临检中心检验科主任会议 4精准医学时代的检验科：机遇与挑战

精准医学时代的检验科：机遇与挑战李金明

国家卫生计生委临床检验中心2017.3.24.

广州？

精准医学（PrecisionMedicine）

精准医学时代给疾病的诊治带来了什么变化？

检验科在医院内是个什么科室？其价值何在？

面对扑面而来的精准医学，我们准备好了吗？精准医学（Precision

medicine）Precisionmedicine

takesadvantage

ofindividual

differences

ina

patient’s

genetic

makeupand

environmental

circumstancesandapplies

thisinformationtobetter

informmedical

care.The

promise

ofprecisionmedicine

isthat

medicaltherapies

canbe“tailored”toindividualpatients

withthehopeof

optimizing

benefitsandminimizingneedless

medicalcareandundesirable

sideeffects.（是指利用患者的遗传组成和生活环境信息，对患者进行“量身定制”的医学治疗，以期获得理想化的治疗效果，减少不必要的治疗和避免副作用。）精准医学的主题词：基因特征、生活方式、环境因素、量身定制、有效性、安全性、经济性精准医学的内涵美国精准医学计划（PrecisionMedicine

Initiative）今天晚上，我要启动一个新的“精准医学计划（Precision

MedicineInitiative）”。这一计划将使我们向着治愈诸如癌症和糖尿病这些顽症的目标迈进一步，并使我们所有人，都能获得自己的个体化信息。我们需要这些信息，使我们自己，我们的家人更加健康。这份计划将会设法将基因组信息与其它多种类型的数据（如健康记录和验血结果）相匹配US

precision-medicine

proposalsparksquestions.

Nature2015，517（540）Precisionmedicine

initiative的目的

更多更好的癌症治疗：NCI负责。通过扩展基于遗传的临床癌症研究，以及探讨癌症生物学的根本性方面建立一个国家“癌症知识网（cancerknowledgenetwork）”（激发科学发现和指导治疗决策），加快有效的、定制的癌症治疗的设计和检测该计主要有两个目的:一个近期，一个远期。

建立一个志愿者的国家队列研究：NIH负责（与相关机构合作）。发起一个100万以上的志愿者参与的美国人的Patient-powered国家队列研究。志愿者将参与计划设计，并提供包括医疗记录、基因谱、代谢物（化学组成）和体内体表微生物、环境和生活方式数据、患者来源的信息以及个人随身装置和传感器数据等。隐私受严格保护。研究模式创新：患者作为主动参与者和合作伙伴。队列研究将对高水平研究人员高度开放，激发来自多学科的科学家的参与，从而应用他们的创造性思维产生新的视野。ONC将开发协同工作标准和要求，确保患者知情同意下的数据交换近期的目的：聚焦在癌症长期的目的：获得可用于整个健康和疾病领域的知识

注册现代化：FDA负责。将开发一个新的方法用于评价新一代测序技术经典的疾病诊疗流程观察治疗效果，根据情况进行治疗药物或方案的调整根据相应的检查结果，做出疾病诊断，开具相应疾病治疗的药物或方案医生根据患者的临床症状、体征、病史，开出为疾病诊断目的相应的影像和实验室检查申请单问题：为什么同样一种治疗药物，同一种疾病，有的患者有效或者效果很好，而有的患者（少部分或大部分）患者效果不太好或无效甚至出现严重的副作用？药物基因组学（Pharmacogenomics）

药物基因组学（Pharmacogenomics）又称基因组药物学或基因组药理学，是药理学或基因组学的一个分支。它是研究基因组或基因变异对药物在人体内吸收、代谢、疗效及不良反应产生影响的现象及其机制，从而指导新药开发和合理用药。基因组基因变异（SNP）CYP2D6CYP3A4/5药物代谢酶药物转运体药物靶点药代动力学药效动力学CYP3A4/5CYP2D6药物疗效和毒性的个体差异靶向治疗（Targeted

therapy）

对“信号传导通路”（Signal

Transduction

Pathway）的研究，出现了“靶向治疗”的概念和药物，而药物疗效又与通路中相应基因突变与否有关。精准医学时代的疾病诊疗流程新生儿测序计划观察治疗效果，同时，监测相应的生物学标志物及必要的影像学分析等，根据情况进行治疗药物或方案的调整疾病状态下的测序测序、测序、再测序生活方式环境因素……根据相应的检查结果（尤其是分子检测，包括基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等），做出疾病诊断（分子分型），开具相应疾病治疗的药物或方案医生根据患者的临床症状、体征、病史，开出为疾病诊断目的相应的影像和实验室检查申请单（有些检测结果已有）检验科（ClinicalLaboratory）=

临床实验室

）目前国内检验科的基本结构三大常规检验（血、尿、便）其它（如色谱、质谱等）生化检验免疫检验检验科或临床实验室分子检验微生物检验分子诊断（Molecular

diagnostics）的概念

采用分子生物学方法（基因扩增、测序、杂交、蛋白质组分析、代谢组学分析等）检测患者体内特定遗传物质的结构或表达水平的变化而做出的诊断。

分子诊断的靶标包括DNA、RNA、蛋白质和小分子代谢物。分子诊断基本方法•测序：Sanger测序、新一代高通量测序•荧光PCR：实时荧光定量PCR、ARMS、HRM、数字PCR等、基因组学•PCR-杂交法：膜上、芯片[基因芯片]

、乳胶颗粒[Luminex]•PCR-SSCP、RFLP、dHPLC等•荧光原位杂交、直接杂交•其他基因扩增检验方法：TMA、NASBA、LAMP、LCR等•

基于杂交技术的芯片技术包括cDNA芯片和寡聚核苷酸芯片转录组学蛋白质组学代谢组学•

基于序列分析的基因表达系列分析SAGE

（serialanalysisof

geneexpression，SAGE）•

高通量测序双向凝胶电泳等电聚焦（isoelectric

focusing，IEF）基质辅助激光解吸电离-飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）和电喷雾质谱（ESI-MS•

代谢物指纹分析

（metabolomic

fingerprinting），采用液相色谱-质谱联用（LC-MS）的方法•

代谢组学分析（metabolomic

profiling）•

核磁共振（NMR）目前国内检验科的工作现状

日常检测工作的全自动化：血球计数仪、尿液分析仪、粪便分析仪、生化分析仪、免疫分析仪、细菌接种仪、细菌培养仪、细菌鉴定仪等不太关注分析前对日常检验结果的影响和分析后对患者疾病诊疗的影响现在的检验科离分子检测有多远？离临床的需求有多远？

我们的专业技术知识来自于：厂家？文献？指南？

有多少检验科的质量管理能说得上是“真正的质量管理”？

有没有哪个检验科的质量管理进入到了“自由王国”？

有没有哪个检验科每年做一次全院临床医生的满意度和对检验需求的调查？

我们的检验技师和检验医师的日常工作有何区别？

知不知道新一代高通量测序技术？ARMS？

基因多态性（SNP）？与哪些药物代谢能力有关？与哪些疾病的治疗有关？

信号传导通路？与肿瘤发生发展的有哪些？

靶向治疗？靶向治疗的药物有哪些？针对的是哪些靶点和哪些肿瘤？

无创产前筛查（NIPT）？

液体活检？没有分子检测（针对人的基因）的检验科没有未来！

···

···面对扑面而来而来的精准医学，ready？知识

能力

人天时、地利在哪里？有关实验室自建方法和自配试剂（Laboratory

developed

tests,

LDTs）LDTs的“美国”定义指在CLIA认证的实验室内研发的用于患者疾病诊疗的检测方法和试剂，仅限于研发该LDT的实验室使用。LDTs可分为三类我国对LDTs的监管

国内针对LDTs在2000年发布的《医疗器械监督管理条例》（国务院令第276号）中的第十条规定，医疗机构根据本单位的临床需要，可以研制医疗器械，在执业医师指导下在本单位使用。

2014年新发布的《医疗器械监督管理条例》（国务院令第650号）删去了这一条，但并没有规定不允许自制医疗器械。目前在我们的临床实验室中，实际运行的LDTs随处可见，但极不规范！所以最关键的是，不是能不能做LDTs！而是：清不清楚什么是LDTs？以及：会不会做LDTs？“性能确认”（“validation”）定义

The

FDAand

ISOboth

define

the

term“validation”

as“confirmation

byexamination

and

provision

of

objective

evidence

that

theparticularrequirements

for

aspecific

intended

use

canbeconsistently

fulfilled”

.（通过检查和提供客观证据证明，对一特定预期应用的要求始终能得到满足）The

FDA

and

ISO

termsfor

verification

andare

similar,

with

thedistinction

having

todowith

intended

use.（性能验证和性能确认FDA和ISO术语相似，差异在后者的“预期用途”）“intendeduse”预期用途

The

term“intended

use”inthese

documents

is

established

bythemanufacturer

or

developing

laboratory

at

thetime

ofassay

development

andhas

to

dowith

thepurpose

and

population

for

which

the

test

wasintended(e.g.,

diagnosis,

following

treatment,

etc.).

Relevant

performancecharacteristics

are

thendetermined

based

on

the

intended

use

of

the

test.

Somepeople

interpret

“intended

use”as

referring

tothe

relevant

clinicallaboratory

in

whichthe

test

is

performed,

rather

than

themanufacturer

ordeveloping

laboratory,

thus

causing

confusion.

TheWorld

HealthOrganization

(WHO)

defines

validation

as“the

action

(or

process)

ofproving

that

aprocedure,

process,

system

equipment

ormethod

usedworks

asexpected

and

achieves

the

intended

result”

.（WHO将validation定义为，证明所使用的一个程序、过程、系统设备或方法能按预期进行工作以及取得预期结果的活动（或过程））分子遗传检测可能的预期用途筛查诊断预测(特定情况下)?靶向治疗药物选择治疗监测预后“validation”

通俗一点的定义the

term“validation”

will

be

used

torefer

totheanalytic

performance

characteristicsthat

needtobeinitially

established

at

thetime

of

assay

development.

（指在测定方法研发时，最早建立的分析性能特征）如何进行性能确认？需要确认的性能指标有哪些？

分析性能确认（analytical

validation

）：精密度（precision）：重复性研究准确度（accuracy）：方法学比较研究分析灵敏度（analytical

sensitivity）：测定下限研究分析特异性（analytical

specificity）：干扰物质研究可报告范围（reportable

range)：线性研究参考区间（reference

intervals）（正常值normal

values）：参考值研究

临床性能确认（clinical

validation）：临床敏感性临床特异性阳性预测值阴性预测值分析后结果报告、解释及与临床沟通遗传检测报告至少要包括的信息

将报告与特定患者联系在一起的惟一编号

咨询人员的姓名和联系方式

与检测结果解释有关的特异的信息和检测性能

检验项目及所使用的方法（包括检测范围及检测局限性）

标本类型MM20-A.(vol.32.

No.15)Quality

managementformolecular

genetic

testing,Approvedguideline

标本接收日期

检测实验室名称，地点，包括咨询实验室

检验结果

根据检测特性和其它提供给实验室的信息对结果的解释

报告批准人的签字

实验室联系方式

报告日期

适当时，还应包括：建议的有资质的遗传咨询人员；对其他家庭成员的意义；进一步的检测建议XXXXXX医院临床分子检测报告报告编号：*年龄：*样本的处理：*样本编码：*临床诊断：*采样日期：*姓名：*性别：*送检科室：*采样时间：*送检医生：*样本类型：*检测方法：主要检测仪器：*结果报告：编号*检测项目*检测结果参考值/参考范围供参考的标准报告格式*结果解释（结果的总体描述及临床意义）：*检测方法的主要性能指标(至少含检测范围及检测下限)：*检测局限性：进一步检测的建议：建议的咨询人员及其联系方式：参考文献：其它(对其他可能对检测结果产生影响的问题描述)：*收件日期：*检测者：*检测日期：*报告日期：*审核者：备注：实验室地址：XX市

XX路X

号。邮编XXXXXX联系电话：XXXXXXXX页，共第页Brownstein

GA,

et

al.

GenomeBiology

2014,15:R53TheCLARITY

Biology遗传咨询的一般流程

检测前咨询：包括可能的结果、准确性和局限性、检测的潜在风险和益处、作出检测决定、患者心理评估等

检测流程咨询对“Who”在“When”可做“What”的检测（诊断、症状前、预测、筛查、携带者、治疗┉

┉）选择合适的实验室：（资质、技术和精确性、能力、价格、服务等）解释检测流程：包括向检测者明确列出检测过程、知情同意、安排检测流程（正确的检测申请单、正确的标本采集运送和保存）、结果报告时间/告知、费用、保密措施、客观评估患者利益和意愿（性格类型、有刺激事件发生、情绪反应、是否准备好面对检测结果、检测时间、宗教/文化信仰、理解检测等）

等

告知结果及随访：包括准备及过程、如何告知结果、检测者可能的反应、对结果的讨论和患者随访等2013年5月14日

-茱莉在《纽约时报》上发表了“我的医疗选择”一文2013年5月15日

-茱莉14日在《纽约时报》上发表了“我的医疗选择”一文她表示自己由于携带乳腺癌1号基因(BRCA1)，已经接受预防性的双侧乳腺切除手术，以降低罹癌风险。据茱莉介绍，自己的母亲曾经与癌症作斗争了近十年，于56岁时去世。由于妈妈给她遗传了BRCA1基因，因此患乳腺癌和卵巢癌的几率比较高，分别是87%和50%。……“在美国，BRCA1和BRCA2基因测试现在依然需要3000多美元：，这对许多妇女仍然是一大阻碍。”BRCA1和BRCA2

乳腺癌易感基因1（breast

cancer

susceptibilitygene1，BRCA1）和乳腺癌易感基因2（

breast

cancersusceptibility

gene2，BRCA2）是一类肿瘤抑癌基因。BRCA1基因位于17

q12-21区，基因组长约80kb,

编码区5711bp，共有24个外显子，编码一个具有1863个氨基酸残基的蛋白质。BRCA2位于13q12-13区，基因组DNA

长约70kb，编码区为10987bp，共有27个外显子，编码一个含有3418个氨基酸残基的蛋白蛋。

2013年6月13日美国最高法院裁定巨数遗传公司（Myriad

Genetics）拥有的BRCA1和BRCA2基因专利无效。BRCA1和BRCA2蛋白参与DNA损伤修复、转录活化与抑制、细胞周期的调节、中心体复制的负性调节、对肿瘤生长起负性调节作用、在维持基因组稳定性中起重要作用（Fig.）若BRCA1基因或BRCA2基因发生突变，导致损伤的双链DNA不能得到修复，引起p53水平升高，继而p21升高，导致细胞凋亡和细胞周期停滞。如果是p53的基因修复失败，细胞过度增殖，从而导致肿瘤的发生。BRCA1、BRCA2基因突变

BRCA1基因和BRCA2

基因可发生多形式、多位点基因突变。到目前为止，

已确定了600

多种BRCA1基因的种系突变，这些突变没有明显的突变热点，而是分布于整个编码区域。

BRCA1基因和BRCA2基因突变会导致家族遗传性乳癌及卵巢癌，占所有乳癌患者患者约10%。带有BRCA1或BRCA2基因突变的患者一生中罹患乳癌的机率为40%~87%，卵巢癌的机率为16%~60%。

遗传性乳腺癌和卵巢癌综合征（HBOC）：据估计，超过90％的早期发病的乳腺癌和卵巢癌是由BRCA1或BRCA2基因中的突变引起的。美国最新一项研究发现，乳腺癌基因BRCA1和BRCA2的突变将直接增加女性50%生育能力。随着生育率的增加，这些致癌基因出现在现代人口中的频率应该较高，但事实不是那样，相反频率相当低。“祖母效应”（Grandmother

effect）“在早前的研究中，研究人员发现绝经后的女性会出现’祖母效应’，即她们活的时间越长，就能够给予她们的女儿和孙辈更多的支持，从而允许更多的孙辈出生。而相反的情况是，女性绝经后因乳腺癌或卵巢癌等去世较早，不能帮助照顾她们的女儿和孙辈。这就影响了孙辈出生的数量，所以将突变基因传给下一代的机会也因此受到限制。”然而，“祖母效应”不能完全否定生育能力增强是由乳腺癌基因导致的。“在人类历史中，我们现在对工业和科技时代的改变相对迅速。在我们大多数的生存历史中，人类的角色都是狩猎收集者。在那个时期，女性的生育能力是受到限制的，这有可能对由这些基因导致的生育能力的增加形成了减弱作用。美国Universityof

Adelaide的da

Silva博士说需要更多的研究来证明，现代狩猎社会可能会揭示这些基因突变在几代中扩散的方式及原因。da

SilvaJ.BRCA1/2mutations,fertility

and

thegrandmother

ProcBiol

Sci.

2012

Aug7;279(1740):2926-9ASCO（2003年修改，2010年重申）关于GeneticandGenomicTestingforCancerSusceptibility的声明，肿瘤易感性遗传检测只能在以下情况下进行：（1）有遗传性肿瘤易感性的个人或家族史；（2）检测结果可得到充分的解释；（3）结果有助于患者或有肿瘤风险的家族成员的诊断，或影响其临床治疗或手术。《2013年美国国立癌症综合网络（NCCN）乳腺癌筛查与诊断临床实践指南》、《2013年美国国立癌症综合网络（NCCN）遗传性/家族性乳腺癌和卵巢癌高风险评估临床实践指南》中指出，通过检测BRCA1基因和BRCA2基因突变，能评价乳腺癌患病风险及采取预防措施，降低乳腺癌或卵巢癌的发病率。一般来说，一级亲属（姐妹或母女）中有两位发生单侧乳腺癌或卵巢癌，其中一位在50岁以下，或有一位患上双侧乳腺癌，就可行BRCA1/2的基因检测，以了解有无基因突变携带，该基因的突变可能会导致本人患卵巢癌和乳腺癌的机会明显增高。《2017年美国国立癌症综合网络（NCCN）遗传性/家族性乳腺癌和卵巢癌高风险评估临床实践指南》：NCCN

Panel建议，来自有已知的有害的BRCA1/2突变的家族的个体，就可行BRCA1/2的基因检测。大部分情况下，家族的突变状况未知，最好是先检测患病的家族成员，尤其是发病年龄早、双侧乳腺癌或多个原发灶的患者，因其较高的阳性结果的可能性。除非突变已知，否则就应进行综合的遗传检测（如基因的全测序或大的基因重排的检测）NCCNPanel建议，有乳腺癌史的患者，加上以下标准之一，可考虑进行BRCA1/2检测

（1）确诊时患者≤45岁;

（2）至少两个乳腺癌原发灶（双边肿瘤或2个或更多个界限清晰的同侧肿瘤，同步或不同步发生），首次确诊时患者年龄≤50岁;

（3）年龄≤50岁，1个或多个近亲属在任何年龄患有乳腺癌（或有未知或有限的家族史），1个或多个亲属患有胰腺癌或1个或多个亲属患有前列腺癌（