朱 琳

（中國(guó)人民解放軍第八六醫(yī)院，安徽 馬鞍山 243100）

第二代測(cè)序技術(shù)在腫瘤治療中的應(yīng)用

朱 琳

（中國(guó)人民解放軍第八六醫(yī)院，安徽 馬鞍山 243100）

下一代測(cè)序（NGS）具有高通量、高靈敏度、高度自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，近些年在各種疾病的診斷和治療中引起重視。NGS的發(fā)展為腫瘤分子生物學(xué)的研究提供了新的思路。本文就下一代測(cè)序技術(shù)的特點(diǎn)、發(fā)展趨勢(shì)及其在腫瘤研究中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。

下一代測(cè)序（NGS）；腫瘤；精準(zhǔn)醫(yī)療

伴隨著不斷發(fā)展的生物學(xué)技術(shù)，科學(xué)家對(duì)各種生物學(xué)現(xiàn)象和疾病例如種類的研究不再僅僅關(guān)注于單個(gè)基因或位點(diǎn)的作用，而全基因組的研究已經(jīng)逐步被重視和明確。Sanger測(cè)序法在臨床上和各種科學(xué)研究中是非常重要的測(cè)序技術(shù)，也正是NGS技術(shù)的興起才得以實(shí)現(xiàn)人類基因組計(jì)劃的實(shí)施與完成[1-2]。高通量測(cè)序技術(shù)（NGS）誕生于上世紀(jì)80年代。NGS具有精確度高、通量大和信息量豐富等特點(diǎn)，可對(duì)目標(biāo)基因進(jìn)行染色體定位、測(cè)序未知的物種全基因組，也可以對(duì)某組織在某一時(shí)間的轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)序[3]。為研究和治療腫瘤及癌癥提供了嶄新的方法和思路，尤其是在腫瘤及癌癥分子診斷上凸顯出越來(lái)越重要的意義。

1 二代測(cè)序技術(shù)簡(jiǎn)介及發(fā)展現(xiàn)狀

NGS技術(shù)并不是單純的某種技術(shù)，而是一個(gè)技術(shù)集合。2005年，世界上首次出現(xiàn)第二代測(cè)序儀，并且很快應(yīng)用于分子生物學(xué)和生物化學(xué)已醫(yī)學(xué)領(lǐng)域之中。不同的NGS平臺(tái)雖然在各自的原理上有差異，但其基本原理都是在進(jìn)行PCR擴(kuò)增DNA時(shí)，用化學(xué)標(biāo)志物標(biāo)記在堿基插入DNA鏈，并且借以發(fā)出的光信號(hào)或者質(zhì)子流信號(hào)用以間接讀取序列信息[4]。

1.1 Illumina/Solexa

Solexa公司是最早研發(fā)二代測(cè)序儀的單位，其中“可逆性末端終結(jié)”與“DNA 簇”是其核心專利。其原理是用超聲波將基因組DNA經(jīng)打斷成幾百bp的長(zhǎng)度甚至更小的DNA片段，加上接頭（adapter）制成文庫(kù)。

1.2 Life/SOLiD平臺(tái)

SOLiD測(cè)序技術(shù)能對(duì)測(cè)序的誤差進(jìn)行糾正和，能將原始數(shù)據(jù)錯(cuò)誤降低。以傳統(tǒng)的聚合酶連接反應(yīng)被連接反應(yīng)代替能明顯減少因堿基錯(cuò)配而出現(xiàn)的錯(cuò)誤。

1.3 Ion Torrent測(cè)序平臺(tái)

Ion Torrent測(cè)序平臺(tái)是利用半導(dǎo)體材料使數(shù)字和化學(xué)信息之間建立直接的聯(lián)系[6]，假如DNA鏈中含有2個(gè)一樣的堿基，則將電壓信號(hào)記錄為兩倍的。如果無(wú)H+釋放，則堿基不匹配。

1.4 華大基因CG測(cè)序平臺(tái)

華大平臺(tái)擁有2種獨(dú)特的測(cè)序技術(shù)：DNA納米球芯片和組合探針錨定連接測(cè)序技術(shù)?？删_檢測(cè)等位基因雜合子突變，靈敏性高[7]。

2 NGS在腫瘤研究和臨床診療中的應(yīng)用

腫瘤是現(xiàn)代發(fā)病率高居不下的疾病，目前對(duì)大多數(shù)腫瘤疾病的治愈還很困難，癌癥的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移會(huì)導(dǎo)致80%以上的患者死亡[8-9]。在前期預(yù)防腫瘤方面，NGS可使用于腫瘤基因的變異篩查；在治療腫瘤方面，可以通過(guò)NGS挖掘與相關(guān)腫瘤疾病相關(guān)的候選基因，從而發(fā)現(xiàn)新的治療靶點(diǎn)，便于新藥的研發(fā)與應(yīng)用[10]；在腫瘤預(yù)后方面，NGS則可用于檢測(cè)腫瘤相關(guān)基因表達(dá)量的差異變化和治療腫瘤藥物藥效的評(píng)價(jià)[11]。

2.1 NGS在腫瘤診斷中的應(yīng)用

目前單一化的生物標(biāo)志物應(yīng)用在分析腫瘤的基因方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)降低了癌癥疾病的多維復(fù)雜性的認(rèn)知。通過(guò)對(duì)全外顯子組的測(cè)定可對(duì)腫瘤信號(hào)通路進(jìn)行檢測(cè)，因而單一治療腫瘤的模式將在未來(lái)得以突破[12]。在臨床應(yīng)用上，多種癌癥的基因組圖譜的測(cè)定工作已得以完成[13]。

2.2 NGS在腫瘤治療中的應(yīng)用

個(gè)體化醫(yī)療遵循著“不同癌同治、同癌不同治”的原則。大部分的癌癥的管理和治療的靶向藥物已得到改善。例如赫賽汀的問(wèn)世是針對(duì)治療HER2陽(yáng)性的乳腺癌，格列衛(wèi)是治療白血病的慢性粒細(xì)胞[14]。在基因檢測(cè)的基礎(chǔ)上，個(gè)體化醫(yī)療方案將得以實(shí)現(xiàn)。

2.3 腫瘤預(yù)后上的應(yīng)用

當(dāng)腫瘤細(xì)胞在人體內(nèi)轉(zhuǎn)移的時(shí)候，基因受到多重選擇壓力情況下，單一的克隆會(huì)產(chǎn)生針對(duì)癌癥治療方法的抗性。如氣管癌、胃癌等癌癥，可能在治愈許多年后發(fā)生轉(zhuǎn)移[15]。

近幾年，液體活檢的新方案中，腫瘤循環(huán)DNA是一種非常新穎的方法。血漿循環(huán)DNA中ctDNA只占0.01%～1.00%，含量極低，從極低濃度的樣本中檢測(cè)突變一直以來(lái)是一件困難的事，直到NGS技術(shù)的出現(xiàn)才解決了這個(gè)難題[16，17]?；诓东@測(cè)序和靶向深度測(cè)序，這兩種方法只能在特定的基因組區(qū)域進(jìn)行檢驗(yàn)，目前外顯子血漿DNA測(cè)序和分析為癌癥細(xì)胞的檢測(cè)提供了一個(gè)新的思路，它可以精細(xì)地闡述突變基因的特點(diǎn)[18]。

3 總 結(jié)

借組NGS治療癌癥必須借助于許多臨床實(shí)踐和基礎(chǔ)研究的共同發(fā)展、交叉專業(yè)間的信息合作及共享，并向普通民眾普及基因檢測(cè)知識(shí)，讓患者清晰得知NGS在疾病治療、預(yù)防、診斷中的意義和作用。當(dāng)然，在NGS正式用于臨床治療應(yīng)用之前，必須建立相關(guān)法律法規(guī)以確保其進(jìn)展的健康有序，因此NGS技術(shù)人員應(yīng)引起關(guān)注并和思考。

[1] LEE J J,SHOLL L M,Lindeman N I,et al.Targeted next-generation sequencing reveals high frequency of mutations in epigenetic regulators across treatment-naive patient melanomas [J].Clin Epigenetics,2015,7:59.

[2] GRIEBEL T,ZACHER B,RI BECA P,et al.Modelling and simulating generic RNA-Seq experiments with the fux simulator [J].Nucleic Acids Res,2012,40(20):10073-10083.

[3] 張 蒙,張青云,徐國(guó)賓.新一代測(cè)序技術(shù)在腫瘤臨床中的應(yīng)用[J].臨床檢驗(yàn)雜志,2014,32(9):641-646.

[4] Nygaard AD,Garm Spindler KL,Pallisgaard N,et al. The prognostic value of KRAS mutated plasma DNA in advanced non-mall cell lung cancer[J].Lung Cancer,2013,79(3):312-317.

[5] Bettegowda C,Sausen M,Leary RJ,et al.Detection of circulating tumor DNA in early and latestage human malignancies[J].Sci Transl Med,2014,6(224):224.

[6] 趙 馨,何天文,尹愛(ài)華.第二代測(cè)序技術(shù)與無(wú)創(chuàng)產(chǎn)前診斷[J].分子診斷與治療雜志,2014,6(3):198-203.

[7] LEE J J,SHOLL L M,Lindeman N I,et al.Targeted next-generation sequencing reveals high frequency of mutations in epigenetic regulators across treatment-naive patient melanomas[J].Clin Epigenetics,2015,7:59.

[8] LOMAN N J,MISRA R V,DALLMAN T J,et al.Performance comparison of benchtop high-throughput sequencing platforms[J]. Nat Biotechnol,2012,30(5):434-439.

[9] 王升躍.新一代高通量測(cè)序技術(shù)及其臨床應(yīng)用前景[J].廣東醫(yī)學(xué),2010,31(3):269-272.

[10] 丁 晶,宋永平.二代測(cè)序在急性髓系白血病中的應(yīng)用[J].白血病·淋巴瘤,2013,22(1):8-10.

[11] 陳 琛,萬(wàn)海波,周清華.新一代基因測(cè)序技術(shù)及其在腫瘤研究中的應(yīng)用[J].中國(guó)肺癌雜志,2010,13(2):154-159.

[12] 楊 超,程昌明,楊敏慧,等.外周血循環(huán)腫瘤DNA檢測(cè)方法及應(yīng)用[J].分子診斷與治療雜志,2015,7(1):60-67.

[13] 陳 崇,溫旺榮.BRCA1基因與乳腺癌的診斷治療[J].分子診斷與治療雜志,2014,6(3):145-151.

[14] Gilissen C,Hehir-Kwa JY,Thung DT.Genome sequencing identifies major causes of severe intellectual disability[J]. Nature,2014,511(7509):344-347.

[15] Schaaf CP，Gonzalez Garay ML，Xia F.Truncating mutations of MAGEL2 cause Prader Willi phenotypes and autism[J].Nature Genetics,2013,45(11):1405-1408.

[16] Martignetti JA,Camacho Vanegas O,Priedigkeit N,et al.Personalized ovarian cancer disease surveillance and detection of candidate therapeutic drug target in circulating tumor DNA[J]. Neoplasia,2014,16(1):97-103.

[17] Van Loo P,Voet T.Single cell analysis of cancer genomes[J].Curr Opin Genet Dev,2014,24:82-91.

[18] EKBLOM R,WOLF J B.A field guide to whole-genome sequencing,assembly and annotation[J].Evol Appl,2014,7(9): 1026-1042.

本文編輯：趙小龍

Value and risk of next generation sequencing in the diagnosis and treatment of cancer

Zhu lin
(No.86 Hospital of PLA, Anhui Ma'anshan 243100, China)

Advancements in next generation sequencing technology have provided a new way for the study of the molecular biology of tumors. In this review, the characteristics and developmental trends of next generation sequencing technology are summarized, and applications in tumor research are discussed.

NGS;Tumor;Precision medicine

R45

A

ISSN.2095-8242.2017.23.4526.02

朱琳（1989-），女，護(hù)師，本科，主要從事醫(yī)學(xué)管理工作