人类基因组计划完成后，基因检测在疾病及治疗中的作用迅速成为生命科学的探索热点，并在部分常见病、多发病（如肿瘤、心脑血管疾病、自身免疫性疾病等）的相关研究中取得了不小的进展。自 2015 年 1 月 20 日，前美国总统奥巴马在国情咨文中提出「精准医学计划」，即以个体化医疗为核心，以基因组测序和生物信息学技术为基础，来实现针对特定患者和疾病的精准靶向治疗。一个月后，习近平总书记即批示科技部和国家卫生计生委成立了中国精准医疗战略专家委员会，计划在 2030 年前投入 600 亿元资金在精准医疗领域。基因检测在临床领域有着广泛的应用前景，通过基因检测，检测者可以更加了解自己的患病风险，在疾病初起时早诊断、早治疗，最大程度的降低疾病造成的损害；同时，医生也可以根据基因检测结果，提出更有效和安全的治疗方案。我们首先还是简单了解下基因检测的大致情况：

基因检测是通过血液、其他体液或细胞，通过特定设备对被检测者的 DNA 进行检测的技术。根据检测范围，基因检测可以分为单项型和全基因组型。前者只检测限定范围内的基因已知位点，作用功能清楚，结果评价明确，是检测市场上的主流产品，目前已经在欧美广泛应用于患病风险预警、围产期遗传病筛查、人工受精胚胎筛选、临床诊断、以及法医学身份确认等多个方面。目前最主要的检测突变类型是单核苷酸变异（SNV）、插入和缺失突变（InDel）和拷贝数变异（CNV）。后者则是针对被检测者的全部遗传信息，由于费用昂贵，主要应用于研究领域。目前基因检测的方法主要有：荧光定量 PCR、基因芯片、液态生物芯片与微流控技术等。“先达基因专注于现场核酸检测，开发了致病微生物，水产病害，支原体污染等领域现场检测产品方案。”

基因检测技术的发展

第一代：sanger测序

第一代 DNA 测序技术是 1975 年由桑格 (Sanger) 和考尔森 (Coulson) 提出的链终止法，即利用磷酸单酯酶的脱磷酸作用和高碘酸盐的氧化作用从链末端逐一分离寡核糖核苷酸并测定其种类。优点是，测序读长长，能达到 800～1K bp，且测序用时短，只需要几十分钟即可完成一次测序，测序准确度高，是至今唯一可以进行「从头至尾」测序的方法；缺点是通量低、成本高。人类基因组计划即采用这种技术，花费了 30 亿美元，耗时十三年。 

第二代：高通量测序（NGS）

Roche 公司的 454 测序平台、Illumina 公司的 Solexa 测序系统以及 ABI 公司的 SOLID 测序系统标志着第二代测序技术诞生。第二代测序技术的优点是测序通量和效率高，成本低廉；缺点是测序读长普遍较短，且用时较长，扩增 PCR 前后的 DNA 分子片段数目比例有偏差，这对基因表达、尤其是对大量表达的基因影响会更大。以目前应用最为广泛的测序仪之一的 illumina 公司 Hiseq2000 测序仪为例，其一次测序的数据产出量可达 500 Gb，但读长为 100 bp，且需要耗时 14 天左右。

第三代：单分子/纳米孔测序

第三代主要是在完善一、二代基础上诞生的，即单分子测序技术 (Single-molecule sequencing)，主要包括 Heli⁃cos 公司的真正单分子测序技术（True single-moleculesequencing，tSMSTM）、Oxford Nanopore 公司的单分子纳米孔测序技术（The single-molecule nanopore DNA sequencing）、Pacific Biosciences（PacBio）公司的单分子实时测序技术（Single-molecule real-time，SMRT）等。优点是，时间短、成本低、灵活性高，在大型基因组，甲基化研究，及 RNA 直接测序测等领域有优势；缺点是原始数据准确率低，通量低。

随着基因检测技术的迅速发展，检测成本逐渐降低，国内基因检测市场蓬勃发展。基于大众的健康以及了解自我的需求，基因检测机构推出了各种各样的检测内容。如，疾病风险评估、遗传病筛查、精准用药、特质检测等。面对这些检测结果，有人会关注自己未来的患癌几率，有人会关注用药指导，也有人会关注自己的身体特质，比如肥胖、睡眠需求.....

新生儿出生缺陷不仅给家庭带来了沉重的负担，而且已经成为严重影响我国经济发展和人口素质的重要问题。一些特定的遗传性疾病往往在出生一定时间后才会表现出明显症状，因此初生儿早期的基因筛查能够帮助尽快在医学上进行早期干预，达到及早发现、及早治疗的效果。目前新一代测序技术在生育健康领域主要应用在以下方面。

胚胎植入前遗传学诊断（PGD），也就是第三代“试管婴儿”,主要用于检查胚胎是否携带具有遗传缺陷的基因。精子卵子在体外结合形成受精卵并发育成胚胎后，在其植入子宫前进行基因检测，以便使试管婴儿避免一些遗传疾病。通过DNA检测技术对胚胎的染色体异常或者遗传性疾病进行诊断，选择无异常的胚胎植入母体，从根本上提高 “试管婴儿”的妊娠成功率，并且可大大提高出生后婴儿的质量。
无创产前检测（NIPT），是一种基于大规模平行基因组测序技术的高科技检测手段。这种检测只需抽取孕妇少量静脉血，分离其中的胎儿游离DNA，通过高通量二代测序技术平台测序，并对测序结果进行生物信息学分析，即可判断胎儿是否患染色体非整倍体疾病。该技术是国际人类基因组学研究成果被成功孵化的应用技术之一，在欧美等发达国家普遍开展。

新生儿单基因遗传病检测。单基因病是指由一对等位基因控制的疾病或病理性状。常见的单基因病有短指症、地中海贫血症、白化病、苯丙酮尿症、色盲、血友病、C6PD（葡萄糖-6-磷酸脱氢酶）缺乏症等。已知的单基因病的致病基因及遗传方式大部分已经明确。通过先进的二代高通量测序技术可以对上千种由于基因变异（基因突变、平衡异位、微缺失等）导致的遗传病进行检测，并且可以在早期通过胎儿的脱落细胞或者绒毛膜进行检测，在产前确认胎儿是否患有遗传病，为遗传病携带者或者已经生育遗传儿的家庭提供明确的遗传咨询和产前检测，从而做到优生，提高人口素质。

肿瘤基因检测

肿瘤的个体化治疗方面，肿瘤临床表现多种多样，且发病率逐年升高，迄今尚无简单的治疗方法或使用单一药物能治愈所有的肿瘤。询证医学、诊疗规范化和个体化已经成为肿瘤治疗的公认趋向。基因测序技术对于肿瘤个体化治疗主要有两方面应用：一是检测患者携带的肿瘤基因，二是检测肿瘤靶向药的靶点。

利用目前的研究结果和DNA测序技术，可以对肿瘤患者高通量测序检测确认导致患者患病的基因或者受检者是否携带有肿瘤易感基因；寻找患者适用的肿瘤靶向治疗药物或者其他适宜的治疗手段。
近年来，肿瘤治疗领域进展最快的是分子靶向治疗。分子靶向治疗就是有针对性的瞄准一个靶位来设计相应的药物进行治疗。这样就可以实现针对肿瘤细胞与正常细胞之间的差异，只攻击肿瘤细胞，对正常细胞影响非常小。但是靶向药物治疗费用昂贵，并且只对靶点携带者有效。因此在使用药物之前进行靶向药物靶点检测，以提高用药效率，达到最佳疗效并减少治疗费用。

然而，基于新一代测序技术的肿瘤个体化医疗，要实现临床常规化目前还面临诸多困难。由于新一代测序技术步骤复杂，对操作者要求高，目前对于二代测序的标准化和质量控制尚未定义，经常需要一代测序和PCR后处理验证，这也是FDA一直未批准基于新一代测序的基因检测相关产品的重要原因之一；癌症致病机理也不甚明确，大部分是基因和环境的共同作用结果；临床操作面临难度，肿瘤基因经常会产生抗药突变，此时肿瘤病人尤其是肺癌病人已无法满足癌组织取样活检的用量和频率，动态检测患者的病情困难重重；缺乏规范的临床使用指导方案。

近几年新发现的癌症驱动基因和相关靶向药不断涌现，推动了癌症个体化治疗时代的到来。血液中循环肿瘤细胞（CTC）的发现，使未来基于CTC单细胞测序技术的新型肿瘤诊断监测技术有望成为继无创产检之后的另一个重量级应用。

2013年11月，美国食品和药物管理局（FDA）批准的第一个高通量测序仪Illumina’sMiSeqDx用于临床。高通量产生的海量基因数据及其信息挖掘将为临床医生提供无限可能的医学意义。有了这些数据为研究转型开启了大门，为精准诊断、临床护理、病人参与决策提供了科学的依据。肿瘤的基因检测目前在临床上主要的价值是对症下药。在临床上这样的现象很常见：同一种药物对不同的病人疗效差异非常大；不同的疾病有时可以使用同一种药物，却都可以得到十分好的疗效。因而对待不同基因背景的人，推荐具有针对性的药物显得十分必要。以前根据癌症的形态学特点将癌症分类，现在随着基因检测技术的发展，对癌症的认识可以深入到分子层面，可与传统诊断相互补充。以二代基因测序技术为基础，根据癌症基因检测结果，让“个体化用药”走进临床，让医生可以根据病人的遗传信息进行有针对性的癌症治疗。自1997年以CD20为靶点的癌症靶向药美罗华（rituximab）获得FDA批准用于治疗非霍奇金淋巴瘤，癌症靶向药物陆陆续续在美国批准上市，目前，FDA批准的超过167种药物在使用前需要了解使用者的基因信息。

基因检测可以应用于通过寻找驱动性突变基因预测肿瘤发生的可能性，应用于临床上的用药指导，应用于个性化的免疫治疗，在其他领域的应用价值也是无须置疑的。美国国立卫生研究院网站总结了开展基因检测的几大理由：

①筛查胎儿遗传病，如21三体综合征；
②筛查是否携带可能遗传给后代的遗传病基因；
③筛查成年人的遗传病致病基因，虽然可能还未出现症状；
④复杂疾病的基因水平诊断；
⑤定制个性化的治疗药物和剂量。
不过对待基因检测也要客观的评价。基因检测只能从基因水平检测受检者的基因突变情况，可是限于人类对基因功能和肿瘤发病原因的认识还不全面，基因突变和肿瘤发生仅仅是一种相关性，而不能量化对应。
就目前看来，肿瘤基因检测不尽如人意之处有如下三点：
①基因检测的监管滞后和管理制度不健全，夸大的商业市场宣传时有存在，即便在欧美也是如此；
②基因检测的结果需要专业解读，但目前不论是专业基因学家都还不够还是基础研究、积累的临床数据；

③许多基因检测结果，人类目前仍然没有有效的手段进行干预，也许带来负面的心理影响。

在著名的孟德尔豌豆遗传实验中，一个等位基因就可以果断决定一个性状，可是在不少疾病中（单基因遗传病除外），尤其是肿瘤，基因多半决定肿瘤的易感性，肿瘤发生还受到外界环境和个人习惯的影响。而这种肿瘤易感基因也不容易找到。通过大量的测序，有时仍然找不到致病基因，这是因为人类基因调控和疾病发生机制都极其复杂，需要长期不懈的努力。探索未知和克服困难是人类前进的动力，寻找肿瘤与基因，病人与药物疗效关系的道路虽然不是一帆风顺，可是在人类的不断努力下，这种关系一定会逐渐明晰，基因检测也将会体现更大的价值。

转自：基因检测在临床领域的应用前景 | 每日生物评论