侵权投诉
订阅
纠错
加入自媒体

基因测序是否准确,这篇文章从原理讲清楚了!

2021-02-07 09:17
动脉网
关注

作者简介:何苗,生物学博士。珠诺云医疗科技(重庆)有限公司联合创始人,中国医学科学院(北京协和医学院)输血研究所研究员、硕士生导师,协和青年教师联盟理事。

基因是一段携带有遗传信息的DNA序列,通过转录和翻译,指导蛋白质的合成来表达个体所携带的遗传信息从而控制生物的性状表达。

image.png

中心法则(The central dogma):是指遗传信息从DNA转录(Transcription)成RNA,再从RNA翻译(Translation)成蛋白质,即完成遗传信息的转录和翻译的过程。(图片引用自Khan Academy)

基因检测则是通过血液、体液或细胞对DNA进行检测的技术,通过特定设备对被检测者细胞中的DNA分子信息作检测,分析它所含有的基因类型和基因缺陷及其表达功能是否正常的一种方法。基因检测是融合了分子生物学、检验医学和生物信息学多个学科的一种专业的检测。

如何证明基因检测的准确性,业界似乎没有找到相应的简单易懂的说明。在此结合笔者的临床实践,试着与大家分享一下,读者可能是对基因检测比较关心的一般用户或者专业人士,我们期待同行读后的进一步探讨交流,以期共同推动基因检测行业的发展。

1所谓“检测的准确性”

当提出“检验结果准吗?”这样的问题时,普遍都关心两个方面:第一方面是检测结果数据的准确性;第二方面是依据检测结果对人体健康状况(如是否患病)进行判定的准确性。前者是计量学关心的问题,后者是临床应用问题,临床实验室结果的临床应用是最终目的。

一般来说,大众理解的“检测的准确性”是指当我们拿到一份检验报告单时,特别是检验结果出现异常时,首先考虑的检验结果是否准确。在临床实践中,多为检测指标是否在正常范围内(如红细胞数量),或检测指标的阴阳性(如乙型肝炎病毒的抗原抗体检测)。这样的结果是直接可读,并在大量的既往工作中取得了临床验证的指征。因此,这样的结论可以说,绝大多数情况下符合临床表现。

但这样的评价标准无法沿用至基因组变异与疾病相关领域,这是一个新兴的领域,是人类对未知事物探索迈出的第一步,是在黑暗中摸索石头,并踩着过河的一个漫长过程。在这个过河的过程中,我们有已经摸得很清楚的石头,也有摸得不那么清楚的石头,还有摸错了的石头,甚至有些地方还不知道有没有石头。所以要定义我们基于二代测序的罕见遗传病分析是否“检测准确”,就不能一概而论,而需要一些详细的梳理。

那就必须从测序原理、疾病数据库和生物信息分析发展与技术进步几个方向进行阐述。

2测序原理及测序的准确性

DNA测序技术,即测定DNA碱基排列顺序的技术。人类基因组由腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)和胞嘧啶(C)四种脱氧核糖核酸以不同排列组成。测定其排列顺序,即可进一步研究或改造目的片段。根据出现时间的先后顺序,以及测序方案的不同,目前测序技术大致可分为一代测序(Sanger测序),二代测序(Illumina、Thermofisher、华大基因等)和三代测序(Oxford Nanopore Technology、PacBio等)。

image.png

历代测序仪发展,一代测序仪明确是ABI(现Thermo Fisher)的Sanger测序;二代测序仪起源于Roche 454,现包括illumina、Thermo Fisher(Ion Torrent)、华大基因等品牌;三代测序目前主要是PacBio和ONT。但国内最近已有2家测序公司(齐碳科技、今是科技)研发出了三代纳米孔测序仪。

尽管我们用一代、二代、三代来比较容易的区分这些测序技术,但是总的来说,这些测序技术在业内都可以细分,比如Illumina的我们称为基于簇生成原理的高通量测序,而ONT的我们则称为纳米孔测序技术。其实,这三代技术没有哪一种技术要优于其他,也没有哪一种技术在目前能将其他技术取代,而是根据具体的检测需要在最佳的应用场景得到使用,这就是目前测序领域的现状。下面简单介绍一下几个类型的测序技术及优劣势。

一代测序:Sanger法测序的原理就是利用一种DNA聚合酶来延伸结合在待定序列模板上的引物,直到掺入一种链终止核苷酸为止。每一次序列测定由一套四个单独的反应构成,每个反应含有所有四种脱氧核苷酸三磷酸(dNTP),并混入限量的一种不同的双脱氧核苷三磷酸(ddNTP)。由于ddNTP缺乏延伸所需要的3-OH基团,使延长的寡聚核苷酸选择性地在G、A、T或C处终止,终止点由反应中相应的双脱氧而定,可通过高分辨率变性凝胶电泳分离大小不同的片段从而了解到DNA的排列顺序。经多年发展,一代测序已相当完善,是目前所有基因检测的国际金标准。在临床上,所有的DNA多态性验证几乎都是用一代测序完成。二代测序与三代测序也多是用一代测序来进行验证。2010年以来,虽然出现了很多新一代测序仪产品,但仍由一代测序发挥其精准优势用于临床检测和验证。

1  2  3  下一页>  
声明: 本文系OFweek根据授权转载自其它媒体或授权刊载,目的在于信息传递,并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责,如有新闻稿件和图片作品的内容、版权以及其它问题的,请联系我们。

发表评论

0条评论,0人参与

请输入评论内容...

请输入评论/评论长度6~500个字

您提交的评论过于频繁,请输入验证码继续

暂无评论

暂无评论

文章纠错
x
*文字标题:
*纠错内容:
联系邮箱:
*验 证 码:

粤公网安备 44030502002758号