现代基因检测技术

1、马明星马明星 分子生物学博士分子生物学博士昆明医学会委员昆明医学会委员云南省海外留学人员学会理事云南省海外留学人员学会理事现代基因检测技术妇幼临床诊断领域应用A.A.医学检验技术医学检验技术临床医学检验技术临床医学检验技术表观表观- -望闻问切望闻问切深度观察深度观察-CT-CT、磁共振、磁共振、B B超超常规实验室检验常规实验室检验- -化学、生物（培养等）化学、生物（培养等）分子生物学检验分子生物学检验- -免疫学、核酸（基因免疫学、核酸（基因/DNA/RNA/DNA/RNA）一个充满着机遇，即将蓬勃发展的领域一个充满着机遇，即将蓬勃发展的领域分子生物学诊断技术分子生物学诊断技术 以核酸、

2、蛋白质、多糖等生物分子作为检测靶标；以核酸、蛋白质、多糖等生物分子作为检测靶标； 特点特点： 检检测生物的基本特征和属性，避免其它干扰物的影响；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；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，灵敏度和特异性高方法稳定可靠，灵敏度和特异性高。 代表方法：代表方法：ElisaElisa、PCRPCR、Q-PCRQ-PCR、免疫荧光、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免疫学诊断技术免疫学诊断技术 原理：抗原与抗体的相互识别 领

3、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）。免疫学诊断技术免疫学诊断技术基因检测技术基因检测技术 原理：基于核酸扩增技术或序列分析技术 核酸=基因=DNA或RNA 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）基因检测技术基因检测技术基因检测技术基因检测技术PC

4、R：聚合酶链式反应FQ-PCR：荧光定量PCRSanger测序：800bp以内的基因测序分析优势： 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）核型分析：基于染色体形态的分析方法RFLP：限制性内切酶多态性分析FISH:染色体荧光原位杂交基因检测技术基因检测技术PCR的原理基因检测技术基因检测技术PCR的原理基因检测技术基因检测技术实时荧光定量PCR基因检测技术基因检测技术Sanger测序原理B.B.现代基因检测技术现代基因检测技术现代基因检测技术现代基因检测技术 高通量：一次能完成多个指标的测定；

5、 高可靠性：对照/质控体系完善，平行实验； 高准确性：高度的灵敏度和特异性； 自动化：尽量由仪器设备完成； 高效率：缩短检测时间，为治疗争取更大的机会 采样便捷：检测什么 采集什么 基因芯片技术：固态芯片 液态芯片(流式荧光) NGS：下一代测序基因芯片技术基因芯片技术固态芯片固态芯片液态芯片液态芯片基因芯片技术原理基因芯片技术原理 准确性：基于核酸的检测准确性：基于核酸的检测 灵敏度：基因扩增（灵敏度：基因扩增（PCR）、荧光标记）、荧光标记 特异性：基因扩增（特异性：基因扩增（PCR）、分子杂交）、分子杂交 可靠性：内对照体系、自动化检测可靠性：内对照体系、自动化检测现代基因检测技术现代基

6、因检测技术基因芯片基因芯片=DNA=DNA微阵列（微阵列（DNA Micro-ArrayDNA Micro-Array）基因芯片技术基因芯片技术 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；下一代测序下一代测序NGS 高通量：一次对多个DNA簇进行测序； 高效率：短时间完成GB级或TB级的测序总读长； 更灵敏：

7、可以测定痕量的DNA标本(无创产前筛查)； 高精度：精确度可达99.9%以上； 成本低：极低的单碱基测序成本（相对于焦磷酸测序）； illumina Roche ABI 华大？下一代测序下一代测序NGSC.C.现代基因检测技术与妇幼临床诊断现代基因检测技术与妇幼临床诊断现代基因检测技术能为临床做什么现代基因检测技术能为临床做什么复杂感染的快速系统化诊断（有没有，是什么）复杂感染的快速系统化诊断（有没有，是什么）遗传性疾病诊断（人基因组遗传性疾病诊断（人基因组SNPSNP）病原体耐药检测（病原体病原体耐药检测（病原体SNPSNP）个体化用药指导（人基因组个体化用药指导（人基因组SNPSNP）现代

8、基因检测技术能为临床做什么现代基因检测技术能为临床做什么SNP：单核苷酸多态性基因检测与感染基因检测与感染I . 感染性疾病检测HPV高通量分型检测TORCH优生5项检测泌尿生殖系统感染检测呼吸系统感染检测消化系统感染检测外界病原体（细菌、真菌、病毒、支原体、衣原体）侵入人体组织器官引起的疾病Infections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HPV=HPV=人人 乳头瘤乳头瘤 病毒病毒宫颈癌是唯一病因明确、可以预防、可以早期治疗的癌症宫颈癌是唯一病因明确、可以预防、可以早期治疗的癌症能够感染人体生殖道的能够感染人

9、体生殖道的HPVHPV大约有大约有4040种种高危性高危性HPVHPV长期反复感染（长期反复感染（5-105-10年）导致宫颈癌年）导致宫颈癌 无症状感染无症状感染低危型低危型HPVHPV感染导致感染导致“尖锐湿疣尖锐湿疣”分型较少的产品对于未涉及的分型较少的产品对于未涉及的HPVHPV亚型检测结果为阴性亚型检测结果为阴性正常条件下每年做一次正常条件下每年做一次HPVHPV核酸检测即可保证不患宫颈癌核酸检测即可保证不患宫颈癌HPVHPV分型核酸检测比分型核酸检测比HC2/TCTHC2/TCT检测具有跟高的敏感性和客观性检测具有跟高的敏感性和客观性男性同样应该检测男性同样应该检测HPV HPV

10、不宜自愈不宜自愈 男性生殖系统肿瘤男性生殖系统肿瘤“高发高发”和和“低发低发”现状已经改变现状已经改变基因检测与感染基因检测与感染-HPVCT UU NG HHVI/II MG MH TPCT UU NG HHVI/II MG MH TP常见的常见的“性病类性病类”感染病原体感染病原体 临床有症状感染临床有症状感染90%90%以上以上病原体多病原体多 多重感染常见多重感染常见 验证式检测无法完成验证式检测无法完成免疫法灵明度低免疫法灵明度低 培养法周期长易污染（培养法周期长易污染（UUUU） 药敏有点药敏有点基因检测与感染基因检测与感染-性传播疾病性传播疾病弓形虫弓形虫 风疹病毒风疹病毒 巨细

11、胞病毒巨细胞病毒 单纯疱疹病毒单纯疱疹病毒I/III/II型型优生优生5 5项项 致畸性病原体检测的意义重大致畸性病原体检测的意义重大常规常规TORCHTORCH检测一般在怀孕后进行检测一般在怀孕后进行常规免疫学方法窗口期长常规免疫学方法窗口期长 灵敏度较低灵敏度较低核酸检测能够在感染早期检测核酸检测能够在感染早期检测 结果可靠结果可靠TORCH-Plus & HPVTORCH-Plus & HPV分型分型 & & 泌尿生殖系统感染联检泌尿生殖系统感染联检基因检测与感染基因检测与感染-优生优生肺炎支肺炎支原体原体/ /衣原体衣原体 军团菌军团菌 脑膜炎球菌脑膜炎

12、球菌 肺炎链球菌肺炎链球菌 流感流感嗜血嗜血杆杆菌菌 腺病毒腺病毒 鲍曼不鲍曼不动动杆菌杆菌 非典病毒非典病毒 甲流甲流/ /乙型乙型 合胞体病毒合胞体病毒 副副流流感感病毒病毒 鼻病毒鼻病毒 偏偏肺病肺病毒毒 EBEB病毒病毒病原体多病原体多 感染情况复杂感染情况复杂 临床无有效筛查手段临床无有效筛查手段少部分荧光少部分荧光PCRPCR可检可检 极少可培养但周期长易污染极少可培养但周期长易污染有效指导抗生素使用有效指导抗生素使用 避免滥用带来的危害避免滥用带来的危害( (耐药、二次、费用耐药、二次、费用) )针对特殊人群快捷高效针对特殊人群快捷高效 为治疗争取时间为治疗争取时间( (老人小孩

13、老人小孩) )基因检测与感染基因检测与感染-呼吸系统呼吸系统大肠杆菌大肠杆菌EO157/EPEC EO157/EPEC 伤寒伤寒/ /副伤寒副伤寒 空肠空肠弯曲弯曲菌菌 李斯李斯特特菌菌 弗弗氏志氏志贺贺菌菌 小肠小肠结肠炎耶尔森结肠炎耶尔森菌菌 柯柯萨奇萨奇病毒病毒1616 肠道病毒肠道病毒71 71 轮轮状病毒状病毒RV RV 幽门螺杆菌幽门螺杆菌.病原体多病原体多 感染情况复杂感染情况复杂 临床无有效筛查手段临床无有效筛查手段幼儿腹泻幼儿腹泻 手足口病检测手足口病检测病原性食物中毒检测病原性食物中毒检测少部分荧光少部分荧光PCRPCR可检可检 极少可培养但周期长易污染极少可培养但周期长易

14、污染有效指导抗生素使用有效指导抗生素使用 避免滥用带来的危害避免滥用带来的危害( (耐药、二次、费用耐药、二次、费用) )针对特殊人群快捷高效针对特殊人群快捷高效 为治疗争取时间为治疗争取时间( (婴幼儿婴幼儿) )基因检测与感染基因检测与感染-消化系统消化系统甲乙丙丁戊庚感染甲乙丙丁戊庚感染 艾滋病病毒艾滋病病毒 梅毒螺旋体梅毒螺旋体严重血液感染严重血液感染 传染危害较大传染危害较大艾滋病与肝炎等容易并发感染艾滋病与肝炎等容易并发感染极大缩短窗口期，提高检测准确性极大缩短窗口期，提高检测准确性“血源筛查血源筛查”基因检测与感染基因检测与感染-血液感染血液感染解脲支原体解脲支原体UU 、人形支

15、原体、人形支原体MH、HPV11，31，56 混合感染混合感染呼吸系统感染呼吸系统感染基因检测与感染基因检测与感染基因检测与感染基因检测与感染基因检测与病原体耐药基因检测与病原体耐药病原体（细菌、真菌、病毒、支原体、衣原体）对药物敏感或抵抗/耐受Resistant避免耐药毒株的产生指导临床用药降低治疗成本和难度R. 病原体耐药结核分枝杆菌检测及耐药分析HBV检测及耐药分析HCV检测及耐药分析病原体为什么会耐药？病原体为什么会耐药？药物药物“压力压力”对基因突变的选择（适者生存）对基因突变的选择（适者生存）病原体为什么很容易出现耐药？病原体为什么很容易出现耐药？群体庞大，传代周期短群体庞大，传代

16、周期短如何降低耐药性病原体的产生？如何降低耐药性病原体的产生？用药前就弄清楚它对什么药敏感用药前就弄清楚它对什么药敏感基因检测与病原体耐药基因检测与病原体耐药根据自身基因特点（SNP）合理用药或生活Genomic个体化用药个体化生活G. 基因多态性检测心脑血管疾病用药指导高血压用药指导EGFR、K-ras、B-raf基因多态性检测PIK3c、PDGFR-、ERCC1、XRCC1基因多态性检测EML4-ALK基因融合检测华法林用药指导基因检测与个体化用药基因检测与个体化用药ALDH2 CYP2C19 ALDH2 CYP2C19 MTHFRMTHFR酒精代谢能力评估（能否饮酒）酒精代谢能力评估（能

17、否饮酒） 速效救心丸效果评估（是否有效）速效救心丸效果评估（是否有效）评估多种药物的代谢能力评估多种药物的代谢能力 减少因药物过度体内停留带来的危害减少因药物过度体内停留带来的危害孕期妇女叶酸补充剂量测算孕期妇女叶酸补充剂量测算 降低畸形和唇腭裂发生率降低畸形和唇腭裂发生率降低降低“脑卒中脑卒中”发生率发生率标本：标本：DNADNA，口腔上皮脱落细胞，口腔上皮脱落细胞基因检测与个体化用药基因检测与个体化用药-叶酸叶酸利尿剂利尿剂 钙离子拮抗剂钙离子拮抗剂 血管紧张素等血管紧张素等指导高血压患者根据自己基因特点服药指导高血压患者根据自己基因特点服药提高药物有效性提高药物有效性 降低毒副作用降低毒

18、副作用基因检测与个体化用药基因检测与个体化用药-高血压高血压EGFR K-EGFR K-rasras B- B-rafraf肿瘤的起因不同肿瘤的起因不同与多种肿瘤发生相关与多种肿瘤发生相关一个信号通路上的三个原件一个信号通路上的三个原件 联合检测才有意义联合检测才有意义靶向治疗药物作用位点靶向治疗药物作用位点基因检测与个体化用药基因检测与个体化用药-肿瘤肿瘤由于人体基因组的微小变化（SNP、缺失）引起的可遗传疾病Heredity一般无法治愈 部分危害严重可能隐性携带 可传递给子代核酸检测是金标准H. 遗传性疾病检测角膜营养不良地中海贫血Y染色体微缺失遗传性耳聋基因检测与遗传性疾病基因检测与遗传

19、性疾病导致眼睛干涩导致眼睛干涩 视力下降视力下降使用使用“润滑性润滑性”眼药水进行缓解眼药水进行缓解进行屈光矫正手术前须检测进行屈光矫正手术前须检测 否则可导致失明否则可导致失明基因检测与遗传性疾病基因检测与遗传性疾病-角膜营养不良角膜营养不良或或两种类型两种类型分为轻度、中度、重度分为轻度、中度、重度两广地区高发两广地区高发 遗传规律明确遗传规律明确基因检测与遗传性疾病基因检测与遗传性疾病-地中海贫血地中海贫血遗传因素的耳聋原因确定遗传因素的耳聋原因确定避免药物性耳聋的发生（糖甙类药物）避免药物性耳聋的发生（糖甙类药物）婴幼儿听力筛查（有效检测途径）婴幼儿听力筛查（有效检测途径）覆盖位点较全覆盖位点较全基因检测与遗传性疾病基因检测与遗传性疾病-耳聋耳聋依据人体基因组上发生的微小变化（SNP）分析预测与该基因功能的相关健康因素变化Predict相关性与多种因素共同作用一般不作为医学诊断依据对生活起居等起到一定指导作用P. 风险评估类检测遗传性肥胖基因多态性检测美容相关基因多态性检测吸烟损伤评估多态性检测糖尿病风险评估基因检测与健康预测基