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基因檢測,你準備好了嗎

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如今,“精準醫學”“腫瘤治療的伴隨診斷”“個體化醫療”等成為媒體熱詞,這預示醫學正在進入一個大眾基因檢測與治療的新時代。那么,基因檢測到底是什么、能解決什么問題、是否可靠?

1.越來越低成本的基因檢測技術:從30億美元到1000美元

要談“基因檢測”,我們還是先聊聊“基因”。“基因”是生命科學中最核心的概念之一,它是遺傳物質的載體,是一段段定位在細胞染色體上的核苷酸序列。現在我們已經知道,基因的序列和表達調控模式,決定了人們的生長發育和與遺傳有關的健康狀況。

西北大學國家微檢測系統工程技術研究中心的基因實驗室,技術人員正在認真核對醫院送來的一個個檢測樣本(血液),提取DNA,進行基因突變檢測。這里進行的大量工作就是進行個體化用藥基因檢測,為精準醫療提供高科技服務。光明圖片/視覺中國

由此看來,掌握體內基因的信息,就如同掌握了人體生老病死的密碼,破解這些密碼就能夠預測、診斷或解釋我們所關心的健康問題。

已故著名華人生物學家吳瑞開創的“引物延伸法”為破解基因密碼奠定了第一塊基石,在此基礎上,英國科學家桑格(F. Sanger)發展出了基因測序的“末端終止法”,并因此獲得1980年的諾貝爾化學獎。桑格測序法的原理催生了第一代測序技術,成就了生命科學史上具有劃時代意義的“人類基因組計劃”,更將“基因”“測序”“遺傳病篩查”等生物學術語帶入了大眾的視野。

2001年,人類基因組計劃發表了包含30億對核苷酸序列的人類基因組草圖。這項必將彪炳史冊的偉大科學工程由來自美國、英國、日本、法國、德國、中國的超過3000名科技人員,在16個測序中心、耗時13年完成,花費超過了30億美元。

其時,人們還無法預見到基因測序技術發展會如此迅速——到2007年,應用第二代測序技術,第一個完整人類基因組序列圖譜的誕生僅僅用了3個月,花費了150萬美元。在第二代測序技術市場中,值得一提的是我國科技企業華大基因研制的BGISEQ系列測序儀近年也已陸續投放市場,這家發軔于承擔1%人類基因組計劃任務的公司目前已成為全球最大的基因組學研發機構。

光明圖片/視覺中國

今天,新一代基因測序技術正在萌芽。基于“納米級大小微孔設備”的單分子測序、基于“大規模平行標簽”的直接判讀測序等方法應運而生,已經能夠實現以1000美元成本在一天內測完整個人類基因組的壯舉。

除了基因測序,免疫組織化學(Immunohistochemistry,IHC)、熒光原位雜交(Fluorescencein situhybridisation,FISH)等也是臨床常用的基因檢測方法。

2.生物信息學:從數據中辨別信息,護衛健康

測序得到了大量的基因密碼,但枯燥浩繁的數據并不能直接告訴人們身體健康的信息。于是,生物信息學應運而生——這是專門進行基因數據比對、拼接、豐度和關聯性分析、建立計算模型的交叉學科。

生物信息學為基因科技的發展插上了翅膀。通過生物信息學分析,科學家鑒定了許多與高血壓、哮喘、類風濕性關節炎、肺癌、前列腺癌等相關的基因位點,一定程度上解釋了這些疾病的遺傳和發病機制。特別是在某些與基因高度相關的遺傳性疾病的鑒別上,比如唐氏綜合癥、地中海貧血等,取得了傳統方法無法比擬的效果。

這些成果也很快進入臨床。比如,通過生物信息學分析,分子生物學臨床應用專家、香港中文大學盧煜明教授發展了一種無創產前胎兒基因檢測方法,可以準確鑒別和度量母親外周血中的胎兒DNA,既能避免羊膜腔穿刺對妊娠帶來的可能損傷,也能及早發現并避免嬰兒罹患唐氏綜合癥等嚴重遺傳性疾病。

通過生物信息學分析,北京大學謝曉亮教授、湯富酬教授與北京大學第三醫院喬杰教授合作,利用極體高通量測序結果,能夠較為精確地推演出母源基因組信息,成功幫助有遺傳疾病的夫婦獲得健康寶寶。

而基因檢測也能讓疾病治療更精準,比如乳腺癌的治療。基于乳腺癌基因表達譜,科學家分析將乳腺癌分為管腔上皮A型(Luminal A)、管腔上皮B型(Luminal B)、HER2過表達型(ERBB2+)、基底樣型(Basal-like)和正常乳腺樣型(Normal breast-like)共5種亞型,每種基因亞型對應一定的發病機制、惡性化程度、化療反應和預后等。患者通過基因檢測確定基因亞型后,即可制定治療方案——或單純內分泌治療,或內分泌治療聯合化療,或內分泌治療、化療及抗HER2治療聯用,這種腫瘤伴隨診斷的精準醫療思路提高了腫瘤治療的靶向性,不花冤枉錢,同時也提高了治愈率。類似非小細胞肺癌患者EGFR基因突變的檢測對于其靶向用藥也具有重要意義。

3.基因檢測產業:理性對待,積極發展

對于基因檢測技術,大家也有很多擔心。比如,從目前研究結果看,基因與疾病的發生是概率關系,那么,這種預測會不會給檢測者帶來不必要的心理負擔?會不會有基因信息泄露的風險?會不會帶來新的社會問題——如果以后入學、就業,甚至婚姻都加上基因“門檻”,必將引發基因歧視。

其實,對待任何技術進步,我們都應理性看待,基因檢測技術也是如此。

從目前的科學發展看,我們對基因的認識還只是一小步,并不完全清楚。而且,越來越多的研究發現,基因與生物體性狀并非是線性對應關系,而是網狀的——一個基因可能引發不同性狀,有些是好的,有些可能是不好的,因此很難用“好”與“不好”來判別基因。

而我們也必須要說明的是,對于生物體而言,先天遺傳固然重要,但后天所處環境、生活方式等影響也會導致這人基因的變異或者會影響其基因的表達調控模式,進而影響個體的健康狀況——沒有什么命中注定的健康,也沒有什么天賦不通過努力即可顯現,健康需要培養良好的生活習慣,成功需要付出辛苦的汗水。

對于基因檢測這一新技術,我們還要注意別上當受騙——一些不法分子和不良企業以基因檢測為噱頭,欺騙廣大消費者,嚴重擾亂了基因檢測產業的秩序,阻礙了其正常發展。筆者在這里提醒大家,如果有基因檢測需要,請一定到有資質的醫療機構進行。

基因檢測確實還存在種種問題,但因噎廢食不是長久之計。這些阻礙基因檢測產業健康發展的問題,有賴國家出臺具體的監管規范細則,也有賴生物醫學科技工作者向大眾做好科普工作。生命科學的積累已經為基因檢測奠定了基石,在這場呼嘯而來的生命科技產業革命中,我們不應錯失良機。

作者:姜韶東(單位:中國科學院生物物理研究所)

《光明日報》( 2017年03月30日 13版)

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