分子診斷技術(shù)核心是基因診斷技術(shù)
一 中國(guó)分子診斷技術(shù)的進(jìn)展 分子診斷技術(shù)是將分子生物學(xué)原理和技術(shù)應(yīng)用于疾病實(shí)驗(yàn)診斷而產(chǎn)生的一門新興的檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)技術(shù),是當(dāng)代醫(yī)學(xué)發(fā)展的重要前沿領(lǐng)域之一,其核心是基因診斷技術(shù)。
中國(guó)的分子診斷技術(shù)在20世紀(jì)60~70年代開始萌芽,80年代出現(xiàn)以核酸探針的放射性核素標(biāo)記、點(diǎn)雜交、Southern印跡雜交和限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性連鎖分析為代表技術(shù)的分子診斷技術(shù)萌芽。最早關(guān)于分子診斷的研究報(bào)道是1983年由中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院等單位完成的對(duì)a地中海貧血的產(chǎn)前基因診斷。此后,北京、上海、廣州等地的一些研究單位開始陸續(xù)建立了地中海貧血、苯丙酮酸尿癥、血友病、杜興氏肌營(yíng)養(yǎng)不良、G-6-PD缺乏癥等幾個(gè)常見遺傳病的分子診斷方法。但在整個(gè)80年代,分子診斷的概念尚未被普遍接受,分子診斷技術(shù)尚未從大學(xué)、研究所走向臨床實(shí)驗(yàn)室。
20世紀(jì)90年代,由于PCR技術(shù)的推廣應(yīng)用,分子診斷技術(shù)在中國(guó)得到了較快發(fā)展,開始進(jìn)入臨床實(shí)驗(yàn)室。除單基因遺傳病外,腫瘤、感染性疾病、基因多態(tài)性、多基因遺傳病等也被納入分子診斷的范圍,幾乎所有的實(shí)驗(yàn)方法都建立在PCR的基礎(chǔ)上。但在90年代中期,中國(guó)分子診斷技術(shù)發(fā)展出現(xiàn)了一個(gè)嚴(yán)重的偏向:PCR技術(shù)在臨床實(shí)驗(yàn)室的濫用。所幸這一偏向在90年代后期得到了糾正,分子診斷技術(shù)回到了理性發(fā)展的軌道。90年代后期以來(lái),中國(guó)的分子診斷技術(shù)呈現(xiàn)出三個(gè)主要發(fā)展動(dòng)向:第一,伴隨著中國(guó)人類基因組計(jì)劃的啟動(dòng)(1994年)以及中國(guó)對(duì)國(guó)際人類基因組計(jì)劃的正式參與(1999年),分子診斷開始從關(guān)注單個(gè)基因轉(zhuǎn)向關(guān)注整個(gè)人類基因組;第二,PCR的定量化及其應(yīng)用;第三,基因芯片技術(shù)的開發(fā)和興起。目前,分子診斷在實(shí)驗(yàn)診斷市場(chǎng)中占的份額還很小,但增長(zhǎng)得十分迅速,未來(lái)10年內(nèi),分子診斷技術(shù)將在實(shí)驗(yàn)診斷中起主導(dǎo)作用。
二 分子診斷的應(yīng)用傳染性疾病分子診斷
導(dǎo)致傳染性疾病的病毒、細(xì)菌、衣原體、支原體和螺旋體等病原體的傳統(tǒng)檢測(cè)方法通常采用形態(tài)學(xué)檢查、體外培養(yǎng)和免疫學(xué)試驗(yàn)。但對(duì)某些難以培養(yǎng)的病原體,抗原抗體檢測(cè)不能判斷體內(nèi)病原體DNA或RNA的復(fù)制情況,或存在檢測(cè)靈敏度低等問(wèn)題。而采用分子診斷,正可以解決上述瓶頸問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)如下功能:
(1) 發(fā)病前預(yù)防:分子診斷技術(shù)可直接檢測(cè)基因的突變,對(duì)臨床可疑的患者予以鑒別診斷,進(jìn)一步闡明發(fā)病的分子遺傳基礎(chǔ);
(2) 快速檢測(cè)細(xì)菌感染:如結(jié)核桿菌和其它結(jié)核蠟樣桿菌、軍團(tuán)菌、立克次體、衣原體等的DNA鑒別,徹底改變了過(guò)去生長(zhǎng)周期長(zhǎng),檢出率低的傳統(tǒng)培養(yǎng)手段;
(3) 快速診斷病毒感染:如HIV、HCV、HBV及2003年春季出現(xiàn)的傳染性非典型性肺炎(SARS)的快速診斷,防止其暴發(fā)流行;
(4) 提供治療依據(jù):對(duì)于耐藥型致病菌的DNA分型可提供治療依據(jù);
(5) 發(fā)現(xiàn)新病種:從微生物核酸的擴(kuò)增和測(cè)序過(guò)程中發(fā)現(xiàn)了許多從培養(yǎng)基和顯微鏡中找不到的病原體,從而獲得了過(guò)去不能想象的證據(jù)。
目前我國(guó)急需檢測(cè)的傳染性疾病為:
a. 肝炎
中國(guó)是人口大國(guó),同時(shí)也是“肝炎大國(guó)”,根據(jù)《2006年中國(guó)衛(wèi)生事業(yè)發(fā)展情況統(tǒng)計(jì)公報(bào)》,病毒性肝炎發(fā)病率居傳染性疾病發(fā)病率首位。我國(guó)總?cè)丝谥兄辽儆?億多人已感染過(guò)甲肝,6億多人已感染過(guò)乙肝,約1.3億人攜帶乙肝病毒。全國(guó)每年發(fā)生急性病毒性肝炎約140萬(wàn)例,同時(shí)在我國(guó)現(xiàn)有2000萬(wàn)慢性乙肝患者。每年約有28萬(wàn)人死于與乙肝相關(guān)的疾病。粗略估算,我國(guó)每年用于肝炎對(duì)癥治療的直接醫(yī)療費(fèi)用超過(guò)1000億元人民幣。特別是乙肝,已成為因病致貧、因病返貧的一個(gè)重要原因。
在確定肝炎病毒是否復(fù)制及抗病毒治療監(jiān)測(cè)方面,分子診斷技術(shù)中的熒光定量PCR(FQ-PCR)具有很好的指導(dǎo)意義,是目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用最廣泛的病原體分子診斷項(xiàng)目。在母嬰傳播的監(jiān)控中,F(xiàn)Q-PCR技術(shù)能快速、準(zhǔn)確檢測(cè)孕婦血液中HBV-DNA的數(shù)量,醫(yī)生可及時(shí)對(duì)患者進(jìn)行診斷治療,從而大大降低通過(guò)母嬰傳播HBV病毒的幾率。耐藥突變監(jiān)測(cè)是分子診斷的另一重要用途??共《局委熓锹砸倚透窝椎母局委煼椒?,基本治療目標(biāo)是清除或永久抑制乙型肝炎病毒的復(fù)制,降低致病性和傳染性,消除或減輕肝臟的炎癥和壞死。耐藥突變監(jiān)測(cè)在乙肝抗病毒治療全程都起著不可忽視的輔助作用。
b. 艾滋病及性病
到2001年9月底,全國(guó)各省、自治區(qū)、直轄市共報(bào)告HIV感染者28133例,其中艾滋病病人1208例,死亡641例。根據(jù)專家估計(jì),截止到2002年底,我國(guó)艾滋病實(shí)際病毒感染者已達(dá)100余萬(wàn)。與此同時(shí)2001年全國(guó)共登記報(bào)告性病病人83.6萬(wàn)人,比上年上升30%多。據(jù)專家估計(jì),中國(guó)實(shí)際性病患者數(shù)在600~ 800萬(wàn)之間。作為流動(dòng)人口聚集的大城市北京,性病增長(zhǎng)率更是超過(guò)40%以上。
1996年國(guó)務(wù)院成立防治艾滋病性病協(xié)調(diào)會(huì)議制度,1998年印發(fā)《中國(guó)預(yù)防與控制艾滋病中長(zhǎng)期規(guī)劃(1998~ 2010年)》,2001年衛(wèi)生部等30個(gè)部委共同制定《中國(guó)遏制與防治艾滋病行動(dòng)計(jì)劃(2001-2005)》,國(guó)家財(cái)政部為此決定每年從中央財(cái)政部撥1億元用于艾滋病防治工作。
HIV感染后,潛伏期長(zhǎng)短和臨床癥狀輕重與血液中的病毒量顯著相關(guān),甚至可根據(jù)HIV的量準(zhǔn)確預(yù)測(cè)發(fā)病時(shí)間。病毒載量也是預(yù)測(cè)異性戀伴侶間HIV傳播風(fēng)險(xiǎn)的主要因素,在HIV-RNA水平小于1500拷貝/mL時(shí),HIV的傳播很少發(fā)生。因此,分子診斷中的FQ-PCR定量診斷技術(shù)在目前艾滋病診治過(guò)程中的作用至關(guān)重要。遺傳性疾病分子診斷
a.優(yōu)生優(yōu)育
分子診斷在遺傳性疾病中,如地中海貧血、血友病攜帶者,及產(chǎn)前診斷優(yōu)生優(yōu)育有著重要的作用。人口統(tǒng)計(jì)顯示,我國(guó)每年出生2000多萬(wàn)新生兒。根據(jù)出生缺陷監(jiān)測(cè)和殘疾兒調(diào)查結(jié)果顯示,我國(guó)是出生缺陷高發(fā)國(guó)家,每年有近100萬(wàn)出生缺陷兒發(fā)生,30%在出生前后死亡,40%造成終生殘疾,只有30%可以治愈或糾正。在這些出生缺陷兒中,80%是由于遺傳因素造成的。研究表明,孕婦宮內(nèi)感染弓形蟲TOX、風(fēng)疹病毒RV、巨細(xì)胞病毒CMV、單純皰疹病毒HSV等病原體有可能引起胎兒發(fā)育異常。實(shí)時(shí)FQ-PCR可檢測(cè)孕婦羊水標(biāo)本中病毒載量,作為是否終止妊娠的輔助指標(biāo)。如果能對(duì)這些患兒進(jìn)行癥狀前診斷或產(chǎn)前診斷,給予及時(shí)而適當(dāng)?shù)闹委熀皖A(yù)防,其經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益是不言而喻的。
目前我國(guó)幾個(gè)主要的醫(yī)學(xué)遺傳中心能檢測(cè)的分子診斷項(xiàng)目有20多種,包括唐氏綜合征、13三體綜合征(又稱Patau綜合征)、18三體綜合征(又稱Edwards綜合征)、地中海貧血、甲型血友病、進(jìn)行性肌營(yíng)養(yǎng)不良、苯丙酮尿癥、脆性X綜合征、馬凡氏綜合癥、Prader-Willi綜合征、脊髓性肌萎縮癥、軟骨發(fā)育不全、亨廷頓舞蹈病、結(jié)節(jié)性硬化癥、特發(fā)性無(wú)精癥、兩性畸形、成人型多囊腎病、粘多糖貯積癥Ⅱ型、遺傳性視神經(jīng)病、成骨不全Ⅰ型、視網(wǎng)膜色素變性等。
b. 糖尿病
目前中國(guó)糖尿病患者已經(jīng)超過(guò)3000萬(wàn)人,居世界第二位。世界衛(wèi)生組織估計(jì),至2025年,中國(guó)糖尿病人將達(dá)5000多萬(wàn)。至2001年底,中國(guó)糖尿病發(fā)病率為3.6%,其中90%以上為Ⅱ型糖尿病。中國(guó)糖尿病患者每年造成的醫(yī)療費(fèi)用開支高達(dá)1700多億元人民幣,而且這種疾病通常是終身性的,巨額開支會(huì)給國(guó)家經(jīng)濟(jì)帶來(lái)沉重負(fù)擔(dān)。分子診斷可通過(guò)發(fā)現(xiàn)糖尿病蛋白標(biāo)志物實(shí)現(xiàn)疾病早期診斷和監(jiān)控,降低疾病危害。腫瘤分子診斷
目前,我腫瘤患者人數(shù)超過(guò)了450萬(wàn),居世界首位,每年新發(fā)癌癥病例160~200萬(wàn),近130萬(wàn)人死于癌癥,癌癥死亡率已占死亡人口的1/5,在致死的各類病因中,腫瘤在城市和農(nóng)村中均已上升至第一位。
目前腫瘤的治愈率仍不高,主要原因就是早期診斷及正確選擇化療藥物敏感性存在較大困難.因此造成到醫(yī)院確診的癌癥患者,85%屬晚期,70%以上已有遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移,因而腫瘤的早期發(fā)現(xiàn)和診斷對(duì)腫瘤的預(yù)防和治療至關(guān)重要。分子診斷技術(shù)中的腫瘤標(biāo)志在診斷腫瘤、檢測(cè)腫瘤復(fù)發(fā)與轉(zhuǎn)移、判斷療效和預(yù)后以及人群普查等方面都有較大的實(shí)用價(jià)值。腫瘤標(biāo)志可分為基因標(biāo)志和基因表型標(biāo)志。基因標(biāo)志是指基因本身突變和表達(dá)異常,能反映癌前啟動(dòng)階段的變化;基因表型標(biāo)志是指基因產(chǎn)物表達(dá)和調(diào)控異常,表現(xiàn)為其所編碼的表達(dá)產(chǎn)物合成紊亂,產(chǎn)生胚胎性抗原、異位蛋白,一般出現(xiàn)較晚。因此,尋找特異性腫瘤基因標(biāo)志進(jìn)行腫瘤分子診斷,對(duì)于腫瘤早期發(fā)現(xiàn)具有重要意義,并可在患者臨床癥狀出現(xiàn)以前預(yù)測(cè)腫瘤的易感性。
目前國(guó)內(nèi)的難點(diǎn)應(yīng)該是臨床醫(yī)用的規(guī)范化問(wèn)題亟待解決及費(fèi)用的大眾化。