不需要测序的NIPT

NIPT 已经成为 NGS 最成功的一个临床应用，但 NIPT 也可以不通过测序来完成。

之前的文章我们已经介绍了 Ulf Landegren 教授由 OLA 技术所开启的科技转化传奇以及其得意门生 Mats Nilsson 教授所深耕的挂锁探针开发 。

上两篇文章我们介绍了 基于两轮 RCA 滚环扩增所开发的 superRCA 技术 以及 RCA 结合纳米孔测序在检测罕见突变 并用于肿瘤复发监测等的创新。

这篇文章的主角与以上这些都有关系，我们来回顾神奇的 RCA 在 NIPT 上的应用。

2005 年，基于挂锁探针的设计， Ulf Landegren/Mats Nilsson 研究小组开发了 selector 探针用于靶向基因组分析，在随后的文章中，博士生 Fredrik Dahl 等人证明 selector 探针可用于实现单管 96 重靶标的扩增富集，并可以与下一代测序结合起来用于癌症检测等。

2008 年 8 月，作为 Olink Bioscience 的子公司， Olink Genomics 被分拆成立，致力于商业化 Selector 靶向富集技术。彼时刚刚从 Ulf Landegren 实验室博士毕业的 Olle Ericsson 担任了其 CEO ，而 Fredrik Dahl 两年后已共同创始人的身份加入，担任 CTO 。 2011 年初，公司更名为 Halo Genomics ，以区别于其母公司 Olink Bioscience ，而 Olink 当时专注于开发邻近连接等蛋白检测技术。没过几个月，安捷伦收购了 Halo Genomics ，获得其靶向富集技术，以强化 SureSelect 靶向富集平台。 Olle Ericsson 和 Fredrik Dahl 随之加入安捷伦工作了一段时间。

2013 年底，两人再次找到了新的方向，作为师兄弟，两人又一次联手创立了 Vanadis Diagnostics 公司，致力于开发新型的不借助测序或阵列芯片的 NIPT 技术。

Vanadis 所谓的 Smart NIPT 技术与 Halo Genomics 的 Selector 技术的基本原理相同，即利用寡核苷酸探针操纵 DNA ，但其设计方式不同，专用于非整倍体测量。

从母体血浆中提取胞外游离 DNA 后，添加染色体特异性探针，从每个目标染色体（最初是 21 、 13 和 18 号染色体）捕获数千个 DNA 片段（每条染色体约 3,500 条探针）。探针有助于将目标 DNA 连接到主链寡核苷酸上，从而形成单链 DNA 环。这是一种靶向性的设计，只能从正确的染色体中获得感兴趣的片段，因此公司花费了大量时间来优化探针。

然后， DNA 片段利用 DNA 连接酶和聚合酶转化为 DNA 环。 RCA 将环复制成长 DNA 链，然后折叠成亚微米大小的 “DNA 毛线球 ” ，其可以用荧光探针标记。所有来自同一染色体的 DNA 物体都用相同的颜色的荧光探针标记。最终，每个 DNA 毛线球吸收包含了大约 1,000 个荧光团。

然后将 DNA 毛线球装入公司开发的 96 孔板中，孔板底部有一个纳米过滤器，可以保留 DNA 球，但可以洗掉游离的荧光团和其他试剂。随后， DNA 毛线球从下方通过过滤器成像，并使用标准荧光成像技术自动计数。一条染色体上的 DNA 毛线球过多则表明存在三体，另外两条染色体上的 DNA 作为对照。

Vanadis 技术本质与上篇文章介绍的 Cyclomics 很类似，都是通过捕获 cfDNA 片段并将其转化为环状 DNA ，通过 RCA 复制进行放大，但与 Cylcomics 使用纳米孔测序进行检测不同的是， Vanadis 使用荧光探针将其读出。因此， Vanadis 虽然最初集中在非侵入性产前测试的应用开发，但也曾计划将其技术应用于癌症检测。

2015 年底， PerkinElmer 宣布收购了 Vanadis 公司， Olle Ericsson 和 Fredrik Dahl 再一次实现了成功退出。在被收购之前， Vanadis 的资金来自瑞典天使投资者，主要是瑞典企业财务咨询公司 HDR Partners 旗下的 20 North Street 集团。

2018 年初， Vanadis NIPT 的具体方法学在 Scientific Reports 上发表。一年后，其自动化筛查应用 21 、 13 和 18 三体的临床验证结果在 Prenatal Diagnosis 发表。

收购 Vanadis 后，珀金埃尔默持续优化并自动化了这一项无创产前检测技术，以期作为现有胎儿非整倍体筛查 NIPT 的低成本、用户友好的替代方案，目标是扩大 cfDNA 产前筛查的覆盖面。

Vanadis NIPT 系统最终由三个硬件组件以及数据分析和报告软件组成。 Vanadis Extract 装置用于从母体血浆中纯化 cfDNA 。第二台仪器 Vanadis Core 用于捕获、扩增和标记染色体片段。最后一台仪器 Vanadis View 基于 PerkinElmer 的 CLS 高内涵分析系统，可进行成像和计数。 LifeCycle 软件用于分析和报告，该软件基于 PerkinElmer 为传统产前筛查开发的软件。

PE （现在公司重组后被称为 Revvity ） Vandadis NIPT 的商业化情况当然不是本文的重点，但 Vandadis 的技术的确提供了基于 NGS 之外的 NIPT 选择。

被收购后， Olle Ericsson 和 Fredrik Dahl 在 PerkinElmer 继续工作了一段时间。 2019 年， Fredrik Dahl 先离开 PE ，和 Simon Fredriksson （ Olink 和 Pixelgen 的联合创始人）等人共同创立了 Colibri Ventures ，在斯德哥尔摩成立生命科学企业孵化器，以支持专注于分子诊断、基因组学和治疗学的瑞典初创企业。

2021 年， Olle Ericsson 创立了 Moleculent 公司，致力于提供检测细胞表面蛋白组学、理解细胞间相互作用的新工具（这听起来与 Pixelgen 的使命很像，你猜这里 RCA 会不会被再次撬动？我们后面再来介绍）。

一次不够多来几次、一个不够来一千个呢。滚环扩增 RCA 真是个很神奇的技术。

当然 RCA 还有很多其他有意思的应用，我们之后文章继续探索。

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