基因检测在肿瘤临床领域的运用系列专题(1)

2023-05-10 14:56:27

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引言


对于肿瘤,很多人谈癌色变、望而生畏;对于基因,则被视为“生命密码”,被寄予无限厚望!过去二十年,随着生命科学和检测技术的不断发展,从人类基因组计划到美国精准医疗的“登月计划”,基因宛如一位蒙着面纱的“美少女”,慢慢被揭开其神秘而令人向往的面容,基因检测也成为生命领域,尤其是癌症领域最热门的话题之一。

 

随着检测技术和分子生物学的发展,基于基因检测的肿瘤精准医疗(分子靶向治疗)在肺癌、肠癌、恶性黑色素瘤等肿瘤领域(尤其是EGFR突变的非小细胞肺癌)开始展露锋芒,很多过去预期寿命只有短短几个月的晚期癌症患者生命得到了显著延长,几年不再是梦想,也让长期“带瘤生存”成为可能!

 

基于基因检测的精准医疗毫无疑问是很多癌症患者获得新生的希望,但是鉴于许多肿瘤的多基因突变特点、基因/基因和基因/环境相互作用的很多机制尚未探明,注定了精准医疗在肿瘤领域的充分运用还有很长一段路要走。

 

精准医疗是希望,但是亦被某些“标题党”过度神话,为了与大家一起更好地认识基因检测在肿瘤领域的运用,《指南解读》主编黄志锋医生邀请来自至本医疗科技的CEO、好友王凯博士共同撰写此专题,敬请大家关注,也欢迎大家一起交流探讨、帮忙批评指正!

 

作者简介:

感谢张金丹、庞菲帮忙查阅文献、一起撰稿!


基因检测的发展历程 


1.什么是基因?基因与肿瘤的关系?


基因是指带有遗传讯息的DNA片段,亦称遗传因子。基因支持着生命的基本构造和性能,储存着生命的种族、血型、孕育、生长、凋亡等过程的全部信息。生物体的生、长、衰、病、老、死等一切生命现象都与基因有关,基因是决定生命健康的内在因素。遗传和环境(外在因素)互相依赖,演绎着生命的繁衍、细胞分裂和蛋白质合成等重要生理过程。

 

肿瘤是机体细胞在内外致瘤因素长期协同作用下导致其基因水平的突变和功能调控异常,从而促使细胞持续过度增殖并导致发生转化而形成的新生物。

 

顾名思义,肿瘤与基因突变密切相关!

  

2.什么是基因检测?


基因检测是通过血液、其他体液、或细胞对DNA进行检测的技术。


基因检测可以用于疾病风险的预测、诊断与治疗。在疾病的预测方面,利用基因检测技术发现疾病易感基因,并评估罹患遗传疾病风险的高低,及早辅助患者更好的预防疾病;在疾病诊断方面,则可借助基因检测技术,帮助临床病理更好的进行疾病的判断和确认,据统计,目前有1000多种遗传性疾病可以通过基因检测技术做出诊断;对于疾病的治疗,基因检测技术找到疾病发生的内在驱动基因,通过了解疾病的内在分子机制,更好的指导临床医护工作者选择相应的治疗药物,如对肺癌患者EGRF、ALK等基因进行检测,以此来选择合适的靶向药物

 

3.基因检测与传统医疗检测的区别


传统的医疗检测手段是针对疾病的具体症状或已有病变进行检测。现代科学的发展促进了医疗检验手段的进步,可以深入细微之处对疾病进行纵向或横向的剖析。大家都知道,人体的基本组成部分是细胞,如果可以对细胞展开一种实质的剖析,就可以找到疾病产生的根源。如癌症是人体细胞发生突变并大量复制的结果。


以癌症为例,一般医疗检测手段是要看身体是否已经有癌细胞存在,而对于没有产生癌变但已经具有风险的细胞却无从得知。通过基因检测不仅可以告诉您所患某种类型的癌症风险有多大,而且对于已患癌症的患者,基因检测还可以找到癌症发生的相关驱动基因,并以此有针对性的选择合适的药物进行靶向治疗。

 

4.基因检测技术的发展历程


相比较人类基因缓慢的进化速度,有关基因检测的速度和能力的进化在这短短的40年内可谓“天翻地覆”,其基因检测技术也经历了3个时代的发展历程:

 

a)第一代基因检测技术

第一代基因检测以Sanger法的出现为主要标志,而首台商业化基因检测测序仪对改法进行了改进,它以荧光信号接收和计算机信号分析代替了核素标记和放射自显影检测体系。而1995年推出的首台毛细管电泳测序仪PRISM 310更是使测序的通量大大提高。Sanger测序是最为经典的一代测序技术,时至今日依然是基因检测行业的金标准。

图1:第一代基因测序仪

发展历程:

b)第二代基因检测技术

第二代高通量基因检测技术主要通过DNA片段化构建DNA文库、文库与载体交联进行扩增、在载体面上进行边合成边测序反应,使得第1代基因检测技术中最高基于96孔板的平行通量扩大至载体上百万级的平行反应,完成对海量数据的高通量检测。由于该技术需要对DNA进行片段化处理,并对数据进行大规模拼接,因此需要后台强大的生物信息软硬件来支持。

 

二代基因检车技术目前已经在基因组、转录组等组学检测,在指导疾病分子靶向治疗、绘制药物基因组图谱指导个体化用药、感染性疾病的病原微生物宏基因组鉴定及通过母体中胎儿DNA信息进行产前诊断等方面已经获得了较为广泛的应用。

图2:第二代基因测序仪

发展历程:

c)第三代基因检测技术

第三代基因检测技术的核心理念是以单分子为目标的边合成边测序该技术不需要经过PCR扩增,实现了对每一条DNA分子的单独检测。

图3:第三代基因测序仪

发展历程:

注:三代测序目前暂时还处在基础科研阶段,还未走向临床运用。


随着基因检测技术的不断发展,检测成本也在逐步下降,花费几百美元测一个人的基因组的目标相信很快就将实现。届时,对肿瘤诊疗的临床指导以及对于遗传病的诊治将变得更为简单、快速,并有望从基因组水平上指导个体的医疗和保健,从而进入个体化医疗的时代。


(转载请联系公众号"指南解读"黄医生个人微信号:30842121)

注:文章图片来自互联网,版权归原作者所有!


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