技術(shù)專題

體外診斷是指在機(jī)體外，通過實(shí)驗(yàn)對(duì)機(jī)體成分及其附屬物（血液、體液、分泌物、組織、毛發(fā)等）進(jìn)行檢測，從而獲取疾病預(yù)防、診治、監(jiān)測、預(yù)后判斷、健康及機(jī)能等數(shù)據(jù)的行為。按照檢驗(yàn)原理或檢驗(yàn)方法，體外診斷主要包括生化診斷、免疫診斷、分子診斷、微生物診斷等，其中生化診斷、免疫診斷、分子診斷是體外診斷主要的三大領(lǐng)域。而分子診斷作為體外診斷的重要領(lǐng)域之一，是體外診斷行業(yè)中技術(shù)要求最高、發(fā)展最快的子行業(yè)。 

分子診斷的主要原理是通過分子生物學(xué)方法來檢測患者體內(nèi)遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)或表達(dá)水平的變化以做出診斷的技術(shù)，其材料包括DNA、RNA和蛋白質(zhì)。而核酸分子診斷是分子診斷的主要組成部分，其涉及的技術(shù)包括PCR、分子雜交、生物芯片、核酸序列測定等分子生物學(xué)中的高尖端技術(shù)。相較目前技術(shù)已十分成熟的生化診斷和技術(shù)水平日趨成熟的免疫診斷，分子診斷擁有更高的技術(shù)水準(zhǔn)。

分子診斷在臨床上起初應(yīng)用于傳染病診斷和器官移植配型。但隨著技術(shù)的不斷成熟，分子診斷逐漸應(yīng)用于遺傳病、腫瘤的早期篩查與診斷，應(yīng)用范圍不斷拓寬。

技術(shù)的沿革與進(jìn)步

第一階段：以分子雜交技術(shù)為基礎(chǔ)的基因診斷

20世紀(jì)60年代至80年代的20年間，分子雜交技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展，由于當(dāng)時(shí)尚無法對(duì)樣本中靶基因進(jìn)行人為擴(kuò)增，因此只能通過已知基因序列的探針對(duì)靶序列進(jìn)行捕獲檢測。主要應(yīng)用于遺傳病的基因診斷，通過在嬰兒的胚胎期進(jìn)行產(chǎn)前診斷，以便超早期預(yù)知某些疾病的發(fā)生、發(fā)展和預(yù)后。

第二階段：以PCR技術(shù)為基礎(chǔ)的DNA診斷

1985年，美國化學(xué)家Kary Mullis發(fā)明了PCR技術(shù)，并迅速得到發(fā)展與改進(jìn)，使得傳統(tǒng)的基因診斷（DNA診斷）概念發(fā)展到更全面的分子診斷（DNA診斷和RNA診斷）新概念，分子診斷也進(jìn)而步入第二個(gè)階段。 

PCR技術(shù)可有效地測定微量而不穩(wěn)定的mRNA，使基因診斷從原先局限在DNA水平上鑒定和分析基因的結(jié)構(gòu)缺陷，發(fā)展到在RNA水平上檢測缺陷基因的表達(dá)異常。目前，PCR技術(shù)中最先進(jìn)的是實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)，其在封閉體系中反應(yīng)以杜絕污染和動(dòng)態(tài)監(jiān)測熒光信號(hào)進(jìn)行定量的優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于疾病檢測、臨床應(yīng)用、商品檢疫、法醫(yī)鑒定、新藥品開發(fā)等。

第三階段：以生物芯片技術(shù)為代表的高通量密集型檢測技術(shù)

1991年，Affymetrix公司的Fordor利用其研發(fā)的光蝕刻技術(shù)制備了首個(gè)以玻片為載體的微陣列，從而標(biāo)志著生物芯片正式成為可實(shí)際應(yīng)用的分子生物學(xué)技術(shù)。

該技術(shù)解決傳統(tǒng)核酸印跡雜交技術(shù)操作復(fù)雜、自動(dòng)化程度低、檢測量少、通量低等不足，為基因功能研究及現(xiàn)代醫(yī)學(xué)科學(xué)和醫(yī)學(xué)診斷學(xué)的發(fā)展提供強(qiáng)有力的工具，將會(huì)使新基因的發(fā)現(xiàn)、基因診斷、藥物篩選、給藥個(gè)性化等方面取得重大突破。 目前，生物芯片主要應(yīng)用于疾病診斷、藥物篩選、個(gè)體化醫(yī)療、基因表達(dá)檢測、基因測序、突變檢測、基因組多態(tài)性分析、基因文庫作圖和生物信息學(xué)研究等醫(yī)學(xué)診斷與治療、生命科學(xué)研究與應(yīng)用等諸多領(lǐng)域，是分子診斷中的尖端技術(shù)。

第四階段：以核酸序列測定技術(shù)為代表的高通量自動(dòng)化檢測技術(shù)

測序反應(yīng)是直接獲得核酸序列信息的唯一技術(shù)手段，是分子診斷技術(shù)的一項(xiàng)重要分支。雖然分子雜交、PCR技術(shù)和生物芯片在近幾年已得到了長足的發(fā)展，但其對(duì)于核酸的鑒定都僅僅停留在間接推斷的假設(shè)上，因此對(duì)基于特定基因序列檢測的分子診斷，核酸測序仍是技術(shù)上的金標(biāo)準(zhǔn)。

目前市面上應(yīng)用最廣的是第二代高通量平行測序方法，該技術(shù)可以對(duì)基因組、轉(zhuǎn)錄組等進(jìn)行真正的組學(xué)檢測，在指導(dǎo)疾病分子靶向治療、繪制藥物基因組圖譜指導(dǎo)個(gè)體化用藥、感染性疾病的病原微生物宏基因組鑒定及通過母體中胎兒DNA信息進(jìn)行產(chǎn)前診斷等方面已經(jīng)取得了喜人的成績。然而，由于該技術(shù)需要對(duì)DNA進(jìn)行片段化處理，測序反應(yīng)讀長較短，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行大規(guī)模拼接，因此對(duì)分子診斷工作者掌握生物信息學(xué)知識(shí)提出了更高要求，以利于后期的測序數(shù)據(jù)分析。

展望

21世紀(jì)是生物技術(shù)的世紀(jì)，體外診斷技術(shù)是生物技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的集中體現(xiàn)之一，是醫(yī)療服務(wù)和醫(yī)學(xué)變革的前沿，在一定程度上反映醫(yī)療水平的高低。體外診斷試劑在20多年的發(fā)展過程中，先后經(jīng)歷了化學(xué)、酶、免疫測定和探針技術(shù)等發(fā)展階段。全球體外診斷試劑的應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓展，不僅疾病預(yù)防發(fā)揮重要作用，而且在療效和預(yù)后的判斷、治療藥物的監(jiān)測、健康狀況的評(píng)價(jià)以及遺傳性預(yù)測等領(lǐng)域開始發(fā)揮其技術(shù)優(yōu)勢。同時(shí)，體外診斷呈現(xiàn)出自動(dòng)化、便攜化以及與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合趨勢，這些技術(shù)的結(jié)合正不斷擴(kuò)寬行業(yè)應(yīng)用方向和研究領(lǐng)域。

而由于分子診斷技術(shù)可針對(duì)產(chǎn)生疾病的相關(guān)基因進(jìn)行準(zhǔn)確診斷，又可以在發(fā)病前對(duì)疾病易感性做出估計(jì)，相較于其他體外診斷技術(shù)具有速度更快、靈敏度更高、特異性更強(qiáng)等優(yōu)勢，因此分子診斷不但可以廣泛應(yīng)用于傳染性疾病、血液篩查、遺傳性疾病、腫瘤分子診斷等領(lǐng)域，還能在部分應(yīng)用領(lǐng)域替代其他體外診斷技術(shù)，成為體外診斷技術(shù)中重要的發(fā)展和研究方向。