在现代医学的快速发展中,精准医疗作为一种新型的健康医疗服务范式,正逐步改变着传统的疾病诊断和治疗方式。精准医疗通过整合应用现代科技手段与传统医学方法,科学认知人体机能与疾病本质,旨在实现针对每个病人的正确选择和精确应用适宜的诊疗方法,从而达到医源性损害最小化、医疗耗费最低化以及病患获益最大化的目标。而在这一过程中,检验科的分子诊断技术发挥着至关重要的作用,成为精准医疗的重要起点。
一、精准医疗的科学内涵与背景
精准医疗的概念起源于21世纪初,随着现代科技和生物医学的飞速发展,临床医学领域迎来了全面的技术进步。这一背景下,医生不再仅仅依赖直觉和经验进行疾病诊断和治疗,而是更多地依赖于科学数据和先进技术。2006年,国际上提出了“精准肝切除”和“精准外科”的新理念,标志着传统经验外科向现代精准外科的范式转变。
在国际上,2011年美国科学院、工程院等机构共同发出了“迈向精准医学”的倡议,强调将个体疾病的基因组学信息用于指导精确诊断和用药。这一模式实质上是从过去基于疾病临床诊断的对“症”用药,转变为依据个人疾病的遗传信息量身设计的对“人”下药方略。随后,英国出台了“十万基因组计划”,美国启动了“精准医学倡议”,这些举措进一步推动了全球对精准医疗理念的关注和应用研究。
二、分子诊断技术的基本原理与应用
分子诊断技术是指以DNA和RNA为诊断材料,通过分子生物学技术检测基因的存在、缺陷或表达异常,从而对人体状态和疾病作出诊断的技术。其基本原理是检测DNA或RNA的结构是否变化、量的多少及表达功能是否异常,以确定受检者有无基因水平的异常变化。这一技术对疾病的预防、预测、诊断、治疗和预后具有重要意义。
分子诊断技术的常用方法包括核酸分子杂交、聚合酶链反应(PCR)和生物芯片技术等。
1.核酸分子杂交技术:核酸分子杂交是指具有一定互补序列的核苷酸单链在液相或固相中按碱基互补配对原则缔合成异质双链的过程。应用该技术可对特定DNA或RNA序列进行定性或定量检测,包括Southern印迹杂交、Northern印迹杂交、点杂交和原位杂交等。
Southern印迹杂交:利用硝酸纤维素膜或尼龙膜吸附DNA的功能进行杂交,主要用于检测DNA片段的大小、量及序列特征。
Northern印迹杂交:与Southern印迹杂交类似,但靶核酸是RNA,用于检测RNA的表达水平。
点杂交:直接将待测DNA或RNA固定在滤膜上,加入标记的核酸探针进行杂交,用于快速检测特定序列。
原位杂交:将标记的核酸探针与细胞涂片或组织切片中的核酸进行特异性结合,用于细胞内定位或基因表达的检测。
2.聚合酶链反应(PCR):PCR是一种模拟体内DNA半保留复制过程,在体外酶促合成特异性DNA片段的方法。其扩增反应由高温变性、低温退火和适温延伸三个基本步骤组成,通过循环扩增,使DNA量呈指数形式增长。PCR技术具有高度的特异性和敏感性,广泛应用于遗传病诊断、传染病病原体检测、肿瘤基因分析等领域。
3.生物芯片技术:生物芯片技术是分子生物学与微电子技术相结合的核酸分析检测技术,包括DNA芯片、蛋白质芯片等。该技术能够同时检测多个基因或蛋白质的表达水平,具有高通量、快速、准确的特点,适用于大规模基因筛查和疾病诊断。
三、分子诊断技术在精准医疗中的应用
分子诊断技术是精准医疗的核心技术之一,通过检测个体遗传物质的结构或表达水平的变化,为疾病的预防、诊断和治疗提供精确的依据。
1.遗传病诊断:分子诊断技术能够检测遗传病相关基因的突变,如单基因遗传病、染色体病等,为遗传病的早期诊断和遗传咨询提供重要信息。
2.肿瘤诊断与治疗:肿瘤的发生和发展与基因异常密切相关。分子诊断技术能够检测肿瘤相关基因的突变、表达水平的变化等,为肿瘤的早期诊断、分型、预后评估及个体化治疗提供依据。例如,通过检测乳腺癌患者HER2基因的表达水平,可以指导是否使用靶向治疗药物赫赛汀。
3.传染病诊断与防控:分子诊断技术能够快速、准确地检测传染病病原体,如病毒、细菌等,为传染病的早期诊断、疫情监测和防控提供有力支持。例如,在新冠疫情期间,PCR技术被广泛应用于新冠病毒的检测。
4.药物基因组学:药物基因组学是研究药物疗效和不良反应与个体基因变异之间关系的学科。分子诊断技术能够检测与药物代谢、转运、作用靶点等相关的基因变异,为个体化用药提供依据,提高药物治疗的有效性和安全性。
结语:精准医疗作为现代医学的重要发展方向,正逐步改变着传统的疾病诊断和治疗方式。在这一过程中,检验科的分子诊断技术发挥着至关重要的作用。通过检测个体遗传物质的结构或表达水平的变化,分子诊断技术为疾病的预防、诊断和治疗提供了精确的依据。
(种雪峰 项城市第一人民医院 检验科)