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盘点:分子诊断在心血管病中的应用(筛查、诊断、治疗和预后评估)

2016/02/06 来源:《中华检验医学杂志》
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导读
个体化医疗模式,主要是基于分子(基因)诊断和循证医学而提出的,涵盖了分子诊断学、分子病理学和药物基因组学等领域。本文盘点了将分子诊断技术应用于心血管疾病的筛查、诊断、治疗和预后评价的应用进展,皆有着非常广泛的前景。


个体化医疗模式,主要是基于分子(基因)诊断和循证医学而提出的,涵盖了分子诊断学、分子病理学和药物基因组学等领域。将分子诊断技术应用于心血管疾病的筛查、诊断、治疗和预后评价,有着非常广泛的前景。

(一)筛查

对心血管病的筛查,其主要目的就是检出有助于预告疾病风险、提高心血管疾病防治水平的基因,提早采取相应措施降低医疗成本及改善预后,对心血管患者的诊断和临床治疗仍具有不可估量的意义。例如,DSP-p.Q986X的基因变异与致心律失常性右室心肌病的发生密切相关,对该基因变异进行筛查,可进行评估致心律失常的危险系数。利用直接PCR技术检测SCN5A基因突变可以预测Brugada综合征、心室纤维化和长QT综合征等疾病。端粒对维持染色体的稳定性非常重要。Spyridopoulos等通过定量实时荧光PCR技术研究端粒长度,指出端粒长度可以预测心血管疾病。

(二)诊断

对不同的疾病采用不同的分子诊断策略,可以达到最佳的诊断效能。对心血管疾病的分子诊断,已经显示了巨大的应用前景。

1.聚合酶链反应法检测外显子:

GATA-4基因与先天性心脏病关系密切,它的单个或多个基因的突变及异常表达均可能会导致心脏畸形的发生,应用PCR技术对血液标本中GATA-4基因3、4、5、6外显子4对引物进行PCR检测,对扩增产物进行定性定量分析,即可对先天性心脏病进行诊断。

2.DNA甲基化检测:

DNA甲基化与心血管疾病发生、发展关系密切。甲基化特异性PCR(MS-PCR)可以任意检测相关的甲基化位点,对特定基因甲基化状态的特征进行定量描述。Cao等应用MS-PCR技术研究DNA甲基化与动脉粥样硬化的关系,认为DNA甲基化会影响基因组的不稳定,可导致基因表达异常,从而引发动脉粥样硬化。

3.基因单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)检测:

在致心律失常性右室心肌病(ARVC)的诊断中,可以对PKP-2、TGFB-3和DSP等相关突变基因进行SNP检测,可探讨其基因多态性与疾病的相关性。也可以将检测结果与人类基因组序列多态性数据库(dbSNP)进行比较,或者选择相应的多态性位点与家系其他成员一并进行序列测定和比较分析,即可得出相应的诊断结论。

4.基因突变检测:

根据心血管疾病相关的目标基因,提取病人基因组DNA,可应用基因扩增和单链构象多态性(PCR-SSCP)等分析技术,与正常对照组比较,即可对突变基因进行检测。例如,对于先天性长QT综合征(CLQTS),可对其中的LQT1-3 (KCNQ1、KC-NH2、SCN5A)等相关突变基因进行检测,分析基因型的差异,即可对这种遗传学心肌病进行诊断。

5.致病基因DNA测序:

DNA测序技术使直接检测核苷酸突变成为可能,而不仅仅是基因片段的多态性分析,使临床分子诊断更加精确。目前大部分遗传性高血压的基因诊断多依赖于直接的DNA测序技术,通过对致病基因的序列分析,可发现导致基因功能异常的各种形式的突变。

6.microRNA检测:

microRNA参与心脏和血管的发育,其异常表达与动脉粥样硬化、冠心病、心力衰竭、心律失常、先天性心脏病及高血压等疾病密切相关。miRNA在各种心血管疾病中有特定的表达谱。对相关的microRNA进行检测,可对相关疾病的发生、发展及预后进行诊断。

7.信号转导通路调控基因检测:

心血管系统生理和病理过程相关的信号转导系统是一个综合的调控网络。而基因芯片技术具有高度集成的cDNA/EST片段或寡核苷酸微阵列,可同时采集到信号转导网络中多个节点的基因表达信息,有利于发现更多的心血管病基因表达水平上的标志物。

(三)治疗

分子诊断技术,可应用于相关的新药研发、个性化药物治疗、治疗方案选择等,为心血管疾病的治疗提供新的方向。

1.新药研发应用:

目前的研究发现microRNA是心律失常发生和抗心律失常药物作用的潜在靶点,microRNA的表达水平可能成为疾病治疗的一个新的风向标,为相关疾病的预防和治疗带来希望。

2.个性化药物治疗:

先天性长QT综合征(CLQTS)是一种以编码离子通道基因突变为基础的遗传性疾病,具有显著的遗传异质性和临床异质性,致病基因在临床表现上千差万别,必须针对各个遗传背景的差异而选择针对性的个体化治疗。

3.治疗方案选择:

Zhang等基于家族遗传性高血压的研究认为Ⅱ型血管紧张素Ⅰ型受体A1166C多态性,对贝那普利的敏感性及疗效有区别,可根据基因检测结果选择治疗方案。

(四)预后评估

有学者应用高通量测序技术进行研究指出P27KIP1基因多态性对术后再狭窄评估有重要影响。分子诊断对患者的危险度分层有帮助,尤其是对猝死危险性,并且提出了"致病突变"和"非致病突变"的观点。经过对肥厚性心肌病(HCM)致病基因的研究发现,不同基因突变预后表现完全不同。对HCM患者进行常规基因突变位点筛查可以提供重要的诊断和预后信息。Luo等用单核苷酸多态性研究揭示ACEI/D多态性对肥厚性心肌病的预后也有作用,临床工作中可通过相关基因多态性检测用以评估预后。

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