513一般来说,在医学领域,传统治疗是病后对症治疗,我们现在正从治病到防病乃至精准医疗时代的“预警-预判-精准”转变中,通过对人体基因组的位点变异分析在疾病发生的“开端”就能及时预警,为个体化的疾病预测和预防指导提供了科学依据。现在让我们一起了解分子遗传筛查发现机体病症的价值。
一、解码遗传密码,分子筛查的技术内核
分子遗传筛查的核心在于对DNA、RNA等遗传物质的精准检测。例如使用高通量测序技术(NGS),可在同一实验中实现对多达数万位点基因的精准分析,准确率高达99.9%,可检测占1%的嵌合体改变,就在实际应用中,已有3个关键性的发展。
第一大突破,单基因病诊断。通过目标测序Panel技术,可同时实现对数百个单个基因疾病的检测,如对脊髓性肌萎缩症(SMA),MLPA可以对SMN1完全缺失进行准确检测,检测率高达95%以上,有望确保新生宝宝接受诺西那生钠的早期精准治疗把握治疗的窗口期。
第二大突破,多基因风险评估。通过对所有外显子组的评估(外显子组测序WES),可以全面评估超过两万的蛋白编码基因,实现高血压、糖尿病等多因素复杂疾病的风险评估。有APOEε4等位基因的人群,患阿尔茨海默病的风险比常人高三到十五倍。
第三大突破,肿瘤精准分型。通过对循环中肿瘤脱落细胞(CTC)和循环肿瘤DNA(ctDNA)的液体活检检测,可以对血液中存在的循环自由的肿瘤DNA片段进行追踪,对肺癌患者EGFRT790M检测可以帮助使用靶向药物如奥希替尼(Osimertinib)实现无病生存时间翻倍。
二、全生命周期守护,筛查技术的临床应用场景
(一)孕前筛查,阻断遗传病传递链
全分子遗传筛查构筑了覆盖孕前准备、孕期胎儿、婴幼儿和成年生命全周期的“盾”。家族遗传病史的家庭可以通过胚胎移植前的遗传检测选择无致病变异的胚胎。如地中海贫血,应用HBB基因测序技术检测IVS-I-110的突变,配合PGT技术可将重型地贫儿出生率降到3%以下。
(二)产前筛查,无创技术的革命性突破
通过分离母亲外周血液中的游离胎儿基因组进行的非侵入性产前基因筛查(NIPT)技术可以对21、18-三体非整倍体风险进行准确的评估,其敏感度高过99%。该新技术的假阳性率比起以往唐氏综合征筛查已经降至0.1%,避免了不必要的、大量的羊膜腔穿刺术。
(三)新生儿筛查,抓住黄金干预期
通过串联质谱(MSMS),在新生儿足跟血中检测到40多种代谢物,从而能够筛查出30多种基因代谢病进行早期筛查确诊。例如以苯丙酮尿症(PKU)为例,能在出生72h开始进行低苯丙氨酸饮食治疗,就能使患儿智商恢复至正常,但未经筛选出来的患儿智商会降低约40分。
(四)成人疾病预测,个性化健康管理
药物基因组学的应用还可指导个体治疗方案的制定,如cyp2c19基因分型指导华法林的剂量调整以提高抗凝达标的75%和brca1/2突变携带者预防性乳腺切除降低90%以上的乳腺癌风险等。
三、技术革新,从实验室到临床的跨越
分子遗传筛选得以大规模应用的3大技术:一是降价,NGS检测价格由2009年的十万美元降低到现在的500美元,进而将全外显子组测序用于临床诊断常规流程;二是缩短检测周期,通过极速测序技术将肿瘤基因检测周期由4周缩短至72小时,为晚期病人争取更多的抢救机会;三是小型、便携,使用微流控芯片技术可以在床旁快速进行检测(POCT),比如基于CRISPR的核酸扩增仪在30分钟内就可以筛查病毒变种。
分子遗传筛查的价值在于将对健康的掌控从疾病的症状层面延展到分子层面,对于拥有苯丙酮尿症(PKU)的新生儿而言,一罐定制婴儿饮料决定着他们的未来;而携带BRCA突变就意味着可以进行预防手术,降低乳腺癌的风险;由此科技不仅再造治疗,还赋予每一个人对掌控自己健康未来的控制权,早期发现、早期干预、早期康复——这就是分子医学带给我们的礼物。
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