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[交流]
癌症突变,一个都跑不了——数字PCR
一则故事:30年抗癌传奇
一位名为Carmen Teixidor的 女士,已经与乳腺癌战斗了 30 年。
期间,她接受过各种癌症治疗方法,看过了所有可能治好她癌症的医生。她做了乳房切除,进行了一次又一次的化疗和手术,然后经历一次又一次的复发。生活质量因此而大打折扣,她心中的恐惧也挥散不去。

癌症令人痛苦,但科学在酝酿希望。2013年,纽约斯隆-凯特琳癌症研究中心的医生分析了她的癌细胞组织,并测定了癌细胞的DNA序列,发现她的癌细胞的确产生了一些受到医学界关注的基因突变。

之后经过测试发现,她癌细胞中的一个基因突变与一种试验药物的目标能够匹配起来。抱着一线希望,Teixidor加入了临床试验,从2015年夏末开始服用癌症靶向药物。几周后,Teixidor的癌细胞就开始减少。

现在的Teixidor年逾70,还在与癌症继续战斗,但她身材苗条,扎着充满活力的马尾辫,并且投身于雕塑、壁画等艺术创作中。从这位在癌症面前一直不服输的“战士”身上,我们看到了癌症治疗的曙光。
一组数据
无独有偶,来看一组数据:
肺癌是发病率和死亡率最高的恶性肿瘤疾病,在我国每年新发病的肺癌患者超过73万人,每年死于肺癌的患者超过60万人。EGFR靶向药物为中国肺癌患者提供了多种治疗选择,但耐药是肺癌靶向治疗中常见的难题,在中国的非小细胞肺癌患者中,约有30%-40%发生EGFR突变,而接受过EGFR-TKI药物治疗的EGFR突变患者中,约三分之二患者会由于T790M突变而产生耐药,导致疾病再次进展,患者亟需得到新的治疗方案。
思考
自从人类基因组项目开始,科学家们就一直梦想着,如何用精准的个人分子信息来指导疾病的诊断和治疗,即找到产生疾病的基因突变?然后就像打靶一样,用设计好的药物有目标地攻击突变?

突破
我们知道,数字PCR系统已经不是很陌生了。
自从2011年以来,数字PCR技术仅供研究使用。
与其他数字PCR技术不同,数字PCR是一种核酸分子绝对定量技术。
定量PCR是依靠标准曲线或参照基因来测定核酸量,如实时荧光定量PCR是基于Ct值(指可以检测到荧光值对应的循环数),因此特别适用于依靠Ct值不能很好分辨的应用领域:拷贝数变异、突变检测、基因相对表达研究(如等位基因不平衡表达)、二代测序结果验证、miRNA表达分析、单细胞基因表达分析等。
而数字PCR则让你能够直接数出DNA分子的个数,是对起始样品的绝对定量,消除定量PCR有时不“太”定量的尴尬。
20 世纪末,Vogelstein 等提出数字PCR( digitalPCR,dPCR) 的概念,通过将一个样本分成几十到几万份,分配到不同的反应单元,每个单元至多包含一个拷贝的目标分子( DNA 模板) ,在每个反应单元中分别对目标分子进行PCR 扩增,扩增结束后对各个反应单元的荧光信号进行统计学分析。

[数字PCR原理图]
应用
利用它具有一系列重要的基因组应用,包括:
>>癌症生物标志物研究和拷贝数变异分析:以卓越的灵敏度和准确度测量癌症突变的变异程度、检测稀有的 DNA 靶拷贝以及解析拷贝数变异状态。
>>病原体检测:精确地对靶 DNA 或 RNA 分子中的细微变化进行定量分析,从而检测和监测病原体。
>>与新一代测序 无缝对接:无需使用标准曲线,直接对 NGS 库执行绝对定量分析。
>>基因表达分析:可对少量 mRNA 和 miRNA 的细微变化进行准确及重复性极佳的检测。
>>环境监测:可测试多种环境样品,例如土壤和水。
>>食品检测:可对转基因生物体 (GMO) 进行评估。
目前,数字PCR技术不断发展,Bio-Rad、Thermo Fisher等厂家相继推出技术较为成熟的数字PCR产品 |
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