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基因測序技術(shù)隨“新”而“動”

2014-05-29 22:15 閱讀:1143 來源:科技日報 責(zé)任編輯:潘樂樂
[導(dǎo)讀] 十年前,轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)還是一個方興未艾的全新概念,到今天,隨著技術(shù)的日新月異,它已經(jīng)成為令人矚目的研究焦點,其不斷實現(xiàn)的成果,為臨床領(lǐng)域的實踐提供了有效、便捷、廉價的服務(wù)手段和模式。

    十年前,轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)還是一個方興未艾的全新概念,到今天,隨著技術(shù)的日新月異,它已經(jīng)成為令人矚目的研究焦點,其不斷實現(xiàn)的成果,為臨床領(lǐng)域的實踐提供了有效、便捷、廉價的服務(wù)手段和模式。5月16日,在杭州舉辦的“2014轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)高峰論壇”上,賽默飛世爾科技公司旗下Life Technologies中國區(qū)儀器平臺消瘦總監(jiān)張焱女士指出,基因組工具的發(fā)展突飛猛進(jìn),轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)正從一個平臺深入到醫(yī)療領(lǐng)域的方方面面,創(chuàng)新技術(shù)和方法令人應(yīng)接不暇,臨床應(yīng)用迎來了前所未有的機遇期。為了能更好地順應(yīng)這一趨勢,無論是儀器設(shè)備的制造商和消瘦商還是研究人員,都需要和終端使用者密切聯(lián)系,共同開發(fā)出適應(yīng)市場需求的產(chǎn)品。

    基因轉(zhuǎn)化醫(yī)療服務(wù)成果顯著

    1992年,美國《科學(xué)》雜志首次提出了基因檢測從實驗室到病床的概念,2003年,美國**衛(wèi)生研究院(NIH)院長Zerhouni在《自然》雜志上為轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)發(fā)展畫出路線圖,希望填補基礎(chǔ)研究與臨床應(yīng)用之間的鴻溝。其“從實驗臺到病床”的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)理念,旨在將實驗室的科研成果轉(zhuǎn)化為有價值的臨床應(yīng)用。

    基因檢測就是典型的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)應(yīng)用。本世紀(jì)初,人類基因組草圖繪制的完成標(biāo)志著第一代基因測序技術(shù)的成熟,對一個或幾個基因的測序開始應(yīng)用在臨床上,對基因突變測量的分辨率得以提升,在傳染病的鑒定以及癌癥等致命性疾病的靶向治療中應(yīng)用廣泛。2013年5月,著名女星安吉麗娜·茱莉在《**》上發(fā)表了《我的醫(yī)療選擇》一文,宣布通過基因檢測,發(fā)現(xiàn)自己攜帶了“錯誤的基因”BRCA1,確定她罹患乳腺癌的幾率為87%,她選擇采取預(yù)防性雙側(cè)乳腺切除手術(shù),希望將這一風(fēng)險降至5%,這一舉動將基因測序轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的成果帶入全球公眾的視線,成為“從實驗臺到病床”的一次經(jīng)典嘗試,也為基因檢測技術(shù)市場帶來新的契機。

    通過對基因篩查和檢測,可盡早發(fā)現(xiàn)遺傳病因,進(jìn)行腫瘤風(fēng)險預(yù)測與個體化治療,依據(jù)藥物基因組學(xué)采用個體化用藥,對傳染病病原微生物和病毒的鑒定等,幫助醫(yī)生診斷疾病的型別,同時指導(dǎo)醫(yī)生對患者個體提出合理的解決方案,使得診療更安全、更快速和更有效。

    一代測序和新一代測序技術(shù)各有千秋

    目前,基因檢測的市場依賴于技術(shù)發(fā)展獲得推廣。一代測序在臨床上經(jīng)過了十多年的發(fā)展,逐漸建立了完整的體系,并不斷地將成本降低,漸漸的成為老百姓討論的話題,也反過來促進(jìn)了測序市場的發(fā)展。第一代檢測技術(shù)是對一個***基因片段做檢測,1986年發(fā)展至今已27年,技術(shù)上成熟、簡單、可靠;而新一代高通量測序可以對多個基因片斷進(jìn)行檢測并對單分子基因做大規(guī)模平行測序。

    實踐表明,以前完成一個人類基因組的測序需要3年時間,使用了新一代測序技術(shù)僅僅需要1周,在序列讀長方面比起第一代測序技術(shù)則要短很多。瑞士Viollier AG 實驗室負(fù)責(zé)人Kurth博士舉例說,對非小細(xì)胞肺癌中的ALK(間變性淋巴激酶)基因進(jìn)行測序,以前用PCR(多重鏈?zhǔn)椒磻?yīng)聚合技術(shù))抓取,時間大約1—3周,而使用了出自Life Technologies公司的Ion Ampliseq,即基于高通量新一代基因測序設(shè)備,調(diào)動目的基因或靶向基因的方法,使得基因檢測的時間只需1—2小時。

    從應(yīng)用角度上講,一代和新一代測序設(shè)備在功能上是并存關(guān)系,而非完全的替代關(guān)系。

    廣東省人民醫(yī)院廣東省肺癌研究所副所長、中心實驗室主任張緒超研究員認(rèn)為,作為分子檢測金標(biāo)準(zhǔn),一代測序已經(jīng)成為個性化治療廣闊市場的主角,而新一代測序則是未來基因檢測市場的應(yīng)用方向;其升級版本主要在實驗室和臨床試用階段,還沒有獲得廣泛的臨床應(yīng)用。

    測序技術(shù)與臨床結(jié)合應(yīng)用廣泛

    參加此次杭州轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)論壇的澳大利亞西澳大學(xué)的Richard Allcock教授一直做致病基因的篩查研究,從事過產(chǎn)前篩查、脊椎病等基因檢測。在對神經(jīng)肌肉疾病的基因測序中,他在Ion Torrent 測序平臺上,從336個相關(guān)基因中找尋69個相關(guān)基因,并從中發(fā)現(xiàn)了一種致病基因。Richard Allcock教授表示,首先,利用新一代技術(shù)要比一代技術(shù)節(jié)省時間,無須單個基因一隔一個比對,其次,疾病基因的找尋和檢驗應(yīng)該與臨床治療全面結(jié)合,一旦找到對應(yīng)致病基因的位點后,研究人員應(yīng)與臨床醫(yī)生相互合作,將臨床治療結(jié)果隨時反饋給研究平臺。由雙方共同提出臨床方案,應(yīng)該是未來基因測序應(yīng)用的一種最佳模式。

    藥明康德公司孫樂***士指出,美國在CLIA(臨床實驗室改進(jìn)修正案標(biāo)準(zhǔn))認(rèn)證實驗室中,采用Ion Torrent系列平臺及 AmpliSeq定制Panel進(jìn)行腫瘤基因檢測服務(wù),比如波士頓兒童醫(yī)院有產(chǎn)前遺傳病篩查的項目,M.D. Anderson癌癥中心、美國梅奧診所等醫(yī)學(xué)中心開展乳腺癌、直腸癌等癌癥相關(guān)的熱點基因檢測。

    數(shù)字PCR技術(shù)有待推廣

    數(shù)字PCR(Digital PCR-dPCR)技術(shù)是一種新的核酸(DNA/RNA)檢測和定量方法,與傳統(tǒng)定量PCR(qPCR)技術(shù)不同,其采用絕對定量的方式,不依賴于標(biāo)準(zhǔn)曲線和參照樣本,直接檢測目標(biāo)序列的拷貝數(shù)。由于這種檢測方式具有比傳統(tǒng)qPCR更加出色的靈敏度和特異性、精確性,dPCR迅速得到廣泛的應(yīng)用。

    據(jù)介紹,這項技術(shù)在極微量核酸樣本檢測、復(fù)雜背景下稀有突變檢測和表達(dá)量微小差異鑒定方面表現(xiàn)出的優(yōu)勢已被普遍認(rèn)可,而其在基因表達(dá)研究、microRNA研究、基因組拷貝數(shù)鑒定、癌癥標(biāo)志物稀有突變檢測、致病微生物鑒定、轉(zhuǎn)基因成分鑒定、NGS測序文庫精確定量和結(jié)果驗證等諸多方面具有的廣闊應(yīng)用前景受到越來越多的關(guān)注,但是,在應(yīng)用層面還有待推廣。

    “測序技術(shù)不斷推陳出新,我們期待著能在臨床實踐中有更多的應(yīng)用,”張焱說,“研究機構(gòu)和臨床醫(yī)生的合作和信任是轉(zhuǎn)換醫(yī)學(xué)的關(guān)鍵,我們將樂于為此模式而努力。”


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