您當(dāng)前的位置：檢測資訊 > 科研開發(fā)
嘉峪檢測網(wǎng) 2022-08-11 08:41
本文主要介紹了深圳市真邁生物科技有限公司研發(fā)的醫(yī)療器械“基因測序儀”的臨床前研發(fā)實(shí)驗(yàn)。
一、基因測序儀的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及組成
該產(chǎn)品由機(jī)架、試劑儲存系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、流體系統(tǒng)、溫控系統(tǒng)、機(jī)電控制系統(tǒng)、運(yùn)動系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)和隨機(jī)軟件（發(fā)布版本號:1.0）組成。
二、基因測序儀的各模塊主要功能
機(jī)架為儀器提供固定支撐；試劑儲存系統(tǒng)提供試劑存儲所需的低溫環(huán)境；光學(xué)系統(tǒng)基于全內(nèi)反射熒光顯微成像原理，實(shí)現(xiàn)熒光信號的采集；流體系統(tǒng)以測序芯片為工作對象，通過注射泵作為動力源，旋轉(zhuǎn)閥的通道切換方式實(shí)現(xiàn)對試劑不同組分間的輸送和切換；溫控系統(tǒng)的芯片溫控部分為測序反應(yīng)提供恒溫反應(yīng)環(huán)境，保證測序反應(yīng)的充分進(jìn)行，溫控系統(tǒng)的試劑溫控部分為測序試劑提供所需的冷藏溫度，保證測序試劑在測試過程中保持穩(wěn)定性；機(jī)電控制系統(tǒng)和運(yùn)動系統(tǒng)負(fù)責(zé)各種任務(wù)的協(xié)調(diào)和處理各種信息，主要包括圖像信息采集、移動結(jié)構(gòu)的控制、人機(jī)交互、輸入/輸出信息的采集、與各個模塊進(jìn)行通訊和信息的實(shí)時顯示；電源系統(tǒng)提供儀器運(yùn)行所需的各種電源輸入；顯示系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)用戶交互的顯示界面；隨機(jī)軟件控制各模塊協(xié)同工作，將測序過程中采集到的熒光圖像信號轉(zhuǎn)換為最終的序列信息，再根據(jù)指定的參考基因組進(jìn)行序列比對輸出堿基序列比對文件。
三、基因測序儀的產(chǎn)品適用范圍
該產(chǎn)品采用邊合成邊測序技術(shù)及全內(nèi)反射熒光顯微成像技術(shù)，用于對來源于人體血漿樣本中的人脫氧核糖核酸（DNA）進(jìn)行測序，以檢測基因變化。該儀器在臨床上僅限于與國家藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)的體外診斷試劑及胎兒染色體非整倍體數(shù)據(jù)分析軟件配合使用，僅用于胎兒染色體 21 三體、18 三體、13 三體的非整倍體檢測，不用于人類全基因組的測序或從頭測序。
四、基因測序儀的型號
GenoCare 1600
五、基因測序儀的工作原理
基因測序儀（GenoCare 1600）（以下簡稱測序儀）基于DNA 的邊合成邊測序 (Sequencing By Synthesis, SBS)生化原理，通過熒光檢測技術(shù)和特定算法識別出堿基，從而得到 DNA 序列。
首先將片段化 DNA樣本進(jìn)行末端修復(fù)后在 3’末端加上一段特定的寡核苷酸接頭，與芯片上預(yù)先固定的特異探針互補(bǔ)配對雜交，每一輪加入兩種不同熒光染料標(biāo)記的包含終止結(jié)構(gòu)的單核苷酸，在 DNA聚合酶的作用下每輪延伸一個堿基并用全內(nèi)反射熒光顯微鏡( Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy，TIRFM)進(jìn)行成像，科學(xué)級互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（SCMOS）相機(jī)采集熒光信號拍成圖像，通過化學(xué)剪切去除熒光基團(tuán)并清洗，并恢復(fù)到可以延伸的狀態(tài)，進(jìn)行下一輪反應(yīng)，如此循環(huán)，每一輪圖像經(jīng)過圖像處理軟件進(jìn)行分析，最終獲得對應(yīng)的堿基序列數(shù)據(jù)。該數(shù)據(jù)經(jīng)過生物信息軟件分析，與標(biāo)準(zhǔn)序列進(jìn)行比對，輸出序列比對的結(jié)果文件。
六、基因測序儀的產(chǎn)品安全性指標(biāo)
1.電氣安全：符合 GB 4793.1-2007、GB 4793.9-2013、GB4793.6-2008、YY 0648-2008 和 GB 7247.1-2012 的要求；
2.電磁兼容：符合 GB/T 18268.1-2010 和 GB/T 18268.26-2010的要求；
3.環(huán)境試驗(yàn)：符合 GB/T 14710-2009 中氣候環(huán)境試驗(yàn) I 組，機(jī)械環(huán)境 I 組的規(guī)定。
七、基因測序儀的產(chǎn)品各組成模塊性能研究
1.機(jī)架
提供該模塊材料的選擇、安裝基準(zhǔn)的選擇、機(jī)架的設(shè)計(jì)與加工及測試資料，結(jié)果顯示符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求。
2.試劑儲存系統(tǒng)
根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求，綜合考慮了儀器的操作便捷性，故障可探測性等，明確試劑儲存系統(tǒng)的具體功能需求及其確定依據(jù)并且進(jìn)行了相應(yīng)的試劑冷藏系統(tǒng)性能研究，結(jié)果滿足功能需求和性能指標(biāo)的要求。
3.光學(xué)系統(tǒng)
提供光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案和關(guān)鍵部件選型資料，并通過實(shí)驗(yàn)對系統(tǒng)放大倍率、物鏡平場視野、物方景深、物方采樣分辨率、雙相機(jī)軸向色差和成像質(zhì)量性能指標(biāo)進(jìn)行測試，結(jié)果顯示符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求。
4.流體系統(tǒng)
對該模塊的原理設(shè)計(jì)和主要元器件選型進(jìn)行了描述，并通過實(shí)驗(yàn)對時間指標(biāo)、流體系統(tǒng)抽液準(zhǔn)確度和負(fù)壓抽液時引起的芯片最大形變范圍進(jìn)行測試，結(jié)果顯示符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求。
5.溫控系統(tǒng)
對該模塊的原理設(shè)計(jì)和主要元器件選型進(jìn)行了描述，并通過實(shí)驗(yàn)對芯片反應(yīng)區(qū)溫度范圍進(jìn)行測試，結(jié)果顯示符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求。
6.機(jī)電控制系統(tǒng)和電源系統(tǒng)
對該模塊的需求和系統(tǒng)方案進(jìn)行了描述，并通過實(shí)驗(yàn)對電源轉(zhuǎn)接板和通信轉(zhuǎn)接板性能進(jìn)行測試，結(jié)果顯示符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求。
7.運(yùn)動系統(tǒng)
對該模塊的原理設(shè)計(jì)和主要元器件選型進(jìn)行了描述，并通過實(shí)驗(yàn)對 XY 方向運(yùn)動平臺整定時間和運(yùn)動平臺的運(yùn)動精度進(jìn)行測試，結(jié)果顯示符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求。
8.顯示系統(tǒng)
對該模塊的需求、性能參數(shù)和選型思路進(jìn)行了描述，并通過實(shí)驗(yàn)對尺寸、分辨率、穩(wěn)定性進(jìn)行測試，結(jié)果顯示符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求。
9.隨機(jī)軟件
按照《醫(yī)療器械軟件注冊技術(shù)審查指導(dǎo)原則》和《醫(yī)療器械網(wǎng)絡(luò)安全注冊技術(shù)審查指導(dǎo)原則》的相關(guān)要求，對產(chǎn)品的系統(tǒng)軟件的基本信息、實(shí)現(xiàn)過程、軟件核心算法進(jìn)行了描述和相應(yīng)測試，結(jié)果顯示符合產(chǎn)品設(shè)計(jì)需求。
八、基因測序儀的產(chǎn)品性能研究
1.樣本類型的驗(yàn)證
基因測序儀（GenoCare 1600）能夠?qū)ρ獫{樣本類型進(jìn)行檢測。以建庫成功率達(dá)到 100%的最低 DNA 起始量作為最低起始量檢測限，基因測序儀（GenoCare 1600）能夠?qū)?2.5ng 以上起始量血漿游離 DNA 樣本進(jìn)行檢測。
2.準(zhǔn)確性的研究
（1）采用“測序儀性能評價用脫氧核糖核酸國家參考品”進(jìn)行檢測，符合測序儀性能評價用脫氧核糖核酸國家參考品的結(jié)果要求（測序準(zhǔn)確率應(yīng)不低于 99.0%）。
（2）采用企業(yè)參考品進(jìn)行檢測，測序準(zhǔn)確率均不低于 99.5%，結(jié)果符合要求。
（3）采用“測序儀性能評價用脫氧核糖核酸國家參考品”在基因測序儀（GenoCare 1600）上進(jìn)行檢測，堿基識別準(zhǔn)確率在92.50%-93.38%范圍；超過 30X 覆蓋下一致性準(zhǔn)確率在 99.99%-100.00%范圍，測序準(zhǔn)確率均不低于 99.5%，結(jié)果符合要求。
（4）通過與已上市測序平臺對“測序儀性能評價用脫氧核糖
核酸國家參考品”進(jìn)行不同輪數(shù)測序和結(jié)果分析?；驕y序儀（GenoCare 1600）在測序循環(huán)數(shù)不低于 60，平均讀長大于 35bp時，可以保證基因測序儀（GenoCare 1600）的測序準(zhǔn)確率。
3.精密度的研究
（1）采用“測序儀性能評價用脫氧核糖核酸國家參考品”進(jìn)行檢測，每個濃度樣本重復(fù)檢測 3 次，重復(fù)性結(jié)果符合要求。
（2）采用企業(yè)參考品進(jìn)行檢測，每個樣本分別重復(fù)檢測 3 次，重復(fù)性結(jié)果符合要求。
（3）采用企業(yè)參考品，測試 20 天，評價不同儀器、不同操作人員以及不同輪次之間的測序結(jié)果差異，檢測結(jié)果說明不同儀器、不同操作人員以及不同輪次之間的精密度良好，滿足設(shè)計(jì)要求。
4.檢測的上下限研究
（1）基因組 DNA 投入量上下限的研究：對不同大腸桿菌基因組 DNA 投入量進(jìn)行檢測，結(jié)果表明以 3.0ng 起始量作為基因組DNA 投入量檢測下限。
（2）GC 含量檢測上下限的研究：對不同 GC 含量人基因組片段進(jìn)行檢測，每個樣本分別重復(fù)檢測 3 次，結(jié)果表明對 GC 含量檢測上限為 80.00%，檢測下限為 8.00%。
（3）拷貝數(shù)變異檢測上下限的研究：對不同大小拷貝數(shù)變異的細(xì)胞系樣本的準(zhǔn)確性和重復(fù)性研究以及臨床自然流產(chǎn)組織樣本一致性研究，結(jié)果表明對基因組 DNA的拷貝數(shù)變異常檢測下限為1.3Mb。
（4）嵌合比例檢測上下限的研究：對模擬不同嵌合比例的T21、T18、T13 樣本進(jìn)行檢測，通過檢出率指標(biāo)來評價基因測序儀（GenoCare 1600）對不同嵌合比例的檢測能力。結(jié)果表明對胎兒染色體非整倍體(T21、T18、T13)異常嵌合比例的檢測下限為30%。
（5）胎兒游離 DNA 濃度檢測限的研究：對不同濃度的 T21、T18、T13 陽性企業(yè)參考品進(jìn)行檢測，每個樣本分別重復(fù)檢測 20次，將 95%陽性檢出率的胎兒游離 DNA 濃度水平作為最低檢出限。結(jié)果表明胎兒游離 DNA 濃度檢測限為 4%。
（6）總游離 DNA 濃度檢測限的研究：對孕婦血漿樣本進(jìn)行建庫、測序和分析，通過評價文庫濃度、有效數(shù)據(jù)量不低于 3.5M，檢出結(jié)果符合率進(jìn)而確定胎兒染色體非整倍體檢測的總游離 DNA濃度下限，結(jié)果顯示總游離 DNA 濃度下限為 0.155ng/μL。
5.測序數(shù)據(jù)質(zhì)量控制的研究：
檢測企業(yè)參考品，該基因測序儀的平均讀長為 37.1±0.4 bp，通量為 17.4±1.5Gb，滿足產(chǎn)品的測序讀長和通量要求（測序讀長大于 35bp 和通量大于 8Gb）。
6.臨床應(yīng)用項(xiàng)目（NIPT）的研究
（1）核酸提取方法的研究：選擇孕婦陰性血漿樣本，對血漿游離 DNA 的提取方法進(jìn)行研究，結(jié)果說明核酸提取方法適用于NIPT 項(xiàng)目。
（2）交叉反應(yīng)和干擾物質(zhì)的研究：采用模擬血漿樣本，分析檢測范圍外的其他染色體異常、微缺失微重復(fù)樣本和干擾物質(zhì)（血紅素、甘油三酯、膽紅素、EDTA 和 Cell-Free DNA BCT 抗凝劑）對于測序檢測結(jié)果的影響。結(jié)果表明分析檢測范圍外的其他染色體異常和微缺失微重復(fù)樣本不會影響檢測結(jié)果。血漿中膽紅素為 40mg/dL、甘油三酯為 1000mg/dL、血紅蛋白為 500mg/dL、EDTA 為 150mg/dL、存在 Cell-Free DNA BCT 抗凝劑時，不會影響檢測結(jié)果。
（3）NIPT 項(xiàng)目臨床樣本的研究：采用具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義數(shù)量的臨床樣本，與已上市同類產(chǎn)品進(jìn)行比較研究，計(jì)算陽性符合率、陰性符合率、總符合率和 Kappa 系數(shù)，結(jié)果符合要求。
7.儀器的局限性
該產(chǎn)品采用邊合成邊測序技術(shù)及全內(nèi)反射熒光顯微成像技術(shù)，用于對來源于人體血漿樣本中的人脫氧核糖核酸（DNA）進(jìn)行測序，以檢測基因變化。該儀器在臨床上僅限于與國家藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)的體外診斷試劑及胎兒染色體非整倍體數(shù)據(jù)分析軟件配合使用，僅用于胎兒染色體 21 三體、18 三體、13 三體的非整倍體檢測，不用于人類全基因組的測序或從頭測序。性能無法滿足對單核苷酸多態(tài)性（SNP）、核苷酸插入或缺失（Indel）和多聚單核苷酸（PolyN）的檢測。
九、基因測序儀的產(chǎn)品有效期和包裝研究
真邁生物提供了有效期的驗(yàn)證報告，驗(yàn)證試驗(yàn)為加速老化試驗(yàn)，包括產(chǎn)品穩(wěn)定性和包裝完整性。
根據(jù)有效期影響因素表，從合理可預(yù)見的最嚴(yán)格的應(yīng)用場景出發(fā)，對使用該產(chǎn)品的影響因素進(jìn)行壽命評估及測試，為保證使用者的安全和臨床應(yīng)用中檢測的準(zhǔn)確性，確定該產(chǎn)品有效期為 10年。包裝經(jīng)環(huán)境試驗(yàn)驗(yàn)證，符合運(yùn)輸和貯存要求。
十、基因測序儀的軟件研究
該產(chǎn)品軟件安全性級別為 B 級，發(fā)布版本號：1.0，完整版本號：1.0.1 。真邁生物按照《醫(yī)療器械軟件注冊技術(shù)審查指導(dǎo)原則》的要求，提交了軟件描述文檔和軟件版本命名規(guī)則聲明。
軟件完整版本號由三部分組成為 X.Y.Z，其中 X 表示重大增強(qiáng)類軟件更新，重大網(wǎng)絡(luò)安全更新；Y 表示輕微增強(qiáng)類軟件更新，輕微網(wǎng)絡(luò)安全更新；Z 表示糾正類軟件更新和表示構(gòu)建。
真邁生物根據(jù)《醫(yī)療器械網(wǎng)絡(luò)安全注冊技術(shù)審查指導(dǎo)原則》要求，提交了網(wǎng)絡(luò)安全描述文檔，證實(shí)該產(chǎn)品現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險可控，已建立網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)急響應(yīng)預(yù)案。
來源：嘉峪檢測網(wǎng)
關(guān)于我們 聯(lián)系我們 營業(yè)執(zhí)照 全國服務(wù)電話：400-818-0021 嘉峪檢測版權(quán)所有 備案號：京ICP備14047019號-2 
京公網(wǎng)安備11010802046783號
