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一滴血里的大秘密,你不能不知道哦!
来源:东岱科学器材日期:2018-06-12 14:36:00浏览次数:次
1 一滴血里的秘密
一个体重60kg的成年人,总共有多少血液?大约5升。那么我们抽取一试管的血液,又抽取了多少?大约是3-5毫升。不管我们是做常规检测,还是基因检测,我们的健康信息都储存在这么一试管的血液里。那么在一滴血里,有什么?红细胞,白细胞,血小板。我们做基因检测,测的是什么细胞?白细胞。因为白细胞有细胞核,细胞核里有DNA。成熟的红细胞为了增加血氧的携带能力,把细胞核“丢掉了”;只有未发育成熟的红细胞,才有细胞核。而血小板是我们出血之后让血液粘稠、凝固,不再出血的物质。
如果在成年人身上发现红细胞里有细胞核、有DNA,说明了什么?(答:有部位发育不健全?)猜得有点靠谱了——说明肚子里的孩子发育还没有健全。如果在女性血液中发现了含有细胞核的红细胞,这说明这位女性有宝宝了。
那么,在成人的细胞中,除了红细胞、白细胞、血小板之外,还有什么?我们还能检测到游离的DNA。游离的DNA可能是谁的?首先,可能是自身的细胞凋亡后的DNA。
也有可能是宝宝通过脐带和母体血液交换带来的游离DNA——做无创产前基因检测NIFTY,测的就是这个,而不是刚才说的有细胞核的红细胞。这里有个专门的指标,叫“胎儿浓度”。简单理解,指的是宝宝的游离DNA在妈妈DNA里的比重,这个浓度在3%-8%之间。
宝宝和妈妈的DNA在血液里混在一起,如何来判断这个DNA到底是孩子的,还是妈妈的?正好来讲一下NIFTY这个技术,当年是怎么发现的。当年研究人员偶然发现,在怀孕妈妈的血液当中竟然找到了Y染色体;后来发现怀的是个男孩。通过这个发现,原来宝宝的DNA是可以通过脐带交换到妈妈的体内的。所以对男孩来说,胎儿浓度特别好测,只要看Y染色体有多少就可以了。女孩呢?华大基因开发出了一套算法,能精准算出女孩在妈妈体内DNA的胎儿浓度是多少。大家有兴趣可以自己了解一下。
那么除了细胞凋亡和宝宝的之外,游离DNA还来自哪里?肿瘤。为什么会有肿瘤的游离DNA?原理是一样的,肿瘤细胞也有生长周期,它一旦破裂,它的DNA也会在血液里出现。肿瘤的DNA和普通的DNA是有显著差别的。普通细胞的DNA有23对染色体,其中任何一条把它打开,才是双螺旋;双螺旋取出其中一段,才能看到A、T、C、G,而且它们永远是两两配对。而在这个层面上,动物、植物、细菌、病毒大部分都是这样编码的。RNA病毒可能还会有U。那么肿瘤为什么会显著不同呢?
肿瘤的DNA可能是二倍体、四倍体甚至八倍体,因为体量变大,所以它对能量的需求也远大于普通细胞。所以我们在做PET-CT的时候,其实就是把一些标识物放入我们体内,随着肿瘤细胞吸收能量,这些标识物就会在肿瘤细胞周围聚集,我们就能精准定位肿瘤细胞了。
此外,动植物的DNA也会以游离DNA的形式出现在人的血液内;还有外来入侵的细菌、病毒等的遗传物质也会在我们这滴血里体现出来。另外,蛋白质protein、小分子small molecule也是蕴含在一滴血中的重要信息。蛋白质分解出来变成氨基酸,其它的小分子还包括维生素、脂肪酸、激素、重金属等。
现在,一滴血里到底有什么,我们大概已经知道了;那么什么是“生死染”?这与这滴血又有什么关系呢?
2“生死染”全贯穿
说到“生、死、染”,这个“生”最直观,就是去查宝宝的出生缺陷。在这个领域,很多人觉得现在NIFTY能查的,仅仅是新生儿的唐氏综合征等染色体异常疾病;其实,结合百万大数据,现在已经能够检测到怀孕妈妈的孕期肿瘤了。肿瘤就对应着“死”,而细菌、病毒则对应着感染,也就是“染”。 “生、死、染”指的就是这个。
那么这滴血里查到的蛋白质、小分子又对应着什么?这部分对应的检测方式——质谱。另外我们还能把我们健康的细胞“存”起来。孩子出生,我们可以去存脐带,或者去存胎盘,其意义是保存具有全能分化能力的干细胞。
生
其实,从DNA的层面完全可以贯穿“生、死、染”三个方面。“生”,除了唐氏综合征之外,包括地贫和大量的单基因疾病也都可以检测出来。目前对复杂基因疾病的研究还在路上。
比如地中海贫血就是一种典型的单基因疾病。它是由于一种叫“珠蛋白”的蛋白质发生突变后,无法继续编码,导致细胞中少了一种蛋白质,人体也就少了一种功能,红细胞不再是饱满的圆形,携带血氧能力也就变差了。目前来看,单基因病的原因是比较清晰和明确的。单基因病指的是这一类型的疾病的统称。
目前有一项检测叫新筛,就是新生儿遗传疾病筛查,包括遗传性耳聋,苯丙酮尿症。这一类的疾病新生儿在出生的时候去查,有或者没有,就已经很清晰了,也可以随之决定他的饮食、用药、生活习惯等等。
死
“死”这一块,主要指的是肿瘤。目前中国发病率最高的肿瘤是什么?男性是肺癌,女性是乳腺癌。死亡率最高的,男性和女性都是肺癌。而在美国,肺癌发病率只能屈居次席,发病率最高的,女性是乳腺癌、卵巢癌,男性是前列腺癌。都是一些激素类的肿瘤
不同的肿瘤的致病机理不一样,也可以分为先天的,也就是遗传性的;还有后天的,因为环境等作用导致发生突变或感染的。肺癌是典型的由于环境刺激导致的,现在所有的证据都没有显示肺癌和遗传相关。肺癌又可以分为“小细胞肺癌”和“非小细胞肺癌”, “非小细胞肺癌”又可以分为大细胞肺癌,腺癌,鳞癌。那么从基因的角度去看,能做什么?小细胞癌,基本没有什么能做的;非小细胞癌里的鳞癌,也是基本没有手段;在中国发病率较高的,是非小细胞癌里的腺癌和鳞癌。腺癌我们可以简单理解为癌变“进到肉里了”,怎么进去的?举个例子,pm2.5。pm2.5的颗粒非常微小,小到可以渗透到肺的“肉里”。相比之下,鳞癌的常见致病原因是吸烟,烟的颗粒要比pm2.5大得多。(雾霾可能导致肺癌目前并没有相关研究证实,只是一种猜测。)
目前,我们可以查EGFR基因来确定腺癌的病情。这个检测也对靶向药物的使用具有指导意义。这里可以顺便科普两个概念:液体活检和肿瘤早筛。先说液体活检。如果已经是晚期肿瘤患者,可以使用液体活检来检测。对于晚期病人来说,抽血检查和提取部分原发位置病变组织检查,其相似度达到80%。因为对肿瘤晚期患者来说,他的肿瘤细胞已经破裂,在血液细胞中的存量较大,抽血已经足够找到活的组织细胞进行检测。而肿瘤早筛则是在没发现肿瘤之前,早期进行检测,去发现肿瘤细胞。但二者的技术原理是一样的。
那么,后天发生的肿瘤除了肺癌之外,还有什么在中国高发的?消化道肿瘤。包括食道癌、胃癌、结直肠癌。消化道肿瘤是怎么产生的?大部分都是食品安全、饮食习惯所导致的。例如山西有个村庄喜欢喝烫酒,长年累月的习惯导致食道受到很大的、反复的伤害,从而导致食道癌。胃癌,也是由于类似的原因。此外,还有由外来入侵病毒感染导致的癌症,包括HPV,EBV,HBV,HTLV,HP等。另外,外界刺激也会导致肿瘤的发生。比如白血病。
再说说遗传因素。有十几种肿瘤是有遗传因素的。安吉丽娜朱莉是一个典型的案例。她的母亲和姨妈都是乳腺癌,她做了基因检测发现跟乳腺癌相关的基因突变,她患病风险高于普通人。但此刻并没有患病。她决绝地切除了乳腺。此后检查又发现卵巢有癌前病变,又切除了卵巢。乳腺癌、卵巢癌的遗传基因是一样的,都跟激素分泌有关。如果是男性后代,可能有前列腺癌风险。
所以肿瘤的发病原因,非常复杂,有遗传的因素,有后天环境影响,有生活习惯诱发,有病毒感染导致。良好的生活环境、生活习惯,至少可以减少肿瘤发生的概率。
染
感染,从基因检测的角度来讲,可以做的事情很多。感染包括:细菌、病毒、寄生虫、支原体、衣原体、其他微生物。
由不明感染源导致的发烧、感染、甚至病危,一旦精准找到是哪一个病毒、哪一个细菌导致的感染,就可以精准找到对应的武器。此前我们遇到很多不明感染,医生会凭借经验使用广谱抗菌抗生素,不行再换一种药。这样一来会凭空杀灭很多好的细菌,导致免疫力下降。二来,有些细菌病毒,广谱抗生素无效,需要特定的药物。
出现感染先查到底是哪种感染源在作祟。细菌、病毒、寄生虫、支原体、衣原体、其他微生物,治疗手段截然不同,应当有针对性地干预。这是基因检测技术大有可为之处。
比如Illumina公司的明星产品MiSeq基因测序仪,可以对未知物种全基因组测序,已知物种再测序,全基因表达组定量分析,全基因组小RNA分析,染色质免疫互沉淀(ChIP)研究,转录组分析,扩增子测序,外显子测序,定向重测序等。
对于一些疾病或肿瘤的初步判断,也可以采用实时荧光定量PCR技术,这项技术简单迅速,可以作为快速响应方案,比较适合疾病预防控制中心和医院的检验科、病理科等。当然,亦可用于肿瘤的研究或者是试剂盒的研发工作,这里重点推荐一下Roche公司的LightCycler 480 II,搭配Roche旗下的TIB,KAPA试剂盒产品,可以实现最简单的相对定量实验研究,也可实现困难的呼吸道/胃肠道病原体多重检测。
3 总结
一滴血里虽然蕴含了这么多秘密,但市场上所谓一滴血验癌却又夸大其词了。以现在的检测技术,至少要一管血。有些肿瘤项目的检测甚至要好几管血。
基因对于人的健康到底意味着什么?
打个比方,人的生命方程式可以简化为:L=ax+by+cz。x, y, z是基因相关的生、死、染,比如感染了埃博拉病毒,z变成了负无限大,那么其他几个再健康,生命也会归零。我们能做的,就是在a, b, c三个变量上尽量去给生命赋能,通过我们的检测和干预让生、死、染中不可避免出现的负数,给生命带来的影响达到最小。
本文源自:guokr.com
作者:项飞