、心血管体检等。随着基因产业的不断发展，亟待出台一系列与之相配套的监管政策，其中，中科院院士杨焕明就强烈呼吁监管部门应该采取更加开放灵活的政策对待基因检测。

4.1 无监管到叫停、再到试点申报

(1)2014年以前，我国基因检测行业基本被华大基因和贝瑞和康两家垄断，基因检测设备基本靠进口，基因检测服务主要是无创产前基因检测，而这一切均处于无监管状态[10]。

(2)2014年2月，CFDA和国家卫生计生委联合发布通知，宣布包括产前基因检测在内的所有医疗技术需要应用的检测仪器、诊断试剂和相关医用软件等产品，如用于疾病的预防、诊断、监护、治疗监测、健康状态评价和遗传性疾病的预测，需要经过食品药品监管部门审批注册，并经过卫生计生行政部门批准技术准入方可应用；已经应用的，必须立即停止[11，12]。

(3)2014年3月，基因检测被叫停一个月后，卫计委发布《关于开展高通量基因检测技术临床应用试点单位申报工作的通知》[13]。通知要求已经开展高通量基因测序技术，且符合申报规定条件的医疗机构可以申请试点，并按照属地管理原则向所在省级卫生计生行政部门提交申报材料，同时明确申请试点的基因测序项目，如产前筛查和产前诊断、遗传病诊断、肿瘤诊断与治疗、植入前胚胎遗传学诊断等[14]。

4.2 企业申报

(1)国内龙头企业的“两手准备”。基因检测行业中以贝瑞和康为例，目前国内企业通过CFDA认证，将基因检测技术合法化，有两种途径可以走：一是按照卫计委规定，申报临床试点。二是通过和Illumina合作(产品买断贴牌模式)，向CFDA申请注册新型基因检测设备。二者只要有一项通过审核，均可合法进行包括无创产前基因检测等基因检测业务。与国外公司合作的“快速通道”。目前行业中如华大基因，贝瑞和康，达安基因等这些领头企业，，都已经启动了报批和注册工作。与国外仪器生产商合作也是他们普遍采用的方法，通过授权或买断产品，到国内贴牌的模式。运用这种模式申报与审批相对比较快。如果进展顺利，国内这种仪器设备的正常审核时间约为1～1.5年，这种模式具体操作方法就是用国外的仪器及技术，但在申报CFDA时走的是国内的仪器设备通道。

(2)外企入驻中国市场。外企入驻中国市场也有两条途径。一种模式申报的是国内的产品，也就是上文提到的合作贴牌模式。另一种途径是通过自主申报的模式，这种模式是为进口产品申报，首先该产品需要有FDA的批文，然后在中国国内走CFDA的进口申报程序，据了解，Illumina等外资公司也用这种方法在中国进行进口产品直接申报，但是所需时间会更长。

5 结语

未来，发展空间巨大的基因检测技术必将带来人类健康预防与疾病治疗的革命。然而，我国乃至全球基因检测行业尚处于起步阶段，虽然人类全基因组测序成本已跌破1 000美元，但对基因组的解读、临床大数据的积累才刚刚开始。技术在进步、政策在探索、市场在成长，我们需要给基因检测这一对人类生活产生至关重要影响的技术一些耐心和时间，长期关注，帮助成长。

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[13]戴小河.基因测序产业最快2015年爆发[N].中国证券报，2014-5-30.

[14]戴小河.基因测序临床应用起航[N].中国证券报，2015-1-23.

TheApplication ofGene Detection Technology and the Status Quo of Industry Development in China

Yang Shuxiang, Liu Qun

(CollegeofLifeScienceandChemistry,WuhanDonghuUniversity,Wuhan430212,China)

Through study on the literatures and one-year market investigation in Wuhan BGI Company, the articleintroduces the application of gene test technique in medical examination, disease diagnosis, food safety, crime identificationand other aspects. As a leading genetic testing company,the BGI is currently making some changes. Firstly,BGI publishes its own sequencer, which breaks the foreign monopoly. Secondly,the market gradually changes from thenon invasive prenatal to tumor and cardiovascular. Thirdly,the article describes the current development situation under the open and flexible regulatory policy. The article points out the importance of gene detection technique in modern lifeand emphasizes that the technology must be strictly regulated under the regulation policy of its reasonable application.

gene detection; medical examination; development status

2015-09-10

杨书香(1978—)，女，湖北荆州人，副教授，主要从事系统与进化生物学专业的研究工作。

O65

A

1674-9944(2015)12-0281-04