分子診斷，它真的神秘嗎？
DNA雙螺旋結構便是一切分子診斷的開始
Part 1分子診斷簡介
我們先來談談什麼叫做
分子診斷
？
分子診斷
是指應用分子生物學方法
檢測患者體內遺傳物質的結構或表達水平的變化
而做出診斷的技術。分子診斷是預測診斷的主要方法，既可以進行
個體遺傳病的診斷
，也可以進行
產前診斷
。分子診斷主要是指
編碼與疾病相關的各種結構蛋白、酶、抗原抗體、免疫活性分子基因的檢測。
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上面一段話看了半天相信大家都看明白了，簡簡單單。
簡單來說，分子診斷是從
疾病發生（主要是指惡性腫瘤，俗稱癌症）的根源
來進行判斷，從而得出你
患癌症的可能性
。
那究竟是什麼意思呢？在這裡，我給大家舉一個現實生活中的淺顯的例子來讓大家知道，什麼叫做分子診斷！
（何必多次一舉呢，大家不是已經明白了嗎？好吧我是為了照顧一下可能存在的極少數沒看懂的小夥伴們）
美國著名女演員
安吉麗娜·朱莉
圖片來源：谷歌上圖想必大家都知道是誰（什麼，你不知道？快去看看《
古墓麗影
》和《史密斯夫婦》吧），沒錯，她就是安吉麗娜·朱莉，美國著名女演員。
2013年5月14日，安吉麗娜·朱莉在自己寫的文章《我的醫療選擇》中稱自己透過
基因檢測（俗話說，分子診斷）
確定帶
遺傳缺陷基因BRCA1
，醫生估測她
患乳腺癌和卵巢癌的機率頗高，分別為87%和50%
，朱莉選擇雙
側乳腺切除術
保留乳房，降低患癌風險。2015年3月24日，安吉麗娜·朱莉宣佈，由於擔心罹患卵巢癌，她已經
切除了卵巢和輸卵管
。
關於什麼是BRCA-1基因，我們在這裡就不細講了，但是從這個例子我們可以看出，在一般女性
在進行乳腺癌基因和卵巢癌基因的分子診斷過程中
，會有
1個或者多個比較確定的基因能夠作為標記物
來證明其患癌的可能性（除了BRCA1還有EGFR、HER2等基因）。
就像安吉麗娜·朱莉的例子一般，她透過發現自己攜帶了
BRCA1基因
來判斷出她具有較大的可能性會患有
乳腺癌和卵巢癌
，因此，她做出了令人驚訝但是又令人敬佩的舉動，那就是切除乳腺、卵巢和輸卵管。
OK，講到這裡，大家可能暫時明白了什麼叫做分子診斷。
那就是透過某種玄之又玄的技術來檢測我們身體裡面所含有的一些
特定基因
，從是否
含有這些基因
或者這些
基因是否發生突變
等因素來判斷未來
患有惡性腫瘤或者其他疾病的可能性
。
文中兩個小人就彷彿是醫生一般，在對我們的DNA進行逐個排查，從而完成分子診斷
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OK，在講完了什麼是分子診斷以後，我們再來看看常見的分子診斷有哪些！
Part 2分子診斷分類1.聚合酶鏈式反應（PCR）
說到PCR，相比大家都不陌生，學富五車、才高八斗的我們（bushi）當然知道它是一種用於
放大擴增特定的DNA片段
的分子生物學技術，它可看作是
生物體外的特殊DNA複製
，PCR的最大特點是能將
微量的DNA大幅增加
。
前方高能！！！
下面是一段關於PCR的介紹影片，生動形象富有寓意。。。
https：//www。zhihu。com/video/1399291927620046848
透過上面這段影片，想必大家都對PCR的原理有了一個較為清晰地瞭解。我再用中文（咳咳）簡單說兩句。
我們想象身上穿著的拉鍊衣服，我們是不是需要一個拉鍊的頭才能準確的將拉鍊拉上，那麼在PCR過程，我們把這個頭稱為——
“引物”
。那麼這個引物和傳統的拉鍊頭不太類似，他在另外一個
包裹物（聚合酶）
的幫助下，能夠收集到“遊離在外”的其他拉鍊片段
（鹼基）
，從而
在僅有一側拉鍊的情況下，完成另一側拉鍊的複製！
OK！終於說完了PCR的原理，大家一定也大概瞭解是什麼意思了，那麼我們再來看看，這樣做究竟有什麼好處？
1。 目前的PCR技術已經能夠實現
較快、大量的基因序列擴增（富集作用）
，透過這些擴增片段，我們研究人員能夠較好的檢測
該基因的鹼基對排列情況
以及
是否出現突變（鹼基對缺失或者錯配等）
2。 PCR能夠針對某個基因來進行
有針對性地大量的擴增
，例如我們剛才提到的有關於乳腺癌的基因（BRAC1），我們可以針對性地發現基因缺陷。
正所謂福禍相依，PCR的優點往往也成為了PCR的缺陷，正是因為PCR太過於專一，導致它無法從全域性的層面來審視我們的基因變化情況，
僅僅只能夠有效地判斷某一段鹼基（基因）的變化情況
，但是如果是其他基因（往往存在這種情況）發生突變，PCR就無能為力，甚至是還有矇蔽我們的反作用。
到這裡，大家就會擔憂說，那麼既然PCR無法展現全貌，那我們在做基因檢測的時候為什麼還要選擇PCR？
原因當然非常簡單！
1.便宜！
相較於其他的分子檢測手段（FISH、NGS、基因晶片等），
PCR可謂是廉價又親民
，並且針對特定基因的檢測效果還闊以！
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2. 針對性強！缺點
也有一定的用武之地，現在絕大多數的早篩（注意：是
癌症早篩
）都是採用的PCR技術，原因在於去早篩的潛在患病人群都是有一定患癌預兆的，例如女方直系親屬就患有極有可能
遺傳的癌症病種
——乳腺癌等，那麼僅需要對相關病種基因進行檢測便能確認你是不是有潛在患癌跡象，這對於癌症預防顯得尤為重要！
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OK，那好了，還是有人會問，那如果我不清楚是否有遺傳，還是想要進行全面仔細的檢查，那應該去做什麼呢？
答案當然是：
NGS！2.第二代測序技術（NGS）高通量測序技術（High-throughput Sequencing）
是一次並行對
幾十萬到幾百萬條DNA分子
進行序列測定，又稱下一代測序技術（Next-Generation Sequencing）、二代測序技術，其使得可對一個
物種的基因組和轉錄組進行深入、細緻、全貌的分析
，所以又被稱為深度測序（Deep Sequencing）。
在這裡，我們可以簡單地認為
NGS便是針對所有基因的幾十萬次PCR同時進行
，無論是在量上還有速度上都要比對基因組用PCR技術要好太多！
那麼我們來看看，NGS的
具體技術原理
是什麼？
1。
文庫建立：
所有二代測序的平臺都需要一個
基因文庫
，這個基因文庫包含透過引申或者連線自定義的接頭序列。
2。
測序儀器
：每個文庫片段在共階吸附的DNA連線因子的作用下，以文庫適配序列為模版，在
固體表面上進行擴增
。這步擴增會產生許多DNA蔟，每個來源於一個文庫片段，每個基因蔟都會像獨立的測序反應一樣起作用。
3。
資料輸出：
每個儀器都會在測序結束後給出原始資料。這個原始資料是每個基因蔟中形成的DNA序列的集合。
下面這個小影片就是來告訴大傢什麼叫做NGS~
https：//www。zhihu。com/video/1399292144964792320
看完這個影片是不是神清氣爽？不僅感覺自己英文水平蹭蹭上升，學術造詣也不斷昇華了呢？
OK，枯燥無味的技術原理介紹就到這裡，下面我們來看看為什麼需要NGS技術，也就是說，他能帶給我們什麼好處？
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首先，相對於PCR的普及度高、操作簡單、準確度高以及最為重要的出報告時間短，適用於臨床需求等特點。
NGS的優勢在於其高通量，覆蓋面積廣、基因資訊廣，省略PCR擴增環節、測序讀長，檢測突變形式多樣
。以腫瘤精準醫療應用最為成熟的肺癌為例，適應各種不同的標準型別，少於十個基因的檢測需求透過PCR；
多於十個基因的檢測需求，透過NGS產品來滿足
。近年來，FDA和CFDA已經批准了多款基於高通量測序技術的腫瘤藥物伴隨診斷試劑盒。目前在NGS技術在無創產前基因檢測應用相對成熟，在腫瘤診斷和個性化治療前景廣闊。
其次，如未來
靶向藥物
和相關靶點的數量進一步豐富，需要聯合檢測大量靶點，使用PCR將過於繁瑣複雜，或不能有效覆蓋全部靶點；PCR只能檢測目標基因上的有限個位點的變異情況，而不能反映整個基因乃至整個腫瘤基因組變異的全貌；腫瘤基因組變異情況複雜，PCR只能鑑定一些已知的變異型別，而某些位點可能發生的變異型別是多種多樣的。
基於藥企研發需求和藥物發展趨勢，NGS在免疫療法上更佔優勢。NGS技術將解決突變丰度定量、罕見突變覆蓋的問題，並基於腫瘤基因組特徵定義新型腫瘤標誌物。
對於突變丰度和靶向藥物效果的臨床探索仍在進行。如在TMB檢測方面，TMB作為新型腫瘤標誌物，是除了PD-L1表達之外，PD-1單抗第二個公認的高潛力標誌物，肺癌、
膀胱癌
、黑色素瘤的臨床研究正在廣泛進行中；如HRD/PARP抑制劑等涉及到上千個突變位點的檢測需求，也要用到NGS技術。
那麼現在或者未來NGS能夠在什麼情況下與我們見面呢？
1。
腫瘤領域
，這裡給大家科普一個小事實！如果我們發現癌症病人本來已經痊癒但是最近又復發了，最有可能的情況就是他的
癌症發生了突變
！那麼，為了確定在突變後我們應該採用什麼藥物，這裡我們就要透過
伴隨診斷來進一步幫助醫生輔助檢測合適的藥物搭配
~
2。
無創產前診斷（NIPT）
，指在出生前對胚胎或胎兒的發育狀態、是否患有疾病等方面進行檢測診斷。這個技術太重要了，
能夠發現未成形嬰兒的基因缺陷並能夠及時處理
。從根源上降低了先天殘疾率和社會負擔。
3。
輔助生殖和感染性疾病領域（病原微生物感染等）
也都可以透過NGS測序以後，再進行特異性地給藥！
好處那麼多？那有人會問，那為什麼PCR還一直存在呢？不應該早就被取代了嗎？
接下來，我們就來看看
NGS技術的缺陷！
1.貴！
相較於PCR，NGS可貴太多了！原因就在於
上游公司illumina帶頭卷！
導致現在做NGS的價格高居不下，所以可能人們做分子診斷的選擇空間急劇縮小！不過好在
華大MGI平臺
的推出應該可以在可見的未來使得NGS測序成本下降一點。
2. 操作複雜！
相較於簡簡單單（是真的簡簡單單）的PCR技術，
NGS的操作步驟和資料處理量都呈現了幾何級的上升
，因此，在容易出錯的情況下可能會導致NGS的成本再次飆升！
Part 3分子診斷小結
到這，相信大家對兩種非常常見的分子診斷技術都有了相應的瞭解，接下來的兩種技術介紹我會在下一篇推文中再詳細介紹！
所以，我們小結一下！
今天透過這兩種技術起碼讓我們學會了以下幾點！
01
分子診斷技術能夠用來幫助我們進行
癌症早篩
，透過判斷基因是否出現異常來判斷未來患癌的可能性！
02
分子診斷技術能夠更好地
幫助醫生準確發現自身的疾病
，從而進行有
針對性的治療
！
03
分子診斷能夠幫助產婦在
產前無創檢查寶寶的情況
，能夠查出先天畸形等痛苦自己、拖累家庭的先兆，從而有效
提高生育質量，實現優生優育！
到這兒我們的分子診斷介紹就結束一半啦~
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