基因检测技术在医学中的应用

闫晓晗

摘 要：随着基因技术的不断发展以及国家经济水平的不断增强，基因检测技术开始逐步走入大众的视野。本文叙述分析了国内及国外基因检测技术的发展现状，未来基因检测技术必将在人类医学事业中发挥重要的作用。

关键词：基因；基因检测；医学

随着1990年开始的人类基因组计划的完成，基因工程得以迅速发展，目前已在医药卫生、农牧业、食品工业和环境保护等众多行业发挥着作用，而基因检测便是其中的重要应用之一。首先，什么是基因呢？基因一词来源于希腊语，是指携带有遗传信息的DNA序列，是控制性状的基本遗传单位，通过指导蛋白质的合成来表达自己所携带的遗传信息，从而控制生物个体的性状表现。人类基因组计划测定了组成人类染色体中所包含的30亿个碱基对组成的核苷酸序列，从而绘制出人类基因组图谱，并且识别其载有的基因及序列，破译了人类的遗传信息，从而使基因检测成为可能。基因检测是指通过血液、其他体液或细胞对DNA进行检测的技术，是取被检测者的组织细胞，扩增其基因信息后，通过特定设备对被检测者细胞中的DNA分子信息进行检测，分析它所含有的各种基因情况，使人们能了解自己的基因信息，以预知患疾病的风险[1]。

近年来随着人类基因组计划的广泛推进，人类的基因组测序已由最初的数十万元降低到了现在5～8万元。同时，随着技术的革新，第二代基因测序技术最近在医疗检验机构的检验价格已经跌至万元以内，部分针对普通疾病的芯片检测价格已经平民化。而随着第三代基因测序技术的出现，将能一次性检测1万至10万对碱基对，这将会使得人类基因全序列测定只需要15分钟即可完成，检测费用将下降至千元左右。众所周知，在经济学中，价格的下降意味着需求的增高，这将使基因检测的需求成倍增加，也意味着众多基因检测公司的成立和高速发展。

事实上，基因产业正成为世界各主要大国抢占全球生物科技和产业发展的制高点。法国从2008年开始设立国家癌症中心为患者提供基因检测服务；德国自2010年开始建立基因组医学网络，通过第二代基因测序技术分析患者的基因组类型，用于评估个体化治疗的效果和费用；日本也在2013年成立了肺癌基因组筛查项目，通过筛查罕见基因变异为晚期肺癌患者定制治疗方案；英国在2014年公布了“十万人基因组计划”，根据基因组学和临床数据来制定个性化的癌症和罕见疾病的治疗方案；美国则在2015年推出了“精准医疗计划”，投入2.15亿美元用于推动个性化医学的发展。

相比欧美发达国家，我国基因产业还面临技术研发投入不足、缺乏顶层设计等问题，这严重制约了我国基因产业的市场化和国际化。因此，推动基因检测等先进健康技术普及惠民，引领基因产业重大创新成果的产业化，将成为我国基因产业在全球布局中抢占先机的重要一步。因此2015年被称为中国高通量基因测序临床应用的元年，这一年，发展基因产业上升为国家战略，基因检测技术被列入“新型健康技术惠民工程”，发改委文件提出：通过支持拥有核心技术、创新能力和相关资质的机构，采取网络化布局，率先建设30个基因检测技术应用示范中心，以开展遗传病和出生缺陷基因筛查为重点，推动基因检测等先进健康技术普及惠民，引领重大创新成果的产业化。通过基因技术的示范应用，带动整个基因产业发展。之后，湖南、贵州、江苏、福建和东莞等省市也相继发布政策以支持促进基因检测技术的应用，其中包括以政府采购的方式开展和推广遗传病基因检测、大力推广个性化医疗以及将部分基因检测费用纳入医保等。国家发改委新闻发言人也认为，国内从事基因检测技术以及仪器、设备、试剂研发的企业，可以以此为契机，放心加大研发创新及市场推广，赶上这一轮基因科技的发展浪潮。

目前在国内基因领域位居龙头老大地位的华大基因自1999年成立以来，先后完成了人类基因组计划“中国部分”中的绝大部分工作、国际人类单体型图计划中10%的工作、水稻基因组计划、家蚕基因组计划、家鸡基因组计划和大熊猫等多项具有国际先进水平的基因组科研工作，在自然和科学等国际一流的学术杂志上发表多篇高水平论文，2016年9月，华大基因承建的首个国家级基因库（国家基因库被称为“生命银行”，形成生命密码的存、读、懂、写、用能力于一体。由“三库两台”组成，即由生物资源样本库、生物信息数据库、生物活体库和数字化平台、合成与编辑平台组成）——深圳国家基因库正式落成，由此奠定了中国基因组科学在国际上的领先地位[2]。

DNA双螺旋结构发现者、有“遗传学之父”之称的诺贝尔生理与医学奖获得者沃森就曾在2007年时就预言，在今后10年内，对个人进行基因检测将成为诊断疾病的常规手段之一，医生们可以通过对个人的基因序列进行研究，更直接地寻找疾病的根源，指导临床进行科学有效的个体化治疗。

基因检测主要的应用方向包含：产前检测；单基因/染色体遗传疾病的诊断与带因筛检；多基因遗传疾病基因检测；药物基因体学；先天体质/特质潜能分析；身分鉴识/亲子关系鉴定/追溯祖源[3]。

我国是出生缺陷高发国家，根据最新发布的《中国出生缺陷防治报告》，我国出生缺陷发生率约为5.6%，每年新增的出生缺陷人口数约为90万例。特别是染色体病如唐氏综合征，在新生儿中的发病率高达1/600-1/800，35岁以上的高龄孕妇的新生儿发病率更是高到1/400。随着二孩政策的放开，我国每年将新增加400万左右的高龄产妇，出生缺陷的发生风险将进一步加剧。出生缺陷正成为我国婴儿死亡的主要原因（占总死亡率的19%）、儿童残疾的重要原因和医疗卫生系统的巨大负担，所以为孕前优生提供科学依据是非常重要的。1997年有科学家首次发表了在孕妇外周血中发现胎儿游离DNA的文章，这使的无创产前检测成为可能。无创产前基因檢测技术仅需采集孕妇少量外周血，便可通过高通量基因测序方法检测出胎儿患唐氏综合征等疾病的风险，相较于传统的血清学筛查方法，检出率能够从约70%提高到99%以上。

就在不久前，国内首例采用单细胞高通量测序技术的第三代试管婴儿在上海交通大学附属国际和平妇幼保健院顺利诞生。该婴儿的父亲之前接受过的基因检测结果显示，其携带的致病基因将有50%的几率遗传给下一代。应用基因检测技术来科学的指导婚育，将会使具有高致病遗传风险的父母也可以生育健康的宝宝。目前，乳腺癌高居我国女性恶性肿瘤发病率的首位，而肺癌则是男性和女性恶性肿瘤死亡率之首，其发病率均逐年上升，并且呈现年轻化发病的趋势。2013年5月份，美国影星安吉丽娜·朱莉通过基因检测，发现患上乳腺癌的几率大约是87%，随之接受了双乳乳腺切除及乳房再造术。与朱莉接受的这项基因检测技术类似的“乳腺癌高危人群基因筛选技术”和“肺癌基因检测技术”也已经在国家肿瘤临床医学研究中心分子诊断平台正式投入使用。乳腺癌高危人群基因筛选技术只需要被检测者5ml的外周血，就可以根据乳腺癌易感基因突变的情况，来评估基因突变携带者罹患乳腺癌的几率，并由此采取针对性的预防措施。肺癌基因检测技术则是利用肺癌患者绿豆大小的一块组织样本，采用新一代测序技术，检测基因的突变情况，并由此制定个性化的肺癌靶向药物治疗方案。目前，全球应用基因技术进行检测的疾病数高达1500多种，在美国，每年进行基因检测的有700多万人次，这使美国女性乳腺癌发病率降低了70%，直肠癌发病率降低了90%。

大力发展和推广基因检测技术，有助于降低出生缺陷并提高对遗传性疾病、肿瘤及心脑血管疾病等重大疾病的防控水平，对于加快我国基因产业的发展、全面提高人口质量具有重要意义。

基因检测技术可极大地推动传统医学向精准医学方向转变，精准医学时代的来临，将实现个人基因组信息的收集用于疾病的预防和个体化诊疗。数十年来，基因技术得到不断的发展与完善，检测指标越来越多、时间越来越短、成本越来越低、精度越来越高，这将会极大地推动基因检测技术的普及。随着基因检测技术的不断推广普及，临床治疗将由目前的对症治疗转变到对因治疗。不久的将来，基因检测也将会如同接种疫苗一样，成为人类健康生活不可或缺的一个环节。

参考文献

[1]Hogarth S， Javitt G， Melzer D. The current landscape for direct-to-consumer genetic testing： legal， ethical， and policy issues[J]. Annu Rev Genomics Hum Genet， 2008，9：161-182.

[2]华大基因.华大基因——全球最大基因组研究中心.[EB/OL].（2014-03-15）[2014-3-15].http：//www.genomics.cn/index.

[3]维基百科.基因检测.[EB/OL].（2014-01-06）[2014-1-12]. http：//zh.Wikipedia.org/wiki/%E5%9F%BA%E5%9B%A0%E6%AA%A2%E6%B8%AC.