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第17章 细胞病理学诊断新技术(2)

杂交捕获技术是由美国Digene公司开发研制的,其原理是在分子水平采用基因杂交后通过对抗体捕获信号的放大和化学发光信号的检测,来定量检测HPV感染。HC检测因其采用标准试剂盒,人为主观因素影响小,经ALTS(多中心随机实验)的临床评估认证,证实其可信实验结果的阴性预测值高达88%以上,即如果一个妇女HPV检测结果为阴性,那么她5年内患宫颈癌的概率<1%。杂交捕获一代(HC‐Ⅰ)可检测8种高危型HPV,包括16,18,31,33,35,45,51,52,56。最近Digene公司推出的杂交捕获二代(HC‐Ⅱ)能同时检测13种高危型HPV,包括16,18,31,33,35,38,45,51,52,56,58,58和68,并由原先的试管法改为86孔平板法,不仅提高了敏感性和工作效率,还降低了成本,更适于大人群初筛。该方法已经广泛应用到临床宫颈癌的普查中。除HPV外,该法还可以检测巨细胞病毒、沙眼衣原体、奈瑟氏淋球菌和乙肝病毒。

HybriMax法是导流杂交技术结合低密度基因芯片技术,具有很多优点:①利用PCR扩增提高了检测的灵敏度,增加了HPV感染的检出率。②利用芯片高通量检测的特点,达到对21种常见高危型和低危型HPV亚型在同一样品中进行分型检测。增加了HPV的不同亚型复合感染的检测率,尤其是高危型的检出。③芯片设计考虑了中国人感染HPV的特点,包含了中国人常见的3个亚型(53,66,Pc8304),有利于在我国筛查HPV感染。④有良好的质量控制体系。基因芯片上包括了阴性对照点、内对照点和biotin对照点,对基因扩增和杂交实行了全程控制。⑤整个检测过程快速,仅需5h就可出具检验报告,以满足临床需要。

(二)乳腺癌Her2/neu(c‐erbB‐2)基因

采用原位杂交技术检测乳腺癌Her2/neu(c‐erbB‐2)基因扩增是诊断细胞遗传性疾病染色体结构畸变的一个例子。有Her2/neu基因扩增的乳腺癌患者预后差,与乳腺癌复发时间、总体生存(overall survival)高度相关。大量研究证明,有Her2/neu基因扩增的乳腺癌,对人源性单克隆抗体(humanized monoclonal antibody,Hab)曲妥珠/赫赛汀(Trastuzumab/Herceptin)治疗有良好反应。检测Her2/neu基因扩增的原位杂交方法有两类:荧光原位杂交(FISH)和显色原位杂交(chromgenic in situ hybridization,CISH),前者是荧光标记,后者是地高辛标记双链DNA探针。两者在应用上的区别,在于商品化FISH试剂盒必备有17号染色体着丝粒探针作为内对照,可排除17号染色体非整体性(aneusomy)对扩增结果分析的影响。

(三)EB病毒

EB病毒(Epstein‐Barrvirus)除了作为感染源引起人类感染性疾病,如传染性单核细胞增多症、慢性活动性EB病毒感染等,更重要的是它与许多恶性肿瘤的发生有关。在国际上也被列为第一类致癌物。最常见的有Burkitt淋巴瘤、霍奇金淋巴瘤、鼻型NK/T细胞淋巴瘤、肠型T细胞淋巴瘤、血管免疫母细胞性T细胞淋巴瘤、皮下脂膜炎样T细胞淋巴瘤、鼻咽癌、发生在几种器官的淋巴上皮样癌(例如肺淋巴上皮样癌)以及胃腺癌等。另外也包括一些免疫缺陷相关的淋巴组织增生性疾病如器官移植后淋巴组织增生性疾病、HIV病毒感染相关淋巴瘤等。对上述疾病进行相关病原检测,最佳选择是采用单链DNA探针,与EB病毒编码的小RNA(EBVencodedsmall RNA,EBER)进行原位杂交,其优势在于感染的细胞通常有106~107小RNA拷贝数,最容易被捕捉而获得确切结果。在分析EB病毒感染细胞及其诊断意义时,应注意区分潜伏感染状态(一张切片1~2个感染细胞散在分布)和疾病感染状态(一张切片至少大于3~5个,细胞体积大或核不规则)。在中国,80%以上人群存在有EB病毒的潜伏感染,因此在人体的淋巴结和扁桃体中发现这类潜伏感染细胞,并无特殊诊断价值。检测到疾病感染状态细胞,还要注意分析感染的细胞类型,密切结合常规组织学和细胞学,才能分清EBER阳性信号细胞的诊断价值和意义。

三、PCR技术

PCR是体外酶促DNA扩增技术,只要有完善的引物设计,就可快速扩增出所选靶序列,达到预期识别的目的。常规PCR由于扩增后采用电泳检测系统,多次打开实验试管,易造成扩增产物的空气污染。污染问题是最值得关注的问题,除了审慎地执行操作规范外,还应有防止技术手段。必要时,在PCR反应体系中,以dUTP代替普通PCR中使用的dTTP,并加入特异识别,切断双链上的dUTP的尿嘧啶N‐糖基化酶(uracilN‐glycosylase)。其作用原理为:在试管内PCR反应体系中,除了原始模板外,合成的PCR产物均由A、U、C、G4种碱基组成。尿嘧啶N‐糖基化酶可在特定的温度下特异识别,并切断双链DNA上的dUTP(单链则不识别),断链的PCR产物不再作为模板而扩增,杜绝了污染源。PCR污染问题不仅要注意本次实验,还要注意前次和近期的实验,因此,严格的实验室管理至关重要。

一旦发现环境污染,解救方式只能靠通风、擦拭、紫外线照射,甚至停止该实验2~3个月,等待污染的PCR产物的降解。常规PCR通过它的扩增产物,在凝胶电泳上根据扩增片段的大小,识别靶基因,或采取已知探针进行杂交,或仅根据片段大小作出判断。PCR技术的应用具有广泛性、特异性和敏感性的优势。许多检测项目有待增加靶基因拷贝数的,也必选核酸扩增作为实验基础。以下仅列举几项检测:

(一)PCR‐端粒酶活性的检测

端粒和端粒酶是调节细胞分裂寿命的。人类端粒的结构为染色体末端5′‐TTAGGG‐3′上千次的重复。在线性DNA复制时,复制DNA的聚合酶留下染色体末端的端粒序列不被复制,端粒重复序列随着每次细胞分裂而缩短。端粒酶是由RNA(hTER)和蛋白质(hTERT)组成的结构,是一种反转录酶或称之为依赖于RNA的DNA聚合酶,具有标准DNA聚合酶所不具备的功能,能以自身RNA为模板,通过反转录过程,在细胞染色体末端合成端粒序列,以补偿细胞分裂造成的端粒缩短。端粒酶活性的检测,通常采用PCR‐端粒重复序列扩增方法(PCR‐based telomere repeat amplification protocol,PCR‐TRAP)。方法分两步:第一步先以TS引物(5′‐AATCCGTCGAGCAGAGTT‐3′)延伸靶序列,随后灭活端粒酶;第二步,再加入反向引物,对延伸的靶序列进行PCR扩增。其扩增产物在10%聚丙烯酰胺凝胶上电泳。放射自显影显示3条或3条以上梯形条带,可判定端粒酶阳性。端粒酶活性测定需要用新鲜组织和放射性核素,因此应用受到限制。在一定条件下应用原位杂交,检测石蜡包埋组织人端粒酶反转录酶基因(hTRT)和端粒酶RNA基因(hTR)的表达水平,也能反映细胞生物学行为,并与酶活性分析具有一致性。端粒酶活性见于绝大多数恶性肿瘤。把端粒酶检测用于乳腺细针穿刺标本,配合细胞学检查,可提高乳腺癌术前确诊率。

(二)PCR‐基因点突变检测

一些癌基因或抑癌基因,其基因变异形式都可以是点突变,例如Ras、TP53、PTEN等。

作为筛查手段,可以选择PCR‐单链构象多态性(single strand conformation polymorphism,SSCP)分析或温度梯度凝胶电泳(temperature gradient gel electrophoresis,TGGE),两者都可以检测出DNA序列上的点突变。SSCP方法是在PCR扩增后,双链DNA片断经变性处理,在非变性聚丙烯酰胺凝胶上电泳。正常的双链DNA片断应出现两条单链条带,若所扩增片断有突变,基于单链构象发生改变,而使单链的泳动速度异常或条带数增加。TGGE是利用温度作为一种能量来源,让双链DNA分子之间的氢键变得热力学不稳定。基于突变片断与野生型片断的解链温度不同,杂合性突变、扩增的产物会出现4种组合方式条带,即Aa,aA,aa,AA。纯合性突变,扩增出的DNA双链分子将与野生型一样,仅有1种组合方式,但因其解链温度与野生型不同,因此电泳条带位置发生改变,也能被识别。无论SSCP或TGGE,只能发现有突变的存在,但不能得知哪个碱基异常或被替换,要读出序列变化,还有待于测序。

(三)RT‐PCR用于检测基因表达水平

在融合基因检测上比较简便而易行,可与原位杂交相辅相成,或选其中之一应用,与免疫细胞化学蛋白水平上的工作也常互补,反映mRNA水平的RT‐PCR已相当广泛地被采纳。mRNA反转录成cDNA,再进行DNA扩增。只要RNA模板提取成功,微量的表达水平也能检测出。国内有关滑膜肉瘤(SYT‐SSX1,SYT‐SSX2)、腺泡状软组织肉瘤(ASPLTFE3)、黏膜相关淋巴组织淋巴瘤(APl2‐MALT1)、尤文肉瘤/原始神经外胚层肿瘤(EWSFL11)、促结缔组织增生性小圆细胞肿瘤(EWS‐WTl)、隆突性皮肤纤维肉瘤(COL1A1‐PDGFB)等都有成功检测报告。其他生物标志物,如CEAmRNA用于腹水中胃癌细胞检测,胚胎型骨骼肌乙酰胆碱受体γ亚基mRNA用于横纹肌肉瘤检测等,国内外均有报道应用于疾病的诊断。

(四)即时荧光PCR技术

即时(real‐time)PCR的诞生,是PCR检测系统的又一大进步。关键技术是荧光标记特异探针的采用。探针形式可以是线形的,也可以是短柄圆环式;可以是一条探针,也可以是两条探针。目前基本上应用的有三种类型。

(1)TaqMan探针。线性探针,5′端带有报告荧光素,3′端带有淬灭剂(quencher)。当靶序列合成并延伸时,Taq聚合酶所具有的5′外切活性切断报告荧光素,报告荧光素因远离淬灭剂而发光,收集荧光反映扩增程度。

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