分子诊断发展简史：一场由分子诊断发展简史：一场由 “螺旋双杰螺旋双杰”引发的发明引发的发明分子诊断发展四阶段分子诊断发展四阶段第一阶段：利用分子杂交技术进行遗传病基因诊断：通过婴儿胚胎期进行产前诊断，超早期预知某些疾病发生、发展和预后。1978 年著名没计划以科学家简悦威等应用液相 DNA 分子杂交成功进行了镰形细胞贫血症的基因诊断。第二阶段：以 PCR 为基础的分子诊断：PMullis 发明 PCR 技术后迅速发展，标志着传统基因诊断发展到更全面的分子诊断技术。第三阶段：以生物芯片技术为代表的高通量检测技术：1992 年美国 Affymetrix 制作出第一章基因芯片，标志着分子诊断进入生物芯片技术阶段。生物芯片技术解决了传统核酸 印迹杂交技术复杂、自动化程度低、检测目的分子数量少、低通量的问题。第四阶段：以 NIPT 为代表的第二代测序技术：Ronaghi 分别于 1996 年与 1998 年提出了在固相与液相载体中通过边合成边测序的方法-焦磷酸测序。目前常见的高通量第二代测 序平台主要有 Roche454、IlluminaSolexa、ABISOLiD 和 LifeIon Torrent 等，其均为通过 DNA 片段化构建 DNA 文库、文库与载体交联进行扩增、在载体面上进行边合成边测序反应， 使得第 1 代测序中最高基于 96 孔板的平行通量扩大至载体上百万级的平行反应，完成对海 量数据的高通量检测。1 1 代、代、2 2 代测序区别代测序区别分子诊断三座丰碑分子诊断三座丰碑1953 年，沃森和克里克发现了 DNA 双螺旋的结构，开启了分子生物学时代，使遗传的 研究深入到分子层次，“生命之谜”被打开，人们清楚地了解遗传信息的构成和传递的途 径。在以后的近 50 年里，分子遗传学、分子免疫学、细胞生物学等新学科如雨后春笋般出 现，一个又一个生命的奥秘从分子角度得到了更清晰的阐明。DNA 双螺旋结构的出现时分 子生物学行程的重要标志，对人们认识蛋白质合成、DNA 复制和突变具有重要意义，为分 子诊断的蓬勃发展奠定基础。“DNA 之父”Watson、Crick50 年前，科学界的“八大恶棍”之一凯利穆利斯还只是美国某制药公司的小职员，整 天做着把先天致病基因给剔除掉的白日梦，然而先要复制 DNA，才有足够的时间慢慢修复。 1966 年，穆利斯尝试磕了一次药，并从此不可自拔。后来，迷幻剂被列为违禁药品，于是 穆利斯自己调配迷幻剂的替代品。在制作迷幻剂时，他居然想到了复制 DNA 的办法聚 合酶链式反应（PCR），并最终凭他跟迷幻剂的结晶 PCR 获得了诺贝尔奖。从此开启了分子 诊断的 PCR 时代，标志着传统的基因诊断发展到更全面的分子诊断。“PCR 之父”Kary Mullis“只是个在实验室里乱搞的家伙”弗雷德里克桑格开拓人类基因研究，被尊为“基 因学之父”，他与同事合作研发的快速为 DNA 定序，成为绘制人类基因组图谱的先驱。桑 格完整定序了胰岛素的氨基酸序列，证明蛋白质具有明确构造；他上世纪 70 年代提出快速 测定脱氧核糖核酸（DNA）序列的技术“双去氧终止法”,即双脱氧核苷酸链中止法，又称 “桑格法”。“双去氧终止法”测序法拉开了 DNA 测序的序幕，解开了人体 4 万个基因 30 亿个碱基对的秘密。“基因学之父”Frederick Sanger分子诊断临床应用分子诊断临床应用感染性疾病分子诊断：感染性疾病分子诊断：目前主要应用在 HBV、HCV、HIV、HSV、TB 沙眼衣原体（CT）、淋球菌（NG）、解脲支 原体等检测。 遗传疾病分子诊断：遗传疾病分子诊断：遗传性疾病可分为 Mendelian 遗传病、多因素遗传病和染色体异常遗传病。分子诊断在 遗传病中的四种基本应用四种基本应用为：遗传病基因携带者筛查、遗传易感性筛查、产前筛查（地中 海贫血、血友病、耳聋基因检测等）和新生儿筛查。肿瘤分子诊断：肿瘤分子诊断：目前我国肿瘤患者人数超过 450 万人，居世界首位，每年新发病例 160-200 万，近 130 万人死于癌症。目前肿瘤治疗的治愈率仍然不高，主要原因就在早期诊断及正确选择治疗 方式方面存在较大困难。肿瘤分子诊断主要分为肿瘤分子诊断主要分为肿瘤早期筛查肿瘤早期筛查（肿瘤易感基因检测，适合有机组病史的人群）、 肿瘤辅助诊断肿瘤辅助诊断（肿瘤标志物检测，可在体液或组织中检测到能够反映肿瘤的存在、分化程 度、预后估计和判断治疗效果等）、肿瘤个体化治疗肿瘤个体化治疗（通过检测肿瘤患者生物标本中生物 标记物的基因突变、基因 SNP 分型、mRNA 基因定量表达及蛋白表达状态，可预测药物疗效 和评价预后，指导临床个体化治疗）三个方面。 中国分子诊断发展历史中国分子诊断发展历史中国分子诊断行业在 20 世纪 60-70 年代开始萌芽，20 世纪 80 年代出现了以核酸探针 的放射性核素标记、点杂交、Southern 印迹杂交和限制性片段长度多态性连锁分析为代表 的分子诊断技术。北京、上海、广州等地的一些研究单位开始陆续建立了地中海贫血、苯 丙酮酸尿症、血友病、杜兴肌营养不良、G-6-PD 缺乏症等几个常见遗传病的分子诊断方法。 但整个 80 年代，分子诊断概念尚未普遍接受，分子诊断技术尚未从大学、研究所走向临床 实验室。90 年代 PCR 在国内应用开始推广，分子诊断技术从研究所走向临床试验，PCR 成为时 代的宠儿，成为肿瘤、感染性疾病、基因多态性、多基因遗传病诊断的重要手段。但由于 缺乏严格监管，大量假阳性出现。1998 年卫生部发文：卫医发1998第 9 号 关于暂停 临床基因扩增（PCR）检验的通知，暂停了 PCR 的临床应用。并于 2002 年就临床基因扩增 检测发布实验室管理暂行办法，分子诊断重回发展正轨。经过近 70 年的发展，从沃森和克里克提出 DNA 双螺旋结构，“生命之谜”被打开，经 过 PCR 技术、生物芯片技术、DNA 测序技术之后分子诊断正在快速成为人类疾病诊断的最 有效方式之一。分子诊断与治疗是当代医学发展的必然纵观医学诊断和治疗学科的发展历程，正是由于包括物理学、化学、免疫学、分子生物学等学科在内的一个个犹如星斗般灿烂的重大发现和发明，才使得医学诊断与治疗学科与时俱进，不断丰富、发展与完善。分子诊断学发展历程以 DNA 双螺旋结构的模型提出为标志，分子生物学在半个多世纪的发展历程中，尽显了风流与辉煌!分子生物学不仅吸引了世界上一大批有志于认识生命本质的科学家和临床医生投入其中，用生命与智慧创造出医学发展史上瀑布般的学术成就，彻底改变了诊断与治疗的传统观念，而且分子生物学领域越来越多的发明和成果正在各类临床疾病的诊断与治疗方面得到应用并极大地推动了临床医学的研究和发展。与此同时，分子诊断与治疗作为检验医学与临床医学研究和应用的一个专业领域，也有了长足的发展。分子诊断与分子治疗已经作为独立的学科正式登上医学科学的历史舞台。什么是分子诊断?分子诊断(moleculardiagnosis)狭义上是指基于核酸的诊断(nucleicacid-baseddiagnosis)，即对各种 DNA 和/或 RNA 样本的病原性突变的检测以便实现对疾病的检测和诊断。随着第一张人类基因组测序图以及随后的其他生物基因组测序图的发表，分子诊断学已进入了一个有着空前机会和挑战的新时代。而在后基因组时代，随着蛋白质组学研究的实施，功能基因组及其相关的表达产物与疾病联系的谜团被破解，分子诊断又赋予了新的外延：分子诊断的对象包括基因及其相关的表达产物：生物大分子。在广义上包括基因治疗和生物治疗以及针对某些信号转导分子的分子靶向治疗。在过去的几十年里，在治疗包括某些遗传性免疫缺陷尤其是肿瘤性疾病方面显示了独特的效果。蛋白质组学的发展，成为分子诊断的一个必不可少的工具。比如，与癌变相关的DNA、RNA、蛋白质、染色体以及细胞变化谱等将会逐渐被人们所认识，将会出现与肿瘤发生、发展相关的基因突变谱、基因甲基化谱、基因多肽谱、基因表达谱、体液蛋白质(或其他化学成分谱)、染色体谱以及细胞和组织器官的分子影像谱图等。这些变化谱将会成为肿瘤标志谱，更准确地用于指导肿瘤的预防、诊断和治疗。分子诊断是当前的一种临床实际从 Kan 及其同事首次应用 DNA 杂交实现 -地中海贫血的产前诊断，到 Saiki 发明PCR 技术特别是实时荧光定量 PCR 的应用，再到高通量自动化的生物芯片技术以及变性高效液相层析、SNP 分析等技术的应用;从利用分子杂交、PCR 等单一技术和定性诊断发展到多项技术的联合应用和半定量、定量和多基因病分子诊断，再到基因表达产物的生物大分子的诊断;从治疗性诊断，发展到针对高危人群进行疾病基因或疾病相关基因的筛查和预防性分析评价。分子诊断正处于学科发展的黄金时代随着分子生物学理论和技术的继续发展，分子诊断还将出现更加辉煌的明天。