国金医药:法医DNA检测迈向二代测序时代

来源:国金医药      发布日期:2018-03-07    浏览量:3482
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2018年3月,安科生物全资子公司无锡中德美联与美国Verogen公司签署了《独家经销协议》。双方决定在法医、司法鉴定领域展开深度合作,合作内容包括中德美联正式成为Verogen产品在中国大陆地区法医、司法鉴定领域的独家代理商,承担对Verogen所有产品(包括NGS仪器、NGS试剂、NGS软件、NGS疑难案件DNA鉴定整体解决方案等)在中国大陆市场的独家技术推广和销售。

Verogen是世界首家专注于法医检验医学的企业,拥有向法医基因组学客户提供Illumina法庭科学测序技术的独家授权,包括刑事案件和人源、非人源的法庭科学应用。Verogen 2018年2月22日开始美洲接受订单和发货,2018年3月9日开始欧洲、中东、非洲、中国接受订单和发货。

中国处于第二批开始业务的地区,业务导入几乎和欧美同步。安科生物全资子公司中德美联成为大陆地区独家代理。

空间有多大?几十个小目标就问你怕不怕


基因检测对个人进行鉴定,目前主流的标记无非三大类:
  • STR(短片段重复序列)
  • 常染色体STR--用于个体身份的鉴定
  • Y染色体STR--鉴定家族信息,锁定个体的家族
  • SNP(单核苷酸多态性)
  • 个体识别SNP--用于个体识别和亲权鉴定
  • 先祖信息SNP--推断种族、地理信息
  • 表型信息SNP--推断身高、发色、肤色、虹膜颜色、甲基化等个体信息
  • 线粒体DNA (mtDNA)
  • 用于残骸、微量、严重降解检材的鉴定

从 20 世纪 80 年代起,法医物证实验室通过对DNA 样本扩增、常染色体 STR 分析、mtDNA 测序、Y-STR 以及单核苷酸多态性(SNP)分析,用来帮助破解刑事案件,排除嫌疑人员。法医技术可谓屡建奇功,在无数惊天大案的侦破过程中发挥了重要作用,例如:

从1988年至2002年的14年11名女性惨遭入室杀害的甘肃省白银市连环杀人案(正是中德美联法医检测产品在比对找出嫌疑人家族)https://news.qq.com/a/20170824/037651.htm

赤峰17年前的出租车司机劫杀案:http://www.legaldaily.com.cn/index/content/2018-01/15/content_7448516.htm?node=20908

从一百多个烟头里找出凶手线索:http://news.cctv.com/2016/10/05/ARTIkkkhNZbJFnl2i2xbS3Gs161005.shtml

  • 根据发达国家经验,DNA数据库建库比例可以到总人口数的5-10%。
  • 从总量看,14亿人的10%是1.4亿人!从增量看,每年新出生1600-1800万人,增量也在100-200万人左右。
  • 即使保守估计人均建库费用在60元,这一市场也是一个数十亿元的大市场。如果考虑亲子鉴定、失踪人口鉴定、灾害事故后的遗体身份鉴定等司法应用,市场空间还会更加可观。


二代测序NGS在法医学中的应用才刚刚起步,前景广阔


现在国内90%以上法医实验室(其实国际上也是如此)还在使用经典的PCR(聚合酶链式反应)+CE(毛细管电泳测序,一种一代测序方法)方法剂型DNA分析。

但是这类方法有着天然的局限性:

  • 灵敏度和分辨力相对有限,法医现场不同于实验室环境,检材经常出现DNA降解、DNA含量低、DNA样本混杂等现象,传统方法在部分场景下分析能力存在较大局限性。
  • 试剂盒覆盖位点数量也相对数目有限--同样,大部分时候,这写位点完全够用了,不过如果DNA片断残缺不全,或含量低,或者受到污染的时候,进行分析也有难度。
  • 而是用二代测序中的靶向测序(Target sequencing)策略可以有效的克服一代测序中的这些问题。
  • 使用二代测序系统,可以轻松分析数百个标记(marker),有助于形成更加详细、全面的分析结果,对于质量差的样本分析效果更好。
  • 二代测序的另一大优点是通量大速度快。二代测序是大规模平行测序(MPS),通量远高于一代测序,支持大量样本同时检测和建库。对于大型数据库来说,建库样本量动辄以十万百万计,数据量庞大,二代测序也有很大优势。
  • 对于线粒体分析,优势就更大了:二代测序可以提供非常大的测序深度/覆盖度,对于个人异质性的检测可以灵敏到1%(一般认为一代测序对于比例10%-15%以下变异就基本无能为力了)

Illumina拥有强大而完整的NGS法医产品序列


目前国际二代测序硬件平台基本已经被Illumina和Thermofisher(并购Life Tech相关平台)垄断,其中估计Illumina占比超过70%。根据2017年年报,2017年illumina测序收入27.52亿美元,其中测序收入占83%,大约22.84亿美元。

两家都有对应的NGS法医检测产品,各有特点,但Illumina 在二代测序方面更强。
  • Thermofisher旗下的ABI是一代测序霸主,因此PCR-CE和NGS方法并重,二代测序方法是对传统检测方法的补充,二代测序产品也相对简单;
  • Illumina平台将NGS作为一家的法医学检测平台,对其推广不遗余力,同时其MiSeq FGx Forensic Genomics System 产品性能更为强大,功能更为集成,流程也高度系统化。

强大的建库试剂盒:


  • 单一工作流程,一个试剂盒搞定建库
  • 同时较少的 DNA 起始含量(100pg-1ng)就可以检测
  • 检测包含多达230个 marker的大panel--27个常染色体STR,24个Y STR,7个X STR,94个个体鉴定用SNP,22个表型SNP,56个生物地理学和祖源SNP,就算不能直接比对中个体,也能提供大量的表型、祖源和人种信息
  • 高灵敏度1%,专治DNA降解和低含量样本
  • 一次较多可以run96个样本,建库的时候再也不用担心样本太多了

优秀成熟的自动测序仪平台

  • Miseq是非常成熟的平台,成熟稳定(数据质量高)、经济性好(较低的单位成本)、高度集成弹性的工作流程,操作方便

自动化的数据分析软件

  • 数据分析是二代测序应用的门槛和重要成本组成,自动化的分析软件大大简化了应用难度
  • 适应法医需求的分析功能
  • 完整的质量控制和报告系统
  • 可视化地呈现结果,简明直观



Illumina完整的产品序列:从建库试剂到测序设备再到分析软件,一站式服务。




法医检测逐步进入NGS时代 中德美联抢占行业先机

NGS 技术的发展为案件侦破提供了新的选择,商业化的试剂盒也已经进入市场,拥有比传统方法更优异的性能,而且提供了比以往技术更加丰富、更加全面的 marker 集合(常染色体和性染色体 STR、线粒体、SNP 等多方面信息)。

由于技术能力,数据库建设水平的局限,目前多位点的 NGS 检测可能还不会马上在国内开始对现有的PCR-毛细管技术进行大规模替代,但技术发展的趋势已经确定,随着案件样本的复杂性、多样性增高,传统的  STR  位点必然无法满足不断丰富的应用需求,而二代测序技术由于其在微量、降解检材上的优势为其发展提供了更广阔的空间和更多样化的应用前景。

我们前期曾经进行分析,法医检验是一个技术门槛高、行政资源门槛高、高度专业化和细分化的领域,中德美联作为国内率先也是少数进入这一领域的企业,已经获得了很大的先发优势,此次在国内独家代理 Illumina 相关法医学测序平台,将进一步巩固其行业地位,并在中远期获得更大成长动力。

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