分子診断法と技術
分子診断法は、細胞や組織の形態のみに頼るのではなく、核酸やその他の分子のレベルで疾患を検出・特徴づけします。この分野では、増幅、シーケンス、ハイブリダイゼーション、定量的解析、循環バイオマーカーのサンプリングといった分子病理学の主要な検査技術と、それぞれが生物学的サンプルを分子的な読み取りに変換する方法について読者に解説します。
Definition
分子診断技術とは、特定の核酸配列（および関連分子）を同定、増幅、シーケンス、定量、または局在化させることで、疾患の分子基盤を特徴づける検査方法です。
Scope
この分野では、分子病理学で用いられる技術の概要を示し、核酸増幅、DNAおよびRNAシーケンス、細胞遺伝学的およびFISH法、リアルタイム定量的およびコピー数解析、リキッドバイオプシーの5つのトピックに分類しています。これらは、プロトコルや臨床ガイドラインとしてではなく、方法論的な参考資料として位置づけられています。
Sub-topics
Key concepts
- 核酸増幅
- DNAおよびRNAシーケンス
- ハイブリダイゼーションとin situ検出
- 定量およびコピー数解析
- 循環バイオマーカーとリキッドバイオプシー
- 分析感度と特異度
Mechanisms
この分野全体を通じて、各手法は共通のプロセスをたどります。標的核酸が捕捉または抽出され、その後、選択的に増幅、ハイブリダイゼーション、シーケンス、または定量され、測定可能なシグナルが生成されます。ポリメラーゼ連鎖反応などの増幅技術は、微量の配列を検出可能にし（Saiki et al., 1985）、シーケンスは、鎖終結法（Sanger et al., 1977）または超並列プラットフォーム（Goodwin et al., 2016）によって塩基の順序を読み取ります。ハイブリダイゼーションに基づく方法は、細胞内または染色体内の配列を局在化させ、定量的方法は、標的がどの程度存在するかを推定します。リキッドバイオプシーは、これらのツールを血液やその他の体液中に放出された核酸に応用します（Wan et al., 2017）。
Clinical relevance
分子診断技術は、病原体の検出から腫瘍の特性評価に至るまで、現代の診断病理学の多くを支えています。本項目では、分子的な結果がどのように生成されるかを理解するための参照フレームワークとしてこれらの技術を説明しており、患者ケアにおける特定の検査のオーダー、解釈、または行動指針を示すものではありません。
Evidence & guidelines
この分野の手法は、PCRおよびサンガーシーケンスの基礎的な記述から、現代の次世代シーケンスおよび循環腫瘍DNAのレビューに至るまで、広範な一次文献およびレビュー文献によって裏付けられています（Saiki et al., 1985; Sanger et al., 1977; Goodwin et al., 2016; Wan et al., 2017）。詳細な報告基準とコンセンサス推奨事項は、個々のトピック項目内で議論されています。
History
分子診断学は、1970年代のリコンビナントDNA技術の収束、サンガーの鎖終結シーケンス（1977年）、および1980年代半ばのPCRの発明（Saiki et al., 1985）から発展しました。その後の数十年間で、リアルタイム定量的PCR、蛍光in situハイブリダイゼーション、マイクロアレイ、ハイスループットシーケンスが加わり、単一遺伝子アッセイからゲノム規模の解析（Goodwin et al., 2016）、そして最近では低侵襲のリキッドバイオプシー（Wan et al., 2017）へと分野が拡大しました。
Key figures
- Kary Mullis
- Frederick Sanger
- Russell Higuchi
Related topics
Seminal works
- saiki-1985
- sanger-1977
- goodwin-2016
Frequently asked questions
- 分子診断学と従来の病理学の違いは何ですか？
- 従来の病理学は主に細胞や組織の外観に依存しますが、分子診断学は特定の核酸配列や分子変化を直接検出・特徴づけし、しばしば顕微鏡では見えない変化を明らかにします。
- 分子診断技術の主な種類は何ですか？
- 核酸増幅、DNAおよびRNAシーケンス、細胞遺伝学的およびin situハイブリダイゼーション法、リアルタイム定量的およびコピー数解析、そしてリキッドバイオプシーによる循環バイオマーカーの解析などが含まれます。