Cepheid公司的GeneXpert產品簡介

第一部分：公司產品簡介

Cepheid公司（中文名為賽沛）於1996年3月成立於加利福尼亞州，其成立目標是解決使用常規PCR分析儀進行分子診斷過程中的各種痛點：操作過程複雜，需要專業技術人員進行操作，測試過程容易被污染，導致測試失敗，檢測結果容易出現「假陽性」等。

目前，Cepheid公司已經開發出了各種各樣的GeneXpert分子診斷試劑盒和專門對該試劑盒進行全自動分析的測試儀器，憑藉其雄厚的技術實力，Cepheid公司已經成為全球分子診斷行業的領導企業，目前GeneXpert在全球的裝機量已經超過了1.1萬台，在美國醫院的分子診斷同類設備中，GeneXpert的裝機量佔比最高，接近25%。正因為該公司具有良好的發展潛力，2016年9月6日，丹納赫公司宣布計劃以40億美元收購Cepheid公司。如下圖為2010年至2014年GeneXpert儀器在全球的裝機總量累計圖和測試盒Xpert MTB/RIF的銷售總數累計圖。

圖1.1 GeneXpert在全球的裝機總量累計圖和Xpert MTb/RIF試劑盒銷售數量累計圖。

Cepheid公司產品的發展目標是在任何時候對任何病人的任何樣品進行任何分子方面的診斷，其GeneXpert產品也是按照這一理念進行開發的。2000年5月，該公司發布第一代產品Smart Cycler檢測系統，該檢測系統從開始研發之初便設立了全自動分子診斷的標準，以後開發的GeneXpert測試儀便是在此嚴格的開發流程和標準之下進行不斷更新換代而來。

圖1.2 Cepheid公司的GeneXpert檢測儀器以及檢測晶元。

到目前為止，GeneXpert產品已經發展成為世界上最先進的全自動分子診斷平台，它能夠將樣品製備，核酸擴增與檢測完全整合到一個小小的檢測試劑盒中，使得即使不具備專業技術的人員也可以進行複雜的分子檢測，而且針對不同的疾病或病原菌，該公司已經開發出了功能齊全的試劑盒產品，滿足患者從常規傳染病到癌症基因檢測的各個領域。

圖1.3 GeneXpert分子檢測試劑盒示例

GeneXpert測試晶元的優勢除了結果準確，測試快速，容易使用之外，還具有：

1，集成度高：一個簡單的檢測試劑盒就能將樣品製備，核酸擴增，定量檢測等分子操作步驟都集成到晶元內部完成。

2，檢測範圍全面：該公司已經開發出了針對多種不同病原菌的檢測試劑盒，可以檢驗多種環境和人體組織樣品，並且樣本來源可以是血液，尿液，痰液或其他來源。

3，檢測過程方便快捷：根據不同的檢測項目，整個檢測過程可以在大約60分鐘之內完成，有的項目甚至可以在30分鐘內完成。並且檢測得到的結果準確度高。

4，檢測儀器靈活：由於GeneXpert測試儀器採用模塊化設計，用戶可以根據自己的檢測量來選擇不同儀器，從最少的單個檢測到最多80個測試盒同時檢測的儀器都可以選擇。

5，測試過程非常安全：試劑盒是一次性使用，減少病人血樣等樣品的流出而導致傳染，同時設備內部的安全性高，測試時試劑盒不會發生破裂而污染周圍環境。

圖1.4 GeneXpert測試儀器檢測病原菌的優點

目前GeneXpert已經上市的試劑盒產品超過30種，可進行如下檢測：B族鏈球菌，腸病毒，白血病，耐甲氧西林金黃色葡萄球菌，耐藥性結核分枝桿菌，慢性粒細胞性白血病融合基因，丙肝病毒，乳腺癌，黑色素瘤，炭疽熱，瘟疫，野兔病等項目，如下圖將目前GeneXpert試劑盒的檢測項目劃分為四個部分，分別為：健康關聯檢測，急性傳染病檢測，生殖健康檢測，腫瘤/遺傳病檢測。

圖1.5 GeneXpert測試試劑盒種類及簡介

1，GeneXpert檢測儀器介紹

GeneXpert檢測系統採用獨立的i-CORE單個模塊設計，可以在檢測儀器中添加或減少檢測模塊，從而組裝成多個試劑盒同時進行檢測的儀器，提高檢測通量，減少檢測時間，特別是在人口眾多，檢測量大的地區，該模塊化設計的優點就更加突出。

圖1.6 GeneXpert測試儀器的發展歷程

從圖中可以看出，在早期的GeneXpert測試儀器中就採用了獨立的I-CORE單個模塊的設計理念，基於該理念的單個測試模塊—GeneXpert Module就是單個晶元測試所必須的組件的集成。隨著公司技術的發展，Cepheid在此Module的基礎上不斷將多個Module集成到一個儀器中，組建了可以同時測量多個晶元的系統，如GX-I，GX-II，GX-IV，以及可以同時進行48或80個測試的平台，如GeneXpert Infinity測試平台。

GeneXpert Infinity測試平台可以認為是目前最具有自動化，最完整的分子診斷系統，目前可以同時進行48或80個試劑盒的測試。理論上，在24小時內，Infinity-48測試系統最多可以進行1300個測試，而Infinity-80測試系統最多可以進行2300個測試。

圖1.7可同時進行48個（左）和80個試劑盒（右）測試的全自動測試儀。

下圖為各種型號的GeneXpert測試儀器的三圍尺寸。

圖1.8各種型號的GeneXpert測試儀器的尺寸

如下圖為將8個測試試劑盒同時放入到GX-XVI測試儀器中的樣子。

圖1.9將8個試劑盒同時放入到GX-XVI測試儀器中

2，健康關聯檢測試劑盒

在Cepheid公司的官網上已經公布的健康關聯檢測試劑盒有9種，包括艱難梭菌C.difficile，艱難梭菌/流行性027菌株等，以下是部分檢測試劑盒的截圖，可以看出大部分試劑盒的檢測時間都是在45min到60min.

圖1.10 部分健康關聯檢測試劑盒

下面以測試艱難梭菌C.difficile的試劑盒來簡單介紹，目前分子診斷測試方法都要求檢測人員在檢測速度和準確度上選擇，市面上缺少一種既能保證檢測準確度，又能夠進行快速檢測的試劑盒，而GeneXpert的艱難梭菌試劑盒就是這樣一種不需要犧牲檢測準確度，同時又能夠快速檢測的產品，在45min之內，該試劑盒具有非常高的準確度，不需要額外的或重複的檢測，而且試劑盒內部的控制方法可以保證檢測結果的準確性。

3，急性傳染病檢測試劑盒

Cepheid公司目前已經公布的已經面市的急性傳染病檢測試劑盒有6種，包括一些常見的流感類，MTB/RIF，EV病毒的檢測，其中以MTB/RIF試劑盒的銷售量最大，而且該試劑盒發展比較早，市場佔有率非常高。

圖1.11 部分急性傳染病類檢測試劑盒

在眾多檢測試劑盒中，MTB/RIF試劑盒可以認為是該公司最成功的鍵盤，該產品主要檢測耐藥性結核分枝桿菌。在該產品出現之前的大約100多年裡，診斷結合分枝桿菌的普遍方法是使用痰塗片鏡檢法，但是該方法敏感度差，漏檢率高達40%，而且檢測過程複雜，耗時太長，難以滿足快速診斷的需求，而MTB/RIF檢測試劑盒是Cepheid公司和新澤西醫學與牙科大會共同合作完成，該產品的成功面市可謂是Cepheid公司的經典之作。

4，生殖健康檢測試劑盒

目前Cepheid公司公開的生殖健康類檢測試劑盒有四種：陰道滴蟲TV檢測試劑盒，沙眼衣原體/淋病奈瑟式菌CT/NG檢測，分娩篩查GBS，產前篩查GBS LB試劑盒，看來Cepheid公司的產品不僅僅針對病原菌的檢測，還可以對孕婦或胎兒進行篩查。如下圖為這四種甚至健康類檢測試劑盒。

圖1.12 部分生殖健康檢測試劑盒

傳統的生殖健康檢測方法，比如培養皿檢測方法，要耗費將近72小時，而其他的核酸檢測方法最少也需要將近1個小時，而GeneXpert的檢測試劑盒只需要將近35-55分鐘的時間，便可以得出準確的結果。

圖1.13 GeneXpert GBS LB檢測試劑盒相對於其他方法的優勢

5，腫瘤/遺傳檢測試劑盒

截至目前，Cepheid公司網站上只公布了一種腫瘤/遺傳檢測試劑盒—血栓遺傳風險檢測試劑盒，該試劑盒可以在30分鐘內檢測出患有血栓的幾率。

圖1.14檢測血栓風險的遺傳檢測試劑盒

以下公布幾張GeneXpert測試試劑盒的照片，如下是從側面觀察到的測試試劑盒，後面突出的部分是PCR反應管。

圖1.15 GeneXpert測試試劑盒的側面和後面照片

圖1.16 將單個測試試劑盒放入到GeneXpert測試儀器中

6，Cepheid摩托車

Cepheid公司不僅具有高超的分子檢測技術，還有優秀的營銷策略，下圖是該公司開發的Cepheid摩托車，將速度和激情和試劑盒完美的結合在一起。

圖1.17 Cepheid公司的GeneXpert摩托車，夠酷吧。。。

7，未來將要上市的檢測試劑盒

Cepheid公司開公布了最近幾年將要上市的檢測試劑盒，如下圖所示，目前在全世界範圍內大約有32種試劑盒，但是在2018年將會有35種測試試劑盒面市，讓我們拭目以待吧。。。

圖1.18 Cepheid公司的產品路線圖

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