“不是去医院看了吗？怎么还没退烧？”“验血报告说可能是细菌感染，先买点头孢！”“要不换家医院检测下？”“急诊人多等太久，容易交叉感染！”……呼吸道疾病高发季节，你是否经历过这样的家庭对话？流感病毒、新冠病毒、肺炎支原体、呼吸道合胞病毒等这么多病原体，怎样才能又快又准地揪出幕后“真凶”？厦门大学李庆阁教授课题组提供了一位抓凶“神探”——MeltArray熔解阵列技术（下称MeltArray）。
2022年2月，课题组于《美国国家科学院院刊》（PNAS）在线介绍了一项新型荧光PCR技术MeltArray。该技术将传统荧光PCR单管检测能力提升一个数量级（从个位数提高到多达72个靶标），不仅能一管高效“检”尽复杂病因，及时指导医生用药诊疗，还大大降低了医检人力物力成本，并将在遗传病、传染病、肿瘤等多场景应用中，助力个体精准医疗行稳致远。
■ 一位高效破案的“超级神探”
一场席卷全球的新冠疫情，让公众见识了荧光PCR技术在核酸检测中的重要价值。当前广泛应用的传统“低通量”荧光PCR技术、抗原或抗体所检测的病原体有限，哪怕是最常见的发烧感冒，往往需要多次检测才能找准病根，让你开销不菲的同时还无法“对症下药”。而强大的二代、三代测序等能检验基因组全序列的“高通量”检测技术，因高成本和复杂技术流程，难以成为日常医疗检测的首选。而MeltArray的出现，填补了当前低通量与高通量分子检测技术在临床一线缺失的一环——中通量检测技术（50-100靶标），实现了更高的检测精度和更广的场景应用。
面对有案底的数十名“嫌疑犯”（即已知病原体），MeltArray就像一位“超级神探”，施展其多靶标同时检测能力，快速狙击致病“真凶”。
那MeltArray又是如何高效“破案”的呢？如果把试管里的PCR反应1想象成破案过程，神探的首要目的就是追踪关键线索。为此，他会利用一把“分子剪刀”2，将基于样本DNA序列、由人工合成的引物3上的“可疑线索条”4剪成“线索碎片”5。神探再将多个线索碎片逐一粘贴到关键破案工具——一本可容纳多线索碎片的“密码本”6，并用“书写笔”7将线索碎片续写成多段带“嫌疑水印”标记的“线索片段”8。再借助水印扫描仪9，被关键线索片段锁定的“嫌疑人”10，就会被打上一个“二维标签点”11，谁是“真凶”一眼便知。（反应过程见下图A）
（段注：1.一种分子生物学技术，能将样本提取的微量DNA大幅扩增，达到医疗检测或研究的量，发挥“放大镜+复印机”的作用；2.Taq DNA聚合酶的5'-瓣状内切酶活性；3.基于被测样本DNA中的目标序列，由人工合成的寡核苷酸片段；4.媒介探针；5.媒介引物；6.一种具有“多泊位”的分子信标报告探针；7.Taq酶聚合活性；8.具有特定熔点的荧光双链；9.多通道荧光PCR 仪；10.使媒介探针特异识别的靶标；11.兼有荧光类型和熔点值。）
不过多重PCR就像多线调查，容易出现“捣乱的小团伙”（引物二聚体），于是神探还发明了“干扰阻断器”（PCR抑制），专门赶走这些麻烦，进一步完善了“基因破案”技术。（PCR抑制概念见下图B）
■ “千人一方”到“千人千方” 服务多场景个体医疗
作为发展中国家持续存在的公共卫生威胁之一，致泻性大肠杆菌引起的急性腹泻严重危及儿童健康。当前，传统血清分型方法耗时费力、成本高昂，大大制约了疾控部门处置的速度和准确度。2024年9月，课题组联合深圳市疾病预防控制中心，利用MeltArray建立了能同时识别大肠杆菌182种O抗原、53种H抗原靶基因和12种毒力基因的分子分型平台。该平台能够在4小时内鉴定粪便样本中致泻性大肠杆菌的五大致病型，同时给出具体血清型，并且明确了“致泻性大肠杆菌致病型与血清型之间存在直接关联”这一微生物领域多年悬而未决的难题。
助力国家快速应对急性腹泻等食源性疾病这一“舌尖上的危机”，是MeltArray在分子诊断领域初露锋芒的体现。
为验证MeltArray在分子诊断三大应用领域——遗传病、传染病和肿瘤的适配性，课题组设计了涵盖定性与定量检测的系列临床实验，有力证实了MeltArray未来在多场景医检“大显身手”的可行性与高效能，比如呼吸道、胃肠道、生殖道、血流感染等“多种传染病病原微生物检测”；结核耐药突变检测、肿瘤伴随诊断相关基因突变检测等“多突变分析”；司法鉴定、转基因作物筛选检疫、流感病毒分型等“个体识别或微生物分型溯源”……
此外，为打破专业实验室场地和技术限制，课题组还联合企业为MeltArray搭配了一位“好帮手”——全自动一体化医用PCR分析系统Sanity系列仪器（简称“一体机”）。MeltArray等技术与一体机的“强强联合”，能“一站式”、全自动完成核酸提取、样本转移及荧光PCR模块流程，1小时内便可实现“样本进，结果出”，为一线医护人员提供了更为先进高效的医检武器。
（全自动一体化医用PCR分析系统Sanity 2.0）
“所有的诊断都是为了治疗。由于个体间存在差异，诊断结果必然呈现个体化特征，治疗方案也需要精准匹配。”在李庆阁教授看来，在国家个体化医疗日益完善的大背景下，MeltArray及配套设备的进一步拓展，带来的不仅是医疗检测的降本增效，助力重塑疾病防控的时空边界，还将催生更为先进的分子检测技术和医疗仪器的涌现，强化“早发现、早诊断”“一人一方”“对症下药”等医疗理念，助力为患者量身定制治疗方案。
（课题组开展多重荧光PCR技术攻关）
目前，MeltArray已在中、美、日、澳及欧洲等地获得专利授权并推出相关产品，但一项医疗技术的应用落地往往需耗费大量的人力物力，必须经历一场时间漫长、程序繁琐的接力式“马拉松”。也许未来某天，普通家庭就能拥有一台能精准报告数十项呼吸道病原体的检测一体机；乡镇卫生所也能提供癌症早筛、结核耐药检测等高端检测项目；在医院花费百元便能享有肿瘤伴随诊断套餐……个体化医疗会像电力、网络一样“飞入寻常百姓家”，成为普惠可及的基础服务，“一管血、一次咽拭子、一键检测”就能让普通人轻松掌握自己的健康密码。
【团队名片】
分子诊断教育部工程研究中心（厦门大学）是我国高等院校系统致力分子诊断技术研发和临床转化的专门机构，在国家万人计划科技创业领军人才李庆阁教授的带领下，“中心”围绕分子诊断领域的核心技术，如荧光探针、标志物、关键上游试剂以及前处理等方向，开展了系统研究，建立了以熔解阵列为代表的多重荧光PCR创新技术平台，其中多色探针熔解曲线检测核酸变异技术获2017年厦门市知识产权局颁发的唯一一项发明特等奖和2020年福建省专利奖一等奖，均相多靶核酸检测技术获2022年福建省技术发明奖二等奖。在传染病、遗传病、肿瘤等分子诊断领域完成多个临床转化和产业化，已获得22项国家Ⅲ类医疗器械注册证书，其中结核耐药突变检测试剂入选《健康报》评选的“2016年度中国十大医学科技新闻”，结核耐药突变分子诊断试剂及设备荣获国家工信部授予的制造业单项冠军（2024年-2026年）。
（文/宣传部 王志鹏 图/分子诊断教育部工程研究中心(厦门大学)）
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