分子病理技術(shù)在臨床診療中的應(yīng)用進展

黃云美 梁菊華 許桂丹

【關(guān)鍵詞】 分子病理診斷; 精準(zhǔn)醫(yī)學(xué);個體化醫(yī)療

中圖分類號：R446.8 文獻標(biāo)志碼：A DOI：10.3969/j.issn.1003-1383.2020.02.013

精準(zhǔn)醫(yī)療是在科技浪潮的推進下提出的，它通過基因組測序、生物信息、大數(shù)據(jù)科學(xué)等多學(xué)科交叉應(yīng)用，為患者提供更加準(zhǔn)確和精細(xì)的個體化醫(yī)療服務(wù)[1]。精準(zhǔn)醫(yī)療對病理學(xué)提出新的挑戰(zhàn)，更是注入了生機，以形態(tài)學(xué)為基礎(chǔ)的傳統(tǒng)病理診斷技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的臨床需求，傳統(tǒng)的病理學(xué)技術(shù)與分子生物學(xué)、信息遺傳學(xué)以及蛋白質(zhì)組學(xué)等多學(xué)科相互交叉相互滲透形成了分子病理學(xué)，可以為臨床提供精準(zhǔn)的醫(yī)學(xué)信息和證據(jù)。因而，分子病理診斷是在傳統(tǒng)組織病理學(xué)的基礎(chǔ)上結(jié)合分子生物學(xué)及分子遺傳學(xué)的研究成果，并采用相關(guān)的分子生物學(xué)技術(shù)逐漸發(fā)展完善起來的交叉學(xué)科，該學(xué)科主要運用分子和遺傳學(xué)方法對腫瘤進行分子病理診斷和分類，設(shè)計和驗證能夠反映預(yù)測疾病發(fā)生、治療敏感性、病情發(fā)展等方面的生物標(biāo)志物，為臨床醫(yī)生提供有價值的患者個體化資料，從而做到有針對性的個體化綜合治療。分子病理學(xué)使其由傳統(tǒng)形態(tài)病理診斷延伸到分子水平上的診斷和臨床治療的全過程，病理學(xué)從此邁向更綜合更全面的病理學(xué)時代。在個體化醫(yī)療時代的驅(qū)動下，會有越來越多的分子病理技術(shù)被發(fā)現(xiàn)并逐步應(yīng)用于臨床[2～4]。

1 分子病理技術(shù)的發(fā)展概況

從整體上看，我國的分子病理診斷發(fā)展進程與國外基本呈同步趨勢，20世紀(jì)80年代的原位核酸分子雜交是我國最早的分子病理診斷技術(shù)，國內(nèi)病理學(xué)實驗室首先用32P標(biāo)記HBV-DNA作為探針，通過雜交反應(yīng)測定肝炎和肝癌組織中HBV-DNA含量。而地高辛和生物素等非放射性標(biāo)記技術(shù)應(yīng)運而生，原位雜交技術(shù)得到迅速發(fā)展并應(yīng)用于HBV、人乳頭瘤病毒、結(jié)核菌、流行性出血熱等檢測中[5]。隨后，越來越多的相關(guān)基因被發(fā)現(xiàn)，熒光標(biāo)記原位雜交技術(shù)（FISH）、多種標(biāo)記探針的原位雜交、原位雜交與免疫組化結(jié)合技術(shù)、Southern雜交等分子病理診斷技術(shù)應(yīng)運而生，我國的分子病理診斷技術(shù)得到迅速發(fā)展。近幾年，是分子病理診斷蓬勃發(fā)展的時期，F(xiàn)ISH檢測乳腺癌HER2基因擴增、突變擴增系統(tǒng)（amplification refractory mutation system，ARMS）法檢測肺癌EGFR基因突變、p53基因和K-ras基因的突變等靶向治療與診斷的分子病理技術(shù)迅速問世，越來越多的醫(yī)院都開展分子病理診斷技術(shù)[6～7]。目前，我們醫(yī)院也開展了HER-2、TERLALK、TOP2A、1P19Q和ROS1等十幾種FISH基因檢測，同時還開展甲狀腺癌、結(jié)直腸癌和肺癌等腫瘤的相關(guān)基因檢測，為臨床精準(zhǔn)治療和靶向用藥提供了大量準(zhǔn)確的依據(jù)。

2 分子病理技術(shù)的應(yīng)用進展

2.1 在感染性疾病中的應(yīng)用

對感染標(biāo)本直接進行病原微生物DNA或RNA的提取，通過高通量測序后進行生物信息比對和大數(shù)據(jù)科學(xué)分析，獲得致病微生物的詳細(xì)種屬信息，為各種感染提供快速精準(zhǔn)且全面深入的診斷報告，促進臨床抗生素的合理應(yīng)用[8]。分子病理技術(shù)測定感染源，比培養(yǎng)、血清學(xué)和組織學(xué)檢測具有更高的靈敏度、特異性以及準(zhǔn)確性。目前已應(yīng)用在感染性疾病診斷及療效判斷的分子病理技術(shù)，包括采用原位雜交檢測EB病毒編碼的小RNA，PCR和反向點雜交法檢測乳頭狀瘤病毒DNA，熒光定量PCR技術(shù)檢測各型肝炎病毒DNA和RNA、人類單純皰疹病毒DNA、結(jié)核桿菌DNA、肺SARS病毒RNA等，這些檢測取得了很好的效果[9～10]。但是，由于分子病理在感染性疾病上的診斷和治療相對延后，目前缺乏深入的基因功能研究，分子病理學(xué)迫切需要進一步研究和應(yīng)用。

2.2 在遺傳性疾病上的應(yīng)用

分子病理在遺傳性疾病中的應(yīng)用越來越廣泛。應(yīng)用原位雜交對染色體和DNA水平進行病理診斷檢測，可以進行組織定位。臨床病理醫(yī)生可以通過對患者的染色體、基因檢測進行遺傳病篩查與診斷，預(yù)測家族遺傳病的發(fā)生。近些年，分子病理學(xué)在輔助生殖領(lǐng)域上得到廣泛應(yīng)用，胚胎植入前進行遺傳學(xué)診斷與篩查，準(zhǔn)確判斷胚胎染色體是否異常，從而選擇健康的胚胎移植，其主要流程有：①取3～5個發(fā)育第3天的卵裂球單細(xì)胞或發(fā)育第5天的囊胚滋養(yǎng)層細(xì)胞進行DNA提取與單細(xì)胞擴增;②對質(zhì)檢達到標(biāo)準(zhǔn)的擴增產(chǎn)物進行文庫制備后再進行高通量測序;③生物信息學(xué)對結(jié)果進行分析和判讀，判斷胚胎是否正常，為胚胎移植提供參考[11]。目前，國內(nèi)應(yīng)用在遺傳性疾病中的分子病理檢測技術(shù)主要有高通量測序儀、熒光定量PCR技術(shù)、染色體核型分析、免疫組織化學(xué)技術(shù)、熒光原位雜交技術(shù)等，可以輔助進行胚胎植入前和產(chǎn)前遺傳性疾病的篩查，神經(jīng)系統(tǒng)、遺傳性耳聾基因、生殖系統(tǒng)等診斷與篩查[12～13]。分子病理在遺傳性疾病的應(yīng)用上取得了巨大的進步，有新的致病基因和遺傳病不斷被發(fā)現(xiàn)，逐步應(yīng)用于產(chǎn)前診斷，甚至應(yīng)用于基因治療，但是很多醫(yī)院條件和發(fā)展?fàn)顩r限制，導(dǎo)致先進的分子病理技術(shù)只停留在實驗室水平，沒有能很好地運用于臨床。

2.3 在腫瘤診斷與精準(zhǔn)治療中的應(yīng)用

腫瘤分子病理診斷的其中一個重要方面是惡性腫瘤的靶向基因檢測。目前，靶向基因檢測技術(shù)主要有3類：熒光原位雜交方法、實時熒光定量PCR方法和測序法。其中ARMS實時熒光定量PCR，又稱等位基因特異性PCR，采用突變擴增阻滯系統(tǒng)，與雙環(huán)探針和特異引物兩種技術(shù)結(jié)合，從而對含有突變基因的DNA樣品進行檢測。石蠟包埋組織標(biāo)本提取的DNA大部分被片段化，導(dǎo)致檢測結(jié)果缺乏準(zhǔn)確性，ARMS法在設(shè)計上能夠最大限度地縮短目標(biāo)產(chǎn)物的長度，從而解決了這一難點。為了避免擴增產(chǎn)物的污染，易于在臨床樣品檢測開展，運用實時PCR平臺與ARMS結(jié)合，實現(xiàn)擴增時閉管操作，無需產(chǎn)物的后處理，操作簡單。靶向基因檢測在腫瘤病理診斷中發(fā)揮著舉足輕重的作用，因為其具有定位準(zhǔn)確、特異性強、敏感性高及形態(tài)與功能結(jié)合等特點。分子標(biāo)志物在腫瘤病理診斷中的應(yīng)用主要有以下幾點：（1）提高病理診斷的準(zhǔn)確性;（2）有助于確定腫瘤分期及判斷患者預(yù)后;（3）有助于發(fā)現(xiàn)微小轉(zhuǎn)移灶;（4）有助于指導(dǎo)腫瘤患者的治療;（5）有助于遺傳性腫瘤易感家族的輔助診斷;（6）有助于腫瘤相關(guān)致病性微生物的發(fā)現(xiàn)。腫瘤的診斷與治療是分子病理在臨床應(yīng)用上最為廣泛的領(lǐng)域，分子病理技術(shù)可以檢測基因表達和基因突變，從而評價個體患腫瘤風(fēng)險，篩選出易感人群，實現(xiàn)腫瘤的早期預(yù)防、早期診斷、判斷預(yù)后及指導(dǎo)治療，還可對疑難腫瘤進行診斷和分類、個體化診治和預(yù)后評估等[14]。目前已知的腫瘤易感基因有視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤的Rb1基因突變、Wilms瘤的WT-1基因突變、宮頸癌的hTERC基因突變、家族性腺瘤性息肉（FAP）的APC基因突變、乳腺癌和卵巢癌的BRCA1基因突變、消化道腫瘤的ras基因突變、結(jié)直腸癌的KRAS基因突變、非小細(xì)胞肺癌的EGFR基因突變等，這些易感基因檢測適合家族中有腫瘤病例的人群[15～16]。我國是一個肝癌大國，目前原發(fā)性肝癌發(fā)病率和病死率分列我國癌癥的第4位和第3位。應(yīng)用于治療原發(fā)性肝癌的分子靶向藥物索拉非尼，靶點主要為 PDGFR、RAF、KIT和VEGFR，常用于遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的或治療不能手術(shù)切除的肝細(xì)胞癌。應(yīng)用分子病理技術(shù)對肝癌進行分子診斷與分型以及肝癌異質(zhì)性分析，深入揭示肝癌的病因與發(fā)病機制，通過分子或基因選擇對靶向治療進行有針對性地殺死惡性腫瘤細(xì)胞，具有“高效低毒”的特點，幾乎不影響正常細(xì)胞，從而實現(xiàn)個體化治療[17]。肺癌是全球范圍內(nèi)發(fā)病率和死亡率較高的惡性腫瘤之一，隨著分子醫(yī)學(xué)的進展，我們對肺癌的理解深入到基因?qū)用?，特別是肺腺癌，治療方案可以精細(xì)到針對基因：EGFR突變肺癌、ALK陽性肺癌、ROS1陽性肺癌、BRAF陽性肺癌等。其中EGFR檢測主要有高通量測序、ddPCR、ARMS等技術(shù)，高通量測序的原理是將待測基因打斷成300 bp的DNA片段，通過核酸雜交技術(shù)，然后再利用PCR技術(shù)進行擴增，通過測序檢測后實現(xiàn)高通量檢測。ddPCR主要包括熒光信號分析和PCR擴增兩部分，可通過分子信標(biāo)直接檢測出樣品中所含等位基因的數(shù)量及比值。ARMS是依據(jù)不同的已知突變來設(shè)計出對應(yīng)的引物，進而檢測出有突變基因。根據(jù)分子病理診斷技術(shù)檢測出某種基因的表達，了解腫瘤是否存在該基因的分子異常，以選擇和確定合適的分子靶向治療，腫瘤基因檢測在一定程度上對臨床診療方案的選擇具有極其重要的決定性以及指導(dǎo)作用，醫(yī)生依據(jù)每個肺癌患者腫瘤的個體特征進行個體化治療[18～23]。準(zhǔn)確的病理診斷是正確靶向治療的前提，基于分子病理的腫瘤多基因檢測的臨床應(yīng)用，可以輔助醫(yī)生靶向用藥并判斷療效。隨著分子靶向藥物的不斷研發(fā)和應(yīng)用，腫瘤的分子靶向治療成為腫瘤治療領(lǐng)域中的研究熱點。在臨床分子病理的諸多技術(shù)的腫瘤應(yīng)用中，高通量將成為首要趨勢，自動化程度也會越來越高[14，24]。然而，分子病理目前仍然處于快速發(fā)展的階段，還有很多關(guān)鍵的分子機制尚未明確，導(dǎo)致其運用有一定的局限性。如何與常規(guī)病理相結(jié)合，發(fā)揮最大化的診療價值，是目前臨床醫(yī)生、病理醫(yī)生急需解決的問題。

3 問題與展望

綜上所述，隨著精準(zhǔn)醫(yī)療的發(fā)展日新月異，從分子水平上認(rèn)識各種疾病病變的性質(zhì)以及生物學(xué)特性，從基因水平上多角度、多方面揭示疾病的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)歸的高特異性和敏感性的分子病理診斷是臨床發(fā)展趨勢。分子病理可以實現(xiàn)分子分型，更好地探索疾病的危險因素，提升腫瘤的早期預(yù)防、精準(zhǔn)診斷、靶向治療、預(yù)后判斷以及研究等方面的水平，真正達到個體化治療。分子病理檢測使傳統(tǒng)病理診斷得到有益的發(fā)展和補充，兩者互相結(jié)合、互相補充可以更精確、更深入和更全面地揭示疾病的本質(zhì)特征。因此，病理學(xué)要不斷吸收生命科學(xué)中的技術(shù)創(chuàng)新和新發(fā)現(xiàn)，努力實現(xiàn)個體化醫(yī)療時代的精準(zhǔn)病理學(xué)要求。分子病理可憑借自身高靈敏度和特異性強的優(yōu)勢不斷提高診療效果，指導(dǎo)多種疾病的個體化治療，不斷推動精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的發(fā)展進程[25～27]。

參 考 文 獻

[1]劉智賢，劉漢忠.精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)時代下臨床病理發(fā)展趨勢[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊，2018，26（13）：127.

[2]張波.病理學(xué)在精準(zhǔn)醫(yī)療時代的發(fā)展[J].精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)雜志，2018，33（2）：98-101.

[3]張志麗.分子病理學(xué)的發(fā)展現(xiàn)狀[J].基層醫(yī)學(xué)論壇，2018，22（16）：2291-2292.

[4]謝豐培，石宇，李連宏，等.中國精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)發(fā)展需要大力加速病理學(xué)科建設(shè)[J].臨床與實驗病理學(xué)雜志，2018，34（1）：4-6.

[5]王伯，陳子馨，吳璥.我國病理技術(shù)四十年來的進展[J].中華病理學(xué)雜志，1995，24（4）：258-260.

[6]李寅.分子病理診斷的現(xiàn)狀與思考[J].世界最新醫(yī)學(xué)信息文摘，2018，18（65）：39，41.

[7]譚娜，鄭洪，黃佳佳，等.腫瘤的分子病理診斷及臨床意義研究進展[J].臨床檢驗雜志（電子版），2018，7（2）：365.

[8]Lefterova MI，Suarez CJ，Banaei N，et al.Next-Generation Sequencing for Infectious Disease Diagnosis and Management：A Report of the Association for Molecular Pathology[J].J Mol Diagn，2015，17（6）：623-634.

[9]Payne DA，Baluchova K，Russomando G，et al.Toward harmonization of clinical molecular diagnostic reports：findings of an international survey[J].Clin Chem Lab Med，2018，57（1）：78-88.

[10] Hofman P，Lucas S，Jouvion G，et al.Pathology of infectious diseases：what does the future hold？[J].Virchows Arch，2017，470（5）：483-492.

[11] Meduri G，Bachelot A，Cocca MP，et al.Molecular pathology of the FSH receptor：new insights into FSH physiology[J].Mol Cell Endocrinol，2008，282（1-2）：130-142.

[12] Song Y，Huang S，Zhou X，et al.Non-invasive prenatal testing for fetal aneuploidies in the first trimester of pregnancy[J].Ultrasound Obstet Gynecol，2015，45（1）：55-60.

[13] Dey N，Williams C，Leyland-Jones B，et al.Mutation matters in precision medicine：A future to believe in[J].Cancer Treat Rev，2017，55：136-149.

[14] Schildgen V，Schildgen O.The lonely driver or the orchestra of mutations？ How next generation sequencing datasets contradict the concept of single driver checkpoint mutations in solid tumours-NSCLC as a scholarly example[J].Semin Cancer Biol，2019，58：22-28.

[15] Huntsman DG，Ladanyi M.The molecular pathology of cancer：from pan-genomics to post-genomics[J].J Pathol，2018，244（5）：509-511.

[16] Dietel M.Molecular Pathology：A Requirement for Precision Medicine in Cancer[J].Oncol Res Treat，2016，39（12）：804-810.

[17] Sergi CM.Hepatocellular Carcinoma，F(xiàn)ibrolamellar Variant：Diagnostic Pathologic Criteria and Molecular Pathology Update.A Primer[J].Diagnostics （Basel），2015，6（1）.pii：E3.

[18] 葉佳丹，余克富，朱斌，等.腫瘤靶向藥物的分類與研究進展[J].藥學(xué)進展，2018，42（5）：351-358.

[19] 丁宜，黃嘯原，田偉.骨腫瘤的分子病理診斷[J].診斷病理學(xué)雜志，2018，25（5）：321-324.

[20] Mairinger T.Histology，cytology and molecular diagnostics of lung cancer[J].Pathologe，2019，40（6）：649-661.

[21] Scheie D，Kufaishi HHA，Broholm H，et al.Biomarkers in tumors of the central nervous system-a review[J].APMIS，2019，127（5）：265-287.

[22] Dietel M，Johrens K，Laffert MV，et al.A 2015 update on predictive molecular pathology and its role in targeted cancer therapy：a review focussing on clinical relevance[J].Cancer Gene Ther，2015，22（9）：417-430.

[23] Hench J，Jermann PM，Bratic Hench I，et al.[Current methods in molecular pathology] [J].Ther Umsch，2019，76（4）：173-178.

[24] Deans ZC，Costa JL，Cree I，et al.Integration of next-generation sequencing in clinical diagnostic molecular pathology laboratories for analysis of solid tumours;an expert opinion on behalf of IQN Path ASBL[J].Virchows Arch，2017，470（1）：5-20.

[25] 張波.精準(zhǔn)醫(yī)療時代的病理學(xué)發(fā)展[J].協(xié)和醫(yī)學(xué)雜志，2017，8（2-3）：117-121.

[26] 羅莉.精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)與臨床病理學(xué)的發(fā)展[J].武警醫(yī)學(xué)，2016，27（2）：109-112.

[27] 董賀，孫青.分子病理學(xué)技術(shù)在腫瘤診治中的應(yīng)用[J].分子診斷與治療雜志，2015，7（2）：73-77，82.

[28] Dietel M.Molecular Pathology：A Requirement for Precision Medicine in Cancer[J].Oncol Res Treat，2016，39（12）：804-810.

（收稿日期：2019-10-21 修回日期：2019-12-06）

（編輯：潘明志）