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浅述分子诊断的前世今生及未来

发布时间:2015-08-12作者:qixieke(转载)
QQ截图20150812094933.jpg

分子诊断与治疗是当代医学发展的必然


纵观医学诊断和治疗学科的发展历程,正是由于包括物理学、化学、免疫学、分子生物学等学科在内的一个个犹如星斗般灿烂的重大发现和发明,才使得医学诊断与治疗学科与时俱进,不断丰富、发展与完善。

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分子诊断学发展历程


以DNA双螺旋结构的模型提出为标志,分子生物学在半个多世纪的发展历程中,尽显了风流与辉煌!


分子生物学不仅吸引了世界上一大批有志于认识生命本质的科学家和临床医生投入其中,用生命与智慧创造出医学发展史上瀑布般的学术成就,彻底改变了诊断与治疗的传统观念,而且分子生物学领域越来越多的发明和成果正在各类临床疾病的诊断与治疗方面得到应用并极大地推动了临床医学的研究和发展。


与此同时,分子诊断与治疗作为检验医学与临床医学研究和应用的一个专业领域,也有了长足的发展。分子诊断与分子治疗已经作为独立的学科正式登上医学科学的历史舞台。


什么是分子诊断?


分子诊断(molecular diagnosis)狭义上是指基于核酸的诊断(nucleic acid-based diagnosis),即对各种DNA和/或RNA样本的病原性突变的检测以便实现对疾病的检测和诊断。


随着第一张人类基因组测序图以及随后的其他生物基因组测序图的发表,分子诊断学已进入了一个有着空前机会和挑战的新时代。


而在后基因组时代,随着蛋白质组学研究的实施,功能基因组及其相关的表达产物与疾病联系的谜团被破解,分子诊断又赋予了新的外延:分子诊断的对象包括基因及其相关的表达产物:生物大分子。


在广义上包括基因治疗和生物治疗以及针对某些信号转导分子的分子靶向治疗。在过去的几十年里,在治疗包括某些遗传性免疫缺陷尤其是肿瘤性疾病方面显示了独特的效果。

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分子诊断在大健康产业链中的位置


蛋白质组学的发展,成为分子诊断的一个必不可少的工具。比如,与癌变相关的DNA、RNA、蛋白质、染色体以及细胞变化谱等将会逐渐被人们所认识,将会出现与肿瘤发生、发展相关的基因突变谱、基因甲基化谱、基因多肽谱、基因表达谱、体液蛋白质(或其他化学成分谱)、染色体谱以及细胞和组织器官的分子影像谱图等。这些变化谱将会成为肿瘤标志谱,更准确地用于指导肿瘤的预防、诊断和治疗。


分子诊断是当前的一种临床实际


从Kan及其同事首次应用DNA杂交实现α-地中海贫血的产前诊断,到Saiki发明PCR技术特别是实时荧光定量PCR的应用,再到高通量自动化的生物芯片技术以及变性高效液相层析、SNP分析等技术的应用;


从利用分子杂交、PCR等单一技术和定性诊断发展到多项技术的联合应用和半定量、定量和多基因病分子诊断,再到基因表达产物的生物大分子的诊断;


从治疗性诊断,发展到针对高危人群进行疾病基因或疾病相关基因的筛查和预防性分析评价。


分子诊断正处于学科发展的黄金时代


随着分子生物学理论和技术的继续发展,分子诊断还将出现更加辉煌的明天。


与此同时,分子治疗(molecular therapy)的发展则得益于DNA体外重组技术和淋巴细胞杂交瘤两大技术的问世。基因治疗作为一项全新的疾病治疗手段,近20年来发展迅速,人类基因组计划的实施和人类全部染色体的解密,不仅使人类更加清楚地了解自身,而且为基因诊断和基因治疗的研究奠定了基础。基因扩增技术,基因修饰技术,基因克隆技术,基因芯片技术,基因治疗技术,以及新型表达载体等新技术新方法的不断涌现促进了分子治疗学科的发展。


随着对肿瘤发生发展分子机制的深入研究,包括基因治疗在内的生物治疗已经成为肿瘤综合治疗中的第四种模式。生物治疗是以现代分子生物学、细胞生物学和分子免疫学等前沿科学为基础,强调肿瘤发生发展和转归的分子基础和治疗的针对性、特异性(靶向性)和有效性,针对CD分子、膜受体信号传导、基因转导、血管形成等靶位,设计相应药物(单抗或小分子等)、病毒或细胞,用于肿瘤的防治。针对CD分子、膜受体信号传导、基因转导、血管形成等靶位,目前应用比较广泛的是细胞因子治疗、酪氨酸激酶受体的分子靶向治疗、单克隆抗体标记放射性核素治疗。


肿瘤生物化疗(biochemotherapy)是生物治疗和化学治疗联合应用于肿瘤治疗的全新综合治疗模式,是根据肿瘤的病理类型、临床分期、发生部位和发展趋势,结合病人的全身情况和分子生物学行为,有计划地联合应用化疗药物和生物制剂进行治疗。


基因治疗在肿瘤治疗中有着广泛的前景。将外源目的基因导入人体靶细胞或组织以取代有缺陷的基因,通过其正常表达,以达到防治肿瘤的目的。肿瘤基因治疗基本策略主要有以下几种方式:基因替代、基因修饰、基因添加、基因补充、基因封闭等。根据功能基因导入方式不同分为体内基因治疗和体外基因治疗。常用病毒作为运送基因的载体,目前已有基因转导P53(如AV-P53)、基 因转导的DC(如AAV-BA46-DC)、基因转导的TIL(IL-2、TNF-α)等用于各期临床研究。


RNA干扰技术也是基因治疗的重大突破。通过向体内注入微小RNA片段,会干扰生物体本身的RNA“信使”功能,导致相应蛋白质无法合成,从而“关闭”特定基因,采用RNA干扰技术直接从源头上使致病基因“沉默”,因此能更有效地治疗某些疾病。


正是当代一系列科学技术的成就,使得分子诊断与分子治疗学科不断发展与进步,而分子诊断与分子治疗则是当代医学发展的必然。


中国分子诊断市场前景广阔,增速为全球两倍


分子诊断市场是近年来临床诊断领域发展的热点,全球分子诊断市场发展速度达到10%以上,而中国分子诊断市场每年增速超过20%,为全球的两倍,为技术创新和应用带来了许多发展机会。

目前,分子诊断产品的应用在临床各科如肿瘤、感染、遗传等占到70%以上,其次是体检中心、技术服务中心、第三方检测机构及微生物快速检测市场等方面。


中国工程院院士、中国医学科学院副院长詹启敏教授称,“国内从政府层面的医疗管理到科技创新领域都非常重视分子诊断技术的应用和普及。”传统医学的发展在包括诊断治疗手段、提升有效诊断率、进行有效的预防、疾病预警以及降低发病率等方面都遇到瓶颈,亟待打破。


“要做好转化医学,做好个性化治疗,就要把重点放在预防预测,不要等到疾病发展到中晚期才做,这是引导疾病治疗关口前移。同时,还要重心下移,把工作重点放到农村和社区,这几个方面的工作都需要有很好的手段和技术平台来支撑,而分子诊断在这些环节里扮演了非常重要的角色。”詹启敏院士强调。


从国家战略层面看,国务院新列出的七个战略新兴产业,生物医药就是其中一块,在这个产业里面,分子诊断又是非常重要的内容。


据介绍,从“十一五”开始,国家自然科学基金有寻找疾病发生发展过程中的一些分子靶标研究;国家973重大项目中,结合高发疾病进行的临床研究,为分子诊断提供了创新性的成果。863计划则着重于分子诊断成果的应用到临床的一些技术,把分子诊断结合疾病的预防以及个性化治疗作为很重要的发展内容。此外,还有国家卫生与计划生育委员会的行业基金、国家重大专项等运用性和推广性计划,很多内容都和分子诊断的技术创新相关。


詹启敏院士认为,豪洛捷是国际领先的分子诊断技术平台研发生产企业,而苏州科贝生物专注于分子诊断技术平台的搭建,承担了多项国家级科研课题,如国家863项目等,拥有自主知识产权。双方的合作,不仅能够引进国际最先进的分子诊断技术,同时,在国内的推广应用上将更加利于本土化。


使用标准将在近期出台


来自国家卫生与计划生育委员会临床检验中心副主任李金明告诉科技日报记者,百姓在医疗机构看病时,医生都会对病人先进行若干的检查,为临床评估患者疾病风险及确诊提供重要的信息,有助于医师判定既定患者的治疗方案或护理的适用度,也是医保的重要组成部分。


以前分子诊断主要是针对传染病的检测,而现在随着个性化技术的发展,拓展的领域涉及到病理科、药剂科还有相关的研究科室,如内科,外科,妇产科等等。李金明副主任表示,国内主管机构正在对临床分子诊断的规范化起草指导原则和指南,希望以明确的管理办法和规则,推进市场的有序发展。分子诊断技术平台的使用标准也将在近期出台。


跨国合作看好本土化应用


此次豪洛捷与苏州科贝生物的战略合作被普遍看好。詹启敏院士认为,无论是主管部门还是专家,都乐于见到并支持这一国际化合作,相信双方能找到较好的模式,以产生更为积极的效果。李金明副主任希望通过国际先进平台的引进,促使国内相关的技术标准能够与国际接轨。


豪洛捷公司副总裁刘釜均告诉科技日报记者,豪洛捷是一家提供医疗仪器和检测系统的上市公司,市值在57亿美元,其分子诊断核心技术曾荣获了2004年美国国家技术奖。公司的产品重点主要在于疾病诊断,血液筛查,并确保移植兼容性,以通过早期检查筛查,提高早期诊断和微创治疗水平,达到及时挽救生命的目标。


一家跨国企业要想更好地为中国的医疗市场服务,就一定要接地气,真正了解这个市场,了解政策法规,包括市场运作,做到一个强强联合的经典模式。“我们最终决定和科贝生物联合是经过慎重考虑的,原因有两个。一是科贝生物背靠北京的国家级研发机构,可以极大地缩短从科研到商业应用的周期。其二,科贝生物拥有独立的第三方检测资质,其商业运作也非常完善,在医院和医疗系统也具有强大的资源,”刘釜均说。他希望豪洛捷以先进的分子诊断自动化平台和科贝生物共同进行新的本土化应用开发,把中国的分子诊断事业推向一个新的高峰。


苏州科贝生物总裁姬云认为,该项目是“并驾齐驱”商业合作模式的一种尝试。一方面是可进行具有自主知识产权产品的研发,另外则要加强国际合作,更快地把国外已经成熟的技术平台、仪器设备和成果向国内进行推广。


他说,“科学研究没有国界。我们在医药方面的总体水平目前离欧美等发达国家还有一定差距。但是,中国是临床需求大国,目前正在向强国迈进,科贝生物非常熟悉国内医院和公众对分子诊断技术的需求,双方的合作将不仅是各自公司的发展,更多的将把医疗的新成果普惠于广大老百姓和患者。而引进更为先进技术,求得共同发展,更是我们长期的发展目标。”


国际巨头公司与国内领先企业的合作,将促成国内分子诊断行业接足地气、强化本土化应用,广泛普及和推广这一新兴科技。


注:笔者整理自“中国体外诊断网”


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