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你真的了解基因检测吗?

2017/03/18 来源:中科院之声/蒋梦萍 熊全
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导读
在过去,基因检测似乎专属于“上流社会”,其高昂的费用一度使人望而却步,但随着技术的普及,测序成本的下降,基因检测的门槛越来越低,价格也越来越亲民,基因检测服务可从互联网轻易获得,某些单项费用甚至不到100块。看起来,基因检测的前景一片光明,但你是否真的了解那些繁复的检测项目?这项堪称伟大的技术变革是如何与我们的生活息息相关的?它又能否服务于普通人群呢?


随着各国在人类基因组研究的热潮中扮演着越来越重要的角色,“基因”开始从一个相对科研化的名词慢慢走下神坛,走入寻常人家中。人们开始知道并接受这样一种说法:基因是生命的密码,也是各种疾病发生的内在原因。同时,现代医学的发展也日渐清晰地表明,人类疾病或多或少都直接或间接地和基因存在“剪不断”的关系,但是人们怎么知道自己的基因存在哪些问题呢?这就要借助基因检测技术。

基因检测就好像是计算机读码。与计算机的0和1组合编码类似,基因是由 A、T、C、G 四种碱基组合编码的,这种编码作为大自然的产物,存在于几乎所有的生物中,从微生物、植物、低等动物到人类都享用同样的编码。而基因检测就是通过特定测序设备对细胞 DNA 分子中的基因信息进行解码分析的过程,被检测者只需要提供毛发、唾液或者其他体液样品用于检测评估,就可以了解自身与疾病相关的基因情况,有助于预估患病风险或精确诊断疾病,从而通过改善自身生活环境和生活习惯来避免或延缓疾病的发生,同时进行个性化用药与治疗。

在过去,基因检测似乎专属于“上流社会”,其高昂的费用一度使人望而却步,但随着技术的普及,测序成本的下降,基因检测的门槛越来越低,价格也越来越亲民,基因检测服务可从互联网轻易获得,某些单项费用甚至不到100块。看起来,基因检测的前景一片光明,但你是否真的了解那些繁复的检测项目?这项堪称伟大的技术变革是如何与我们的生活息息相关的?它又能否服务于普通人群呢?

1、市场的力量:基因检测的产业化

通常关于基因检测的故事都会从上世纪90年代开启的“人类基因组计划”讲起。这项计划耗时15年,耗资30亿美元,由6国科学家共同参与,最终完成了人类2.5万个基因的30亿个碱基对的测定,人类基因组计划的竣工真正拉开了个人基因测序时代的序幕。在之后的十多年中,二代测序技术的飞速发展使得全基因组检测的成本大幅下降,也使得针对个人的商业化基因检测成为可能。

2004年,《新英格兰医学杂志》上的一篇标志性论文就报道了使用基因测序的方法找到患者基因突变的靶标,再辅以针对性的化疗药物治疗小细胞肺癌,以替代肿瘤治疗中的放化疗和手术等地毯式轰炸手段,不仅可以提高治疗效率,还能降低患者痛苦程度和经济负担。此后,医疗领域开始越来越多地将基因检测用于诊断和治疗中,由个人基因测序所带来的健康检测、无创产前检测以及个体化诊疗等各类应用开始悄然走进平常百姓的生活。

十多年前,一系列常见疾病的检测产品开始面向消费者。这些检测服务在加拿大、英国和其他欧洲国家,包括丹麦、芬兰、荷兰、瑞典和爱尔兰销售,并不断向国际市场扩张。如今,基因检测行业作为精准医疗的基础,其隐藏的巨大市场需求潜力正逐渐显现,商业化运作日趋成型。现在美国每年接受基因检测服务的人数在500万到600万之间,市场规模超过100亿美元,从业公司上千家。

国内经过近两年的持续发酵,基因检测行业也迎来了春天,各方资本纷纷涌入,抢占先机。在去年的创业热潮中,我国涌现出一大批基因检测公司,预计在今年年底将超过一千家。在百度搜索关键词“基因检测”,能看到五花八门的医疗机构、体检中心、基因检测公司,从仅需一顿饭价格的“肥胖基因”检测,到高达数万元的全基因组测定,甚至还出现了一些哗众取宠的概念,比如根据“天赋基因”来判断孩子有哪方面天赋,听起来极具诱惑力。

难道说“全民测基因”的时代真的到了吗?

图1:个人基因组测序成本(来自NIH)

图2:国内部分测序机构(来自财富证券)

2、哪些人群有必要做基因检测?

2011年,苹果公司前 CEO 史蒂芬•乔布斯患癌时,曾花费10万美元进行了全基因组测序,试图找到针对性的治疗方法,可惜并未成功。2015年,曾接受双侧乳腺切除手术的好莱坞女星安吉丽娜•朱莉宣布自己接受了卵巢和输卵管切除手术,因为 BRCA1 基因检测呈阳性,提示她有很高的风险罹患乳腺癌和卵巢癌。

为了生命的延续,为了陪伴孩子的成长,朱莉的牺牲不可谓不大。那么,是否只要家族中有卵巢癌、乳腺癌病史的人,都要进行这样的手术,以达到杜绝卵巢癌、乳腺癌的目的呢?答案是因人而异,由于个体差异的存在,腺体切除的预防方式并不适合所有有家族乳腺癌遗传病史的女性。目前市场上的基因检测服务主要包括三类:一是无创产前诊断,针对孕妇腹中的胎儿,通过检测外周血中的游离 DNA 来筛查唐氏综合征等先天性疾病;二是药物代谢基因和癌症基因的筛查,可用于靶向药物的研发、指导个体化用药和预测患癌风险等;第三类就是上文中提到的肥胖或智力相关基因的检测,与健康相关,也是一部分消费者关心的内容,但娱乐性强于科学性。

第一类的无创产前 DNA 检测主要用于高龄高危孕妇的初筛。早在1997年,香港中文大学卢煜明教授发现孕妇外周血中存在游离的胎儿 DNA ,基于此发展出来的 DNA 产前检测技术仅需采集孕妇静脉血,并对血浆中的游离 DNA 片段(包含胎儿游离 DNA )进行测序和生物信息分析,就能得到胎儿的遗传信息,从而检测胎儿是否患有三大染色体疾病。目前该项基因检测技术比较成熟,准确性可达到99%。适用于符合以下条件之一的孕妇:高龄(≥35岁);超声结果显示非整倍体高危;生育过三体患儿;早孕期,中孕期或三联、四联筛查呈现非整倍体阳性结果等。

第二类的药物代谢基因和癌症基因检测,能帮助医生从基因层面上精准了解患者的疾病相关基因信息,最大程度上预测患病风险以及评估某些药物的疗效和副反应,为个性化诊断、治疗和用药提供指导。例如,很多心脑血管疾病患者都要服用一种名为华法林的抗凝药。按照说明书,一次吃一片3毫克就可以,但有人吃了正合适,有人吃半片就会大出血,有人吃两三片还不管用。除了这些人,还有那些需要长期甚至终身接受某种药物治疗的患者(如心血管药物、精神病药物、消化道药物、抗病毒药物);有过严重药物不良反应史或家族成员中有过药物不良反应的人;同时接受多种药物治疗,或经常接触有毒物质的患者,这些特殊人群都有必要通过精准的基因检测来实现准确的用药指导。

此外,以下人群则需要进行癌症基因检测:1.具有癌症或多基因遗传病家族史的人,这类人群可以通过基因检测明确自己是否携带有遗传疾病尤其是导致各种类型癌症的基因。确诊患有遗传性肿瘤的人,也可通过基因检测获得更适合病人病情的化疗和放疗治疗方案;2.患有长期或慢性疾病的人,如:80%的肝癌患者,有乙型肝炎病史或者为乙肝病毒携带者,另有研究表明,55%的胃癌患者的胃部检测出幽门螺旋杆菌的存在,因此长期患胃病的人属于胃癌的高危群体;3.长期暴露在高污染环境中或有不良生活习惯和不健康生活方式的人,可以通过基因检测了解个人在不同疾病特别是某种类型癌症上的发病倾向。

第三类的肥胖和智力等个体基因检测项目是最近才涌现的一类新兴概念,虽然其在肥胖体质分型和智力相关基因型等方面能给出一些结论,但是诸如肥胖、Ⅱ型糖尿病等复杂代谢性疾病,是基因与环境长期共同作用的结果,除了遗传因素,饮食、运动、药物和神经等多方面也起着重要作用。对于这类成因复杂的疾病或性状,基因检测目前还无法做到像单基因遗传病那么准确。而“天赋”、“运动”和“智力”等性状特征与一系列功能复杂的基因有关,并且受后天影响较大,以可靠性存疑的检测结论去限制孩子的可能性,难免显得过于急功近利。可见,基因检测在临床上确实发挥了效果,孕妇产前无创筛查、遗传病诊断、肿瘤诊断与治疗就是很好的例子,但个体的基因检测目前还像一个皱皱巴巴的小丑娃,有待于发展得更加准确、便宜、安全。

3、基因检测能带来改变吗?

基因检测解析了一个人 DNA 中的 A、T、C、G 信息,能告诉我们是否携带有危险基因突变,患病风险如何,但却回避了一个问题:如果知道了自己有较高患病风险,人们是否会改变现有生活方式呢?最近发表在英国医学期刊(BMJ)上的来自剑桥大学的系统性回顾分析表明,那些评估患病风险(例如心脏疾病或某些癌症)的基因检测并不能促使人们选择更健康的生活方式,而负面的检测结果也不会使人们变得消极,让他们的生活方式变得更糟。所有结果都说明,基因检测对于个人行为不会造成任何显著的影响。究其原因,一方面是因为“在之后的10年中可能患糖尿病,是一种长期威胁,而不是一种直接的威胁(例如在鳄鱼出没的水中游泳可能致死),后者更容易改变人的行为”。另一方面,要被改变的行为往往是习惯性的(例如喝咖啡时吃饼干),而且受周围环境的影响(美味便宜的饼干和咖啡随时供应),这些习惯很容易形成。虽然基因检测结果能提供一些有利信息,帮助划分风险等级,使高危人群能够利用筛查、药物或手术等方式预防健康的恶化,但对于一般人群的指导效应还是值得我们反思的。

总的来看,基因检测具有诱人的前景,但是目前人类对自身基因组的研究还处于起步阶段,只有部分基因,如产前无创筛查基因、乳腺癌易感基因 BRCA1/2 突变、癌症化疗药物的耐药基因等能够得到比较准确的结果,但对于大部分疾病,基因检测只能通过统计学分析其相关性。此外,相比美国等西方国家,我国目前的科学和商业环境还不够成熟,基因检测相关的质量标准和监管手段有待完善,检测技术的快速发展导致监管没有跟上,一些并没有资质的机构也匆忙进入这一领域,在数据管控等方面做得远远不够。

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