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“精准医疗”下血液病的精准诊断技术

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作者:张怡堃 来源:医学科普 2016-07-17 20:00

  2015年1月30日,美国总统奥巴马在国情咨文演讲中宣布了“精准医疗计划(Precision Medicine Initiative)”,并拨款2.15亿美元旨在推动个体化医疗的发展。精准医疗即以个人基因组信息为基础,结合转录组、蛋白质组、代谢组等分子生物学特征,借助信息时代的大数据分析的优势,为患者量身设计个体化的靶向治疗方案。精准医疗的目的是精准治疗,精准治疗的前提是针对分子靶点的精确诊断分型。目前国际上白血病诊断通用的是细胞形态学(Morphology)、免疫学(Immunology)、细胞遗传学(Cytogenetics)和分子生物学(Molecular biology)分型,即我们常说的MICM分型方法。

  随着分子诊断技术的日益发展和白血病分子标志物被发现,各种先进的分子诊断技术已应用于白血病诊断领域,白血病的诊断已从过去以形态为主的诊断体系,正逐步向以精确分子诊断为核心的个体化诊断体系发展。随着细胞遗传学、流式细胞术免疫表型分析和第2代测序技术等新的诊断技术在临床的推广应用,血液病进入一个精确诊断时代。这些技术在白血病的诊断、微小残留病的监测、预后判断及靶向治疗等方面发挥了重要的作用,有些已成为临床必需的常规检测项目。正确解读这些新兴的诊断技术及方法,可指导临床医生合理、优化及针对患者量身定做找到每一个白血病发病原因及治疗方法。

  一、 细胞与分子遗传学检测

  1. 荧光原位杂交(fluorescece in situ hybridization,FISH):是临床上的常规检测方法,是检测融合基因的金标准方法。比常规的染色体核型分析要方便、准确和快速,它可检出一些常规染色体核型分析不易发现或有不明来源的标志染色体。可检测平衡易位和微缺失;用于快速诊断、分类、治疗。

  2. 多色荧光原位杂交(multiplex-FISH,M-FISH),多用以确定微小的染色体易位、来源不明的标记染色体和隐匿的染色体异位。其独特的优势在于可一次性分辨全部人类染色体,适用于复杂异常核型的诊断、风险分类和预后判断,主要用于初发和复发病例的检测。但其无法检测同一条染色体中的易位或倒位、小片段缺失和重复等异常,也不能精确地显示染色体断裂的区带,且灵敏度不及PCR,因此具有一定的局限性。另外,由于费用昂贵,目前尚未普及开展。

  3. 微阵列比较基因组杂交(array comparative genomic hybridization,aCGH)。在全基因组水平上检测白血病基因组DNA序列的拷贝数变异。有较高的分辨率,可找到染色体核型分析难以发现的不同染色体上可能的断裂点和具体的位点。在鉴定慢性淋巴细胞白血病(CLL)患者微小基因片段重复或丢失的染色体异常,也可用于与治疗相关AML患者的基因分层。还可以发现因药物治疗相关的白血病而导致一些重要微小染色体区域的异常。因其不能检测出平衡易位,且对于异常细胞比例少或有丢失片段方面存在漏检。目前CGH和 aCGH 尚未成为临床应用的常规检查之一。

  4. SNP芯片:具有高通量性特点,在鉴别白血病是否发生复发突变或克隆演变方面具有较好的临床价值;在全基因组水平检测与白血病发生发展、疗效和预后相关的SNP位点。目前,已有商业化SNP芯片供应,随着技术成熟和检测成本下降,SNP芯片将会成为筛查常规项目。

  二、 微小残留白血病检测

  微小残留白血病(minimal residualdisease,MRD)是白血病复发的根源,首选检测标本为骨髓,其次为外周血。目前已用于检测MDR的技术主要有流式细胞术(FCM)和PCR技术,PCR技术是比FCM方法更敏感地检出MDR,敏感性都可达到10-5~10-3(即105~103细胞中有1个肿瘤细胞)以上。

  1. 多重RT-n-PCR和多重荧光PCR方法:PCR是检测染色体易位的首选方法。二者是临床上常用的融合基因定性检测方法。可同时检测已知的多种融合基因及剪切体。临床医生可选择AML 16种常见融合基因、ALL 15种常见融合基因或白血病31种融合基因等组合筛查融合基因。而后者可在荧光定量PCR仪上直接判读结结果。 目前该技术已逐渐被逆转录实时荧光定量PCR所取代。

  2. 逆转录实时荧光定量PCR (reverse-tranion quantitative real-time PCR,RT-qPCR):目前已作为检测融合基因的常规方法。基于TaqMan 探针原理的RT-qPCR是目前最为理想的MRD 定量检测方法。具有敏感度高、准确定量、简便快速,污染较少等优点。可用于白血病的诊断、分型、MRD监测和预后判断。且已有商业化的试剂盒可利用。有资质的医疗单位或实验室都能开展此项目。

  3. 数字PCR:是基于单分子PCR方法的核酸靶分子定量检测手段,具有高灵敏度的特点。但检测成本高,目前还不适合于临床常规推广。

  三、 基因突变检测

  50%以上的白血病缺乏特征性的细胞遗传学变化,而是是多种基因突变积累的结果。目前基因突变已作为白血病的更精确地诊断分型、危险分层,个体化治疗、靶向治疗及评估预后转归的主要分子标志。例如WHO分类已将AML伴CEBPA突变和AML伴NPM1突变作为一种AML的特殊亚型。白血病较常见突变基因有JAK2、MPL、NPM1、CEBPA、FLT3、C-KIT、N-RAS、WT1、HOX11、ASXL1、DNMT3A、MLL、IDN1、IDH2和TET2等。因此高效、精准的基因突变筛查方法至关重要。

  1. 直接测序法(Sanger法):是基因测序的金标准方法,可分析未知突变。单向测序读长达500~1000bp, 但只能测定20%以上的突变。由于通量小,速度慢,已逐渐被其他高灵敏方法所替代或并用。

  2. 焦磷酸测序(Pyrosequencing):适于已知的短序列的测序分析,具有可重复性、快速,能检测低至5%的突变及报告突变频率。精确性与Sanger相似,适用已知突变位点检测,用于白血病的分类和MRD监测。

  3. 高通量测序又名下一代测序(Next Generation Sequencing,NGS):是现今应用最广泛的高通量测序技术,是大规模平行测序。具有极高灵敏性,可在一个测试反应中检测点突变、缺失、插入、染色体平衡易位及鉴定白血病特异的融合基因等多种异常。其检测结果可以对临床医生治疗方案的制定、患者预后的评估提供精准、有效的信息。可用于基于突变检测的MRD分析;也可用于部分白血病发病机制的研究。由于费用问题,在临床上尚未大规模开展。基于大数据平台的测序结果解读、注释的合作,可获得“1+1>2”的成果。随着检测成本的降低,将会在临床推广。

  四、 基因表达谱检测

  基因表达谱(gene expression profiling,GEF):cDNA芯片具有集传统细胞遗传学、点突变分析、基因表达分析于一身的功能,已经用于白血病GEF分析。其优越性为能够在基因表达水平上对白血病进行更精确的分型分类,从而提高治疗的针对性。预测白血病的治疗效果和预后,在探索白血病的病因和机制诊断、功能相关基因、新的治疗靶基因等方面发挥重要的作用。不过,敏感度和特异度差,限制其临床应用。

  精准医疗呼唤着与此相适应的精准诊断,临床医生根据患者病情,正确评估形态学、免疫、细胞遗传学及分子生物学的作用;合理检查、精准诊断及分型、个体化治疗、正确评估预后及风险分层,做使患者从精准医疗中获得更多好处。

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关键词: 治疗 检测 方法

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