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基因检测迎来新时代 你准备好了吗?

2017-03-31 09:48
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基因测序作为精准医疗的重要一环,随着技术的进步以及成本的下降,近年来发展迅速,利用基因检测能让疾病治疗和生物研究更加精准,如今,“精准医学”“肿瘤治疗的伴随诊断”“个体化医疗”等已经成为媒体热词,这预示医学正在进入一个大众基因检测与治疗的新时代。

西北大学国家微检测系统工程技术研究中心的基因实验室,技术人员正在认真核对医院送来的一个个检测样本(血液),提取DNA,进行基因突变检测。这里进行的大量工作就是进行个体化用药基因检测,为精准医疗提供高科技服务。

【科学向未来】

如今,“精准医学”“肿瘤治疗的伴随诊断”“个体化医疗”等成为媒体热词,这预示医学正在进入一个大众基因检测与治疗的新时代。那么,基因检测到底是什么、能解决什么问题、是否可靠?

1.越来越低成本的基因检测技术:从30亿美元到1000美元

要谈“基因检测”,我们还是先聊聊“基因”。“基因”是生命科学中最核心的概念之一,它是遗传物质的载体,是一段段定位在细胞染色体上的核苷酸序列。现在我们已经知道,基因的序列和表达调控模式,决定了人们的生长发育和与遗传有关的健康状况。

由此看来,掌握体内基因的信息,就如同掌握了人体生老病死的密码,破解这些密码就能够预测、诊断或解释我们所关心的健康问题。

已故著名华人生物学家吴瑞开创的“引物延伸法”为破解基因密码奠定了第一块基石,在此基础上,英国科学家桑格(F. Sanger)发展出了基因测序的“末端终止法”,并因此获得1980年的诺贝尔化学奖。桑格测序法的原理催生了第一代测序技术,成就了生命科学史上具有划时代意义的“人类基因组计划”,更将“基因”“测序”“遗传病筛查”等生物学术语带入了大众的视野。

2001年,人类基因组计划发表了包含30亿对核苷酸序列的人类基因组草图。这项必将彪炳史册的伟大科学工程由来自美国、英国、日本、法国、德国、中国的超过3000名科技人员,在16个测序中心、耗时13年完成,花费超过了30亿美元。

其时,人们还无法预见到基因测序技术发展会如此迅速——到2007年,应用第二代测序技术,第一个完整人类基因组序列图谱的诞生仅仅用了3个月,花费了150万美元。在第二代测序技术市场中,值得一提的是我国科技企业华大基因研制的BGISEQ系列测序仪近年也已陆续投放市场,这家发轫于承担1%人类基因组计划任务的公司目前已成为全球最大的基因组学研发机构。

今天,新一代基因测序技术正在萌芽。基于“纳米级大小微孔设备”的单分子测序、基于“大规模平行标签”的直接判读测序等方法应运而生,已经能够实现以1000美元成本在一天内测完整个人类基因组的壮举。

除了基因测序,免疫组织化学(Immunohistochemistry,IHC)、荧光原位杂交(Fluorescencein situhybridisation,FISH)等也是临床常用的基因检测方法。

2.生物信息学:从数据中辨别信息,护卫健康

测序得到了大量的基因密码,但枯燥浩繁的数据并不能直接告诉人们身体健康的信息。于是,生物信息学应运而生——这是专门进行基因数据比对、拼接、丰度和关联性分析、建立计算模型的交叉学科。

生物信息学为基因科技的发展插上了翅膀。通过生物信息学分析,科学家鉴定了许多与高血压、哮喘、类风湿性关节炎、肺癌、前列腺癌等相关的基因位点,一定程度上解释了这些疾病的遗传和发病机制。特别是在某些与基因高度相关的遗传性疾病的鉴别上,比如唐氏综合症、地中海贫血等,取得了传统方法无法比拟的效果。

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