基因测序技术发展及其在肿瘤液体活检中的应用与挑战 .pdf

基因测序技术发展及其在肿瘤液体活检中的应用与挑战

【摘要】基因测序技术在恶性肿瘤的早期筛查、伴随诊断、分子分型以及预后

评估中扮演日益重要的角色。本期“肿瘤与测序”重点号邀请了检验医学领域知

名专家，围绕肿瘤测序技术的发展、应用与展望以及基于DNA酶类生物传感器的

新型肿瘤液体活检技术等前沿理论进行了详介绍。此外，各种下一代测序技术

(NGS)以及液体活检技术在实体或血液系统肿瘤中的应用研究也蓬勃涌现。值

得关注的是，基于循环肿瘤DNA(ctDNA)和循环肿瘤胞(CTC)分析的液体活

检技术的临床应用发展迅猛，有望作为无创检测分析工具，助力肿瘤精准医疗。

针对现有ctDNANGS的不足，未来可以通过靶向CTC-DNA来实现更精准的抗肿瘤

靶向诊疗。肿瘤基因测序的发展之路上还面临诸多挑战，只有正视并攻克这些难

题，才能使其真正应用于临床实验室，以推动检验医学更好地服务于临床诊疗。

【关键词】肿瘤；测序；液体活检；循环肿瘤DNA；循环肿瘤胞

基因测序技术在肿瘤诊疗中的应用迅速发展，成为精准医学的重要工具。随

着下一代测序技术(next-generationsequencing,NGS)技术的成熟，基因测

序已广泛用于肿瘤的早期筛查、诊断、预后评估及个性化治疗。通过全面分析肿

瘤基因组变异，可以发现驱动癌症发生的关键突变，并据此选择靶向治疗药物。

此外，基因测序还可帮助预测肿瘤对治疗的敏感性与耐药性，为临床医生提供更

为精准的治疗策略。与传统方法相比，基因测序具有高灵敏度、特异性及覆盖广

泛的优势，在推动肿瘤个体化诊疗方面发挥着重要作用。

一、肿瘤测序技术的发展

肿瘤的基因测序是肿瘤分子生物学检验的重要技术，其主要是对肿瘤患者的

基因序列进行检测与分析，找到与肿瘤发生发展相关的致癌突变基因，从而解析

肿瘤的基本特征，指导临床诊疗。随着分子生物学、肿瘤学、化学以及仪器学等

多学科的发展与融合，测序技术在基础研究到临床诊疗领域中已日益显现出广阔

的应用前景。在过去的四十年中，用于“读取DNA序列的技术迅速发展，为基

因测序领域的重大突破铺平了道路，促使测序技术蓬勃发展。

(一)Sanger测序技术

以Sanger测序法为代表的第一代测序技术由FrederickSanger于1977年

发明［1。1987年商业化自动测序仪ABI370问世，利用荧光标记的双脱氧核

昔三磷酸(dideoxy-ribonucleosidetriphosphate,ddNTP)结合毛管电泳

进行自动化Sanger测序，大大提高了DNA测序的速度和准确性［2oSanger

测序技术的优势在于其准确度高，特别适用于小规模基因片段的精确测序［3,

不仅作为测序行业的“金标准”，同时也是推荐的各类NGS技术的确证方法。

目前，Sanger测序在基因多态性以及已知热点基因变异的分析等方面仍具

有广泛的应用价值。近期，谢素红等［4利用测序分析TNF-8多态性位点(r

S104198K*2229092、rs2229094和r的基因型频率，揭示TNF-

B基因多态性位点(rsl041981,OA)在胃癌患者中AA基因型分布频率明显高

于健康对照人群，并与血清TNF-B的表达水平相关，表明rsl041981位点的A

等位基因可能是胃癌发生发展的易感基因。

然而，该技术通量低、成本较高，无法满足高通量基因组分析的需求。因此,

这一新的需求也推动了测序技术的进一步发展。

(二)边合成边测序(sequencingbysynthesis,SBS)或边连接边测序

(sequencingbyligation,SBL)技术

1996年Ronaghi和Uhlen建立焦磷酸测序技术是NGS技术进入应用研究阶

段的重要事件［5,其与Sanger测序技术最大的不同是SBS。SBS技术的不断

优化推动了多个高通量商品化测序平台的建立与应用，包括Roche454、IonTo

rrent和Solexa/Illumina测序系统等［6。此外，科学家采用DNA连接酶替

代DNA聚合酶，建立了基于边连接边合成测序(sequencingbyligation,SBL)

原理的寡聚物连接检测(sequencingbyoligoligatio