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生物芯片開辟個(gè)性化診治前景
發(fā)布時(shí)間： 2010-11-16 點(diǎn)擊次數(shù)： 1955次盲區(qū)一：不知道乙肝病毒的局部點(diǎn)突變。臨床上同樣是乙肝，卻可以有不同的病毒點(diǎn)突變，找到不同的突變從而選擇不同的治療是生物芯片——乙肝病毒基因突變檢測體系的優(yōu)勢所在。乙肝病毒DNA有四個(gè)開放讀碼框，分別稱為S區(qū)、C區(qū)、X區(qū)和P區(qū)，不同區(qū)域的突變直接影響著治療方式的選擇。比如，若患者S區(qū)基因發(fā)生突變，表明機(jī)體產(chǎn)生免疫逃避株，病人使用疫苗療效差或無效，這對患有乙型肝炎的孕婦來講至關(guān)重要。因?yàn)檫@類孕婦所分娩的嬰兒在接受乙肝疫苗免疫后很可能不產(chǎn)生保護(hù)性作用，可能在數(shù)年后仍會(huì)在接受乙肝疫苗免疫的情況下不知不覺地患上乙型肝炎，而且他們的預(yù)后一般不好。同樣，若患者P區(qū)基因發(fā)生突變，表明已經(jīng)出現(xiàn)拉米夫定耐藥，且病情易復(fù)發(fā)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整治療方案；若C區(qū)突變，表明人體通過干擾T細(xì)胞功能而影響干擾素應(yīng)答作用，病毒不易被清除；若患者X區(qū)基因突變，表明患者有可能是暴發(fā)性肝炎、進(jìn)展性肝炎、慢性肝炎、肝硬化以及原發(fā)性肝癌等，應(yīng)當(dāng)引起高度的重視。乙肝病毒基因突變檢測體系，可以準(zhǔn)確地檢測出患者體內(nèi)乙型肝炎病毒的基因所發(fā)生的變化，從而幫助醫(yī)生針對不同的病人確定不同的用藥方案，而且可以讓醫(yī)生更好預(yù)測疾病的發(fā)展趨勢。
盲區(qū)二：非“陰”即“陽”的化驗(yàn)單，讓醫(yī)患看不到病毒清除效果，生物芯片則可以更加細(xì)化、直觀地顯示治療過程中病毒變化情況，從而增加醫(yī)患信心，避免中途放棄。“陽轉(zhuǎn)陰”是很多患者zui希望看到的，然而這個(gè)轉(zhuǎn)化過程往往需要幾個(gè)月甚至更久地堅(jiān)持，面對一成不變的“陽性”結(jié)果患者很容易喪失了耐心，這一現(xiàn)象在病人自己用藥治療時(shí)更常見。其結(jié)果不但是可能已產(chǎn)生的療效由于檢驗(yàn)方法的缺憾而終止，更為嚴(yán)重的是造成病毒的變異和病毒對機(jī)體產(chǎn)生耐受。
生物芯片技術(shù)可以針對乙肝病毒主要標(biāo)志物進(jìn)行系統(tǒng)分析，并轉(zhuǎn)化為更加直觀的化驗(yàn)結(jié)果。例如，將檢測結(jié)果表現(xiàn)為從10個(gè)加號(hào)到0 個(gè)加號(hào)的不同狀態(tài)，這樣當(dāng)藥物治療有效時(shí)，盡管都是“陽性”，患者卻可以看到加號(hào)在逐步減少，當(dāng)然也就會(huì)繼續(xù)堅(jiān)持下去。 盲區(qū)三：傳統(tǒng)的方法只能檢測個(gè)別基因片段或指標(biāo)，面對復(fù)雜的生物體，難免以偏概全。生物芯片對臨床醫(yī)學(xué)zui大的好處是可以對病原微生物進(jìn)行多指標(biāo)平行分析。傳統(tǒng)方法主要是對病原微生物進(jìn)行單指標(biāo)分析，如定量PCR是針對乙肝病毒的某個(gè)基因片段進(jìn)行分析，乙肝兩對半則需進(jìn)行5次試驗(yàn)完成5個(gè)相互獨(dú)立的指標(biāo)。乙肝病毒雖小，但所產(chǎn)生的生物信息卻非常巨大，較少的指標(biāo)難免會(huì)產(chǎn)生以偏代全的錯(cuò)覺。就好像人們常常用成語井底之蛙來表示某個(gè)人的見識(shí)少，同樣，如果我們用較少的指標(biāo)來描述我們所要研究的對象，則也會(huì)像井底之蛙一樣只知道天黑或天明；如果我們用含大量信息的生物芯片來研究乙肝病毒，我們就是跳出深井的青蛙，除了會(huì)知道天黑或天明之外，我們還會(huì)發(fā)現(xiàn)天上有彩云、有星星、有閃電等豐富的景象。因此用生物芯片技術(shù)來評(píng)價(jià)乙肝病毒的清除情況，要比用傳統(tǒng)方法真實(shí)、可靠、安全和科學(xué)得多。
揪出結(jié)核耐藥真兇
結(jié)核分枝桿菌耐藥性的產(chǎn)生，給結(jié)核病的治療和預(yù)防控制帶來了巨大的困難，而結(jié)核分枝桿菌基因突變是引起耐藥性的主要方式。能夠同步分析4種基因突變的高通量靶向性基因分析技術(shù)，可以指導(dǎo)人們查找具體的耐藥品種。系統(tǒng)篩查分析我國結(jié)核分枝桿菌耐藥相關(guān)基因突變類型及分布特點(diǎn)，可揭示耐藥性結(jié)核病的發(fā)生機(jī)理；向臨床方向擴(kuò)展，可為結(jié)核病耐藥性基因診斷提供理論依據(jù)。研究表明，結(jié)核分枝桿菌katG、rpoB、embB和rpsL基因的點(diǎn)突變分別與結(jié)核分枝桿菌耐受異煙肼、利福平、乙氨丁醇和鏈霉素密切相關(guān)。
生物芯片技術(shù)，較之目前臨床常用的藥敏檢測方法，具有操作簡單、快速，成本較低，檢測結(jié)果準(zhǔn)確性高等優(yōu)勢，在結(jié)核病患者耐藥性臨床診斷及臨床指導(dǎo)用藥中具有很大的應(yīng)用前景。
早期預(yù)警富貴病
1973年發(fā)現(xiàn)的ApoE是脂類代謝、心血管疾病及老年性癡呆等的重要決定因子。通過生物芯片分析ApoE基因多態(tài)性，對于協(xié)助臨床疾病的診斷和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測有重要的應(yīng)用價(jià)值。 ApoE基因具有多態(tài)性，形成三種主要的異構(gòu)體ApoE2、ApoE3、Ap oE4，進(jìn)而呈現(xiàn)出不同的生理功能。研究發(fā)現(xiàn)ApoEε4基因是遲發(fā)性和散發(fā)性老年癡呆的危險(xiǎn)因子，二者呈正相關(guān)，且ε4使患者發(fā)病年齡下降，而ε2則具有保護(hù)作用。由于老年癡呆患者中大部分均為散發(fā)或遲發(fā)家族性，因此ApoEε4基因與老年癡呆的關(guān)聯(lián)就顯得很有意義。
另外，ApoE在動(dòng)脈粥樣硬化中也發(fā)揮重要的作用。ApoE多態(tài)性與不同的高脂血癥（HLP）、冠心病發(fā)生危險(xiǎn)性及家族傾向有關(guān)。一般認(rèn)為ApoE4是脂代謝紊亂和冠心病的重要遺傳標(biāo)記，可能是高膽固醇血癥和冠心病的主要遺傳易感因子。而ε2等位基因具有降低膽固醇作用，對冠狀動(dòng)脈硬化有防護(hù)作用。此外，ApoE還與缺血性腦血管病、傳染病、腎病綜合征、糖尿病等發(fā)病危險(xiǎn)性相關(guān)。
讓宮頸癌真正能預(yù)防
人乳頭瘤病毒（HPV）是zui重要、明確的致癌病毒之一，zui近炒得火熱的“宮頸癌疫苗”其實(shí)就是HPV疫苗，原因是99％以上的宮頸癌患者都存在HPV感染，可見HPV在宮頸癌發(fā)生、發(fā)展過程中起著決定性的作用，而針對HPV研制的TDI－FP基因檢測技術(shù)則可以快速檢測到 HPV，幫助人們預(yù)防宮頸癌。與其他癌癥不同，宮頸癌可以通過控制H PV的感染加以預(yù)防。近年國內(nèi)外普遍應(yīng)用脫落細(xì)胞防癌篩查，但查到細(xì)胞學(xué)改變的患者50％～80％已存在浸潤性宮頸癌。高危HPV感染及相關(guān)病變分子標(biāo)志的監(jiān)測，對細(xì)胞學(xué)檢查正常或核異變期癌癥的預(yù)警、早期診斷、指導(dǎo)預(yù)防及治療、判斷預(yù)后極為關(guān)鍵。 從一般的宮頸癌前病變發(fā)展成宮頸癌約需10年的過程，以定期進(jìn)行HPV分型檢測補(bǔ)充取代傳統(tǒng)的細(xì)胞學(xué)普查，對細(xì)胞學(xué)正常及高危人群，對預(yù)警宮頸細(xì)胞癌變傾向，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和預(yù)防、治療早期宮頸癌極為關(guān)鍵。
采用TDI－FP基因檢測技術(shù)，對HPV常見型進(jìn)行全面、高通量檢測，檢測結(jié)果較單純雜交準(zhǔn)確性更高；一次擴(kuò)增反應(yīng)能完成8個(gè)常見高、低危HPV型檢測，計(jì)算機(jī)控制程序閱讀微孔板，一次檢測可完成384個(gè)樣品，適于大規(guī)模臨床篩選、檢測應(yīng)用，也為改進(jìn)該類病毒感染相關(guān)疾病的診斷、預(yù)后判斷、防治措施的滯后和盲目性引進(jìn)了新的技術(shù)手段。
擴(kuò)展篇
體細(xì)胞治療技術(shù)（俗稱細(xì)胞導(dǎo)彈），是目前*的應(yīng)用前景的治療技術(shù)，尤其是對病毒性感染疾病、腫瘤、免疫缺陷等均表現(xiàn)出良好的治療效果。
在診療中，閻小君和研究小組用經(jīng)過尖銳濕疣疣體提取抗原來沖擊病人的樹突細(xì)胞，治療1000余例的尖銳濕疣病人，僅有不到10人復(fù)發(fā)。盡管如此，仍有一些疣體比較小的患者由于難以獲得足夠量的抗原，而不得不等到疣體長大才能治療。為了解決這一難題，研究小組又設(shè)計(jì)出具有病毒特征的多肽分子氨基酸組成序。經(jīng)過模擬試驗(yàn)計(jì)算出特征更明顯的多肽序列后，用人工體外合成的方法將預(yù)定的多肽進(jìn)行合成。經(jīng)過一系列復(fù)雜的動(dòng)物和人體試驗(yàn)，終于成功地篩選出一些具有HPV抗原活性的多肽。這樣，即便是疣體非常小的早期患者也可以接受治療了。
在嘗試用細(xì)胞療法治療HPV獲得成功的基礎(chǔ)上，研究小組又在國內(nèi)創(chuàng)建了針對乙肝病毒耐藥和機(jī)體易感性分析的一套技術(shù)方法和技術(shù)平臺(tái)。2003年，在中國高等學(xué)校蛋白質(zhì)組學(xué)研究院的幫助下，終于找到了一批價(jià)值的多價(jià)位優(yōu)勢抗原表位肽（靶向肽）。這種多價(jià)位優(yōu)勢抗原表位肽和細(xì)胞因子的樹突狀細(xì)胞結(jié)合能在短時(shí)間內(nèi)“克隆”大量的淋巴細(xì)胞。“細(xì)胞導(dǎo)彈”療法，就是根據(jù)這一原理，從患者體內(nèi)采集出單核細(xì)胞，進(jìn)行體外特殊培養(yǎng)，使其發(fā)育成樹突細(xì)胞并大量擴(kuò)增后與效應(yīng)肽或靶向肽結(jié)合，然后再回輸體內(nèi)，成為專門攻擊殺傷乙肝病毒的“細(xì)胞導(dǎo)彈”。這種特殊的“導(dǎo)彈”能“瞄準(zhǔn)” 乙肝病毒進(jìn)行定向、定點(diǎn)殺傷，卻不會(huì)傷及“無辜”。實(shí)驗(yàn)證明，這種細(xì)胞治療的關(guān)鍵物不僅能給細(xì)胞導(dǎo)彈提供準(zhǔn)確的靶點(diǎn)，而且在清除乙肝病毒過程中有特定性、靶向性、主動(dòng)式細(xì)胞免疫和細(xì)胞殺傷功能，可*殺滅血液中和肝細(xì)胞中的HBV病毒。在此基礎(chǔ)上形成了一套完整的治療性細(xì)胞制備技術(shù)和方法，組成了從設(shè)備和制劑的制造，采購質(zhì)控、評(píng)價(jià)體系和技術(shù)推廣的儲(chǔ)備。
生物芯片技術(shù)向人們展示了一幅基因診斷和治療的美好前景，但其缺陷也是相當(dāng)明顯的。首先是成本的問題，由于芯片制作的工藝復(fù)雜，信號(hào)檢測也需專門的儀器設(shè)備，一般實(shí)驗(yàn)室難以承擔(dān)其高昂的費(fèi)用。其次在生物芯片實(shí)驗(yàn)技術(shù)上還有多個(gè)環(huán)節(jié)尚待提高，如在探針合成方面，如何進(jìn)一步提高合成效率及芯片的集成程度，樣品制備的簡單化與標(biāo)準(zhǔn)化等。盡管芯片技術(shù)還存在這樣或那樣的問題，但隨著研究的不斷深入和技術(shù)的更加完善，生物基因芯片一定會(huì)在生命科學(xué)研究領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。
特色篇
實(shí)驗(yàn)室里，比大拇指蓋稍大的生物芯片就是將影響和改變?nèi)祟愇磥砩畹纳衿嬷铩讉€(gè)生物芯片放在檢測器上，與之相聯(lián)的電腦屏幕上立刻就會(huì)出現(xiàn)縱橫交錯(cuò)的紅綠熒光點(diǎn)。每一個(gè)熒光點(diǎn)就是一個(gè)基因片斷的點(diǎn)陣。只要取病人的一滴血放在芯片檢測卡上，經(jīng)過分子雜交后，電腦就會(huì)顯示基因的變化情況。再通過計(jì)算機(jī)把基因語言翻譯成醫(yī)生能讀懂的信息，便可對疾病做出準(zhǔn)確的診斷。這種生物芯片的誕生，標(biāo)志著疾病的診斷將由細(xì)胞和組織水平推進(jìn)到基因水平。
20世紀(jì)80年代末，生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)人類的許多疾病是由人體基因排列順序的變異所致。1993年，美國埃菲公司的科研人員受電腦芯片的啟發(fā)，把已知排列順序的基因片段像晶體管一樣集成到硅片表面，通過特殊的觀察手段，終于在短時(shí)間內(nèi)辨認(rèn)出了基因的變化。由此引發(fā)了繼工業(yè)革命、信息技術(shù)革命后的第三次基因組革命。
診斷——方便快捷 質(zhì)優(yōu)價(jià)廉
生物芯片作為一種先進(jìn)的大規(guī)模、高通量檢測技術(shù)，在感染性疾病、遺傳性疾病和腫瘤的臨床診斷方面具有*的優(yōu)勢。它可以在一張芯片同時(shí)對多個(gè)病人進(jìn)行多種疾病的檢測，盡管單張芯片的價(jià)格并不便宜，但可以同時(shí)檢測多個(gè)基因，因此整體診斷價(jià)格比傳統(tǒng)診斷方法要低一些。對于患者來說，僅僅需要一點(diǎn)血液就可以一次檢測多個(gè)基因，方便程度不言而喻。對于醫(yī)生來說，生物芯片能檢測病原微生物的耐藥性，病原微生物的亞型，且具有*的靈敏性和可靠性，自動(dòng)化程度高，是他們工作中理想的助手。zui后，通過生物芯片診斷，無需機(jī)體免疫應(yīng)答反應(yīng)，診斷速度比一些傳統(tǒng)方法快了許多。 治療——處方 療效直觀 生物芯片催生了處方，實(shí)現(xiàn)了個(gè)性化用藥。個(gè)性化醫(yī)療zui激動(dòng)人心之處在于基因與醫(yī)療的交叉。針對不同的病人和同一個(gè)病人的不同患病時(shí)期，能夠制訂zui恰當(dāng)?shù)闹委煼桨浮！ ?/p>
在療效評(píng)價(jià)方面。與傳統(tǒng)方法相比，生物芯片可以對病原微生物進(jìn)行多指標(biāo)平行分析。現(xiàn)行的病毒分析方法使醫(yī)生在給病人某一種藥物的治療方案時(shí)，常常由于無法快速見到變化或起伏不定的結(jié)果而前功盡棄。
此外，在藥物篩選和新藥開發(fā)方面。生物芯片技術(shù)具有高通量、大規(guī)模、平行性地分析基因表達(dá)或蛋白質(zhì)狀況（蛋白質(zhì)芯片）的能力。用芯片作大規(guī)模的篩選研究可以省略大量的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)甚至臨床實(shí)驗(yàn)，縮短藥物篩選所用時(shí)間。
在基因功能研究方面。生物芯片在基因組學(xué)、后基因組學(xué)和藥物基因組學(xué)研究中起著重要的作用。它可以開展包括DNA測序、基因表達(dá)檢測、尋找新基因、雜交測序、基因突變和單核苷酸多態(tài)性分析以及基因文庫作圖等研究。黑色素瘤生長刺激因子就是通過生物芯片技術(shù)發(fā)現(xiàn)的。
在健康查體方面。它能同時(shí)對多個(gè)遺傳突變進(jìn)行搜尋、加快功能基因組的研究進(jìn)程。例如，體檢者在醫(yī)院用傳統(tǒng)方法檢測肝炎病毒，大約要等兩天才能拿到結(jié)果，而利用生物芯片技術(shù)不到五分鐘就可以拿到結(jié)論。