诊断领域正迅速演进，个性化医疗需求的增长成为这一变革的重要驱动力。数十年来，qPCR一直是诊断测试的中流砥柱，因其快速、灵敏和高效的优势广泛应用于常规检测。然而，随着癌症、遗传疾病及新兴传染病等复杂疾病的增多，对能够提供更深层次和更广泛洞察的技术需求也随之增加。
在这篇博客中，我们将深入探讨qPCR和NGS在分子诊断中的关键作用，分析它们各自的优势与局限，并阐明如何通过结合这两种技术，构建强大而全面的解决方案，以应对复杂的诊断挑战。无论是快速识别已知疾病标志物，还是发现个性化治疗所需的新型变异，明确这两项技术的适用场景以及它们如何相辅相成，是推动诊断领域发展的关键。
个性化诊断需求的激增推动技术创新迈向qPCR之外的新高度
在未来四年内，个性化医疗市场预计将以10.8%的年均增长率（CAGR）增长，到2028年接近5900亿美元。1,2
这一增长受到个性化治疗和诊断需求上升的推动，因为医疗健康越来越倾向于采用量身定制、以患者为中心的方法。通过整合遗传、环境和生活方式数据，个性化医疗能够实现早期检测并为患者提供量身定制的治疗方案，特别适用于癌症、自身免疫性疾病和遗传病等复杂病症的管理，这些疾病在不同个体之间差异巨大。
尽管qPCR在常规诊断（如传染病检测）中依然高效且成本效益优越，但其在个性化医疗中的作用受到限制，因为它无法捕捉患者基因组的全部遗传复杂性。qPCR通过检测特定的遗传标志物在揭示癌症等疾病中的广泛突变和未知基因变异方面存在局限。识别疾病的独特基因信息对个性化治疗至关重要，因为这些突变通常在影响治疗反应中起着关键作用。相比之下NGS因其能够分析整个基因组或外显子组，揭示已知和新发现的变异，而越来越被青睐，这些变异对于根据每个患者的独特基因特征量身定制治疗至关重要。
二代测序
下一代测序（NGS）约在2000年代末首次应用于诊断，提供了超越PCR技术和传统测序方法的变革性能力3它能够从单个DNA样本中生成大量数据，提供卓越的分析能力，支持高通量和全面的基因组分析。
与依赖于针对已知变异设计探针/引物的qPCR不同，NGS能够读取大量遗传信息，在单次检测中发现已知和未知的新型变异，能够对整个基因组、外显子组或特定基因片段进行全面分析，无需先前了解目标序列。这种技术优势使其适用于广泛的应用，包括肿瘤学、传染病监测和遗传性疾病检测。
推动NGS使用增加的一个关键因素是测序成本的降低，这显著提高了其可及性。测序技术的进步，加上人工智能的融合，进一步提升了其准确性、效率、自动化水平和便携性。这些进步加快了基因组分析的步伐，并使得其应用范围更广泛，例如精准医疗，在这一领域，治疗方案越来越多地根据患者的遗传特征量身定制4 总的来说，向更具可及性和更快速的基因组测试转变，对于推动精准医疗的增长至关重要，特别是在肿瘤学领域，及时的遗传信息能显著影响治疗选择。
诊断应用中选择qPCR还是NGS？
诊断应用选择qPCR还是NGS，关键是权衡检测技术的独特优势。qPCR在需要快速、灵敏地检测特定已知遗传标志物的场景中表现突出。其速度和成本效益使其成为常规检测的首选，例如用于识别传染病中的病原体或确认遗传性疾病中已知突变的存在。
然而，qPCR依赖于预先设计的探针或引物，这限制了其发现未知或新型变异的能力。这一局限性在一些复杂的场景中尤为明显，例如肿瘤学或新兴传染病领域，在这些领域中，复杂的遗传背景要求采用更广泛和全面的方法。
而NGS弥补了这一缺口。NGS通过测序整个基因组、外显子组或特定基因片段，在一次检测中发现已知和新型变异。这种适应性使其在以下应用中具有重要价值：
- 传染病监测： NGS可以对整个病毒基因组进行测序，检测新兴变异，并为应对不断变化的疫情提供帮助。
- 癌症诊断： 肿瘤通常表现为一系列复杂的突变，包括罕见和新型变异。通过NGS进行全面的基因组分析，有助于识别可操作的突变，为精准治疗提供指导。
- 遗传疾病诊断： 遗传性疾病通常涉及罕见或独特的突变。NGS提供的深度可以揭示与这些疾病相关的完整变异谱系。
总的来说，qPCR提供更快的结果，能够加速靶向治疗的启动；NGS虽然速度较慢，却能提供更为丰富的洞察，成为需要深入理解遗传复杂性的应用的首选技术。两者结合，可以发挥互补优势，共同构建更强大的诊断工作流程。
全面的技术方法在诊断测试中的潜力
诊断领域正在向综合方法发展，包括qPCR和NGS相结合以最大化各自技术的优势。qPCR在快速、靶向检测中的卓越性能与NGS在揭示新型和复杂遗传信息方面的深度和适应性相得益彰，可以显著提高诊断的准确性和效率。
例如：
- 逐步检测： 首先使用qPCR快速筛查已知突变或病原体。当结果不确定或需要更多信息时，使用NGS进一步探索新型变异或更广泛的基因组区域。
- 分层监测： 在传染病监测中，qPCR能够实时追踪特定的关注变异，而周期性进行NGS可以通过测序整个病原体基因组提供验证层。此方法在COVID-19大流行期间成功用于追踪和监测新兴变异。5.
- 综合肿瘤学诊断： 在癌症诊断中，qPCR可作为初步工具检测已知突变，而NGS则识别推动个性化治疗策略的罕见或复杂突变。这个双技术模型提供了灵活性和可扩展性，允许实验室根据个别病例的需求定制工作流程。通过利用qPCR的速度和成本效益以及NGS的信息深度，诊断商可以提供更全面的解决方案，满足常规和复杂的诊断需求。
Meridian在支持这种综合诊断方案方面具有独特的优势。通过为qPCR和NGS开发的各种酶和预混液，我们为无缝集成这些技术提供了解决方案。从适用于常温稳定的冻干预混液到无甘油配方以提升性能，我们的产品旨在全方位支持诊断过程。
结论：互补诊断的未来
随着诊断技术的不断进步，qPCR和NGS的融合成为应对精准医疗和个性化治疗需求增长的关键。尽管qPCR仍然是快速和靶向检测的金标准，但NGS则以其无与伦比的深度和适应性，在揭示新型和复杂的遗传信息方面具有独特优势。两者结合，为更高效、准确和全面的诊断提供了通路，从而实现更好的患者治疗结果。这一综合方法还优化了诊断工作流程，支持精准医疗和个性化健康解决方案日益增长的需求。
Meridian处于这一变革的前沿，提供一系列创新解决方案，旨在赋能诊断开发者。从适用于常温稳定的冻干试剂到为高通量工作流量身定制的高浓度无甘油酶，我们的产品专为提升性能、简化操作和支持最先进的诊断应用而设计。此外，Meridian的预混液经过优化，可支持多重qPCR检测，实现对多个靶标的同时检测，并保持高灵敏度和特异性。我们的部分领先产品包括：
- dUTP预混液 配方中含有优化比例的dUTP，可结合UDG酶使用，在防止在高通量检测环境中出现的交叉污染，特别适用于高灵敏度应用或在反应之间重复使用设备的场景
- Lyo-Ready 可冻干和Air-Dryable™ 可风干预混液： 适用于常温稳检测的开发
- 高浓度无甘油酶： 适用于qPCR和NGS检测，兼容冻干
- 无甘油NGS文库制备试剂盒及酶： 旨在降低NGS测试成本并提高便携性
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参考文献:
1. Global Market Estimates. (2023). Personalized healthcare market analysis: Size & forecasts by region, product, and end-user, 2023-2028. Retrieved from https://www.globalmarketestimates.com
2. Markets and Markets. (2024). Personalized medicine market by product, application, end-user, & region – global forecast to 2028. Retrieved from https://www.marketsandmarkets.com
3. Drug Target Review. (2015, January 31). How next-generation sequencing came to be: A brief history. Drug Target Review. Retrieved from https://www.drugtargetreview.com
4. Clinical Lab Products. (2024). Next-generation sequencing: Driving innovation in precision medicine. Clinical Lab Products. Retrieved from https://www.clpmag.com
5. Carattini, Y. L., et al. (2023). Combined use of RT-qPCR and NGS for identification and surveillance of SARS-CoV-2 variants of concern in residual clinical laboratory samples in Miami-Dade County, Florida. Viruses, 15(3), 593. https://doi.org/10.3390/v15030593