Молекулярно-диагностические методы и методики
Молекулярно-диагностические методы выявляют и характеризуют заболевания на уровне нуклеиновых кислот и других молекул, а не только по морфологии клеток или тканей. Эта область знакомит читателя с основными лабораторными технологиями молекулярной патологии — амплификацией, секвенированием, гибридизацией, количественным анализом и отбором циркулирующих биомаркеров — и с тем, как каждая из них превращает биологический образец в молекулярный результат.
Definition
Молекулярно-диагностические методы — это лабораторные методы, которые идентифицируют, амплифицируют, секвенируют, количественно определяют или локализуют специфические последовательности нуклеиновых кислот (и родственные молекулы) для характеристики молекулярной основы заболевания.
Scope
Эта область представляет собой высокоуровневую карту методов, используемых в молекулярной патологии, и группирует их по пяти темам: амплификация нуклеиновых кислот, секвенирование ДНК и РНК, цитогенетические методы и методы FISH, количественный анализ в реальном времени и анализ числа копий, а также жидкостная биопсия. Она рассматривает их как методологический справочный материал, а не как протоколы или клинические рекомендации.
Sub-topics
Key concepts
- Амплификация нуклеиновых кислот
- Секвенирование ДНК и РНК
- Гибридизация и детекция in situ
- Количественный анализ и анализ числа копий
- Циркулирующие биомаркеры и жидкостная биопсия
- Аналитическая чувствительность и специфичность
Mechanisms
Во всей этой области методы имеют общую схему: целевая нуклеиновая кислота захватывается или экстрагируется, затем селективно амплифицируется, гибридизуется, секвенируется или количественно определяется для получения измеряемого сигнала. Методы амплификации, такие как полимеразная цепная реакция, делают редкие последовательности обнаруживаемыми (Saiki et al., 1985); секвенирование считывает порядок оснований либо путем терминации цепи (Sanger et al., 1977), либо с помощью платформ массового параллельного секвенирования (Goodwin et al., 2016); методы, основанные на гибридизации, локализуют последовательности внутри клеток или хромосом; а количественные методы оценивают количество присутствующей мишени. Жидкостная биопсия расширяет применение этих инструментов на нуклеиновые кислоты, выделяемые в кровь и другие жидкости (Wan et al., 2017).
Clinical relevance
Молекулярно-диагностические методы лежат в основе большей части современной диагностической патологии, от выявления патогенов до характеристики опухолей. Эта статья описывает технологии как справочную основу для понимания того, как генерируются молекулярные результаты; она не является руководством по назначению, интерпретации или действиям в отношении какого-либо конкретного теста в уходе за пациентами.
Evidence & guidelines
Методы в этой области подтверждаются обширной первичной и обзорной литературой, охватывающей фундаментальные описания ПЦР и секвенирования по Сэнгеру до современного секвенирования следующего поколения и обзоров циркулирующей опухолевой ДНК (Saiki et al., 1985; Sanger et al., 1977; Goodwin et al., 2016; Wan et al., 2017). Подробные стандарты отчетности и консенсусные рекомендации обсуждаются в отдельных тематических статьях.
History
Молекулярная диагностика возникла в результате слияния технологии рекомбинантной ДНК в 1970-х годах, секвенирования по Сэнгеру с терминацией цепи (1977) и изобретения ПЦР в середине 1980-х годов (Saiki et al., 1985). Последующие десятилетия добавили количественную ПЦР в реальном времени, флуоресцентную гибридизацию in situ, микрочипы и высокопроизводительное секвенирование, расширив область от анализов одного гена до анализа геномного масштаба (Goodwin et al., 2016) и, совсем недавно, до минимально инвазивной жидкостной биопсии (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
- Что отличает молекулярную диагностику от традиционной патологии?
- Традиционная патология в значительной степени опирается на внешний вид клеток и тканей, тогда как молекулярная диагностика непосредственно выявляет и характеризует специфические последовательности нуклеиновых кислот и молекулярные изменения, часто обнаруживая изменения, невидимые под микроскопом.
- Каковы основные семейства молекулярно-диагностических методов?
- Они включают амплификацию нуклеиновых кислот, секвенирование ДНК и РНК, цитогенетические методы и методы гибридизации in situ, количественный анализ в реальном времени и анализ числа копий, а также анализ циркулирующих биомаркеров с помощью жидкостной биопсии.