不久前,美国《财富》杂志载文指出,20世纪科技史上有两件事影响深远:一是微电子芯片,它是计算机和众多家电的心脏,改变了我们的经济和文化生活,并已进入每一个家庭;另一件事就是生物芯片,它将改变生命科学的研究方式,革新医学诊断和治疗,极大地提高人口素质和健康水平。如果说20世纪是属于微电子芯片时代的话,那么21世纪则是生物芯片的时代。在第三届国际新药科技发明年会上,第四军医大学全军基因诊断技术研究所报告的用生物芯片技术构建乙肝治疗新模式,这项技术开辟了个性化治疗的前景,也标志着生物芯片技术从试验阶段走向了临床。
特色篇
比大拇指盖稍大的生物芯片就是将影响和改变人类未来生活的神奇之物。将几个生物芯片放在检测器上,与之相连的电脑屏幕上立刻就会出现纵横交错的红绿荧光点。每一个荧光点就是一个基因片断的点阵。只要取病人的一滴血放在芯片检测卡上,经过分子杂交后,电脑就会显示基因的变化情况。再通过计算机把基因语言翻译成医生能读懂的信息,便可对疾病作出准确的诊断。这种生物芯片的诞生,标志着疾病的诊断将由细胞和组织水平推进到基因水平。
诊断——方便快捷 质优价廉
生物芯片作为一种先进的大规模、高通量检测技术,在感染性疾病、遗传性疾病和肿瘤的临床诊断方面具有独特的优势。它可以在一张芯片上同时对多个病人进行多种疾病的检测,尽管单张芯片的价格并不便宜,但可以同时检测多个基因,因此整体诊断价格比传统诊断方法要低一些。对于患者来说,仅仅需要一点血液就可以一次检测多个基因,方便程度不言而喻。对于医生来说,生物芯片能检测病原微生物的耐药性、病原微生物的亚型,且具有极高的灵敏性和可靠性,自动化程度高,是他们工作中理想的助手。最后,通过生物芯片诊断,无需机体免疫应答反应,诊断速度比一些传统方法快了许多。
治疗——处方精确 疗效直观
生物芯片催生了精确处方,实现了个性化用药。个性化医疗最激动人心之处在于基因与医疗的交叉。针对不同的病人和同一个病人的不同患病时期,能够制订最恰当的治疗方案。
在疗效评价方面。与传统方法相比,生物芯片可以对病原微生物进行多指标平行分析。现行的病毒分析方法使医生在给病人制定某一种药物的治疗方案时,常常由于无法快速见到变化或起伏不定的结果而前功尽弃。
此外,在药物筛选和新药开发方面。生物芯片技术具有高通量、大规模、平行性地分析基因表达或蛋白质状况(蛋白质芯片)的能力。用芯片做大规模的筛选研究可以省略大量的动物实验甚至临床实验,缩短药物筛选所用时间。
在基因功能研究方面。生物芯片在基因组学、后基因组学和药物基因组学研究中起着重要的作用。它可以开展包括DNA测序、基因表达检测、寻找新基因、杂交测序、基因突变和单核苷酸多态性分析以及基因文库作图等研究。黑色素瘤生长刺激因子就是通过生物芯片技术发现的。
在健康查体方面。它能同时对多个遗传突变进行搜寻、加快功能基因组的研究进程。例如,体检者在医院用传统方法检测肝炎病毒,大约要等两天才能拿到结果,而利用生物芯片技术不到五分钟就可以拿到结论。
功能篇
乙肝治疗不再“三盲”
盲区一:不知道乙肝病毒的局部点突变。乙肝病毒基因突变检测体系,可以准确地检测出患者体内乙型肝炎病毒的基因所发生的变化,从而帮助医生针对不同的病人确定不同的用药方案,而且可以让医生更好预测疾病的发展趋势。
盲区二:非“阴”即“阳”的化验单,让医患看不到病毒清除效果,生物芯片则可以更加细化、直观地显示治疗过程中病毒的变化情况,从而增加医患信心,避免中途放弃。
盲区三:传统的方法只能检测个别基因片段或指标,面对复杂的生物体,难免以偏概全。生物芯片则可以对病原微生物进行多指标平行分析。
揪出结核耐药真凶
结核分枝杆菌耐药性的产生,给结核病的治疗和预防控制带来了巨大的困难,而结核分枝杆菌基因突变是引起耐药性的主要方式。能够同步分析4种基因突变的高通量靶向性基因分析技术,可以指导人们查找具体的耐药品种。系统筛查分析我国结核分枝杆菌耐药相关基因突变类型及分布特点,可揭示耐药性结核病的发生机理;向临床方向扩展,可为结核病耐药性基因诊断提供理论依据。生物芯片技术,较之目前临床常用的药敏检测方法,具有操作简单、快速,成本较低,检测结果准确性高等优势,在结核病患者耐药性临床诊断及临床指导用药中具有很大的应用前景。
让宫颈癌真正能预防
99%以上的宫颈癌患者都存在人乳头瘤病毒(HPV)感染,可见HPV在宫颈癌发生、发展过程中起着决定性的作用,而针对HPV研制的TDI-FP基因检测技术则可以快速检测到HPV,帮助人们预防宫颈癌。高危HPV感染及相关病变分子标志的监测,对细胞学检查正常或核异变期癌症的预警、早期诊断、指导预防及治疗、判断预后极为关键。从一般的宫颈癌前病变发展成宫颈癌约需10年的过程,以定期进行HPV分型检测补充取代传统的细胞学普查,对细胞学正常及高危人群,对预警宫颈细胞癌变倾向,及时发现和预防、治疗早期宫颈癌极为关键。采用TDI-FP基因检测技术,对HPV常见型进行全面、高通量检测,检测结果较单纯杂交准确性更高;适于大规模临床筛选、检测应用,也为改进该类病毒感染相关疾病的诊断、预后判断、防治措施的滞后和盲目性引进了新的技术手段。