分子诊断是将分子生物学原理和技术应用于疾病诊断而产生的一门新兴的检验医学分支学科,是利用分子生物学的技术和方法研究人体内源性或外源性生物分子和分子体系的存在、结构或表达调控变化,为疾病的预防、预测、诊断、治疗和转归提供信息和决策依据。分子诊断技术深化和扩展了检验医学的内涵和外延。国家精准医疗计划的启动和个体化医学的发展要求,必将持续推动我国分子诊断技术的进步。
目前,我国常规开展的分子诊断技术平台主要有流式细胞术、分子杂交技术、DNA测序技术和核酸扩增技术。随着我国分子诊断技术平台的逐步完善,分子诊断相关检医院检验科和病理科开展,特别是在检验科感染性疾病、遗传性疾病、药物基因组学和肿瘤个体化治疗等多个检测领域已取得了长足的进步。
(一)感染性病原体检测分型
随着各种病原体基因结构的阐明,利用分子诊断技术能早期、快速、敏感、特异地检测感染性病原体核酸。此外,对耐药菌株的早期检出能够及时准确使用抗菌药物,减少耐药株的产生,同时控制耐药性的传播。在感染性疾病的临床应用方面,采用LuminexxMAP液态芯片、原位杂交、PCR-斑点杂交等技术方法对人乳头状瘤病毒(HPV)DNA检测;采用real-timePCR技术检测结核杆菌DNA、各型肝炎病毒DNA或RNA、人类单纯疱疹病毒(HSV)DNA、淋球菌、沙眼衣原体、梅毒螺旋体、生殖器支原体、肺SARS病毒RNA等;采用原位杂交检测EB病毒编码的小RNA;采用PCR结合测序技术快速鉴定高致病性H1N1甲型流感、H7N9禽流感等,这些检测应用已在感染性疾病的诊断及疗效评价方面取得了良好的效果。
(二)遗传性疾病诊断
分子诊断在遗传性疾病的筛查鉴定方面优势明显,通过对患者染色体和基因靶点的检测进行遗传筛查和鉴别诊断,可同时对家族性遗传病的发生进行预测。目前,国内主要通过染色体核型分析、荧光原位杂交技术、real-timePCR技术等检测染色体畸形,辅助产前遗传性疾病的筛查。通过高通量DNA测序、荧光定量PCR等检测相关基因的结构和表达变化,辅助进行生殖系统和神经系统等遗传疾病的诊断。特别是近年来,随着高通量测序技术的发展成熟,出现了基于高通量测序技术的无创产前基因检测(non-invasiveprenataltesting,NIPT)技术。目前在临床上成熟应用于染色体非整倍性疾病筛查,主要是21-三体(唐氏综合征)、13-三体(Patau综合征)和18-三体(Edwards综合征)三种疾病的产前筛查。
(三)药物基因组学
对药物代谢酶和药物靶点基因进行检测可指导临床针对特定患者选择合适药物和给药剂量,实现个体化用药,提高药物治疗的有效性和安全性,防止严重药物不良反应发生。目前我国食品药品监督管理局(CFDA)已批准了一系列的个体化用药基因诊断试剂盒。根据检测项目所涉及的基因在影响药物反应中的作用机制和被测靶分子(RNA或DNA)的不同,个体化用药分子检测项目包括药物代谢酶与转运体基因遗传多态性检测、药物作用靶点基因遗传变异检测、其他基因变异检测和药物作用靶点基因mRNA表达检测4种类型。应用的检测技术平台主要为第一代测序、焦磷酸测序、real-timePCR和HRM方法等,可开展的药物代谢酶和药物作用靶点基因检测项目主要有:APOE多态性检测、CYP多态性、TPMT多态性检测、VKORC1-GA多态性检测、HLA-B位点等位基因检测、ERCC1mRNA表达检测和TUBB3mRNA表达检测等。
(四)肿瘤个体化检测
已知的肿瘤易感性基因有APC、BRCA1、RB1、WT1、hTERC和Ras等,分别与家族性腺瘤性息肉、乳腺癌、视网膜母细胞瘤、肾母细胞瘤、宫颈癌、消化道肿瘤相关。采用DNA测序和real-timePCR等检测相应基因的改变,可评价个体患病风险,进行疾病的早期预防和诊断。通过FISH技术检测染色体数目和结构异常,也可早期发现膀胱癌等恶性肿瘤的发生,筛选肿瘤易感人群。利用FISH技术检测染色体易位及其相应融合基因,如BCR/ABL融合基因、MALT断裂基因和IgH/CCND1融合基因对淋巴造血系统肿瘤分型、治疗药物选择和预后判断具有重要作用。
通过DNA测序、real-timePCR和FISH等技术检测基因扩增、突变、表达和多态性等,能够指导肿瘤靶向治疗。目前应用最为广泛的如乳腺癌HER-2基因扩增与化疗方案选择、EGFR基因突变与肺癌靶向酪氨酸激酶抑制剂(如易瑞沙、特罗凯)选择、KRAS基因突变检测与EGFR抑制剂治疗、EML4-ALK基因融合结合c-Met基因扩增与克唑替尼治疗评价、c-Kit结合PDGFRA基因型预测伊马替尼疗效等。基因表达谱研究在肿瘤分子分型及预后评估方面也起着巨大作用,在乳腺癌应用较为广泛,通过基因表达谱研究可将乳腺癌分为四型,分别是LuminalA型、LuminalB型、Her-2过表达型和Basal-like亚型。通过乳腺癌21基因real-timePCR检测,可评判早期乳腺癌复发风险及化疗获益情况。另外,诸如外周CTC以及ctDNA检测与肿瘤复发与转移等技术也逐步在国内获得初步应用。
目前,分子诊断技术快速发展,定量PCR技术出现高灵敏度和绝对定量检测,数字PCR也在临床上得到应用;NGS的发展促进了肿瘤和遗传性疾病的诊断和治疗,并直接推动了无创产前诊断技术的变革;液体活检以其无创性、准确性、动态性等独特的优势逐渐被临床医生认可,体液中的循环肿瘤细胞(circulationtumorcell,CTC)、循环肿瘤DNA(ctDNA)和外泌体(exosome)等遗传信息载体已成为热点。虽然开展分子诊断的实验室必须依据《医疗机构临床基因扩增检验实验室管理办法》实施,但是随着分子诊断新技术的不断涌现及涉及领域的不断拓展,分子诊断POCT及比传统分子检测更复杂的技术如NGS等进入临床,需要新的与之相适应监管模式和标准对实验室进行监管。同时,分子诊断专业其人员要求、质控方法、结果分析及解释等也有其自身特点,需要不断探索,寻求解决办法。
本文来源:选自《中华检验医学杂志》
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