十亿分之一秒内寻基因变化

毫厘之差，已远不能形容现代科技测量的变化范围。高新技术企业北京毅新博创生物科技公司研发的飞行时间质谱仪，能在纳秒级对物质分子量进行测定，更敏锐地发现基因变化。记者日前获悉，该技术产品已获得北京市科委新技术新产品认证。

1纳秒相当于十的负九次方，即十亿分之一秒，飞行时间质谱仪的精度可见一斑。通过这一技术，可测定基因、蛋白、糖基的变化，从而发现肿瘤、缺陷基因等突变，在优生优育、精准医学、分子遗传育种等领域有着极广的应用。此前，该技术和产品均被国外垄断。

据项目工程人员介绍，该技术利用试剂把基因、蛋白质等生物大分子离子化后，在高能脉冲电压作用下，让其“飞一会儿”，最终通过测量离子飞行时间，计算分子量的变化，分析出基因或蛋白中发生的具体变化。

“精度可以达到分子量的千分之一量级。”毅新博创董事长马庆伟介绍。在一般初中和高中的化学课本中，精确到个位数的分子量，已足够人们去计算各种化学反应中物质种类、数量的变化。测量到千分位后，对分子内部变化都可以“明察秋毫”。举例说，水的分子量是18，如果精确到千分位，就可知道水分子中不同元素的同位素比例，来自长江、黄河的水即使提炼为纯净水，也一样可以迅速、精确地分辨出来。

该项目运用到临床中，可提前预警肿瘤。一位70岁的患者肺部出现阴影，但无法确诊是否是肿瘤。通过飞行时间质谱仪，检测到基因出现变化，并准确判断出血液循环肿瘤DNA中“KRAS”基因发生了突变。这名患有结肠癌合并肺转移的患者手术后，通过测量血液循环肿瘤DNA，术后第二周就可以发现基因突变，预警肿瘤复发，而目前临床检测手段直到术后第八周才能确诊肿瘤是否复发。

据介绍，飞行时间质谱仪对肿瘤的检测灵敏度，要比基因测序检测提高十倍。基因测序需要将所有基因测一遍，才能发现突变基因；而飞行时间质谱仪可以很精确地检测发生突变的基因位点。过去寻找基因中的突变靶位，需要几天时间才能完成基因测序，解读测序数据又需要花费几周时间。而利用飞行时间质谱仪几个小时就能完成检测，速度提升数十倍，患者所花费的检测费用也会大幅降低。

高精度的飞行时间质谱仪应用非常广泛。例如，用在优生优育领域，可以无创检测侏儒症、先天性耳聋等基因，完成产前检查、新生儿筛查；用在分子遗传育种领域，可以快速、准确找到优势基因，实现精确杂交，过去几年才能完成的杂交育种筛选，有望一两年内就能完成。目前飞行时间质谱仪已经开始在水稻、玉米、小麦等品种中建立基因数据库，下一步将在花卉、蔬菜、奶牛、蛋鸡等品种中开展基因数据库的建设，为推出高产、高质的新品种奠定分子基础。飞行时间质谱仪还可以用于病毒分析等微生物检测。

“之前，这一领域是外国技术的天下，现在终于实现中国‘智’造。”马庆伟介绍，这项完全自主知识产权的技术，已经申请发明专利60余项。今年年底到明年年初，马庆伟计划与美国霍普金斯大学合作建立一个实验室，让这项新技术接受国际竞争与挑战。（记者 童曙泉）