行業(yè)動(dòng)態(tài)

2021 年 11 月，國際標準化組織官方網(wǎng)站發(fā)布了第一個(gè)生物納米磁珠國際標準：ISO/TS 19807-2:2021 納米技術(shù) - 磁性納米材料 - 第 2 部分：核酸提取用納米結構磁珠特性和測量方法規范，該標準對規范和推動(dòng)磁珠在生物醫學(xué)領(lǐng)域的應用具有重要的意義。



本標準由國家納米科學(xué)中心承擔秘書(shū)處的國際標準化組織納米技術(shù)委員會(huì )材料規格工作組（ISO/TC229/WG4）提出并組織，由蘇州海貍生物醫學(xué)工程有限公司任輝博士和德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院（PTB）的科學(xué)家 Uwe Steinhoff 博士聯(lián)合主導，經(jīng)過(guò)多次會(huì )議討論和投票，歷時(shí)五年半順利完成。
本期，我們將深入報道該標準項目的研究經(jīng)歷和指導意義。

一、國際標準的制定流程

國際標準的制定有比較成熟的流程，按照 ISO/IEC 導則，主要包括七個(gè)階段，以下是每個(gè)階段及對應的文件名稱(chēng)：
1、預研階段：Preliminary work item (PWI) 預研工作項目
2、提案階段：New work item proposal (NP) 新工作項目提案
3、準備階段：Working draft(s) （WD）工作草案
4、委員會(huì )階段：Committee draft(s) （CD）委員會(huì )草案
5、征詢(xún)意見(jiàn)階段：Enquiry draft （DTS）征詢(xún)意見(jiàn)草案
6、批準階段：Final draft international standard （FDIS）最終國際標準草案
7、出版階段：International standard （ISO）國際標準

二、納米磁珠國際標準制定的背景

2010 年以來(lái)，我國分子診斷行業(yè)，尤其是以二代測序為核心的基因檢測行業(yè)得到突飛猛進(jìn)的發(fā)展，全國超過(guò) 1000 家企業(yè)從事基因檢測相關(guān)的產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)，同時(shí)，以游離 DNA、CTC 和外泌體為代表的無(wú)創(chuàng )產(chǎn)前診斷技術(shù)和液體活檢技術(shù)成為子診斷企業(yè)和資本追捧的技術(shù)路線(xiàn)。納米磁珠在基因組 DNA 提取，尤其是超微量 DNA/RNA 的高效富集中優(yōu)勢顯著(zhù)，且具有高通量和自動(dòng)化的方法優(yōu)勢，逐漸被廣泛采用。納米磁珠最早是由挪威科學(xué)家 John Ugelstad (1921-1997) 教授于 1976 年成功合成出來(lái)，其后在生物醫學(xué)領(lǐng)域的應用也有 30 多年的時(shí)間，但是一直沒(méi)有相關(guān)的技術(shù)標準來(lái)規范性能指標和檢測方法。在這種形勢下，由我國主導提出納米磁珠的國際標準，對于提升我國生物耗材產(chǎn)業(yè)的質(zhì)量控制、推動(dòng)分子診斷的發(fā)展都具有重要的意義。

經(jīng)過(guò)國內的醞釀和充分準備，2016 年 5 月，ISO/TC229/WG4 工作組召集人葛廣路研究員邀請任輝博士赴日本京都參加 ISO/TC229 年會(huì )，并進(jìn)行了核酸提取用納米磁珠的立項陳述。由于準備充分，得到了現場(chǎng)專(zhuān)家們的一致支持，列入工作組計劃。隨后于當年 10 月 25 日截止的預研項目（Preliminary Work Item, PWI）投票中，36 個(gè)國家專(zhuān)家參與，21 票贊成，0 票反對，順利立項，成立起草組；其中 10 個(gè)國家提名了 14 位專(zhuān)家參與這個(gè)項目，分別來(lái)自中國、德國、伊朗、日本、馬來(lái)西亞、墨西哥、俄羅斯、南非、英國和美國，說(shuō)明這個(gè)項目的立項意義受到廣泛關(guān)注。2016 年 11 月在新加坡舉辦的 ISO/TC229 年會(huì )上，經(jīng) WG4 工作組秘書(shū)處組織協(xié)調，德國 PTB 納米磁性顆粒研究專(zhuān)家 Uwe Steinhoff 博士欣然接受邀請，與任輝博士聯(lián)合主導本項目的研究。

三、納米磁珠標準制定過(guò)程中的里程碑

里程碑階段一： NP 新工作項目提案通過(guò)投票

在進(jìn)一步修訂、完善納米磁珠預研工作項目（ISO/PWI 22761）文稿的同時(shí)，起草組調研了全球 15 家納米磁珠生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品資料，2017 年先后經(jīng)歷了柏林會(huì )議和首爾會(huì )議，深入討論了 165 條專(zhuān)家意見(jiàn)和修改建議，專(zhuān)家意見(jiàn)主要集中在磁珠相關(guān)納米技術(shù)的具體表述、超順磁性微球的定義和性能指標，并重新確定了項目的適用范圍從游離核酸提取拓展到核酸提取。2018 年 3 月 WG4 工作組秘書(shū)處向 TC229 納米技術(shù)委員會(huì )提交了新工作項目提案（NP）。

2018 年 9 月份完成 NP 投票，由來(lái)自全球 32 個(gè)國家的專(zhuān)家參加了投票，以 16 票贊成、0 票反對、16 票棄權的結果順利通過(guò) NP 立項，項目編號 ISO/NP TS 19807-2，并嚴格給出了 36 個(gè)月的時(shí)間窗口，即要求 2021 年 9 月前正式發(fā)布。


2017 年 11 月 13 日 ISO TC229 首爾會(huì )議納米磁珠項目技術(shù)討論現場(chǎng)

里程碑階段二：委員會(huì )草案 CD 通過(guò)

正式立項后，納米磁珠項目受到產(chǎn)業(yè)界的一致矚目，2018 年 11 月份在馬來(lái)西亞首都吉隆坡舉行的 ISO TC229 會(huì )議納米磁珠項目專(zhuān)場(chǎng)，超過(guò) 40 位專(zhuān)家參加了現場(chǎng)技術(shù)討論，其中包括美國 FDA 派來(lái)的三位專(zhuān)家。針對工作草案 WD，第一階段收到了 166 條專(zhuān)家意見(jiàn)和修改意見(jiàn)，第二階段于 2019 年 2 月又新增了 162 條專(zhuān)家意見(jiàn)。這 328 條專(zhuān)家意見(jiàn)主要集中在納米磁珠特性的描述、定義及測量方法上。有時(shí)一個(gè)名詞、一個(gè)定義要反復討論半個(gè)小時(shí)以上， 經(jīng)起草組申請，WG4 秘書(shū)處多次為該項目增加組織線(xiàn)上技術(shù)專(zhuān)家討論會(huì )，歷時(shí) 8 個(gè)月，最后在悉尼會(huì )議上，與會(huì )專(zhuān)家經(jīng)過(guò)激烈討論最終達成階段性共識，進(jìn)入委員會(huì )階段（Committee draft , CD）。本階段的專(zhuān)家們主要來(lái)自中國、德國、美國、韓國、日本、英國、奧地利、伊朗、盧森堡和澳大利亞等，他們專(zhuān)業(yè)審慎的意見(jiàn)和嚴謹的態(tài)度給了這項工作非常重要的支持和幫助。


2018 年 11 月 2 日馬來(lái)西亞吉隆坡 ISO TC229 年末會(huì )議 納米磁珠項目技術(shù)討論現場(chǎng)

里程碑階段三：最終國際標準草案 FDIS 通過(guò)
基于 WG4 工作組、標準起草組和所有參與專(zhuān)家的高效和辛勤的工作，2019 年 10 月完成了征詢(xún)意見(jiàn)草案 DTS 投票，34 個(gè)國家參加了投票，17 票贊成，1 票不贊成，16 票棄權，得以順利通過(guò)。同時(shí)，該項目收到了 218 條針對 DTS 征詢(xún)意見(jiàn)草案的專(zhuān)家意見(jiàn)。該項目的研制隨后經(jīng)歷了 2019 年 11 月杭州會(huì )議、疫情影響改為線(xiàn)上視頻會(huì )議的 2020 年 5 月會(huì )議，以及 2020 年 11 月份會(huì )議。隨后，WG4 臨時(shí)為該標準項目增加了 7 個(gè)小時(shí)的線(xiàn)上討論會(huì )，共深入討論了 420 條專(zhuān)家意見(jiàn)，最終將該項目推進(jìn)到最終國際標準草案 FDIS。2021 年 4 月 12 日，FDIS 草案稿最終確定；2021 年 8 月 20 日國際標準 / 技術(shù)規范（ISO/TS）文稿最終修改確定；2021 年 10 月國際標準 / 技術(shù)規范 ISO/TS 19807-2：2021 正式發(fā)布。
最終，這項生物用納米磁珠國際標準，歷時(shí) 5 年半，共收到 926 條專(zhuān)家意見(jiàn)，參與了 7 次 ISO TC229 年會(huì )的專(zhuān)題項目討論會(huì )，5 次線(xiàn)上國際專(zhuān)家專(zhuān)項討論會(huì )，最終按照 ISO 秘書(shū)處的時(shí)間窗口，如期完成。

四、納米磁珠國際標準的主要內容

ISO/TS 19807-2:2021 納米磁珠國際標準對影響核酸提取結果的核心特性如磁珠濃度、磁珠粒徑分布、核酸結合能力、剩余磁化強度、表面官能團類(lèi)型、飽和磁化強度等進(jìn)行了詳細、明確的定義，提出了標準化的檢測方法；
Table 1 — Critical characteristics of magnetic beads to be measured
 

同時(shí)，給出了一些附加特性建議，如：對初始磁化率、保存懸浮液中鐵離子濃度、質(zhì)量比表面積、基本磁性納米粒子的尺寸、表面官能團密度進(jìn)行了詳細、明確的定義，提出了標準化的檢測方法。
 

未來(lái)幾期，我們將詳細介紹納米磁珠國際標準中明確的各項特性及測量方法。

五、納米磁珠標準制定的重要意義

近 10 年來(lái)，納米磁珠技術(shù)越來(lái)越廣泛地應用到臨床分子診斷、免疫分析、食品安全檢測、藥物分析以及癌癥診療等領(lǐng)域。尤其是 2019 年底以來(lái)，全球新冠疫情爆發(fā)和傳播，利用納米磁珠進(jìn)行核酸提取展現出的高通量和自動(dòng)化的方法優(yōu)勢，在病毒核酸檢測行業(yè)的需求呈現爆發(fā)性增長(cháng)，使得大批量的樣本處理和快速檢測得以實(shí)現。

但是，納米磁珠作為分析檢測行業(yè)的關(guān)鍵原材料，其行業(yè)發(fā)展還遠未達到應具備的工業(yè)化成熟度。首先，納米磁珠技術(shù)是兼有物理技術(shù)、化學(xué)合成及生物應用等多學(xué)科交叉的平臺型技術(shù)，其工藝步驟多而復雜，大規模量產(chǎn)尤其困難。其次，不同研究或生產(chǎn)單位的制備技術(shù)顯示出多樣性，納米磁珠的內部微觀(guān)結構和表面基團特征均可展現出多樣性。第三，納米磁珠的應用方向可拓展性非常廣泛，其生物醫學(xué)應用的特性不僅與制備工藝和本身結構有關(guān)系，一些實(shí)際應用效果也極大地依賴(lài)于使用條件和環(huán)境，比如核酸提取過(guò)程中，各種緩沖液很大程度上決定了目標核酸的提取量和質(zhì)量；還有一部分應用是特異性標記和捕獲應用的，其性能也很大程度上受到特異性抗體或者配體及反應條件的影響。因此，納米磁珠技術(shù)和產(chǎn)品的規格化和工業(yè)化進(jìn)程是一個(gè)長(cháng)期、漫長(cháng)的過(guò)程，是需要各國的行業(yè)專(zhuān)家們共同推進(jìn)的目標。

目前的現狀是，不同生產(chǎn)廠(chǎng)家提供的納米磁珠產(chǎn)品性能標識，大多未提供測量方法，因此使用廠(chǎng)家或監管機構難以比較不同廠(chǎng)家的產(chǎn)品或驗證特性，原料檢驗是否合格幾乎只能靠小樣測試。因此，一份可以普遍接受的納米磁珠規格和測試的統一標準是確保產(chǎn)品質(zhì)量和客戶(hù)信心的必然要求。納米磁珠國際標準研究制定的初衷即于此，對納米磁珠的特性表述和測量測定真正變得 “有法可依”。

納米磁珠國際標準不僅讓中國生物工程材料自主品牌有機會(huì )參與到國際標準的制定工作中，同時(shí)也加強了中德學(xué)術(shù)界和工業(yè)界在納米磁珠領(lǐng)域的交流與合作，有望成為中德標準化合作帶動(dòng)企業(yè)發(fā)展的典范。

六、本 ISO 國際標準主導單位 —— 海貍公司簡(jiǎn)介

海貍公司是由任輝博士 2011 年創(chuàng )立的，是國內最早從事納米磁性材料技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)之一，相繼入選蘇州工業(yè)園區科技領(lǐng)軍（納米專(zhuān)項），蘇州市 “姑蘇人才計劃” 和江蘇省 “雙創(chuàng )計劃”。經(jīng)過(guò) 10 年的發(fā)展，海貍向市場(chǎng)提供了近百種納米磁珠產(chǎn)品，應用方向涉及到生物及化學(xué)研究、分子診斷、免疫診斷、食品藥品安全監測、環(huán)境監測、免疫細胞治療和靶向藥物開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域。海貍磁珠憑借其卓越的品質(zhì)，受到了全球近 30 個(gè)國家、300 家企業(yè)和 1000 家科研機構的認可和好評，被國際科學(xué)文獻引用 300 多次，BEAVER 也是 2019 年入選國際 BioChip 雜質(zhì)關(guān)于 “IVD 及細胞治療領(lǐng)域功能性微球大規模商業(yè)化產(chǎn)品” 綜述的國產(chǎn)品牌。海貍公司 2016 年參與了中國計量科學(xué)研究院主導的國家重點(diǎn)研發(fā)計劃重點(diǎn)專(zhuān)項 “精準醫療重大疾病體外診斷試劑及生物藥物的計量基標準研究”，2019 年承擔了江蘇省科技成果轉化專(zhuān)項，2020 年發(fā)布的中國醫藥行業(yè)標準《核酸提取試劑盒（磁珠法）》（YY/T 1717-2020），海貍公司是 10 家起草單位中僅有的納米磁性生產(chǎn)企業(yè)。

海貍公司一直積極參與國內和國際納米磁珠相關(guān)行業(yè)標準的制定和建立。隨著(zhù) ISO/TS 19807-2:2021 國際標準正式發(fā)布后，海貍公司將協(xié)助政府有關(guān)部門(mén)積極推動(dòng)納米磁珠的國內標準的建立和國際標準在國內的推廣普及，使納米磁性材料可以更加標準、有效的服務(wù)于各行各業(yè)。