基因檢測(cè)技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用

閆曉晗

摘 要：隨著基因技術(shù)的不斷發(fā)展以及國(guó)家經(jīng)濟(jì)水平的不斷增強(qiáng)，基因檢測(cè)技術(shù)開始逐步走入大眾的視野。本文敘述分析了國(guó)內(nèi)及國(guó)外基因檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，未來基因檢測(cè)技術(shù)必將在人類醫(yī)學(xué)事業(yè)中發(fā)揮重要的作用。

關(guān)鍵詞：基因；基因檢測(cè)；醫(yī)學(xué)

隨著1990年開始的人類基因組計(jì)劃的完成，基因工程得以迅速發(fā)展，目前已在醫(yī)藥衛(wèi)生、農(nóng)牧業(yè)、食品工業(yè)和環(huán)境保護(hù)等眾多行業(yè)發(fā)揮著作用，而基因檢測(cè)便是其中的重要應(yīng)用之一。首先，什么是基因呢？基因一詞來源于希臘語，是指攜帶有遺傳信息的DNA序列，是控制性狀的基本遺傳單位，通過指導(dǎo)蛋白質(zhì)的合成來表達(dá)自己所攜帶的遺傳信息，從而控制生物個(gè)體的性狀表現(xiàn)。人類基因組計(jì)劃測(cè)定了組成人類染色體中所包含的30億個(gè)堿基對(duì)組成的核苷酸序列，從而繪制出人類基因組圖譜，并且識(shí)別其載有的基因及序列，破譯了人類的遺傳信息，從而使基因檢測(cè)成為可能?；驒z測(cè)是指通過血液、其他體液或細(xì)胞對(duì)DNA進(jìn)行檢測(cè)的技術(shù)，是取被檢測(cè)者的組織細(xì)胞，擴(kuò)增其基因信息后，通過特定設(shè)備對(duì)被檢測(cè)者細(xì)胞中的DNA分子信息進(jìn)行檢測(cè)，分析它所含有的各種基因情況，使人們能了解自己的基因信息，以預(yù)知患疾病的風(fēng)險(xiǎn)[1]。

近年來隨著人類基因組計(jì)劃的廣泛推進(jìn)，人類的基因組測(cè)序已由最初的數(shù)十萬元降低到了現(xiàn)在5～8萬元。同時(shí)，隨著技術(shù)的革新，第二代基因測(cè)序技術(shù)最近在醫(yī)療檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的檢驗(yàn)價(jià)格已經(jīng)跌至萬元以內(nèi)，部分針對(duì)普通疾病的芯片檢測(cè)價(jià)格已經(jīng)平民化。而隨著第三代基因測(cè)序技術(shù)的出現(xiàn)，將能一次性檢測(cè)1萬至10萬對(duì)堿基對(duì)，這將會(huì)使得人類基因全序列測(cè)定只需要15分鐘即可完成，檢測(cè)費(fèi)用將下降至千元左右。眾所周知，在經(jīng)濟(jì)學(xué)中，價(jià)格的下降意味著需求的增高，這將使基因檢測(cè)的需求成倍增加，也意味著眾多基因檢測(cè)公司的成立和高速發(fā)展。

事實(shí)上，基因產(chǎn)業(yè)正成為世界各主要大國(guó)搶占全球生物科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的制高點(diǎn)。法國(guó)從2008年開始設(shè)立國(guó)家癌癥中心為患者提供基因檢測(cè)服務(wù)；德國(guó)自2010年開始建立基因組醫(yī)學(xué)網(wǎng)絡(luò)，通過第二代基因測(cè)序技術(shù)分析患者的基因組類型，用于評(píng)估個(gè)體化治療的效果和費(fèi)用；日本也在2013年成立了肺癌基因組篩查項(xiàng)目，通過篩查罕見基因變異為晚期肺癌患者定制治療方案；英國(guó)在2014年公布了“十萬人基因組計(jì)劃”，根據(jù)基因組學(xué)和臨床數(shù)據(jù)來制定個(gè)性化的癌癥和罕見疾病的治療方案；美國(guó)則在2015年推出了“精準(zhǔn)醫(yī)療計(jì)劃”，投入2.15億美元用于推動(dòng)個(gè)性化醫(yī)學(xué)的發(fā)展。

相比歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)基因產(chǎn)業(yè)還面臨技術(shù)研發(fā)投入不足、缺乏頂層設(shè)計(jì)等問題，這嚴(yán)重制約了我國(guó)基因產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)化和國(guó)際化。因此，推動(dòng)基因檢測(cè)等先進(jìn)健康技術(shù)普及惠民，引領(lǐng)基因產(chǎn)業(yè)重大創(chuàng)新成果的產(chǎn)業(yè)化，將成為我國(guó)基因產(chǎn)業(yè)在全球布局中搶占先機(jī)的重要一步。因此2015年被稱為中國(guó)高通量基因測(cè)序臨床應(yīng)用的元年，這一年，發(fā)展基因產(chǎn)業(yè)上升為國(guó)家戰(zhàn)略，基因檢測(cè)技術(shù)被列入“新型健康技術(shù)惠民工程”，發(fā)改委文件提出：通過支持擁有核心技術(shù)、創(chuàng)新能力和相關(guān)資質(zhì)的機(jī)構(gòu)，采取網(wǎng)絡(luò)化布局，率先建設(shè)30個(gè)基因檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用示范中心，以開展遺傳病和出生缺陷基因篩查為重點(diǎn)，推動(dòng)基因檢測(cè)等先進(jìn)健康技術(shù)普及惠民，引領(lǐng)重大創(chuàng)新成果的產(chǎn)業(yè)化。通過基因技術(shù)的示范應(yīng)用，帶動(dòng)整個(gè)基因產(chǎn)業(yè)發(fā)展。之后，湖南、貴州、江蘇、福建和東莞等省市也相繼發(fā)布政策以支持促進(jìn)基因檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用，其中包括以政府采購(gòu)的方式開展和推廣遺傳病基因檢測(cè)、大力推廣個(gè)性化醫(yī)療以及將部分基因檢測(cè)費(fèi)用納入醫(yī)保等。國(guó)家發(fā)改委新聞發(fā)言人也認(rèn)為，國(guó)內(nèi)從事基因檢測(cè)技術(shù)以及儀器、設(shè)備、試劑研發(fā)的企業(yè)，可以以此為契機(jī)，放心加大研發(fā)創(chuàng)新及市場(chǎng)推廣，趕上這一輪基因科技的發(fā)展浪潮。

目前在國(guó)內(nèi)基因領(lǐng)域位居龍頭老大地位的華大基因自1999年成立以來，先后完成了人類基因組計(jì)劃“中國(guó)部分”中的絕大部分工作、國(guó)際人類單體型圖計(jì)劃中10%的工作、水稻基因組計(jì)劃、家蠶基因組計(jì)劃、家雞基因組計(jì)劃和大熊貓等多項(xiàng)具有國(guó)際先進(jìn)水平的基因組科研工作，在自然和科學(xué)等國(guó)際一流的學(xué)術(shù)雜志上發(fā)表多篇高水平論文，2016年9月，華大基因承建的首個(gè)國(guó)家級(jí)基因庫(kù)（國(guó)家基因庫(kù)被稱為“生命銀行”，形成生命密碼的存、讀、懂、寫、用能力于一體。由“三庫(kù)兩臺(tái)”組成，即由生物資源樣本庫(kù)、生物信息數(shù)據(jù)庫(kù)、生物活體庫(kù)和數(shù)字化平臺(tái)、合成與編輯平臺(tái)組成）——深圳國(guó)家基因庫(kù)正式落成，由此奠定了中國(guó)基因組科學(xué)在國(guó)際上的領(lǐng)先地位[2]。

DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)者、有“遺傳學(xué)之父”之稱的諾貝爾生理與醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)獲得者沃森就曾在2007年時(shí)就預(yù)言，在今后10年內(nèi)，對(duì)個(gè)人進(jìn)行基因檢測(cè)將成為診斷疾病的常規(guī)手段之一，醫(yī)生們可以通過對(duì)個(gè)人的基因序列進(jìn)行研究，更直接地尋找疾病的根源，指導(dǎo)臨床進(jìn)行科學(xué)有效的個(gè)體化治療。

基因檢測(cè)主要的應(yīng)用方向包含：產(chǎn)前檢測(cè)；單基因/染色體遺傳疾病的診斷與帶因篩檢；多基因遺傳疾病基因檢測(cè)；藥物基因體學(xué)；先天體質(zhì)/特質(zhì)潛能分析；身分鑒識(shí)/親子關(guān)系鑒定/追溯祖源[3]。

我國(guó)是出生缺陷高發(fā)國(guó)家，根據(jù)最新發(fā)布的《中國(guó)出生缺陷防治報(bào)告》，我國(guó)出生缺陷發(fā)生率約為5.6%，每年新增的出生缺陷人口數(shù)約為90萬例。特別是染色體病如唐氏綜合征，在新生兒中的發(fā)病率高達(dá)1/600-1/800，35歲以上的高齡孕婦的新生兒發(fā)病率更是高到1/400。隨著二孩政策的放開，我國(guó)每年將新增加400萬左右的高齡產(chǎn)婦，出生缺陷的發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)將進(jìn)一步加劇。出生缺陷正成為我國(guó)嬰兒死亡的主要原因（占總死亡率的19%）、兒童殘疾的重要原因和醫(yī)療衛(wèi)生系統(tǒng)的巨大負(fù)擔(dān)，所以為孕前優(yōu)生提供科學(xué)依據(jù)是非常重要的。1997年有科學(xué)家首次發(fā)表了在孕婦外周血中發(fā)現(xiàn)胎兒游離DNA的文章，這使的無創(chuàng)產(chǎn)前檢測(cè)成為可能。無創(chuàng)產(chǎn)前基因檢測(cè)技術(shù)僅需采集孕婦少量外周血，便可通過高通量基因測(cè)序方法檢測(cè)出胎兒患唐氏綜合征等疾病的風(fēng)險(xiǎn)，相較于傳統(tǒng)的血清學(xué)篩查方法，檢出率能夠從約70%提高到99%以上。

就在不久前，國(guó)內(nèi)首例采用單細(xì)胞高通量測(cè)序技術(shù)的第三代試管嬰兒在上海交通大學(xué)附屬國(guó)際和平婦幼保健院順利誕生。該嬰兒的父親之前接受過的基因檢測(cè)結(jié)果顯示，其攜帶的致病基因?qū)⒂?0%的幾率遺傳給下一代。應(yīng)用基因檢測(cè)技術(shù)來科學(xué)的指導(dǎo)婚育，將會(huì)使具有高致病遺傳風(fēng)險(xiǎn)的父母也可以生育健康的寶寶。目前，乳腺癌高居我國(guó)女性惡性腫瘤發(fā)病率的首位，而肺癌則是男性和女性惡性腫瘤死亡率之首，其發(fā)病率均逐年上升，并且呈現(xiàn)年輕化發(fā)病的趨勢(shì)。2013年5月份，美國(guó)影星安吉麗娜·朱莉通過基因檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)患上乳腺癌的幾率大約是87%，隨之接受了雙乳乳腺切除及乳房再造術(shù)。與朱莉接受的這項(xiàng)基因檢測(cè)技術(shù)類似的“乳腺癌高危人群基因篩選技術(shù)”和“肺癌基因檢測(cè)技術(shù)”也已經(jīng)在國(guó)家腫瘤臨床醫(yī)學(xué)研究中心分子診斷平臺(tái)正式投入使用。乳腺癌高危人群基因篩選技術(shù)只需要被檢測(cè)者5ml的外周血，就可以根據(jù)乳腺癌易感基因突變的情況，來評(píng)估基因突變攜帶者罹患乳腺癌的幾率，并由此采取針對(duì)性的預(yù)防措施。肺癌基因檢測(cè)技術(shù)則是利用肺癌患者綠豆大小的一塊組織樣本，采用新一代測(cè)序技術(shù)，檢測(cè)基因的突變情況，并由此制定個(gè)性化的肺癌靶向藥物治療方案。目前，全球應(yīng)用基因技術(shù)進(jìn)行檢測(cè)的疾病數(shù)高達(dá)1500多種，在美國(guó)，每年進(jìn)行基因檢測(cè)的有700多萬人次，這使美國(guó)女性乳腺癌發(fā)病率降低了70%，直腸癌發(fā)病率降低了90%。

大力發(fā)展和推廣基因檢測(cè)技術(shù)，有助于降低出生缺陷并提高對(duì)遺傳性疾病、腫瘤及心腦血管疾病等重大疾病的防控水平，對(duì)于加快我國(guó)基因產(chǎn)業(yè)的發(fā)展、全面提高人口質(zhì)量具有重要意義。

基因檢測(cè)技術(shù)可極大地推動(dòng)傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)向精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)方向轉(zhuǎn)變，精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)時(shí)代的來臨，將實(shí)現(xiàn)個(gè)人基因組信息的收集用于疾病的預(yù)防和個(gè)體化診療。數(shù)十年來，基因技術(shù)得到不斷的發(fā)展與完善，檢測(cè)指標(biāo)越來越多、時(shí)間越來越短、成本越來越低、精度越來越高，這將會(huì)極大地推動(dòng)基因檢測(cè)技術(shù)的普及。隨著基因檢測(cè)技術(shù)的不斷推廣普及，臨床治療將由目前的對(duì)癥治療轉(zhuǎn)變到對(duì)因治療。不久的將來，基因檢測(cè)也將會(huì)如同接種疫苗一樣，成為人類健康生活不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)。

參考文獻(xiàn)

[1]Hogarth S， Javitt G， Melzer D. The current landscape for direct-to-consumer genetic testing： legal， ethical， and policy issues[J]. Annu Rev Genomics Hum Genet， 2008，9：161-182.

[2]華大基因.華大基因——全球最大基因組研究中心.[EB/OL].（2014-03-15）[2014-3-15].http：//www.genomics.cn/index.

[3]維基百科.基因檢測(cè).[EB/OL].（2014-01-06）[2014-1-12]. http：//zh.Wikipedia.org/wiki/%E5%9F%BA%E5%9B%A0%E6%AA%A2%E6%B8%AC.