技术进展

分子诊断将彻底打破常规诊疗方式

字号+ 作者:基因谷 来源:文汇网 2016-12-20 16:02 我要评论( )

产前诊断、肿瘤预测、找寻未知传染病的元凶,近年来出现的一项新技术,正把这几个不相关的事联系到一起,它就是分子诊断,医生对之兴奋,产业为之疯狂,学术杂志为了它又发综述,又发论文,分子诊断红透医学界。 它到底是一种怎样的技术,将对医学带来什么深

产前诊断、肿瘤预测、找寻未知传染病的元凶,近年来出现的一项新技术,正把这几个不相关的事联系到一起,它就是分子诊断,医生对之兴奋,产业为之疯狂,学术杂志为了它又发综述,又发论文,分子诊断红透医学界。

它到底是一种怎样的技术,将对医学带来什么深刻的改变?近日,上海市医学会分子诊断专科分会正式成立,并举行首次学术论坛。这是我国首个分子诊断学术分会,发起人“来头”不小,由第二军医大学附属东方肝胆外科医院王红阳院士、上海交通大学Bio-X中心主任贺林院士、上海市儿童医院曾溢滔院士、上海中山医院院长樊嘉教授等倡议成立。

“分子诊断这一前沿技术在遗传性疾病、优生优育、肿瘤、微生物感染、代谢疾病等很多领域正在开展临床应用探索,它正聚集起多学科的临床与研究力量。”东方肝胆医院实验诊断科主任、上海市医学会分子诊断专科分会首任主任委员高春芳教授告诉记者。

打破常规诊疗

传统治疗是将相同的诊疗方案应用于患有同一类疾病的患者,分子诊断更注重找到患者之间的“差异”,把“个体化治疗”向前推进一步。

很多人都去医院做过血检、尿检,这些临床实验检查能帮助医生做出诊断与治疗决策,但谁会对这些不起眼的检查留心再三?分子诊断横空出世,提醒我们要改改这固有印象了。

近三十年,分子诊断技术不断进步,包括一代测序、高通量测序(又称“二代测序”)、基因芯片等。它广泛用于感染性疾病、优生优育、遗传病、肿瘤、代谢性疾病等。

在《自然-遗传学》杂志列出的未来5-10年最有希望为改善各国健康状况做出贡献的十大关键生物技术里,位居第一的就是分子诊断技术。

分子诊断在感染性疾病中的一大应用与优生优育相关。母亲感染TORCH(一组病原体的缩写,包括HIV病毒、梅毒等)后会发生母婴传播,可能导致流产、早产、死胎、胎儿畸形等。既往TORCH检测手段有限,分子诊断技术可帮助医生做出更正确的临床决策,是实现优生优育的重要检查手段之一。

无创产前基因检测、第三代试管婴儿技术是分子诊断技术在优生优育领域的又一成功应用。以无创产前诊断为例,它避免了羊水穿刺等传统侵入式诊断带来的风险,利用基因测序技术对母体外周血浆中的胎儿游离基因进行测序,从而获得胎儿的遗传信息,据此判断胎儿是否患有一些染色体疾病。随着“二胎”政策推开,高龄产妇增加,无创产前分子诊断技术的应用颇具现实意义。

此外,分子诊断在罕见病、遗传病、慢性病等领域都发挥出令人鼓舞的效用。不过,最令科学家兴奋的是它在肿瘤领域的前景。

“它将彻底打破常规诊疗方式。”高春芳谈到分子诊断在指导肿瘤分子分型、靶向药物选择和预后监测等方面带来的变革。

比如,传统治疗是将相同的诊疗方案应用于患有同一类疾病的患者,再根据每个人的治疗情况和医生的经验调整诊疗方案。分子诊断则可以通过检测患者的分子特征,找到患者间的差异,把个体化治疗向前推进一步。

具体来说,传统用药是采用一个标准,但落到病人可能会碰到:用A药不行,换B药,A、B不行,再换C药……结果是占用了有限的医疗资源,又可能延误治疗时机。分子诊断让用药模式发生根本改变,医生可依据敏感或耐药筛选药物,依据个体代谢的快慢型设定药物剂量。这种个体化用药方式在肿瘤化疗、抗凝药物、降脂药物等都已进入应用探索。

如果说这是对药物效果的预测,分子诊断更在肿瘤预测方面崭露头角。好莱坞影星安吉丽娜·朱莉正是通过早期分子诊断检测到易感基因,从而尽早将乳腺、卵巢切除,降低患病可能。

两个神奇“队友”

分子诊断技术在肿瘤领域的应用已成为热点,其核心技术正是基于基因扩增的PCR技术,以及与之相关的液体活检技术。传奇的PCR技术斩获了诺奖,并被认为正是它推动了临床实验医学迈入分子诊断时代。

分子诊断技术在肿瘤领域的应用已成为全球学术界的大热点,它的核心技术正是基于基因扩增的聚合酶链反应(PCR)技术。科学界从不缺乏传奇,但PCR的传奇十分值得说说。

曾有人问,末代沙皇尼古拉二世、1918年大流感病毒、电影《侏罗纪公园》,以及辛普森杀妻案,这四件事有什么相关?PCR技术就是生生地把它们连到一起!

1983年4月的一个周末晚上,“化学界浪子”凯利·穆利斯驾车在北加州的高速公路上飞驰,突然他兴奋不已,他想到了DNA扩增技术。天知道他是否将蜿蜒的山路与双螺旋结构联系起来,科学家的脑路令人难以捉摸。数月后,他真的发明了PCR技术。一时间,相关文章出现在顶级科学杂志上,PCR技术应用研究遍地开花。1993年,穆利斯因PCR技术获得诺贝尔化学奖。

“用一个单分子DNA,PCR能在一个下午产生100百万个相似的分子。”穆利斯曾轻描淡写地描述PCR技术,但这不妨碍该技术如同阿基米德拿来撬动地球的杠杆一样撬动起生命科学研究。

PCR技术,简单说,就是能将微量的DNA大幅增加。因此,无论是化石中的古生物、历史人物残骸,还是几十年前凶杀案中凶手所遗留的毛发、皮肤或血液,只要能分离出一丁点的DNA,就能用PCR加以放大,进行比对。这正是“微量证据”的威力所在!设想一下,只需要一点点DNA,就能追捕到众多生物信息线索,这个“微量证据”打开了医学界的无限想象空间。

这里就要说到液体活检技术了,它是PCR技术的成功应用之一,也是推进分子诊断技术大发展的又一神奇“队友”。

作为一种最新的血液检测方法,液体活检正在肿瘤诊治领域大放异彩,并在2015年荣登《麻省理工科技评论》年度十大突破技术榜单。

在健康的人体内,每时每刻都有DNA片段流入血循环,肿瘤排出的DNA片段也夹杂在其中。下一代测序技术的到来让使用液体活检分析游离肿瘤DNA成为可能,因为它能区分肿瘤DNA序列与正常DNA序列。而且,新一代数字PCR技术能让研究人员量化检测一段特定的肿瘤DNA序列,即使肿瘤DNA的水平只占血液中游离DNA总量的千分之一。因为PCR的“微量证据”威力具有强大的扩增DNA能力。

也就是说,液体活检可以捕获到肿瘤脱落进入血液的微量肿瘤细胞或DNA,从而替代从肿瘤本身提取组织的活检方式。患者只需要验血,而无需经历痛苦的手术活检、穿刺活检等传统方式。

与传统的组织活检相比,液体活检有着迅速、便捷、创伤小等众多优点。这是检测方法的巨大进步,因为医生可以第一次非介入性地、可重复性地抽取肿瘤样本,从而可以建立基因表达谱、实现靶向突变用药、快速判断治疗是否有效,以及根据肿瘤的发展而调节治疗方案。

在美国,已有临床医生用液体活检来监测肿瘤对治疗的反应,预测肿瘤复发。从长远角度来看,液体活检还能帮助医生在患者未出现任何症状时发现最初期的肿瘤。从血液中游离的DNA片段中取得的基因组信息甚至可以指出体内肿瘤发源的部位。

正是由于这些原因,大量投资涌入开发液体活检的初创公司。今年,《自然》还发文对不同类型的液体活检进行盘点。文中介绍了美国医生利用新一代PCR技术追踪游离DNA来监测治疗后的转移性黑色素瘤。

在美国德州的MD安德森癌症中心,已有约10%的有转移性大肠癌患者开始接受液体活检,并发现了肺部转移。很多医生表示,此前的肺部穿刺活检,太不容易。在费城,液体活检比常规检查提前了几个月,查出了病人的乳腺癌复发。因为在症状出现前,脱落在血液里的癌细胞等于提前泄露了癌细胞群落的扩张步伐。

《自然》还谈到液体活检的新发展,即不但可从血液,还可从尿液等其他体液获取生物信息。这将比从血液中提取更容易、更便捷,对患者的创伤也更小。

距离普通人有多远

技术跑得太快,我国与国外差距不大。当务之急,规范跟上,分子诊断应用方能走得更稳、更远。

说了这么多,人们最关心一个问题:分子诊断距离普通人到底还有多远?

“由于分子诊断技术门槛高,只有具有资质的医疗机构或者实验室才能胜任。”高春芳告诉记者,近年来,国内的分子诊断技术取得了快速发展,国家投入了大量科研经费,国内的研究水平与国际先进水平的差距不大,不过我国的分子诊断在临床上还没大规模应用。

目前,上海有5家三甲医院具备肿瘤高通量测序分子诊断资质(国家卫计委试点单位),110多家实验室具有从事临床基因扩增的资质。

在我国,分子诊断技术兴于2000年后,发展极为迅猛。“技术跑太快了,有些东西还在研究阶段,在应用中需要正确的解释。”“现在国内新兴生物技术公司形成联盟的很多,在分子诊断技术方面我们有不少自主研发产品,与国外并驾齐驱,希望占得先机。”“很多情况下是市场牵引规范在往前走,学界已经行动起来,希望形成第三方专家意见,为分子诊断在我国更好的应用研究与探索提供政策上放开的决策依据……”关切分子诊断的专家意见很多。

在专家看来,分子诊断相关的人员、实验室资质、项目收费、报告规范解读等方面还存在不少制约因素亟待解决,这里需要监管部门的重视,也需要行业的规范与自律,更需要负责任的科学家在实践中不断提高我们的临床分子诊断水平。促进分子诊断学科的快速发展,被认为是缩短我国临床诊疗水平与国际差距的重要方向,也是推进精准医学的一大突破口。

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