طرق وتقنيات التشخيص الجزيئي
تكتشف طرق التشخيص الجزيئي الأمراض وتصنفها على مستوى الأحماض النووية والجزيئات الأخرى، بدلاً من الاعتماد على مورفولوجيا الخلية أو الأنسجة وحدها. يوجه هذا المجال القارئ إلى التقنيات المختبرية الرئيسية في علم الأمراض الجزيئي — التضخيم، والتسلسل، والتهجين، والتحليل الكمي، وأخذ عينات المؤشرات الحيوية المتداولة — وإلى كيفية تحويل كل منها عينة بيولوجية إلى قراءة جزيئية.
Definition
تقنيات التشخيص الجزيئي هي طرق مخبرية تحدد، تضخم، تسلسل، تقيس كمياً، أو توطن تسلسلات محددة من الأحماض النووية (والجزيئات ذات الصلة) لتوصيف الأساس الجزيئي للمرض.
Scope
يقدم هذا المجال خريطة عالية المستوى للتقنيات المستخدمة في علم الأمراض الجزيئي ويصنفها إلى خمسة مواضيع: تضخيم الحمض النووي، وتسلسل الحمض النووي (DNA) والحمض النووي الريبوزي (RNA)، وطرق الوراثة الخلوية والتهجين الموضعي المتألق (FISH)، والتحليل الكمي في الوقت الفعلي وتحليل عدد النسخ، والخزعة السائلة. ويؤطر هذه التقنيات كمادة مرجعية منهجية، وليس كبروتوكولات أو إرشادات سريرية.
Sub-topics
Key concepts
- تضخيم الحمض النووي
- تسلسل الحمض النووي (DNA) والحمض النووي الريبوزي (RNA)
- التهجين والكشف الموضعي
- القياس الكمي وتحليل عدد النسخ
- المؤشرات الحيوية المتداولة والخزعة السائلة
- الحساسية والنوعية التحليلية
Mechanisms
عبر هذا المجال، تشترك الطرق في مسار مشترك: يتم التقاط أو استخلاص حمض نووي مستهدف، ثم يتم تضخيمه بشكل انتقائي، أو تهجينه، أو تسلسله، أو قياسه كمياً لإنتاج إشارة قابلة للقياس. تقنيات التضخيم مثل تفاعل البوليميراز المتسلسل تجعل التسلسلات النادرة قابلة للكشف (Saiki et al., 1985)؛ يقرأ التسلسل ترتيب القواعد إما عن طريق إنهاء السلسلة (Sanger et al., 1977) أو عن طريق منصات متوازية على نطاق واسع (Goodwin et al., 2016)؛ تحدد الطرق القائمة على التهجين موقع التسلسلات داخل الخلايا أو الكروموسومات؛ وتقدر الطرق الكمية كمية الهدف الموجود. توسع الخزعة السائلة هذه الأدوات لتشمل الأحماض النووية المتسربة إلى الدم والسوائل الأخرى (Wan et al., 2017).
Clinical relevance
تدعم تقنيات التشخيص الجزيئي جزءًا كبيرًا من علم الأمراض التشخيصي المعاصر، من الكشف عن مسببات الأمراض إلى توصيف الأورام. يصف هذا المدخل التقنيات كإطار مرجعي لفهم كيفية توليد النتائج الجزيئية؛ وهو ليس دليلاً لطلب أو تفسير أو التصرف بناءً على أي اختبار محدد في رعاية المرضى.
Evidence & guidelines
تُدعم الطرق في هذا المجال بمجموعة كبيرة من الأدبيات الأولية والمراجعات التي تمتد من الأوصاف التأسيسية لتفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) وتسلسل سانغر (Sanger sequencing) وصولاً إلى تسلسل الجيل التالي الحديث ومراجعات الحمض النووي الورمي المتداول (circulating-tumor-DNA) (Saiki et al., 1985; Sanger et al., 1977; Goodwin et al., 2016; Wan et al., 2017). تُناقش معايير الإبلاغ التفصيلية والتوصيات المتفق عليها ضمن إدخالات المواضيع الفردية.
History
نشأ التشخيص الجزيئي من التقاء تقنية الحمض النووي المؤتلف في السبعينيات، وتسلسل إنهاء السلسلة لسانغر (1977)، واختراع تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) في منتصف الثمانينيات (Saiki et al., 1985). أضافت العقود اللاحقة تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي في الوقت الفعلي، والتهجين الموضعي المتألق (fluorescence in situ hybridization)، والمصفوفات الدقيقة (microarrays)، والتسلسل عالي الإنتاجية، مما وسع المجال من فحوصات الجين الواحد إلى تحليل على مستوى الجينوم (Goodwin et al., 2016) ومؤخرًا إلى الخزعة السائلة الأقل بضعاً (Wan et al., 2017).
Key figures
- Kary Mullis
- Frederick Sanger
- Russell Higuchi
Related topics
Seminal works
- saiki-1985
- sanger-1977
- goodwin-2016
Frequently asked questions
- ما الذي يميز التشخيص الجزيئي عن علم الأمراض التقليدي؟
- يعتمد علم الأمراض التقليدي بشكل كبير على مظهر الخلايا والأنسجة، بينما يكتشف التشخيص الجزيئي ويوصف تسلسلات الحمض النووي والتغيرات الجزيئية المحددة مباشرة، وغالبًا ما يكشف عن تغييرات غير مرئية تحت المجهر.
- ما هي العائلات الرئيسية لتقنيات التشخيص الجزيئي؟
- تشمل تضخيم الحمض النووي، وتسلسل الحمض النووي (DNA) والحمض النووي الريبوزي (RNA)، وطرق الوراثة الخلوية والتهجين الموضعي، والتحليل الكمي في الوقت الفعلي وتحليل عدد النسخ، وتحليل المؤشرات الحيوية المتداولة من خلال الخزعة السائلة.