转化医学在医学检验中的运用综述

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  转化医学(translational medicine)是指实验室研究与临床应用之间的双向转化过程, 是基础医学与临床应用之间连接的桥梁。 自 1996 年 GeraghtyJ 在着名医学杂志《The Lancet》撰文明确提出转化医学的概念之后[1],它便逐步受到世界范围的广泛关注,美、英、法等国先后制定了转化医学研究计划,设立了转化医学研究中心。 我国对转化医学的研究也给予了高度的重视, 在政府的大力支持下陆续建立了一批转化医学研究所或研究中心。

  2012 年 ,卫生部发布 《“健康中国 2020”战略研究报告》,更是提出要实施转化整合战略,打破基础医学、临床医学、预防医学、药物研发、健康促进之间的人为屏障,建立彼此之间的直接联系,实现基础研究成果、临床诊疗方法、人群预警方案、药物创制、 健康保障互联互通, 使患者和公众健康直接、高效地受益于医学科技的发展[2]. 医学检验作为临床医学的一个重要分支, 在转化医学研究热潮中也得到了快速的发展, 本文就近年来转化医学在医学检验中的应用做一综述。

  1 实验室技术在医学检验的转化应用
  
  医学检验作为一门应用技术学科, 它的发展离不开检验技术的进步。 当前,随着电子计算机和信息技术的发展, 各种高精尖的仪器自动化检测技术正逐步取代以往手工检验。 与此同时,基础医学研究的深入和推广, 使一些实验技术不断走向临床一线,成为新的临床诊断方法和技术。

  上世纪 80 年代, 美国 Cetus 公司人类遗传部的 Mullis 博士[3]发明了 DNA 聚合酶链反应(Poly-merase Chain Reaction,PCR),随后该技术在临床检验中被成功转化应用[4,5],成为分子诊断应用最广的技术之一。 并且基于这一技术发展起来的逆转录 PCR(Reverse transcriptase-polymerase chain re-action, RT-PCR)[5,6]、 实时荧光定量 PCR(real-timepolymerase chain reaction ,RT-PCR)[7,8]等技术也被广泛应用于临床检验。 而基于分子杂交为基础的荧光原位杂交技术 (Fluorescence in situ hybridiza-tion, FISH)目前则主要集中在产前诊断、血液肿瘤诊断、 感染性疾病诊断及实体瘤诊断等领域[9].

  DNA 序列分析作为分子诊断的金标准, 它对于遗传性疾病、多基因疾病的诊断与预测意义重大,但由于高昂的仪器设备及试剂价格, 目前还仅能在大型实验室进行应用。 随着分子生物学的发展及人们对疾病过程的认识加深, 以往的检验技术已不能完全适应微量、快速、准确、全面的要求,从而引入了生物芯片[10], 它通过将大量的分子探针固定于支持物,并与标记的样品杂交或反应,自动化仪器检测杂交或反应信号的强度从而可以判断样品中靶分子的数量。

  2 生物标志物在医学检验中的转化应用
  
  近年来,由于科研资金的大量投入,细胞分子生物学免疫学等医学基础学科得到了迅猛的发展,特别是在后基因组时代,代谢组学、功能基因组学、蛋白质组学[11]等分子生物学技术的蓬勃发展, 使一大批在疾病发生发展过程中特异性改变的生物标志物被发现并被开发应用于临床医学检验工作之中。

  2.1 耳聋生物标志物
  
  耳聋是人类最常见的致残性疾病之一,我国解放军总医院的戴朴教授[12-17]率领的研究团队历时 10 年通过系统的耳聋分子流行病学调查发现,CJB2 基因突变是中国人最常见的致聋因素,SLC26A4 基因突变则紧随其后为第二致聋因素,且 SLC26A4 的突变热点、突变谱、基因型和表型均与西方人群存在明显差异; 而线粒体 DNA 突变则是药物性耳聋主因,特别是 C1494T和 A1555G 突变, 但是欧美人群常见的 CJB6 基因突变在中国并不常见。 冯永等[18-23]研究发现中国人常 见 的 致 病 基 因 主 要 为 :PAX3、MITF、SOC10、POU3F4、EYA4、MYO15A、TMC1、COCH、DFNA5.

  根据上述基础研究成果,我国学者研发了《线粒体DNA A1555G 突变检测试剂盒》和《遗传性耳聋基因芯片检测试剂盒》 等产品用于临床耳聋基因诊断和产前诊断与遗传咨询[24].

  2.2 肿瘤生物标志物
  
  肿瘤是危害人类生命健康最严重的疾病之一, 对它的早期发现与诊断是目前肿瘤防治工作的关键环节。 1978 年,Herberman在美国肿瘤免疫诊断会上第一次提出了肿瘤标志物的概念。 此后, 随着分子生物学技术的飞速发展,人们发现了大量的肿瘤标志物,并积极转化应用于肿瘤的早期诊断。 最为典型的是血清甲胎蛋白用于肝细胞肝癌的诊断、 血清癌胚抗原用于消化道肿瘤的诊断和血清 CA19-9 用于胰腺癌的诊断[25-27]. 2008 年,我国上海瑞金医院的研究团队[28]通过抗体芯片技术发现 IPO-38 蛋白在胃癌患者血清中高表达, 采用 ELISA 法进一步临床研究发现 IPO-38 对胃癌患者诊断的敏感性为 57.4%,特异性为 90.2%,具有更好的诊断价值。 《BTA stat 试剂盒》、《BTA TRAK 试剂盒》和《NMP22 试剂盒》是近年来基于膀胱癌基础研究成果而研发并经美国FDA 批准用于临床膀胱癌诊断的产品。 其中 BTAstat 是基于免疫色谱分析技术的定性快速检测试剂盒, 而 BTA TRAK 则是基于 ELISA 技术的一种定量检测方法, 两者均是采用两个单克隆抗体检测人补体因子 H 相关蛋白(human complement fac-tor H-related protein, HCFHRP),其敏感性在 29%~91%之间,特异性在 56%~86%之间,但检测结果易受患者血尿情况的影响[29]. NMP22 试剂盒较 BTA有所改进, 其检测敏感性为 56%左右, 特异性为86%左右, 在肉眼血尿患者中,NMP22 试剂盒阴性预测值>95%,敏感性优于尿液细胞学检查,而特异性接近尿液细胞学检查[30]. 为进一步寻求更准确和特异的检测方法, 针对前期基础研究发现糖基化癌胚抗原的高分子量成分(19A211)和膀胱癌黏蛋白抗原(M334)与膀胱癌密切相关这一成果[31],研究人员采用了单克隆抗体结合免疫荧光细胞学的检测方法, 使临床对膀胱癌检测的敏感性提高到81%~89.3%,特异性为 61%~78%,特别是对 Ta~T1期和低度恶性的膀胱肿瘤尤为敏感[32].

  2.3 类天疱疮疾病生物标志物
  
  类天疱疮疾病是一类罕见的自身免疫性疾病, 发病机制主要是自身抗体攻击大疱性类天疱疮抗原 BP180 和ⅩⅦ型胶原, 其自身抗体包括 IgG、IgE 和 IgA. 2011 年,Csorba K 等开发了一种 ELISA 方法用于检测抗BP180 的 IgA 自身抗体, 其诊断灵敏度达 83.3%,特异度达 100%[33].

  3 结语
  
  转化医学是近年来的一个热门话题, 虽然转化医学概念的提出距今还不到 20 年,但是转化医学绝不是一个新生事物, 可以说目前临床上所用的技术、 方法及相关产品都是医学基础研究向临床转化的产物。 尽管如此,转化医学在医学检验中的研究却仍然任重而道远。 首先,如何找到更为准确、特异、简便的检测手段仍然是医学检验人员及相关研究工作者奋斗的目标。 在过去的研究中,研究者通过各种技术手段鉴定出了大量在疾病模式下呈现异常改变的生物标志物, 但是真正进入临床应用于疾病诊断很少。 其次,如何将成功的临床研究成果向人群推广, 使更多的患者从中受益仍然需要转化研究工作者的努力。 转化医学研究的最终目的是使广大人群享受到医学科技发展的福利, 因此当基础研究成果完成了 T1、T2 阶段的转化研究后,还需要继续向 T3、T4 阶段转化[34,35],而目前的情况是 T3、T4 阶段的转化研究并不乐观[36].

  总之, 转化医学的提出和兴起为医学检验的更新和发展带来了机遇和挑战, 相信在国家政策的引导与鼓励及广大医学科技工作者的共同努力下,转化医学研究的成果将会使疾病的诊断更加快速、准确。

  参考文献
  
  [1]Geraghty J. Adenomatous polyposis coli and translational medicine[J]. Lancet, 1996, 348(9025):422.
  [2]高淑红, 高胜利, 燕子。 我国转化医学发展现状的思考[J]. 医学与哲学:人文社会医学版, 2013(6):12-14.
  [3]Mullis KB, Faloona FA. Specific synthesis of DNA in vitro via apolymerase -catalyzed chain reaction [J]. Methods Enzymol,1987,155:335-350.
  [4]Johnson PW, Swinbank K, MacLennan S, et al. Variability of poly-merase chain reaction detection of the bcl-2-IgH translocation inan international multicentre study [J]. Ann Oncol,1999,10 (11):1349-1354.

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