一文了解分子诊断常用技术

毛星荐

随着分子生物学和分子遗传学的发展，越来越多的分子诊断学技术应用于疾病的诊断，彻底打破常规的诊断方式，不再以疾病的表型为主要依据推测疾病的发生发展及相关机制。分子诊断学技术，通过检测遗传物质的结构或表达水平，不但发现了疾病与特定基因存在、转录及表达有关， 而且个体基因多态性与疾病特定用药密切相关。下面让我们深入了解一下分子诊断以及常用技术。

一、什么是分子诊断

分子诊断（Molecular diagnosis）是指应用分子生物学方法检测生物体内遗传物质（DNA/RNA）的结构或表达水平的变化而做出诊断的技术，也可称为基因诊断（Gene diagnosis)。狭义上的分子诊断主要是指核酸诊断，即对病人个体DNA或RNA样本的病原性突变的检测，根据这些依据对疾病做出诊断，涉及分子生物学中的多种高尖端技术，如PCR、分子杂交、生物芯片等；广义上的分子诊断则包括基因治疗、生物治疗以及分子靶向治疗。在临床上，分子诊断最早只应用于器官移植分子配型和传染病诊断领域。随着技术不断进步，其应用领域持续扩大，分子诊断逐步应用于遗传病和肿瘤的早期筛查、诊断。以后分子诊断将进一步扩大应用领域，适用于人类基因库的建立和大规模人群疾病筛查。原理是应用分子生物学方法，检测病人的DNA、RNA或蛋白质的检测，再根据检测结果对疾病做出诊断。

二、分子诊断特点

与传统诊断方法相比，分子诊断技术具有以下特点：（1）提高了准确性、精确性、灵敏度和特异性。（2）与传统方法相比诊断时间早，可以做到早期诊断。（3）所需样本量少。（4）产前诊断和个体化治疗。

三、分子诊断技术及应用场景

分子诊断领域主要包括PCR(qPCR 和 dPCR)、二代测序技术（NGS)、荧光原位杂交（FISH）和基因芯片等。

（1）PCR：

原理：DNA在高温下形成单链，低温下按照碱基互补配对原则生成双链。优缺点：灵敏度高、特异性强、简便快捷，但检测位点单一，仅能检测已知突变。主要应用领域：感染性疾病、肿瘤早期诊断、遗传病。

（2）FISH

原理：利用荧光特定标记的已知序列的核酸为探针，与细胞或组织切片中核酸进行杂交，从而对特定核酸序列进行精准定量定位。优缺点：灵敏度高、特异性强、可在组织上原位检测，但检测费用高；操作繁琐，耗时长且具有一定的主观性。主要应用领域：病毒检测、实体肿瘤、血液肿瘤。

（3）NGS

原理：通过模板DNA分子的化学修饰，将其锚定在纳米孔或微载体芯片上，利用碱基互补配对原理，通过采集荧光标记信号或化学反应信号，实现碱基序列的解读。优缺点：通量大、灵敏度高、能检测多种突变，但试验操作复杂，成本高，存在一定的内在错误率。主要应用领域：肿瘤早筛、基因组学、无创产前诊断、临床研究。

（4）基因芯片

原理：杂交测序方法——在一段基因表面固定序列已知的靶核苷酸的探针，确定序列互补匹配。优缺点：通量高、灵敏度高、准确性高，但开发难度大，灵活度低，检测通量小，只能检测已知基因。主要应用领域：药物筛选、新药开发、疾病诊断。

四、我国分子诊断行业特点

（1）分子诊断行业现状

与国外相比，我国分子诊断行业起步较晚，但在消费升级、政策扶持以及资本青睐等因素的推动下，我国分子诊断行业发展迅速，公开资料显示，我国分子诊断市场规模由2013年的25.4亿元扩大至132.1亿元，CAGR31.63%；与全球分子诊断增速相比是其增速的2.6倍，全球市场占比近1/5。

（2）分子诊断行业特点

行业周期性：分子诊断行业属于医疗行业的一种，周期性特征不是很突出，有较强的需求刚性，抗风险能力较强等特点。例如，2008年全球因金融危机导致的经济衰退，但对医疗行业影响不大，特别是分子诊断试剂行业的市场需求规模因药品市场的发展、新兴分子生物学技术手段在医疗市场的持续转化等因素仍保持了快速增长。

行业区域性：分子诊断行业包括行业监管机构、诊断产品提供厂商和临床实施机构如医院检验科室、第三方检测实验室。市场需求与医疗诊断技术水平、医疗保健支付能力十分相关。从全球来看，分子诊断需求市场在欧美等发达国家规模较高；国内近年来增长较快，特别是人口密集、经济发达的东南沿海地区，一二线城市医疗服务水平较高，分子诊断开展较多，存在一定的区域性特征。

行业季节性：分子诊断行业与医疗就诊情况相关，因此也存在一定的季节性销售特征。一般来说一季度销量较低，主要因为一季度节假日较多，就诊、体检的人数较少，；二季度、三季度相对较为平稳，四季度由于季节变化明显，疾病发病率较高，就诊、体检的人数增多，分子诊断产品尤其是试剂的需求最大。

五、小结

除此之外，分子诊断还被运用到耐药性的分子诊断、疗效监控、卫生防疫等方面。如耐药性的分子诊断主要针对感染性病原体和肿瘤而言。疾病耐药性分子诊断包括通过耐药基因表达改变来分析其耐药性，或通过检测病原体的亚型或突变位点从而分析其耐药性。分子诊断还有一个重要的应用方向是对多基因疾病的易感性判断和诊断，如糖尿病、心血管疾病、自身免疫性疾病等一些由遗传因素和环境因素共同作用所致的疾病。