PIKC3A,KRAS,EGFR,BRAF等基因的突变已经广泛应用于临床用药的指导,除二代测序外,QPCR和数字PCR及焦磷酸测序都可以用于突变检测的进一步验证。
随着基因组学研究的深入和测序技术的飞速发展,单核苷酸多态性(Single Nucleotide Polymorphism, SNP)和基因突变检测已成为现代医学、遗传学和生物技术领域的重要工具。这些技术不仅帮助我们理解人类遗传多样性,也为疾病诊断、个性化医疗和药物开发提供了关键支持。
基本概念
1. 单核苷酸多态性(SNP)
SNP是指基因组DNA序列中单个核苷酸的变异,这些变异在人群中出现的频率大于1%。例如,一个DNA片段在大多数个体中可能是"AGCTA",而在某些个体中则可能是"AGCTA"(第三个位置的C变为T)。SNP是人类基因组中最常见的遗传变异形式,约占所有已知多态性的90%。

2. 基因突变
基因突变是指DNA序列发生的永久性改变,包括点突变(单碱基改变)、插入、缺失、倒位和易位等。与SNP不同,突变通常指频率低于1%的变异,且多数与疾病状态相关。突变可以是遗传的,也可以是后天获得的(如体细胞突变)。

检测原理与技术
1. Sanger测序:作为金标准,能准确检测SNP和突变,但通量低、成本高,适合小规模研究。
2. 限制性片段长度多态性(RFLP):利用限制性内切酶识别特定序列的特性,通过酶切片段长度差异检测突变,但只能检测影响酶切位点的变异。
3. 微阵列芯片技术:通过设计特异性探针,可同时检测数十万至数百万个SNP位点,具有高通量、自动化程度高的特点。
4.下一代测序(NGS):包括全基因组测序、全外显子组测序和目标区域测序,能全面检测已知和未知变异,已成为研究复杂疾病的重要工具。
5.实时荧光定量PCR(qPCR):通过特异性引物和探针,结合熔解曲线分析,快速检测特定突变,适用于临床诊断。
6. 数字PCR(dPCR):将样本分割成数万个微反应,通过终点检测提高稀有突变检测的灵敏度,适用于液体活检等应用。
7. 焦磷酸测序:直接读出目的位点比例,适用于混合样品筛查或者突变比例超过5%的样品。
实际应用
1. 临床医学与精准医疗
疾病诊断:CFTR基因突变检测用于囊性纤维化诊断,BRCA1/2突变检测评估乳腺癌和卵巢癌风险。
药物基因组学:CYP2C19基因型指导氯吡格雷用药,HLA-B5701筛查预防阿巴卡韦过敏反应。
新生儿筛查:通过基因检测早期发现苯丙酮尿症、地中海贫血等遗传病。
2. 肿瘤学应用
肿瘤分子分型:EGFR、ALK、BRAF等驱动基因突变检测指导靶向治疗选择。
液体活检:通过检测循环肿瘤DNA(ctDNA)中的突变监测肿瘤动态和耐药性。
微卫星不稳定性(MSI)检测:指导免疫检查点抑制剂治疗和林奇综合征筛查。
3. 农业与畜牧业
分子标记辅助育种:利用与优良性状相关的SNP加速作物和家畜品种改良。
抗病性研究:识别与疾病抵抗力相关的遗传标记。
4. 法医学与亲子鉴定
个体识别:通过检测多个SNP位点建立DNA指纹,用于刑事侦查和灾难遇难者识别。
祖先推断:利用祖先信息标记(AIMs)SNP推测个体的地理或族群来源。
5. 药物开发
靶点发现:通过GWAS识别疾病相关基因作为潜在药物靶点。
临床试验分层:根据患者基因型分组,提高临床试验效率和成功率。