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分子诊断在精准医疗中的作用与挑战

分子诊断让医生能够按照临床有效的方式对同一疾病患者进行分类,来确定对某些治疗方法和治疗药物敏感的特定疾病亚型。以肿瘤为主的疾病在病理上的诊断是比较经典的,但分子诊断并不像我们想象的那么简单。


肿瘤,特别是恶性肿瘤是目前排名榜首的疾病杀手。绝大部分的肿瘤害处比较小,比如良性和胶质性肿瘤。恶性肿瘤对机体的影响表现是远处转移和局部浸润。有一些肿瘤看起来是良性的,但由于发生的部位不同,导致了部分肿瘤恶性化发展。很遗憾的是在这些肿瘤早期时,我们没有办法进行诊断。

肿瘤致病的危害因素是侵袭性生长和转移。对于肿瘤将来会不会侵袭和转移,需不需要放疗和化疗,这在病理上很难给出明确的答案,而这些问题就是将来精准医学需要精准诊断和精准预测的。

对基因改变的认识以及发生机制的转化研究,让我们对恶性肿瘤的治疗有了较多手术以外的治疗方法。但这些方法不容乐观,有些方法对身体有损害,有些因为靶点不明确导致疗效有一定限制。

我国去年7月份进入了精准医学时代。精准医学是将转化医学和个性化医疗连接起来,使遗传性疾病和恶性肿瘤的治疗向前迈进。

精准医学的任务和目标

精准医学是通过基因检测确诊疾病,利用基因技术研制针对基因修复的靶向药物进行治疗,从而增加疾病诊断的准确性、治疗的最大有效性和副作用的最小化,主要动力是基于基因组学与测序技术的进步。

从临床医学的角度来定义精准医学,精准医学就是基于大样本研究获得疾病分子机制和组学特征,根据患者个体在基因型、表型、环境和生活方式等各方面的特异性,应用临床医学、分子遗传学、生物信息学、分子病理学、分子影像学等技术手段,制定疾病分子分型指导下的个性化精准预防、精准诊断和精准治疗方案。

为了实现精准医疗,首先要建立生物样本库,特别是多中心大样本病例,整合样本库的资源并结合临床的症状、体征、分子影像、病理表现等进行一系列的组学检测,通过组学检测形成的生物大数据(云医学)来指导临床决策的制定,实现疾病的精准诊断和治疗。

                                    


精准医学核心任务的前提是精准诊断,然后是实现精准治疗,并提出精准预防。

我认为精准医学的终极目标主要是以下四个方面:

1.精准优化诊疗效果;

2.创新和规范治疗方案;

3.避免过度医疗,尤其是对发展中国家;

4.遗传咨询和精准预防。

精准医学不仅有明确的科学意义和临床实践意义,还有国家战略意义。所以我们应该自主创新地开展符合我国国情的精准医学理论和实践研究。

分子病理诊断的进展和应用

目前,以肿瘤为主的疾病在病理上的诊断是比较经典的,但是有很多误诊的情况发生。因为缺乏客观分级定量指标,一个肿瘤里常常出现多种(混合型)成分,同形态的治疗效果和预后并不相同。我们可以通过细胞遗传学、分子遗传学的检测将形态相似的肿瘤区分出来,这在临床上有非常重要的意义。

在肿瘤分子分型里面进展比较快的当属淋巴瘤和脑肿瘤。在分子病理领域,我们已经可以将染色体检测、基因突变检测、甲基化水平检测等应用到临床治疗。

事实上,分子诊断并不像我们想象的那么简单,同一种肿瘤可能出现不同的遗传表现,跟普通的遗传病不一样。

临床上我们希望检测到某种靶标,并应用相应的靶向药物治疗。但实际上很多恶性肿瘤的靶点之间并不是一一对应的。另一方面,虽说靶向药物的应用把原来的细胞杀死了,肿瘤也缩小了,但是一旦停止用药,肿瘤的侵袭性或转移性会更强。

分子病理在精准医学中的地位和作用

分子病理学是在蛋白质和核酸水平,应用分子生物学技术研究疾病的发生机制和发展规律,是现代病理学的一个重要分支。分子病理学的研究对象是生物大分子(蛋白质和核酸)。我们要获取临床的表征,首先要知道病理特征 、分子影像、症状体征,拿到这些样本以后进行组学分析,这是分子病理基本的技术和应用。                                       


在生物样本库方面,我们的病理医生有很大的资源优势,因为所有从人体取得的细胞和组织必须先送病理检查。有了这样一个从认识到资源上的优势以后,分子病理才能够形成,从而为精准医学做出贡献。

以肿瘤血管和肿瘤干细胞为例

在精准医学中肿瘤干细胞和微环境究竟有怎样的预见性意义?

在肿瘤的血管周围有个微环境,微环境里面有肿瘤干细胞、普通的肿瘤细胞和大量免疫细胞。研究已经证明肿瘤干细胞和免疫细胞之间相互作用,共同构成肿瘤的微环境并促进肿瘤的侵袭和转移。

在微环境里,肿瘤干细胞数量较少,但具有很强的自我更新和多向分化的能力,能够形成特殊亚型的肿瘤细胞群体。目前为止,这些细胞没有特殊或者特异的标记。我们已经可以在冰冻切片和丝网切片上分离出肿瘤干细胞,并已经能够证明其生物学特性。

肿瘤干细胞的自我更新和演进产生了肿瘤的异质性,不仅形态上有差异,而且遗传变异也有差异,所以我们要进行肿瘤的分子亚型分析才能确定肿瘤的精准靶向治疗。但目前病理上所有的诊断系统里,分子分型还缺乏必要的手段。

此外,肿瘤的微环境代谢不同,肿瘤间质血管也不同,我们也可以给它们分型,这种分型有利于抗血管生成的治疗。因为即使是同一种肿瘤,间质血管的构成是不一样的,这叫做血管的异质性。血管上的周细胞对于不同肿瘤也是不一样的,这些周细胞对化疗药具有抵抗作用。血管来源于肿瘤干细胞,周细胞也可以来源于肿瘤干细胞,肿瘤细胞并不像我们想象的只会产生肿瘤细胞,还会产生自己的间质。

我们的研究还发现肿瘤干细胞可以产生类似血管的作用,即使没有内皮细胞也可以运送营养,该项研究对将来的治疗会有帮助。在肿瘤的微循环中,内皮细胞的来源和整个微环境起到非常重要的作用,是精准医疗治疗肿瘤需要重点研究的方面。

分子病理的机遇和挑战

                                      


分子病理在我国的重要机遇和优势总结成以下三点:

1.我国精准医学研究计划的实施为分子病理的研究提供了政策支持;

2.相关学科和技术的快速发展为此提供了技术保障;

3.样本资源优势和病理诊断的结合。

面临的技术挑战主要是肿瘤的复杂性和异质性,其次就是来自人才队伍的挑战,未来的精准医疗最重要的环节之一是搭建人才队伍。