课件：基因检测技术及其在疾病诊断领域应用.ppt

基因芯片技术及其在疾病诊断领域应用,常务副总经理/技术总监 马明星 博士,昆明寰基生物芯片产业有限公司,2019,-,1,医学检测技术,宏观：体征、影像学； 微观：显微技术、分子生物学检测手段； 直接：病灶或病原体分离、培养、鉴定； 间接：代谢途径检测、标志物检测。,2019,-,2,分子生物学检测技术,以核酸、蛋白质、多糖等生物分子作为检测靶标； 特点： 检测生物的基本特征和属性，避免其它干扰物的影响； 检测技术发展快，配套设施设备自动化程度高； 方法稳定可靠，灵敏度和特异性高。 代表方法：Elisa、PCR、Q-PCR、免疫荧光 分子生物学检测手段将会逐步取代部分原有医学检验技术,2019,-,3,免疫学检测技术,领域： 感染性疾病、遗传性疾病检测；细胞因子、肿瘤蛋白等； 优势： 速度快（1-3h），操作简单（试纸），价格低廉； 缺陷： 通量低（1项/次） 假阳性（特异性差，背景高）， 假阴性（灵敏度差），无内对照（过程控制）。,2019,-,4,核酸检测技术,领域： 感染性疾病、遗传性疾病检测；亲缘关系鉴定等；肿瘤等； 优势： 极高的灵敏度（50拷贝），极高的特异性（95%）， 速度快（3-5h）； 缺陷： 通量低（1-2项/次） 假阳性（污染），无内对照（过程控制）,2019,-,5,人类基因组计划与曼哈顿原子弹计划和阿波罗登月计划并称为世界三大科学计划。,曼哈顿原子弹计划,阿波罗登月计划,人类基因组计划,2019,-,6,生物芯片技术,生物芯片分为基因芯片、蛋白芯片、组织芯片等 基因芯片的生物探针采用DNA或RNA，用于检测生物体核酸的存在或变化情况； 蛋白芯片的生物探针为抗原或抗体，用于检测蛋白质水平和变化情况； 组织芯片将微小组织块作为探针，检测组织中特异蛋白的水平或变化情况。 固态生物芯片、液态生物芯片等,2019,-,7,固态芯片,液态芯片,生物芯片,2019,-,8,生物芯片特点,高通量一次检测中即可对完成通常技术多次试验才能得到的结果； 自动化大量操作和数据分析由计算机完成，降低使用者工作量，减少人为因素对结果的影响； 可靠性高通过芯片探针的合理设计，能够在芯片上设置多种对照探针和多次重复试验，对整个操作过程起到监控作用，检测结果来自多个平行重复，结果更加可靠。 高效率短时间内可以完成大量生物信息的检测；,2019,-,9,基因芯片与科研,基因芯片主要用于研究基因功能、转录调控、物种鉴别、寻找潜在的疾病检测标志物，研究药物作用机理或对药物疗效进行评价等。 *基因表达谱分析/特性基因筛选和功能研究 *转录调控因子 *微生物鉴别 *SNP分析,2019,-,10,生物芯片科研应用,生物芯片最初诞生于生物学研究领域，主要用于研究基因或蛋白质功能，寻找潜在的疾病检测标志物，研究药物作用机理或对药物疗效进行评价等。 由于生物芯片设计制作成本昂贵，检测设备专业，限制了生物芯片在临床疾病检测领域的应用。随着研究和应用的不断深入，临床应用级生物芯片的成本逐渐下降，其应用范围从生物学研究逐步渗入医学疾病检测等领域。,2019,-,11,生物芯片科研应用,药物处理组,正常对照组,叠加组,药效评价基因芯片,2019,-,12,高通量 自动化 高可靠性,2019,-,13,基因芯片技术,基因芯片技术是将DNA生物探针固定于承载介质上，用于高通量准确检测待测生物体核酸的存在或含量的高新生物技术。 基因芯片=DNA微阵列,2019,-,14,技术原理,2019,-,15,技术原理,泌尿生殖系统,呼吸系统,2019,-,16,HPV11/31/56阳性,技术原理,阴性,2019,-,17,基因芯片技术优势,高新生物技术手段 具有极高的检测通量，多病种多靶点检测 较常规方法具有更高的检测特异性和灵敏度 内含质控体系，提高检测可靠性 自动化程度高，自动结果判读，避免人为因素干扰 鉴于基因芯片在检测领域所凸显的优势，该技术被誉为核酸扩增检测的终极技术,2019,-,18,寰基公司简介,昆明寰基生物芯片开发有限公司成立于2001年，公司成立以来一直致力于基因芯片疾病检测技术的研究和基因芯片诊断系列产品的开发。 目前，公司已投资3000余万元，建立了基因芯片疾病检测产品的研发、生产的必备硬件条件，同时培养了一支年轻化高素质的研发管理团队，为新产品和新技术的推出提供了坚实的基础。 开发公司下辖寰基生物芯片产业有限公司，负责基因芯片产品产业化和医学检验工作。,2019,-,19,软硬件条件,公司共有员工68人，其中研发团队由生物学专业博士、硕士和学士共20人组成，主要负责研制开发临床诊断基因芯片产品； 公司已经在高新技术开发区拥有200平方米开放实验室和500多平方米的洁净厂房一套； 为满足商业化运作需要，公司在经开区海归创业园建成了占地500平米的国内最大的专业化基因芯片第三方检测实验室，为云南省提供专业生物芯片检测服务； 公司正在经开区建设占地2000平米的生物芯片产业化基地，引进了中国第二台高速基因芯片生产设备，将实现年产能200万人份诊断基因芯片产品。,2019,-,20,技术水平,寰基申请基因芯片相关专利40项，已获得发明专利技术12项、实用新型专利1项、公司研发的基因芯片获得了中国第十八届发明博览会金奖。 公司制订了基因芯片的产品、技术标准、质量控制标准、工艺规程及临床检测使用标准，并作为主要起草人参与了国家药监局关于生物基因芯片技术标准的制订。 国内感染性疾病基因芯片检测领域领跑者。,2019,-,21,政府关注,科技厅指导,“非公督导组”指导,科技项目支持 产业化政策支持 上市扶持支持,2019,-,22,资质证书,2019,-,23,洁净厂房,2019,-,24,生产、质检设备,2019,-,25,寰基医学检验所,2019,-,26,寰基医学检验所,2019,-,27,基因芯片检测服务（产品）,2019,-,28,基因芯片检测服务（产品）,2019,-,29,即将推出检测服务（产品）,2019,-,30,基因芯片试剂盒,2019,-,31,基因芯片与生殖健康,基因芯片在临床检测中的亮点是-高通量检测 感染性疾病往往症状相似，为临床判断带来不便 针对单种病原体的检测容易产生漏检或误检 多病原体多重感染在临床中十分常见,2019,-,32,临床实例,沙眼衣原体CT 单纯感染,2019,-,33,临床实例,解脲支原体UU 、人形支原体MH、HPV11，31，56 混合感染,呼吸系统感染,2019,-,34,HPV DNA检测的意义,1. 高危型HPV长期感染是导致宫颈癌的直接原因； 2. HPV DNA检测比细胞学（TCT）或组织学检测具有更高的敏感度和客观性； 3. 检测结果若没有高危型HPV感染，妇女在3-5年内发生宫颈癌的风险几乎为零； 4. 1030成人中感染HPV（Human Papillomvirus），性活跃人群甚至更高（5080）； 5.无症状HPV生殖道隐性感染，成为HPV主要传染源，这是造成HPV感染很常见的原因,2019,-,35,21/40亚型HPV基因芯片分型检测,可能引起生殖道上皮感染有40种； 低危型HPV不致癌，但是每100个高危HPV感染者中就会有一个发展至癌症，高危型HPV感染发生癌症的危险性是无感染HPV者的一百倍； 即使广泛使用的美国HC2方法，只能检测高危亚型13种：16、18、31、33、35、39、45、51、 52、 56、 58、 59、 68，低危亚型5种：6、 11、 42、 43、44，但是只能检测是否感染，无法精确分型； 现代社会人口流动增大，许多原来被认为感染率较低的HPV亚型感染频率逐渐增高； 分型少的HPV检测方法就等于增加漏检的概率，基因芯片将几乎所有的HPV亚型包含在内，增加了阳性检出率； 由于男性感染HPV不易自行清除，并且可通过性传播传递给女方，因此男性检测HPV具有重要意义。,2019,-,36,21/40亚型HPV基因芯片分型检测,2019,-,37,泌尿生殖道感染基因芯片8联检,泌尿生殖道感染性疾病症状相似，病原体复杂多样，混合感染现象常见； 市面常规PCR类产品每次检测只能对某一种病原体进行诊断，检测项目的选择过度依赖于医生的临床经验判断； 许多致病性病原体对优生优育具有严重的影响，如解脲支原体(UU)可导致生殖系统炎症，是女性不孕不育的重要原因；沙眼衣原体(CT)可导致妇女盆腔炎、不育症及异位妊娠，男性出现尿道炎症状等； 芯片所涉及的8种泌尿道病原体属于医院必检项目；,2019,-,38,泌尿生殖道感染基因芯片8联检,沙眼衣原体CT:经性接触传播，男性多表现为尿道炎，不经治疗可缓解，但多数转变成慢性，周期性加重，并可合并副睾炎、直肠炎等。女性能引起尿道炎、宫颈炎等，输卵管炎是较严重并发症。该血清型有时也能引起沙眼衣原体性肺炎。 解脲支原体UU:危害男性生殖、干扰精子运动、使精子畸形率增加、破坏生精细胞、危害女性不孕、使女性生殖道感染、导致不孕和宫外孕等。 淋球菌NG:俗称淋病，表现以尿道炎、宫颈炎多见，典型症状是排尿困难、尿频、尿急、尿痛、排出黏液或脓性分泌物等。 单纯疱疹病毒HHVI/II：临床表现为口唇性疱疹、疱疹性角膜炎、疱疹性皮肤炎、阴部疱疹、卡波西病等，有时也是脑膜炎、脑炎的病因。 生殖支原体MG：引起男性和女性的尿道炎外，且伴有抗体形成，并与前列腺炎、盆腔炎性疾病有关。,2019,-,39,泌尿生殖道感染基因芯片8联检,人形支原体MH：典型的急性期症状与其他非淋病性生殖泌尿系统感染相似，约有10%-20%的患者同时有淋球菌双重感染，女性患者多见以子宫颈为中心扩散的生殖系炎症。多数无明显自觉症状，少数重症病人有阴道坠感，当感染扩及尿道时，尿频、尿急是引起病人注意的主要症状。感染局限在子宫颈，表现为白带增多、混浊、子宫颈水肿、充血或表面糜烂。 梅毒螺旋体TP：梅毒螺旋体（TreponemaPallidun）是梅毒的病原体，因其透明，不易着色，故又称苍白螺旋体。梅毒是一种广泛流行的性病，在中国发病率又有所回升。梅毒螺旋体只感染人类，分获得性梅毒与胎传梅毒。获得性梅毒主要通过性接触传染；胎传梅毒由梅毒螺旋体通过胎盘，从脐带血循环传给胎儿，可引起胎儿全身感染。螺旋体在胎儿内脏及组织中大量繁殖，可引起胎儿死亡或流产。,2019,-,40,TORCH-Plus基因芯片检测,TORCH指可导致先天性宫内感染及围产期感染而引起围产儿畸形的病原体，它是一组病原微生物的英文名称缩写，其中T（Toxopasma)是弓形虫，R(Rubella.Virus)是风疹病毒，C(Cytomegalo.Virus)是巨细胞，H(Herpes.Virus)即是单纯疱疹I/II型；,2019,-,41,TORCH-Plus基因芯片检测,弓形虫（TOX）: 孕早期弓形虫感染引起的胎儿畸形主要包括：脑积水、小脑畸形、脉络膜视网膜炎及脑钙化。血行感染可引起胎儿多器官坏死性损害，如肝脾肿大、心肌炎及血小板减少症等； 风疹病毒（RV）：RV主要通过呼吸道传播，孕妇感染后能使胎儿致畸，病毒通过胎盘感染胎儿形成先天性感染，称为先天性风疹综合症(CRS)，主要是先天性白内障、先天性心脏病和神经性耳聋，20周后感染者几乎无影响。风疹感染发生在孕期越早，胎儿的致畸也越严重； 巨细胞病毒（CMV）: 感染后能引起宫内胎儿生长迟缓、小头形、脑炎、视网膜脉膜炎、黄疸、肝脾肿大、溶血性贫血等，新生儿死亡率较高，围产期母乳排毒所致的CMV感染率为63%； 单纯疱疹病毒（HHV I、II型）：HSV通常潜伏在神经节。妊娠时母体的生理变化使HSV活化，孕早期感染能破坏胚芽面导致流产，孕中晚期虽少发畸胎，但可引起胎儿和新生儿发病。,2019,-,42,TORCH-Plus基因芯片检测意义,传统TORCH检测采用免疫学方法，检测灵敏度和特异性均较低； 传统方法只有在肌体免疫系统对感染做出免疫应答后才能在外周血中检测出病原体抗体，检测窗口期较长； 基因芯片检测方法直接采集生殖道的样本，能够对生殖系统感染的相关病原体高灵敏度和高特异性的检测，对优生优育具有重要的意义； 48联检+TORCH是孕前检查的全面保障。,2019,-,43,呼吸系统感染基因芯片检测,临床症状相同的病人感染的可能是不同病原，如发热和咳嗽是急性呼吸道感染的常见症状，这些症状也可能由于细菌或病毒的感染引起； 由于病原体分离培养及药敏试验比较费时，因此在诊断呼吸道感染时，只能凭经验判断是何种病毒或细菌引起，这是造成滥用抗生素及细菌耐药的原因之一；,2019,-,44,呼吸系统感染基因芯片检测,对病原体及时、准确的鉴别分析对患者的诊断和治疗至关重要，是提高感染治愈率、降低病人死亡率、缩短病程和减少医疗费用的关键环节。此外，及时准确的鉴别诊断是控制公共疫病危机的关键手段。 2003年爆发的SARS充分证实了在分子水平对病原体进行鉴别诊断的重要价值。 通过呼吸道感染病原检测基因芯片对新发病人进行感染源筛查，可以避免不必要的抗生素应用，从而利于控制耐药细菌的产生。还可使用本系统对患者进行疗效观察，以帮助临床针对特定的病原选择最有效的治疗方案。,2019,-,45,消化道感染病原体基因芯片检测,世界每年腹泻病人数达40亿人次之多，我国每年腹泻发病数为8.36亿人次。 各种病原体引起的腹泻临床症状相似，难以区分；病原体的分离培养费时、费力。食源性腹泻病原检测基因芯片在基因水平直接对病原体进行鉴别分析，帮助医生及时制定合理的医疗方案。 CA16、EV71是幼儿手足口病原体，RV轮状病毒是造成新生儿腹泻的主要病原体。,2019,-,46,滥用抗生素的危害,中国，滥用抗生素最严重的国家 全国医院抗菌药物年使用率高达74%。而世界上没有哪个国家如此大规模地使用抗生素，在美英等发达国家，医院的抗生素使用率仅为22%25%。中国的妇产科长期以来都是抗生素滥用的重灾区，中国的住院患者中，抗生素的使用率则高达70%，其中外科患者几乎人人都用抗生素，比例高达97%。,2019,-,47,滥用抗生素的危害,许多疾病将无药可治： 无度的滥用抗生素,最终将导致人们对于那些耐药的细菌及微生物会有束手无策的时候。 导致二次感染： 滥用抗生素可能把人身体正常的菌群也被杀死了。 这样,其他的有害菌就会在此繁殖,从而形成了“二次感染“,这往往会要导致应用其他抗生素无效,死亡率很高。 医疗费用增长和不良反应： 医疗费用的无谓增长；造成人体损害，如影响肝、肾脏功能、胃肠道反应及引起再生障碍性贫血等。,2019,-,48,个性化检测基因芯片检测,什么是个性化基因检测（SNP、缺失等等） 个性化基因检测的现状（博奥、Affi、华大基因、天赋基因、重大疾病） 我们希望解决的个性化基因检测问题（相关性在统计学上有显著差异）,2019,-,49,个性化检测基因芯片检测,ALDH2（乙醛脱氢酶2）的基因型，可以帮您确定您是否适合服用速效救心丸，也能够指导您根据自己的基因型正确饮酒，从而减少酒精引起的身体伤害，真正做到健康饮酒。 CYP2C19是体内药物代谢的主要酶系统中的一员。根据对药物代谢能力的差异将人群分为：超快代谢（UM）、快代谢（EM）、中等代谢（IM）、慢代谢（PM）等四种类型。通过CYP2C19代谢的药物（如氯吡咯雷、质子泵抑制剂，抗惊厥药等）随患者基因型不同，其疗效和副作用也有明显不同。判定患者的药物代谢速率类型，从而帮助医生正确选择药物并合理调整药物剂量，提高药物使用有效性，并降低毒副作用。在中国人中，基因引起的无活性编码蛋白导致的慢代谢在中国人中的发生率约为35% MTHFR (亚甲基四氢叶酸还原酶)基因正常的人，摄入的叶酸能够在体内顺利代谢，这类人脑中风、冠心病和静脉血栓的发病风险较低。MTHFR基因异常的人凝血倾向增高，因此发生脑中风、冠心病以及静脉血栓的风险也增高。此外，对于MTHFR基因正常的孕妇，摄取推荐量的叶酸，能够显著降低患儿的出生缺陷率。而MTHFR基因异常的人，MTHFR酶活性明显降低，对叶酸代谢造成障碍，导致新生儿神经管缺陷、唐氏综合症及唇腭裂等疾病的发病风险明显增高，这类人需要补充更多的叶酸才能达到预期的效果。,2019,-,50,结核分枝杆菌检测及耐药分析,结核分枝杆菌(M.tuberculosis,MTB)俗称结核杆菌，是引起结核病的病原菌。临床上，一线结核治疗药物是结核病治疗的主要手段，但是结核杆菌经常因其基因发生变异而导致耐药（耐多药）。结核分枝杆菌高耐药是结核病病情恶化的重要原因，已成为当前结核病临床和防治工作的难题。常规药敏试验方法由于受结核杆菌生长缓慢的影响而费力、费时(需68周或更长时间)， 基因芯片检测指标包括利福平、异烟肼、吡嗪酰胺、乙胺丁醇、链霉素的结核耐药相关基因rpoB、katG、rrs、inhA pro等突变情况进行检测，可快速对临床致病结核菌株的耐药情况进行准确评估，从而为临床制定有针对性的个体化治疗方案提供重要诊