分子診斷發(fā)展簡史

1、分子診斷發(fā)展簡史：一場由“螺旋雙杰”引發(fā)的發(fā)明分子診斷發(fā)展四階段第一階段：網(wǎng)用分子雜交技術(shù)進行遺傳病基因診斷通過嬰兒胚胎期進行產(chǎn)前診斷，超早期預(yù)知某些疾病發(fā)生、發(fā)展和預(yù)后。1978年著名沒計劃以科學(xué)家簡悅威等應(yīng)用液相DNA分子雜交成功進行了鐮形細胞貧血癥的基因診斷。第二階段：|以PCR為基礎(chǔ)的分子診斷：PMullis發(fā)明PCR技術(shù)后迅速發(fā)展，標志著傳統(tǒng) 基因診斷發(fā)展到更全面的分子診斷技術(shù)。第三階段：|以生物芯片技術(shù)為代表的高通量檢測技術(shù)1992年美國Affymetrix制作出第一章基因芯片，標志著分子診斷進入生物芯片技術(shù)階段。生物芯片技術(shù)解決了傳統(tǒng)核酸印跡雜交技術(shù)復(fù)雜、自動化程度低、檢測目的分

2、子數(shù)量少、低通量的問題。第四階段：|以NIPT為代表的第二代測序技術(shù)Ronaghi分別于1996年與1998年提出了 在固相與液相載體中通過邊合成邊測序的方法-焦磷酸測序。目前常見的高通量第二代測序平臺主要有 Roche454、IlluminaSolexa、ABISOLiD 和 Lifeion Torrent 等,其均為通過 DNA 片段化構(gòu)建DNA文庫、文庫與載體交聯(lián)進行擴增、在載體面上進行邊合成邊測序反應(yīng)，使 得第1代測序中最高基于 96孔板的平行通量擴大 至載體上百萬級的平行反應(yīng)，完成對海量 數(shù)據(jù)的高通量檢測。1代、2代測序區(qū)別分子診斷三座豐碑1953年，沃森和克里克發(fā)現(xiàn)了 DNA雙螺旋

3、的結(jié)構(gòu)，開啟了分子生物學(xué)時代， 使遺傳的 研究深入到分子層次，生命之謎”被打開，人們清楚地了解遺傳信息的構(gòu)成和傳遞的途徑。在以后的近50年里，分子遺傳學(xué)、分子免疫學(xué)、細胞生物學(xué)等新學(xué)科如雨后春筍般出現(xiàn)， 一個又一個生命的奧秘從分子角度得到了更清晰的闡明。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)時分子生物學(xué)行程的重要標志，對人們認識蛋白質(zhì)合成、DNA復(fù)制和突變具有重要意義，為分子診斷的蓬勃發(fā)展奠定基礎(chǔ)。“ DNA父 " Wtson、Crick50年前，科學(xué)界的 八大惡棍”之一凱利？穆利斯還只是美國某制藥公司的小職員，整天做著把先天致病基因給剔除掉的白日夢，然而先要復(fù)制DNA,才有足夠的時間慢慢修復(fù)。19

4、66年，穆利斯嘗試磕了一次藥，并從此不可自拔。后來，迷幻劑被列為違禁藥品，于是穆利斯 自己調(diào)配迷幻劑的替代品。在制作迷幻劑時，他居然想到了復(fù)制DNA的辦法一一聚合酶鏈式反應(yīng)（PCR）,并最終憑他跟迷幻劑的結(jié)晶PCR獲得了諾貝爾獎。從此開啟了分子診斷的PCR時代，標志著傳統(tǒng)的基因診斷發(fā)展到更全面的分子診斷。PC位父" Kary Mullis只是個在實驗室里亂搞的家伙 ”弗雷德里克 桑格開拓人類基因研究，被尊為 基因?qū)W之 父”，他與同事合作研發(fā)的快速為DNA定序，成為繪制人類基因組圖譜的先驅(qū)。桑格完整定序了胰島素的氨基酸序列，證明蛋白質(zhì)具有明確構(gòu)造；他上世紀70年代提出快速測定脫氧核糖核

5、酸（DNA ）序列的技術(shù) 雙去氧終止法”即雙脫氧核甘酸鏈中止法，又稱 桑格法雙去氧終止法”測序法拉開了 DNA測序的序幕，解開了人體 4萬個基因30億個堿基對的 秘密。基因?qū)W之父"Frederick Sanger分子診斷臨床應(yīng)用 方式A.一空T感染性疾病分子診斷：目前主要應(yīng)用在 HBV、HCV、HIV、HSV、TB沙眼衣原體（CT）、淋球菌（NG）、 解月尿支原體等檢測。遺傳疾病分子診斷：遺傳性疾病可分為 Mendelian遺傳病、多因素遺傳病和染色體異常遺傳病。分子診斷在 遺傳病中的四種基本應(yīng)用 為:|遺傳病基因攜帶者篩查、遺傳易感性篩查、產(chǎn)前篩查（地中 一 將貧血、血友病、耳聾基

6、因檢測等）和新生兒篩查。|腫瘤分子診斷:目前我國腫瘤患者人數(shù)超過450萬人，居世界首位，每年新發(fā)病例160-200萬，近130萬人死于癌癥。目前腫瘤治療的治愈率仍然不高，主要原因就在早期診斷及正確選擇治療方式方面存在較大困難。腫瘤分子診斷主要分為腫瘤早期篩查（腫瘤易感基因檢測，適合有機組病史的人群）、 腫瘤輔助診斷（腫瘤標志物檢測，可在體液或組織中檢測到能夠反映腫瘤的存在、分化程度、預(yù)后估計和判斷治療效果等）、腫瘤個體化治療（通過檢測腫瘤患者生物標本中生物標記物 的基因突變、基因 SNP分型、mRNA基因定量表達及蛋白表達狀態(tài)，可預(yù)測藥物療效和評 價預(yù)后，指導(dǎo)臨床個體化治療）三個方面。中國分子

7、診斷發(fā)展歷史中國分子診斷行業(yè)在 20世紀60-70年代開始萌芽，20世紀80年代出現(xiàn)了以核酸探針 的放射性核素標記、點雜交、Southern印跡雜交和限制性片段長度多態(tài)性連鎖分析為代表的 分子診斷技術(shù)。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、杜興肌營養(yǎng)不良、G-6-PD缺乏癥等幾個常見遺傳病的分子診斷方法。但整個80年代，分子診斷概念尚未普遍接受，分子診斷技術(shù)尚未從大學(xué)、研究所走向臨床實 驗室O90年代PCR在國內(nèi)應(yīng)用開始推廣， 分子診斷技術(shù)從研究所走向臨床試驗，PCR成為時代的寵兒，成為腫瘤、感染性疾病、基因多態(tài)性、多基因遺傳病診斷的重要手段。但由

8、于缺 乏嚴格監(jiān)管，大量假陽性出現(xiàn)。1998年衛(wèi)生部發(fā)文：衛(wèi)醫(yī)發(fā)1998第9號 關(guān)于暫停臨床基因擴增（PCR）檢驗的通知，暫停了 PCR的臨床應(yīng)用。并于 2002年就臨床基因擴增檢測 發(fā)布實驗室管理暫行辦法，分子診斷重回發(fā)展正軌。經(jīng)過近 70 年的發(fā)展，從沃森和克里克提出 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)， “生命之謎 ”被打開，經(jīng)過PCR 技術(shù)、生物芯片技術(shù)、 DNA 測序技術(shù)之后分子診斷正在快速成為人類疾病診斷的最有 效方式之一。分子診斷與治療是當代醫(yī)學(xué)發(fā)展的必然縱觀醫(yī)學(xué)診斷和治療學(xué)科的發(fā)展歷程，正是由于包括物理學(xué)、 化學(xué)、免疫學(xué)、 分子 生物 學(xué)等學(xué)科在內(nèi)的一個個猶如星斗般燦爛的重大發(fā)現(xiàn)和發(fā)明， 才使得

9、醫(yī)學(xué)診斷與治療學(xué)科與時 俱進，不斷豐富、發(fā)展與完善。分子診斷學(xué)發(fā)展歷程以 DNA 雙螺旋結(jié)構(gòu)的模型提出為標志，分子生物學(xué)在半個多世紀的發(fā)展歷程中，盡顯了風流與輝煌!分子生物學(xué)不僅吸引了世界上一大批有志于認識生命本質(zhì)的科學(xué)家和臨床 醫(yī)生投入其中， 用生命與智慧創(chuàng)造出醫(yī)學(xué)發(fā)展史上瀑布般的學(xué)術(shù)成就， 徹底改變了診斷與治療的傳統(tǒng)觀念， 而且分子生物學(xué)領(lǐng)域越來越多的發(fā)明和成果正在各類臨床疾病的診斷與治療方面得到應(yīng)用并極大地推動了臨床醫(yī)學(xué)的研究和發(fā)展。與此同時， 分子診斷與治療作為檢驗醫(yī)學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)研究和應(yīng)用的一個專業(yè)領(lǐng)域， 也有 了長足的發(fā)展。分子診斷與分子治療已經(jīng)作為獨立的學(xué)科正式登上醫(yī)學(xué)科學(xué)的歷史舞

10、臺。什么是分子診斷?分子診斷 (moleculardiagnosis) 狹義上是指基于核酸的診斷(nucleicacid-baseddiagnosis) ，即對各種 DNA 和/或 RNA 樣本的病原性突變的檢測以便實 現(xiàn)對疾病的檢測和診斷。隨著第一張人類基因組測序圖以及隨后的其他生物基因組測序圖的發(fā)表， 分子診斷學(xué)已進入了一個有著空前機會和挑戰(zhàn)的新時代。而在后基因組時代， 隨著 蛋白質(zhì) 組學(xué)研究的實施， 功能基因組及其相關(guān)的表達產(chǎn)物與疾病聯(lián)系的謎團被破解， 分子診斷又賦予了新的外延： 分子診斷的對象包括基因及其相關(guān)的表達產(chǎn)物：生物大分子。在過去在廣義上包括基因治療和生物治療以及針對某些信號轉(zhuǎn)

11、導(dǎo)分子的分子靶向治療。的幾十年里，在治療包括某些遺傳性免疫缺陷尤其是腫瘤性疾病方面顯示了獨特的效果。蛋白質(zhì)組學(xué)的發(fā)展，成為分子診斷的一個必不可少的工具。比如，與癌變相關(guān)的 DNA 、RNA 、蛋白質(zhì)、染色體以及細胞變化譜等將會逐漸被人們所認識，將會出現(xiàn)與腫瘤發(fā)生、發(fā)展相關(guān)的基因突變譜、基因甲基化譜、基因 多肽 譜、基因表達譜、體液蛋白質(zhì)（或其他化學(xué)成分譜 ）、染色體譜以及細胞和組織器官的分子影像譜圖等。這些變化譜將會成為腫瘤標志譜，更準確地用于指導(dǎo)腫瘤的預(yù)防、診斷和治療。分子診斷是當前的一種臨床實際從Kan及其同事首次應(yīng)用 DNA雜交實現(xiàn)”-地中海貧血的產(chǎn)前診斷，到Saiki發(fā)明PCR技術(shù) 特別是實時熒光定量PCR 的應(yīng)用，再到高通量自動化的生物 芯片 技術(shù)以及變性高效液相層析、