[科研进展]基因测序如何推动癌症研究进展
一项新技术或产品的问世，在给人们带来欣喜的同时，也必然会引起一定的担忧，当然基因测序技术便是其中之一。近年来，基因测序技术被看作自疫苗问世以来进行疾病预防及诊断治疗最为重要的科学技术突破，该技术不仅可以大大降低遗传相关的疾病发生率，减少婴儿出生缺陷，还能够实现对疾病预测、预防、预警及个体化诊疗;但目前，国内的基因测序市场却并不让人满意，甚至乱得已无章可循。
基因测序是一种新型的基因检测技术，能够从血液或唾液中分析测定基因全序列，预测罹患多种疾病的可能性，个体的行为特征及行为合理，如癌症或白血病等疾病。自上世纪90年代初开始，科学家们就开始涉足“人类基因组计划”;传统的测序方式是利用光学测序技术，用不同颜色的荧光标记四种不同的基因，然后用激光光源去捕捉荧光信号从而获得待测基因的序列信息。虽然这种方法检测可靠，但是价格不菲，一台仪器的价格大约在50万到75万美元，而检测一次的费用也高达5千到1万美元。
而利用新型的基因测序技术可以使研究人员在短短2小时内获取基因信息，相比传统的光学测序技术而言得到结果的速度提高了很多;同时检测一次的费用也降到了最低1千美元。
有研究表明，人体内总共约有3万多个基因，人类的疾病大多与基因相关，基因异常、基因受损都会引起对应的蛋白质或酶的功能变化，从而引起疾病。基因检测就是通过血液以及其他体液或细胞中的DNA或RNA进行检测的技术，从而使人们能了解自己的基因信息，预知身体患疾病的风险，通过改善生活环境和生活习惯，避免或延缓疾病的发生。而基因测序是基因检测的方法之一。
相关统计数据显示：目前约有2500多种疾病已经有了对应的基因检测方法，并在美国临床合法应用，甚至基因检测已成为美国疾病预防的常规手段之一。在我国，基因测序被人们广为熟知，应该归功于无创产前筛查高通量测序这一项目，即通过化验孕妇的血液，结合其他临床信息，来综合判断胎儿患有唐氏症的危险程度。
本文中盘点了基因测序与癌症的关联性研究。
【1】澳发明新基因测序技术“捕获测序”有助快速诊断血癌
澳大利亚科学家发明了一种新的基因测序技术，其精度大大高于现有方法。它就像一台倍数更高的显微镜，可用于对基因组进行精细研究，并帮助快速诊断血癌(即白血病)。
这项技术被称为“捕获测序”，由新南威尔士大学和加文医学研究所的科研人员开发，发表在新一期英国《自然·方法学》杂志上。
新南威尔士大学日前发布的公告称，该技术可以精确测量样本中多个特定基因的活跃程度，即使活跃程度非常低也能检测出来。这种敏感性使它在生物医学研究方面很有应用前景。
人体基因组中除了约2万个负责制造蛋白质的基因，还有大量不制造蛋白质的“非编码基因”，它们在人体发育、大脑功能等许多方面起到重要的调控作用。但很多这类基因的活跃程度很低，往往只在少数细胞里发挥作用，很难对其进行详细研究。
“捕获测序”技术能以更高精度分析基因组，类似于用像素更高的数码相机去拍照片，可以更好地呈现当前测序技术难以探查到的细节，帮助深入了解非编码基因。
【2】肿瘤愈后监控：一个可能被忽略的基因测序刚需市场
2015年被业内称为基因测序临床应用的元年。
4月8日，浙江迪安诊断技术股份有限公司(下称“迪安诊断”)发布公告称，其全资子公司杭州迪安医学检验中心有限公司取得了第一批“肿瘤诊断与治疗项目高通量基因测序技术临床应用试点”资格。
“公司将积极研究肿瘤筛查与靶向药物伴随诊断技术等，为肿瘤病人设计个性化治疗方案。”迪安诊断在公告中写道。迪安诊断是一家为各级医疗机构提供医学诊断服务的医学的公司。
与迪安诊断一同获得临床应用试点的基因公司还包括华大基因、达安基因和博奥生物，华大基因是中国规模最大的基因公司，达安基因是上市公司中唯一以基因为主业的公司，博奥生物获得了基因产业的全部试点牌照和产品证书。此外，北京、上海、天津、湖南、广东、浙江等省市的多家医疗机构和第三方检验室入选临床试点。
博奥医学检验所总裁张治位称，“2015年是中国高通量基因测序临床应用真正的元年，对产业发展和行业监管可能具有历史性意义，影响巨大。”
“发放临床试点牌照意味着商业化步伐的临近，”北京知因科技有限公司董事长陆凤林表示：“按照中国生物制药的监管惯例，试点牌照之后即是产品证书，肿瘤基因测序或将成为继无创产前检测(NIPT)之后的又一个基因测序商业化项目。”
【3】贝瑞和康：用基因测序技术开启液体活检新纪元
二代测序技术的迅猛发展给临床医学不断带来革命式的发展，最为人们所熟知的无创DNA产前检测让临床医生用前所未有的方式实现了胎儿遗传病的精准检测。而在刚刚结束的CSCO学术年会上，将无创DNA产前检测引入中国的第一人--贝瑞和康周代星博士，又一次给临床医学带来惊喜，这次是全新的肿瘤分子诊断技术--液体活检。
作为高通量测序技术临床转化的先驱，贝瑞和康在CSCO的首次亮相引发众多专家的高度关注，而“ctDNA(循环肿瘤DNA)检测”这个名词则成为肿瘤分子检测领域的热议话题。昂科益肿瘤分子诊断是贝瑞和康推出的基于高通量测序平台，以cSMART技术和目标区域捕获测序技术为核心的肿瘤基因检测项目，包括靶向用药检测、化疗用药检测、疗效监测、肿瘤遗传易感基因检测和个体化医疗全方位检测等多项检测服务，其中拥有独立知识产权的cSMART技术为临床开创了真正意义上的“液体活检”，为临床肿瘤分子诊断提供了一条全新的思路。
cSMART--环化单分子扩增与重测序技术，是贝瑞和康独立研发、拥有国际知识产权的核心技术之一。cSMART技术通过对肿瘤患者外周血中游离DNA片段进行标记、环化、反向PCR扩增和高通量测序，以独特的方式进行计数，能够实现对血浆中ctDNA的绝对定量检测，灵敏度达1/10000，可以满足片段化、低含量、低比例ctDNA检测的要求，在扩增过程中通过使用多组引物进行多重反向PCR扩增，又可同时检测多基因、多位点突变。以cSMART技术为核心的昂科益肿瘤分子检测，可以实现无创式肿瘤分子诊断，克服传统方法中存在的取样困难、无法进行动态实时检测及肿瘤异质性问题等弊端。
【4】基因测序的发展趋势与商业模式——探讨精准医疗
随着人类基因组测序技术的飞速提升、生物医学分析技术的快速发展和大数据分析工具的日益完善，我们正进入全新的医疗健康时代——精准医疗。
精准医疗是一种基于“个人”的定制医疗模式，其以个体的组学信息和遗传信息为基础，以环境、生活方式、既往病史及诊疗方式等为跟踪对象，搜集全方位、可量化、有前瞻性和时效性的个体数据，通过数据的综合分析、挖掘形成有价值的医学信息，最终设计出针对个体的最优解决方案。基因测序为个体提供连续基因大数据，是精准医疗的基础和重要实现途径，制药、器械、IT 等行业巨头纷纷布局该领域。
基因测序技术凭借灵敏度高、精度和通量高、价格低廉等优势，成为基因检测技术中获取人体基因组数据的主流技术，通过将基因组数据与无线生物传感器获取的生命体征信息(如血压、心跳、脑电波、体温等)，成像设备中的个体信息(如 CT、MRI、超声等)以及传统医学数据相结合，精准医疗为个体提供全新的定制医疗。
【5】肿瘤基因测序帮住针对性治疗癌症
“让我们测序你的肿瘤，或许我们能将其同击败这种恶性疾病的药物匹配。”不过，现实是基因组分析仍然仅为癌症病人提供了一小部分帮助。“我们多半时候不知道如何处理这些信息。”美国纽约斯隆·凯特林癌症中心(MSKCC)研究人员Charles Sawyers表示。
如今，美国和欧洲的一些大型医学科学研究中心正期望通过汇集关于患者肿瘤基因组及其临床结果的数据改变这一切。近日，美国癌症研究协会(AACR)在一次于波士顿举办的会议上宣布了此项计划。它的名字叫GENIE，是一个很绕口的首字母缩略词，分别代表着基因组、证据、肿瘤形成、信息和交流。
Sawyers表示，GENIE源自和其他癌症中心同行的谈话。他们正在以“令人难以置信”的速度积累肿瘤基因数据。截至目前，已有7家研究中心加入进来，包括MSKCC、波士顿达纳—法伯癌症研究所、巴尔的摩约翰斯·霍普金斯大学以及加拿大和欧洲的3家机构。AACR已提供200万美元，用于在为期两年的试点阶段协调和储存数据。
这些中心一般向癌症已经扩散的晚期癌症病人提供测序。通常，它们不会测序全部的肿瘤基因组。相反，测序的是一系列已知癌症基因，比如经常在黑色素瘤中出现变异的BRAF，以及驱动很多肺部肿瘤生长的EGFR。随后，测序报告通常交给一个决定其是否指向某种特定疗法的专家委员会。不过，尽管BRAF和 EGFR突变能被药物靶向，但肿瘤通常仅含有在癌症中所起作用尚未被充分了解的罕见突变。
【6】肿瘤基因测序可能误导癌症治疗
近日，来自约翰霍普金斯大学的科学家们研究发现，肿瘤基因组测序所获得的遗传变化线索，如果不先与癌旁组织的遗传信息进行比较，可能会误导近一半癌症患者的治疗。
约翰霍普金斯大学Kimmel癌症中心的研究人员称，他们分析了超过800名癌症患者的测序数据——由Personal Genome Diagnostics公司产生，表明如果没有这种比较，在某些情况下试图个性化癌症治疗可能是不合适的，患者可能会得到错误的靶向治疗。相关研究结果发表在国际杂志Science Translational Medicine上。
约翰霍普金斯大学医学院癌症生物学项目副主任、肿瘤学和病理学教授Victor Velculescu博士说：“越来越多的医院和企业都开始对患者肿瘤进行测序，试图制定个性化疗法。然而，许多机构并没有测定每名患者的正常组织，以过滤掉非癌症相关的变化，并真正了解肿瘤中发生的是什么。”
Velculescu解释说，个性化的治疗越来越多地靶定驱动一个人肿瘤的独特遗传变化，这取决于肿瘤基因的准确评估，但并不是所有的癌症基因改变与肿瘤直接相关。他解释说，一些基因改变是所谓的生殖细胞变化，它们是从正常组织中遗传的基因变化，在人与人之间有所不同。
【7】Lancet Oncology：个性化抗癌药疗效与传统治疗无差异，但专家仍看好
随着基因组测序成本的下降，肿瘤学家开始研发以病人基因为靶标的昂贵新药。然而近日发表在《 Lancet Oncology》的研究表明，个性化抗癌药物的疗效与比传统治疗相比，并无多大差异。
芝加哥大学肿瘤学家Daniel Catenacci认为对个性化抗癌药物疗效的验证很重要，因为目前越来越多的肿瘤学家专注这领域。本研究第一作者，巴黎居里研究所肿瘤学家Christophe Le Tourneau表示，在现实生活中，未经过临床验证的试验很常见。同时他对此现象表示理解，因为病人想要存活而医生也想提供帮助。然而，给肿瘤基因突变患者以未获批的个性化药物治疗可使研究进入更好的临床阶段。
如今越来越多的个性化药物获批准用于治疗特定的癌症，但肿瘤学家希望这些药物对其他类型癌症也起作用。然而，超过30%的癌症药物未经过临床试验验证。
为了验证这些个性化药物的疗效，法国八个医院的研究人员分析患者肿瘤遗传或分子的异常状态。研究人员随机选出195名患者，其中部分患者接受针对性治疗，部分接受传统的化疗。调查结果发现，两种疗效没有显著差异。
休斯顿德克萨斯大学MD安德癌症研究中心的肿瘤学家Apostolia Tsimberidou表示，该研究证明了个性化医疗试验随机性的可行性。但在她看来，这次试验的设计比较糟糕，因为晚期疾病患者可能从个性化医疗中受益。同时她还表示，该试验没有选择最好的药物作为评估对象，并依赖于一个简单的方法来与癌症突变匹配。
【8】基因测序，揭示为何只有一部分乳腺癌复发
虽然大多数乳腺癌可治愈，但有20%左右的病例会复发。日前，剑桥大学研究人员通过乳腺癌组织的基因检测，揭示了乳腺癌复发的遗传差异性。研究结果显示乳腺癌复发病例有不同的基因图谱，并建议研制靶向乳腺癌复发驱动基因的药物。
该研究由英国剑桥大学Wellcome Trust Sanger 研究所临床肿瘤学家Lucy Yates博士引领，Yates博士说：“我们的研究揭示了复发性肿瘤与非复发性肿瘤的驱动差异，该差异可能与乳腺癌复发有关。”
本研究给存在乳腺癌复发风险的患者带来新希望。此外，根据新发现的乳腺癌复发驱动基因研制靶向药物，被诊断为高风险复发的患者可采用此类药物来预防疾病复发。该研究结果将在2015年的欧洲癌症大会(ECC)公布，但具体数据已在ECC新闻发布会上公布。
该研究比较了836个患者乳腺组织的基因组成，其中161名患者被确诊复发或转移。研究人员表示无论从复发乳腺癌样本数量角度还是从基因测序的广度，该研究是目前最大且最全面的研究，其关注与乳腺癌有关的365个基因。
【9】Cancer cell：揭示肿瘤诊断新方法，基于血小板的RNA测序
近日，来自阿姆斯特丹自由大学研究者在Cancer cell杂志上发表的一篇文章提出，基于肿瘤血小板(Tumor-educated blood platelets，TEPs)的RNA测序可用于泛癌症分析、癌症类型的区分和肿瘤基因突变诊断。
结果表明，血小板的RNA测序可以区分癌症患者与健康人，其准确率达到96%，也能区分六种原发肿瘤类型，其准确度达到71%，并能识别几种肿瘤中发现的基因改变。领先于其他的液体活检，基于TEPs的RNA测序可以通过查明原发肿瘤的部位对癌症进行精确的诊断。
癌症的诊断主要有通过临床症状、放射学、生化检测、肿瘤组织病理分析，以及越来越受欢迎的分子诊断。肿瘤组织样本的分子分析已经成为一种潜在的癌症分类方法。因为局部组织活检，需要手术从肿瘤样本取样切片，这给患者带来很大的痛苦，也不能频繁进行。因此基于血液的“液体活检”，渐渐取代创伤性的组织活检，被搬上了癌症诊断的舞台，如目前大热的液体活检：基于细胞游离DNA和血液循环肿瘤DNA的检测等。
【10】英国推进基因测序治癌症 化疗或退历史舞台
英国政府近日推出了一个名叫“十万基因组计划”的医学科研项目，拟通过对基因组进行测序，以有效确定引发癌症和其他疑难疾病的基因。当地媒体评论称，如果这一计划顺利实施并获得成功，将是医学领域的重大突破，今后对癌症的治疗将不必再通过化疗来进行。
据了解，“十万基因组计划”需投入资金3亿英镑，将把科研得出的大量数据整合进英国公共医疗体系当中。英国将参与总共10万个基因组中的7万个基因组的有关测序工作。可以说，此次“十万基因组计划”是此前英国推出的“千人基因组计划”的“升级版”。新的“十万基因组计划”并非只对癌症患者特定的“癌症基因”进行测序，而是要对其进行“全基因组测序”。从今年5月起，英国已在伦敦、剑桥等地医院开始研究，英国各地的高校、科研机构等也在协助英国卫生部推进这一计划。报道说，英国目前已完成了100个基因组测序，年内将达1000多个，2015年达到1万个，2017年将全部完成。
英国伦敦克拉福德诊所医生伯恩斯对本报记者说，迄今为止，化疗仍是治疗癌症的主要途径，但副作用较大，因此有必要找到对人体伤害较小的替代疗法。绘制基因组图谱有助于将来顺利找到癌症的替代疗法，而正确掌握基因组图谱也有利于癌症以及其他疑难病症的诊断、预防和治疗。
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