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转化医学研究院| 工程转化研究院| 健康科学研究院| 健康技术研究院| 生物信息研究院|

转化医学研究院致力于医学领域分子诊断技术的研究,以及体外诊断试剂(医疗器械)产品及LDTLaboratory Developed Test,实验室自用方法)类产品的研发,通过与科研院所、医院及第三方医学检验所等机构进行全方位合作,围绕转化医学方向开发具有普适性的平台技术,具体涉及感染性疾病、遗传疾病、肿瘤等重大慢病(预警、诊断、预后)、食品安全和动植物疫情检测等领域。从实验室到病床,把基础研究成果快速转化为临床应用的产品。


感染性疾病的诊断

转化医学研究院在多种技术平台上具有高水平的改进和创新,以及利用这些技术平台开发产品的丰富经验。

(一)、荧光定量PCR平台

操作简便,成本低,通量大,检测时间短,在突变位点检测、定性或定量检测微生物方面具有许多独有技术和产品经验。

(二)、通用标签微阵列平台

全套设备具有自主知识产权的微阵列芯片技术平台,采用了多重等位基因特异性扩增结合通用Tag微阵列芯片使检测结果具有准确可靠、灵敏度高、通量高、价格低、检测快捷等多项优势,目前该技术已广泛应用于遗传病、肿瘤、个体化用药、感染性疾病、微生物检测、大健康管理等领域。

(三)、恒温扩增芯片平台

基于微流控系统特有的检测技术,适合疾病的早诊、快诊,具有高水平的恒温扩增技术水平和开发效率,已经成功用于微流控系统各种产品的开发应用,例如开发了呼吸道致病菌、呼吸道病毒、细菌耐药基因等一系列恒温扩增生物芯片产品。

(四)、高通量测序平台

 具有高水平二代测序产品研发能力,已经实现业内以最少数据量最准确的病原微生物广谱筛查。

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遗传疾病的诊断

基于荧光定量PCR、通用标签微阵列芯片等技术平台,开展针对导致地中海贫血、遗传性耳聋等疾病的多种基因突变位点同时进行检测的研发项目并进行成果转化

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个体化用药指导

利用通用标签微阵列芯片平台的特点,对与同一类药物代谢相关的多个基因多态性同时检测,指导用药,开展个体化治疗。

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食品安全和动植物疫情控制

食品安全:开发了食品致病菌检测微阵列基因芯片、微流控芯片试剂盒、食品致病菌共增菌培养基等,提供了食品致病菌快速检测方案。

动物疫病:开发了奶牛乳房炎病原体核酸检测试剂盒、牛犊腹泻病原菌检测试剂盒、牛腹泻病毒检测试剂盒、猪病原体检测试剂盒、猪DNA病毒检测试剂盒、猪RNA病毒检测试剂盒、人畜共患病原微生物检测试剂盒、家畜病原微生物高危耐药检测试剂盒、动物常用药耐药基因检测试剂盒和β-内酰胺酶类耐药基因检测试剂盒,涉及细菌、真菌、病毒、寄生虫等多种检测指标。

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工程转化研究院致力于生物检测及疾病诊断仪器的创新开发和工程转化,重点围绕微阵列和微流控技术,开发出了微阵列生物芯片平台系列化仪器设备及以微流控芯片为核心的新一代集成式临床检验仪器、便携式现场快检装备及远程诊疗技术服务系统,为临床诊断、检验检疫、基层医疗等领域提供整体解决方案。

微阵列生物芯片平台

微阵列生物芯片

 

微阵列芯片平台包括从芯片制备到芯片反应、芯片扫描的全系列仪器设备,以及一体化芯片工作站。该平台可广泛用于感染性疾病、遗传性疾病、肿瘤相关疾病的临床诊断及基础研究,使博奥成为国内少有的整套生物芯片配套设备研发生产企业。

微流控生物芯片平台

微流控生物芯片平台包括恒温扩增碟式芯片平台、全集成碟式芯片平台、全集成DNA指纹靶基因测序平台等。平台相关仪器及微流控芯片可用于感染性疾病和遗传性疾病临床诊断、出入境检验检疫、航天医学以及公共安全等多个领域。

 

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微系统工程实验室

微系统工程实验室拥有可用于硅基、玻璃基和塑料基芯片研发和生产的全套微加工工艺设备,可完成包括基片准备、光刻、薄膜沉积、湿法腐蚀、电铸模具、塑料热压、芯片封装及测试等在内的全系列微加工工序,除为公司提供配套的微加工技术支持和技术储备,也面向国内外的公司、科研高校提供微流控、微机电系统和芯片实验室等相关领域的微加工技术支持。

部分工艺展示

 

部分工艺展示

健康科学研究院致力于结合传统医学和现代分子医学,在“健康评估-健康干预-健康监控”方面,开展新型健康管理技术的研究与开发,为落实“预防为主、中西医并重”的国家卫生与健康方针政策提供适宜技术。主要研究与开发领域涉及遗传与出生缺陷、肿瘤液体活检、分子版本草纲目、中医体质辨识等相关平台共性技术。

肠道菌群16S rDNA全长扩增子测序技术

本项目基于分子标签和环化文库技术,对16S rDNA全长扩增子进行测序,并结合生物信息分析,组装形成16S rDNA全长序列,用于肠道微生物多样性及群落组成差异研究。相比于16S rDNA 部分高变区测序,16S rDNA全长测序具有分类到种及定量准确性高的优势。

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肠道菌进化发生树

 循环肿瘤细胞(CTC)富集及单细胞多组学分析技术

本项目通过生物芯片技术对CTC进行高效富集,操作简单、方便快速、细胞活性高。此外,还开发了临床应用型多组学高通量测序技术和分析方法。在CTC单细胞样本分离、富集、培养、组学测序等方面提供了重要共性关键技术,申请6项专利和11项计算机软件著作权,形成7项标准操作规程。该项目获得2016年“精准医学研究”国家重点研发项目支持,并获得2019年北京市科技服务促进专项专业科技服务开放平台支持。

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外周血循环核酸(cfDNA)染色体不稳定性检测

cfDNA染色体不稳定性检测项目通过受检者采集5 mL外周血,利用高通量测序技术及生物信息学方法分析受检者外周血游离DNA的染色体不稳定性,用于肿瘤风险评估。

健康人群和肿瘤患者外周血循环核酸(cfDNA)染色体不稳定性检测结果

 

健康人群和肿瘤患者外周血循环核酸(cfDNA)染色体不稳定性检测结果

循环肿瘤DNActDNA)突变检测技术

循环肿瘤DNA突变检测是近年来新兴的一项肿瘤液体活检技术,具有无创、可动态监测的特点。目前开展的循环肿瘤DNActDNA)突变检测技术,基于捕获测序,可实现对基因突变、插入/缺失、拷贝数变异、基因融合的分析,能检测超低频率的突变(低至0.5%)。

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分子版本草纲目

传统中药数量过万种,且其内在的作用机制和原理难以解释。博奥生物利用源自清华的HTS2(基于高通量测序技术的高通量药物筛选平台)平台和博奥自有的全转录组高通量药物筛选平台,对动植物、矿物、微生物等天然产物和中药民族药进行分子功能挖掘,建立分子版本草纲目特征图谱,用于经典名方、传统验方等科学内涵的研究和传承创新。目前已完成6000余种植物粗提物和单体化合物及600余种药典收录的中药民族药3种细胞系信号通路活性调节图谱,初步筛选出具有降血糖、调节血脂、抗肿瘤和调节免疫功能的数十种候选药物。相关研究发表于Molecular Pharmaceutics 2018Communications Biology 2019Phytomedicine2019)等杂志。此外,正在开展心衰、过敏性鼻炎、骨关节炎、肝纤维化及抗结核等善方研究。该平台入选2019年北京市新产品新技术(服务),为中医药现代化研究提供了创新工具。

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骨关节炎善方研究

本项目通过对传统中医痹症理论和现代骨关节炎病理研究相结合,构建炎性细胞模型,基于分子本草药筛平台,对传统中医经典名方进行解析和传承创新。目前,基于经典名方优化和传统黑膏药剂型优化,形成1款伸筋止痛膏,正在开展药效评价研究。

骨关节炎善方研究

 

骨关节炎善方研究

九种体质的多组学分析研究

 

中医通过大量古今文献检索和统计分析,将中国人的体质分为九种基本类型,包括平和质、气虚质、阳虚质、阴虚质、痰湿质、湿热质、血瘀质、气郁质和特禀质。除平和体质外,其他八种体质都统称为偏颇体质,不同的体质有对应的一些高发疾病谱。通过与北京中医药大学合作,开展转录组、代谢组、肠道微生态组多组学中医体质辨识研究,并通过生物信息学分析,对九种体质进行客观精确辨识。

利用代谢组学将平和、湿热、特禀、阳虚和阴虚五种体质明显区分

 

利用代谢组学将平和、湿热、特禀、阳虚和阴虚五种体质明显区分

茶叶功能研究

 

利用转录组学、宏基因组学、虚拟筛选等方法解析代用茶“老鹰茶”降胆固醇的分子机制和活性成分,发现饮用老鹰茶可以对高胆固醇血症引发的心血管疾病进行预防和干预。另外,研究还发现老鹰茶提取物可以改善与脂代谢有关的肠道菌群紊乱,且含有极低的咖啡因含量,没有兴奋作用,尤其适合咖啡因不耐受人群。该研究成果2019年由生物芯片北京国家工程研究中心及清华大学医学院研究团队发表在Nature出版社旗下子刊Communications Biology 上。

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健康技术研究院致力于医疗健康创新技术的研发,全院集合了工程、医学、信息技术与人工智能等多学科高端人才,凭借多年生命科学仪器和医疗设备的研发基础,全力推进在中医诊疗智能化、健康体征监测 / 检测和人体机能增强等方向的研发工作,为健康管理和健康养老等应用场景提供创新技术和解决方案。

中医智能诊疗平台

  • 望目智能诊断系统平台

白睛无影成像健康智能分析系统基于传统中医目诊实践和现代医学球结膜微循环理论,采用人工智能的AI技术和无影成像的光学技术对眼象进行高清采集、典型特征提取和综合分析,生成人体健康状态评估报告。报告从中医证候、易发病症等角度对身体的健康状态做出全面评估,并为受检者制定个性化、全方位的健康管理建议。

 

该系统在专病筛查应用上有巨大的应用潜力,正在与上海市第六人民医院开展血糖异常和眼象关联关系研究。在北京大学第三附属医院通过对数百例不孕症患者和妊娠期疾病患者的眼象采集分析结果表明,借助人工智能技术,该仪器可准确地通过眼象特征分析来识别部分不孕症患者的发病危险因素,也可以比较准确地识别妊娠期疾病患者。目前,白睛无影成像健康智能分析系统已获国家医疗器械注册证(注册证编号:川械注准20182160164)。在该仪器的基础上,基于移动设备的便携式眼象健康成像仪也在研发之中。

 

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  • 多模望诊系统平台

多模望诊是一款集目诊、舌诊、面诊于一体的综合中医望诊设备。该设备可以完整采集人的目、舌、面的准确图像,并自动进行特征提取和分析,以辅助中医专业人员进行综合诊断。

该设备结构简单、设计合理,用户操作方便,可以快速获取客观化的图像信息,并给出健康状态辨识,可广泛应用于综合体检中心、社区医疗卫生服务、国医馆及养老院等机构。

 

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  • 智能罐诊系统平台

罐诊技术是根据我国传统的中医理论,所谓“有诸内者,必形诸外”,“视其外应,以知其内脏,则知所病矣”。通过拔罐的部位、罐区内皮肤的变化,可以推断病变的性质、部位与内脏的关系。罐诊仪通过图像采集器拍摄罐象信息,罐象通过wifi传输到移动终端(手机或pad),由移动终端上传到云端,在云端进行人工智能分析,结果可登录app下载、查询。

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  • 全自动艾灸系统平台

中医艾灸疗法早在《黄帝内经》中就有记载,该疗法用艾叶制成的艾灸材料产生的艾热等刺激体表穴位或特定部位,通过激发经气的活动来调整人体紊乱的生理生化功能,从而达到治未病及健康调理目的。传统艾灸疗法存在产生烟雾无法排除、艾灸部位贴合度不高以及温度不可控等不足,使艾灸疗效和体感舒适度大打折扣。全自动艾灸系统充分利用艾灸疗法的艾烟药用成分、光辐射效应、温热刺激、芳香疗效,同时将传统艾灸疗法通过工程化手段加以提升,实现传统疗法、滤烟限味、适型设计、自动点火、智能控温和并行艾灸六大核心功能,大大提高了艾灸的疗效和体感舒适度,并有效节约了治疗时间。

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人体机能增强平台

  • 安全如厕智能起身器

 

安全如厕智能起身器是专为行动不便者设计的一款辅助如厕设备。I代设备可以通过电动方式调节起身器的高度与角度,实现如厕时自主起身落座, II代设备增加了实时监测心率和血氧饱和度、监测数据实时上传APP并预警、以及SOS一键报警等功能。该设备可满足老年人及下肢不便人群的自主如厕需求,以及降低长时间如厕导致的健康风险问题,可广泛应用于家庭、养老机构、康复医院、社区公共机构等。

 

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智慧健康养老平台

智慧、健康、安全、无障碍,针对中国2亿多老人常见的健康状况和日渐衰退的身体机能,专门打造多维度关爱老人、自我健康管理的居家养老平台,让老年人想病不易,老有所养,安享晚年。

智慧健康辨识·适老化设计·人文关怀

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生物信息研究院致力于从基因到体质、从静态到动态的全人群、全生命周期和全类型生命信息的采集、管理、分析和应用研究。研究院围绕生物信息学、健康医疗大数据、智能移动健康应用开发等三个业务方向组建了涵盖生物信息学、计算机科学、医学、统计学等多学科人才的研发团队,构建了标准化、平台化、可视化的生命健康大数据管理和分析的软硬件系统。

研究院为生命科学研究和医疗健康管理提供全方位信息技术解决方案。目前已建成PB级的生命健康大数据中心,通过ISO27001信息安全管理体系认证,并获得国家信息系统安全等级保护三级备案;搭建了组学数据分析、健康医疗大数据、智能移动健康三大云平台,并自主研发了全组学数据分析系统、社区健康筛查与健康管理系统、健康智慧云系统、情志调理系统、临床电子病历系统、样本跟踪管理系统等应用系统。

生物信息平台

  • 组学数据分析

研究院建立了包括基因组、表观基因组、转录组、蛋白组、代谢组、宏基因组、免疫组等在内的全组学生物芯片、测序数据分析平台以及知识库平台。

组学数据分析系统

 

组学数据分析系统

1、基因组学数据分析

支持全基因组、全外显子组和靶向测序等重测序项目分析的流程化、标准化和自动化,并整合多个分析模块,支持变异检测、变异注释和相关疾病注释等分析。

2、微生物组学数据分析

支持基于16S rRNA基因区段测序项目的全自动化数据分析,并快速实现OUT聚类、物种组成注释、多样性分析和差异分析等功能,辅助科研项目的快速推动。

3、转录组学数据分析

支持进行转录组测序数据比对、差异基因筛选、通路富集分析和融合基因检测等,实现了转录组分析流程的自动化,显著减少了分析时间。

4、表观组学数据分析

支持DNA甲基化芯片数据的处理、不同分组样本的差异分析和血液样本细胞组分分析等,支持自动化分析模块,能够实现表观组项目的快速分析与处理。

5、染色质免疫共沉淀测序数据分析

支持全基因组范围内完成转录因子的结合位点或组蛋白修饰位点的快速检测,能够有效完成DNA与蛋白质的相互作用分析并确定相关位点,同时支持用户根据需求灵活选取不同参数进行分析。

6、免疫组学数据分析

支持TCRBCR数据的IMGT基因片段比对和V/D/J分析,构建免疫组库表达谱,并对样本免疫系统TCR/BCR多样性进行全面评估,同时支持分组样本间的差异分析。

 

  • 组学知识库

1、药物基因组

药物基因组学以功能基因组学和分子药理学为基础,结合药代动力学和药效动力学,分析遗传变异对药物反应的影响,有助于指导临床医生根据患者个体遗传特征选择适当的药物剂型和用药剂量,获得最优化的临床用药指导。目前,药物基因组学数据平台包含两个主要的应用方向,肿瘤药物治疗决策支持系统和精神类疾病精准用药解读系统。

 药物基因组知识库

药物基因组知识库

2、基因型-表型关系数据库

基因型-表型关系数据库可以用于对基因检测结果的注释和解读。针对变异位点给出相关的基因型-表型关系信息,这些信息包括变异描述、疾病/表型名称、变异的致病性、相关文献、相关数据库交叉链接等,也可以作为知识库为医疗健康专家系统提供必需的知识。

基因型-表型关系数据库

 

基因型-表型关系数据库

健康与医疗大数据

  • 健康医疗大数据平台

健康医疗大数据平台基于混合云架构,建立了面向百万人群多维健康数据存储、管理和分析的分布式系统,建立了健康与医疗大数据的通用存储和分析框架,并在此基础上根据不同应用领域和分析目标,针对性地开发数据分析和建模算法。通过该平台可以实现健康与医疗资源和服务向个人用户的延伸,探索基于大数据的新型区域医疗与健康服务应用模式。

健康医疗大数据平台

 

  • 智能数字黄帝大脑

智能数字黄帝大脑依托移动互联网、云计算、大数据技术,通过采集用户实时和准实时的多维健康数据流,经过融合了中西医理论和成果的、基于人工智能的集成分析,提供“表里如一”的健康检测结果,进而实现健康风险和状态预测,并个性化制定包含中医、膳食、运动、情志调理的健康管理计划,最终实现健康预警、疾病预测、健康干预、综合防治的现代综合健康管理的终极目标。

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  • 健康医疗大数据挖掘

通过整合健康医疗领域相关的国家标准、卫生行业标准、企业标准,对国内数家知名三甲医院的超过30万人的体检数据进行了采集、清洗、存储和融合,构建了基于大规模并行计算的健康医疗大数据清洗和建模系统HealthModeler。基于人工智能技术研发了包括肿瘤早期诊断与个体化用药指导、脂肪肝和肝纤维化、糖尿病眼底病、多囊卵巢综合征等在内的16个临床辅助诊断模型和应用系统。其中,对脂肪肝和肝纤维化的辅助诊断准确率分别达到96.20%77.42%;对眼象辅助多囊卵巢综合征(PCOS)的辅助诊断准确率达到94.05%;对胃癌的辅助诊断准确率达到97.12%

 

  • 社区健康筛查与健康管理大数据系统

社区健康筛查与健康管理大数据系统旨在基于社区建立以慢病健康管理为核心,结合移动健康物联网和云计算技术,面向慢病健康预测和干预的端到端应用体系,为政府慢病防控工作提供辅助决策。该系统包括数据采集、数据管理、数据可视化、微信端公众号、医师端、健康管理APP等多个系统,并已获得国家信息安全等级保护第3级备案。目前,该系统已在重庆市两江新区、云南省昆明市和辽宁省阜新市协助开展了社区健康筛查与管理项目,且在重庆市两江新区建成目前国内第一个也是最大的一个健康人群糖尿病数据库。

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智能移动健康

  • 健康魔镜系统

健康魔镜通过采集多维健康数据,经过基于人工智能的集成分析,形成“预测-预警-诊断-干预-康复”的个人健康管理闭环应用体系。该系统面向个体,采集包括体质、基因、生理、小分子、影像、生活环境、心理等多方面数据,构建虚拟的健康数字人体,并通过基于人工智能的“健康大脑”集成分析后提供由里到外、表里如一的健康检测结果,进而实现健康状态预测,提供个性化健康管理和干预的方案。

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  • 智能移动健康平台

智能移动健康云基于移动可穿戴、便携式智能健康检测设备,通过蓝牙、Wi-Fi和电信网络等数据传输技术将检测数据通过HTTPs协议安全地传输至云平台进行存储,并提供跨平台的应用程序以实现健康监测数据的统计分析和展示。

智能移动健康平台支持心电、血压、体重和体脂、血液生化指标、运动、睡眠、生活环境等方面信息的全方位日常监测,还提供了跨平台(Web/iOS/Android)的可视化交互界面,向用户反馈和展示健康数据统计信息,对监测指标的异常情况进行分级预警,并提供可能的干预措施。

 

  • 健康智慧云

健康智慧云建立了包括移动物联平台、智能健康大脑平台、健康管理APP在内的,支撑“身、心、境”大健康管理的服务体系。通过对用户多维健康数据进行集成分析后,将提供由里到外、表里如一的健康检测结果,进而实现健康风险和状态预测,并辅助健康管理师制定包含中医、膳食、运动以及情志调理的健康管理计划、安排医疗就诊资源、跟踪随访管理的情况等系统的健康管理实施方案,在管理自身健康的同时,还能够实现对亲友家人的同步管理,真正实现了健康预警、疾病预测、健康干预及综合防治的现代综合大健康管理终极目标。