分子生物學技術(shù)在臨床醫(yī)學檢驗中的應(yīng)用進展摘要分子生物學技術(shù)是研究核酸、蛋白質(zhì)等大分子的的一類技術(shù)。現(xiàn)階段分子生物學技術(shù)的發(fā)展速度快，新型的分子生物學技術(shù)技術(shù)不斷地涌現(xiàn)并投入到臨床醫(yī)學檢驗的檢測當中，其技術(shù)質(zhì)量在現(xiàn)代醫(yī)學檢驗技術(shù)的應(yīng)用過程中持續(xù)提高。分子生物學技術(shù)逐漸已成為醫(yī)學技術(shù)操控和救護的基本手段。目前，主要的分子生物學技術(shù)主要有PCR技術(shù)、DNA測序技術(shù)、生物遺傳器、芯片技術(shù)、納米技術(shù)、蛋白質(zhì)組學等，本次選題主要概述此類分子生物學相關(guān)技術(shù)在臨床醫(yī)學檢驗領(lǐng)域中的實際運用，探討分子生物學技術(shù)在臨床醫(yī)學檢驗中的應(yīng)用價值，進一步地分析此類技術(shù)存在的問題及未來發(fā)展趨勢[5]。[5]關(guān)鍵詞:臨床醫(yī)學檢驗；分子生物學技術(shù)；發(fā)展趨勢 ABSTRACTMolecularbiologytechnologyisatypeoftechnologythatstudieslargemoleculessuchasnucleicacidsandproteins.Atthisstage,thedevelopmentspeedofmolecularbiologytechnologyisfast,andnewmolecularbiologytechnologiesandtechnologiescontinuetoemergeandareputintothedetectionofclinicalmedicaltesting,andtheirtechnicalqualitycontinuestoimproveintheapplicationprocessofmodernmedicallaboratorytechnology.Molecularbiologytechnologyhasgraduallybecomethebasicmeansofmedicaltechnologymanipulationandrescue.Atpresent,themainmolecularbiologytechnologiesareMAINLYPCRtechnology,DNAsequencingtechnology,biogeneticdevice,chiptechnology,nanotechnology,proteomics,etc.Thistopicmainlysummarizesthepracticalapplicationofsuchmolecularbiologyrelatedtechnologiesinthefieldofclinicalmedicaltesting,discussestheapplicationvalueofmolecularbiologytechnologyinclinicalmedicaltesting,andfurtheranalyzestheproblemsandfuturedevelopmenttrendsofsuchtechnologies[5].KeyWords:clinicalmedicaltesting;molecularbiologytechnology;developmenttrendsTOC\o"1-4"\h\z\u畢業(yè)論文考核手冊 1醫(yī)學檢驗技術(shù)專業(yè) 1分子生物學技術(shù)在臨床醫(yī)學檢驗的應(yīng)用進展 II摘要 IIABSTRACT III第一章前言 2第二章分子生物學技術(shù)在臨床醫(yī)學檢驗中的實際應(yīng)用 22.1分子生物遺傳器 22.2分子生物芯片技術(shù) 32.3分子生物納米技術(shù) 32.4分子蛋白組學 42.5質(zhì)譜技術(shù) 42.6PCR技術(shù) 52.7DNA測序技術(shù) 6第三章結(jié)束語 7參考文獻 7致謝 8第一章前言到目前為止，我們經(jīng)歷了人工醫(yī)學檢驗的最初時代，也經(jīng)歷并見證了從臨床實驗室半自動化分析到全自動化分析的飛躍發(fā)展歷程。臨床醫(yī)學檢驗的科技創(chuàng)新促使我國臨床醫(yī)學檢驗技術(shù)水平已逐步提高到微量、超微量化、自動化和實驗室信息化水平，并向分子水平的核酸雜交以及體外基因擴增技術(shù)深化[18]。利用有效的遺傳標記,如特定的基因序列或基因表達產(chǎn)物,基因診斷技術(shù)主要應(yīng)用于遺傳和散發(fā)的基因疾病的診斷，包括單基因,多基因和多因子疾病等[9]。學術(shù)界對其發(fā)展及應(yīng)用從不同的層面進行了研究。鑒于分子生物學技術(shù)是從基因分子水平去研究解決臨床診斷與治療問題，對于現(xiàn)代醫(yī)學中診斷遺傳病、腫瘤、感染性疾病的診斷與治療以及對于基因的檢測提供了更有效的檢測技術(shù)和輔助診斷方法，從而為醫(yī)學檢驗的加速發(fā)展提供了有效的載體。本次選題對近年來學術(shù)界對分子生物學技術(shù)在臨床醫(yī)學檢驗中的應(yīng)用進展以及相關(guān)問題的研究成果進行梳理和研究，主要從概述現(xiàn)代分子生物學技術(shù)在醫(yī)學檢驗領(lǐng)域的實際運用切入，探討分子生物學技術(shù)在臨床醫(yī)學檢驗中的應(yīng)用價值，進一步地分析此類技術(shù)的現(xiàn)存問題及未來發(fā)展趨勢[5][18][9][5]第二章分子生物學技術(shù)在臨床醫(yī)學檢驗中的實際應(yīng)用2.1分子生物遺傳器在臨床醫(yī)學檢驗中的分子生物遺傳器，也稱分子生物傳感器，是將傳感技術(shù)與分子生物診斷技術(shù)相結(jié)合而形成的一門新技術(shù)。分子生物傳感器是利用一定的生物或化學的固定技術(shù)，將生物識別元件即酶、抗體、抗原、蛋白、核酸、受體、細胞、微生物、動植物組織等固定在換能器上，當其特定的待測物與生物識別元件發(fā)生特異性反應(yīng)后，同時通過換能器將所產(chǎn)生的反應(yīng)結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢暂敵?、檢測的電信號和光信號等，使檢測物質(zhì)的定性和定量的確定可以通過翻譯輸出的電信號或者光信號來實現(xiàn)，進而達到有效檢驗的目標。分子生物的生物傳感器自身的普適性較強，可廣泛地應(yīng)用于對體液中的微量蛋白、小分子有機物、核酸等多種物質(zhì)的進行準確的檢檢后，通過獲得可靠的數(shù)據(jù)信息來判斷其患病程度，從而實現(xiàn)檢驗并反饋患者的實際情況，以便于更快的幫助患者診斷和治愈疾病[19]。[19]2018年，班喆通過對表面等離子共振（surfaceplasmonresonance，SPR）生物傳感器的檢測應(yīng)用研究發(fā)現(xiàn)可見光激發(fā)表面離子體的方法對大部分的生化指標的檢測，還可以檢測沒有進行標記的DNA雜交反應(yīng)進行實時在線檢測。SPR技術(shù)通過多年的發(fā)展，相對較為成熟，使用較為廣泛，可應(yīng)用在生物化學、環(huán)境、醫(yī)學、食品等諸多領(lǐng)域，尤其在臨床醫(yī)學檢測中得到了有效運用[3][3]2.2分子生物芯片技術(shù)分子生物芯片技術(shù)是及化學、微電子學、計算機科學、生物學等多種學科為一體的高度交叉的新技術(shù)[11]。在固定芯片表面利用微加工技術(shù)構(gòu)建一個微型的生物化學系統(tǒng)，然后將支持物上固定的大量DNA雜交探針分子與帶熒光標記DNA或其他樣品分子進行雜交，最后就可以通過探針分子雜交信號的強度，分析監(jiān)測信息和結(jié)果得出樣品分子的數(shù)量和序列的一種生物技術(shù)[7]。在人類基因組計劃（humangenomeproject，HGP）完成之際，蛋白質(zhì)計劃（HPP）也成功啟動，蛋白序列、基因序列數(shù)據(jù)與功能數(shù)據(jù)增長速度非?？?，傳統(tǒng)生物技術(shù)的應(yīng)用已和這種數(shù)據(jù)倍增的現(xiàn)狀不匹配，生命科學的研究對生物技術(shù)的要求更高，現(xiàn)今，生物芯片技術(shù)通過十多年發(fā)展研究已日趨完善，自動化程度高、操作簡單方便，為“后基因組計劃”時期基因功能研究與現(xiàn)代一些科學與醫(yī)學診斷學發(fā)展供給了有力工具[11]。生物芯片技術(shù)是一項發(fā)展迅猛的高新技術(shù)，其在醫(yī)學領(lǐng)域有很重要的應(yīng)用價值，為現(xiàn)代醫(yī)學科學及醫(yī)學診斷學的發(fā)展提供了強有力的工具。特別是在臨床醫(yī)學檢驗方面，生物芯片技術(shù)已經(jīng)被應(yīng)用于細菌/病毒的檢測、自身免疫疾病的免疫標志物的檢測、遺傳性疾病的檢測及腫瘤免疫標志物的單一檢測及其聯(lián)合檢測等[11][7][11][7]2.3分子生物納米技術(shù)納米技術(shù)分子生物納米技術(shù)的出現(xiàn)是生物領(lǐng)域獲得斷崖式發(fā)展的標志之一。就目前的發(fā)展趨勢看，分子生物檢測技術(shù)逐漸走向成熟階段，但也存在一些不足之處，該技術(shù)的檢測結(jié)果也會存在偏差，所以降低分子生物檢測技術(shù)的偏差率會有更大的利用價值。從總體上看，分子生物納米技術(shù)除了應(yīng)用于醫(yī)學檢驗外，還可應(yīng)用于電子、材料、計算機等領(lǐng)域。隨著納米技術(shù)的不斷優(yōu)化升級，將會對醫(yī)學檢驗以及臨床治療方面提供更大的幫助。楊微等[2]對新型二維納米材料聯(lián)合超聲相關(guān)生物醫(yī)學技術(shù)在腫瘤診療中的應(yīng)用進展中，明確展現(xiàn)出良好的生物醫(yī)學特性使其成為腫瘤治療學領(lǐng)域新的研究方向。[2]2.4分子蛋白組學分子蛋白組學在臨床醫(yī)學檢驗中的應(yīng)用蛋白組學是繼基因組學后的另一組學，是以人類基因組及其病原體為基礎(chǔ)的相關(guān)研究和分析，發(fā)展迅速，其中取得實質(zhì)性進步的成就是癌基因的發(fā)現(xiàn)。蛋白質(zhì)組學技術(shù)在目前已經(jīng)應(yīng)用于疾病的研究。但我國對該技術(shù)的研究起步較晚，在早期的診斷治療中還不是很完善。分子蛋白組學在腫瘤檢測中仍發(fā)揮著不小的作用，在未來的醫(yī)學發(fā)展過程中，該技術(shù)將更加完善地應(yīng)用于醫(yī)學檢驗中，發(fā)揮更大的作用。不過疾病病因、早期診斷與治療等方面仍有缺陷。和其他方法相比，分子蛋白組學在發(fā)展腫瘤早期檢測、新生物標志發(fā)現(xiàn)與研究中的應(yīng)用價值更高，可達到指導疾病治療的作用[11]。武穎[8]通過蛋白組學分技術(shù)能夠快速全面分析復發(fā)性流產(chǎn)血栓前狀態(tài)與腎虛血瘀證[11][8]2.5質(zhì)譜技術(shù)2020年新冠肺炎疫情無情的在世界各地蔓延，全國各地開展了新型冠狀病毒感染的肺炎疫情防控行動，各行各業(yè)均受到了此次疫情的影響。在此次疫情面前，常見的檢測手段暴露無遺，在各項檢驗技術(shù)中，分子診斷有著其他檢測手段難以比擬的高敏感性和高特異性，更憑借幾乎無窗口期限制的優(yōu)勢，成為急性傳染病檢驗的“金標準”[4]。隨著醫(yī)療技術(shù)的迅速發(fā)展，腫瘤治療進人了“精準醫(yī)學時代”。通過檢測相應(yīng)的標志物，使腫瘤的診治更具有針對性和特異性，進而顯著提高患者的生存。因此，尋找和檢測與腫瘤相關(guān)的分子標志物至關(guān)重要。近年來，質(zhì)譜技術(shù)發(fā)展迅速，不僅能定性和定量地分析小分子物質(zhì)，還能用于檢測各種生物分子，如蛋白質(zhì)、代謝物及核酸等，使得質(zhì)譜技術(shù)迅速成為醫(yī)藥衛(wèi)生、生物化學、環(huán)境監(jiān)測和石油化工等領(lǐng)域的有力分析工具。通過對DNA、RNA、蛋白質(zhì)和代謝物等分子進行檢測，將腫瘤相關(guān)信號通路進行綜合整理，可以提高我們對腫瘤及其異質(zhì)性的認識，針對相應(yīng)靶點進行新藥的研發(fā)、尋找分子標志物用于疾病的診斷、預后評估和療效預測具有重大意義；根據(jù)治療靶點篩選出對特定治療獲益的人群，這是實現(xiàn)腫瘤個體化醫(yī)療的關(guān)鍵所在。質(zhì)譜技術(shù)在此方面逐漸顯示出其強大的檢測優(yōu)勢[15]。[4][15]2.6PCR技術(shù)PCR技術(shù)，聚合酶鏈式反應(yīng)（PolymeraseChainReaction），是一種在生物體細胞外通過酶促合成特異DNA或DNA片段的方法，又稱多聚酶鏈反應(yīng)、無細胞克隆技術(shù)等[13]。其主要在一種特異耐熱的TaqDNA聚合酶的催化下高溫變性、低溫退火和適溫延伸反復多次循環(huán)從而形成的DNA聚合酶催化反應(yīng)[11][13][17]。目前該技術(shù)廣泛應(yīng)用于寄生蟲學、微生物學、免疫學、遺傳學、基因治療、腫瘤學、食品檢測、出入境檢驗檢疫等諸多領(lǐng)域中。在臨床醫(yī)學檢驗的工作中，傳統(tǒng)的PCR技術(shù)不僅費時費力，在其操作期間的污染環(huán)節(jié)多，往往會使結(jié)果出現(xiàn)假陰性或假陽性。為此，在通過多次改進后，已發(fā)展出多重PCR、實時定量PCR技術(shù)(reattimePCR，RT-PCR)、熒光定量PCR(FQ-PCR)、實時熒光定量PCR技術(shù)、巢式PCR、PCR-酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)、鏈置換擴增技術(shù)、連接酶反應(yīng)(LCR)等[13]一系列新型的PCR技術(shù)，其中，核酸實時熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)（FQ-PCR）是目前臨床中常用的檢測技術(shù)。集基因擴增、分子雜交與光化學的融合，在封閉條件下進行PCR擴增及產(chǎn)物分析的全部過程，并通過計算機軟件對檢測結(jié)果進行統(tǒng)計分析。嚴良峰等[1]通過核酸實時熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)檢測人乳頭瘤病毒基因分型的結(jié)論是FQ-PCR對于檢測HPV具有良好的效果。而在吳樹才等[16]通過闡述結(jié)核分枝桿菌分子生物學診斷技術(shù)得出實時熒光定量PCR技術(shù)以以MTBIS6110（特異性插入序列）為檢測靶點，用于檢測ＭＴＢ或非結(jié)核分枝桿菌感染，具有較高的敏感度和特異度。對于不久前突然暴發(fā)的新型冠狀病毒，郭曉波等[14]通過實時熒光定量PCR技術(shù)檢測新型冠狀病毒（2[13][11][13][17][13][1][16][14]2.7DNA測序技術(shù)隨著DNA測序技術(shù)的不斷創(chuàng)新，到目前為止已經(jīng)發(fā)展到第三代，這無疑是為臨床醫(yī)學檢驗提供更可靠的數(shù)據(jù)信息。第一代測序技術(shù)主要是通過雙脫氧末端終止法開展檢驗工作的，因為是初代的DNA測序技術(shù)，技術(shù)完成度還不是很高，還存在一些問題。隨著DNA技術(shù)的成熟，第二代測序技術(shù)通過焦磷酸測序、合成測序以及芯片測序三大技術(shù)平臺開展工作的。二代DNA測序技術(shù)的發(fā)展，使得遺傳病檢測通量更高、更精準、更全面、更有利于早期診斷。第一代、第二代的研究成本相對較低，預示著我國的DNA測序技術(shù)已經(jīng)進入了通量高、成本低的時代。第三代測序以單分子實時測序為主，速度快于前兩代[10][17]。朱鐳等[23]在此次新型冠狀病毒的結(jié)論中進一步體現(xiàn)了高通量測序技術(shù)在SARS-CozV-2鑒定應(yīng)用中的優(yōu)勢。近年來，單細胞測序技術(shù)作為一種新興的測序技術(shù)可在單個細胞的不同組學水平上對惡性腫瘤異質(zhì)性、腫瘤演變以及臨床診治等多個方面進行深入地研究。通過對成千上萬甚至更多個腫瘤細胞進行高通量測序，可以全面繪制腫瘤細胞的圖譜、完成細胞譜系的追蹤、精確比較不同腫瘤細胞的異質(zhì)性，實現(xiàn)對惡性腫瘤多角度、多層次且全面直觀的認識，從而指導臨床診斷及治療等。雖然單細胞測序技術(shù)仍存在部分缺點，如耗時長、費用居高不下、樣本要求高和某些技術(shù)誤差等，但隨著技術(shù)的不斷改進，上述缺點也會被逐漸改善。單細胞測序技術(shù)可能會成為惡性腫瘤研究的重要手段，在臨床工作中具有廣闊的應(yīng)用前景[6][10][17][23][6]第三章結(jié)束語通過對文獻的梳理，可以發(fā)現(xiàn)，隨著現(xiàn)代化醫(yī)學的發(fā)展，臨床醫(yī)學檢驗技術(shù)在不斷的進步，分子生物學技術(shù)如今廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學檢驗中，其應(yīng)用的標準與質(zhì)量監(jiān)督也逐漸引起醫(yī)學領(lǐng)域上的焦點關(guān)注[12]。由于其發(fā)展時間較短，在研究中發(fā)現(xiàn)分子生物學技術(shù)在臨床醫(yī)學檢驗中的發(fā)展受到的限制存在著很多問題。臨床醫(yī)學檢驗中醫(yī)療衛(wèi)生資源分布不均勻，缺乏合理的管理規(guī)范，在我國大部分臨床檢驗中心以及第三方獨立醫(yī)學檢驗所中，其項目醫(yī)療保險報銷范圍狹隘，目前的檢驗人員綜合素質(zhì)不高，缺乏和臨床的及時溝通[22]。在醫(yī)學檢驗中，隨著自動化技術(shù)的應(yīng)用，信息技術(shù)也被應(yīng)用進去，形成了如今的實驗室信息系統(tǒng)[20]。分子生物學技術(shù)相對于其它臨床醫(yī)學檢驗技術(shù)來說較為復雜，對儀器的要求太高以及試劑藥品和反應(yīng)盒較為昂貴等。然而由于分子生物學技術(shù)對于臨床醫(yī)學檢驗技術(shù)的發(fā)展具有非常重大的意義。未來分子生物學技術(shù)的發(fā)展會逐步地改造并達成普遍應(yīng)用的要求，以先進的、可持續(xù)性的檢測手段為臨床醫(yī)學檢驗提供更可靠的依據(jù)，這些分子生物學技術(shù)的應(yīng)用將帶動醫(yī)學檢驗中各學科發(fā)展[12][22][20][21]參考文獻[1]嚴良烽,謝超,方景文.基于分子生物學水平的核酸實時熒光定量聚合酶鏈反應(yīng)人乳頭瘤病毒基因分型檢測技術(shù)的臨床應(yīng)用[J].實用醫(yī)技雜志,2020,27(9):1170-1171.[2]楊微,馬永寧,郝軼.新型二維納米材料聯(lián)合超聲相關(guān)生物醫(yī)學技術(shù)在腫瘤診療中的應(yīng)用進展[J].腫瘤防治研究,2019,46(6):561-566.[3]班喆.表面等離子共振生物傳感器在臨床醫(yī)學檢測中的應(yīng)用[J].醫(yī)療裝備,2018,31(17):203-204.[4]陳嘯禹.新冠疫情下分子診斷課程在醫(yī)學檢驗技術(shù)中崗位工作流程探究[A].中國智慧工程研究會智能學習與創(chuàng)新研究工作委員會.課程教學與管理研究論文集（二）[C].中國智慧工程研究會智能學習與創(chuàng)新研究工作委員會，2021:4.[5]李鼎.分子生物學技術(shù)在醫(yī)學檢驗中的應(yīng)用進展[J].中國社區(qū)醫(yī)師,2018,34(33):12+14.[6]劉慧萍,崔恒,昌曉紅.單細胞測序技術(shù)在惡性腫瘤研究中的應(yīng)用進展[J].中國腫瘤臨床,2020,47(07):365-368.[7]張澤宇.生物芯片技術(shù)在臨床檢驗醫(yī)學中的應(yīng)用[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品,2018(3):126-127.[8]武穎.復發(fā)性流產(chǎn)血栓前狀態(tài)與腎虛血瘀證相關(guān)性及其蛋白組學研究[D].北京中醫(yī)藥大學,2016.[9]彭智培.分子生物學與臨床醫(yī)學：基因檢測在臨床檢驗中的應(yīng)用[A].中華醫(yī)學會、中華醫(yī)學會檢驗分會.中華醫(yī)學會第七次全國檢驗醫(yī)學學術(shù)會議資料匯編[C].中華醫(yī)學會、中華醫(yī)學會檢驗分會:中華醫(yī)學會,2008:1.[10]魏玲,劉曉婷,邊立華,等.以二代測序技術(shù)為基礎(chǔ)的遺傳病新型分子生物學檢測技術(shù)研究進展[