分子診斷是指套用分子生物學方法檢測患者體內遺傳物質的結構或表達水平的變化而做出診斷的技術。分子診斷是預測診斷的主要方法，既可以進行個體遺傳病的診斷，也可以進行產前診斷。分子診斷主要是指編碼與疾病相關的各種結構蛋白、酶、抗原抗體、免疫活性分子基因的檢測。
基本介紹
- 中文名：分子診斷
- 外文名：molecular diagnosis
- 釋義：套用生物分子學方法做出診斷
- 材料：DNA,RNA,蛋白質
- 核心技術：基因診斷
標本採集,技術種類,基本原理,基本流程,套用領域,發展趨勢,
標本採集
合理的標本採集對保證標本的完整性和核酸的定性/定量檢測的準確性是至關重要的。標本應嚴格按照適當的生物安全指南進行採集，不合適的標本處理會導致核酸降解，產生錯誤的患者檢測結果。
1. 標本識別
標本採集時應明確患者身份及其標本，充分尊重患者隱私。同時應為醫療人員提供合理而充足的檢測和治療相關的信息。標本應牢固地貼上標籤，內容至少包括：識別號、採集日期和時間、標本採集者姓名、標本來源等。
2. 申請單信息
申請單至少包括以下幾點信息：標識號、入院登記號、患者姓名、出生日期、性別、種族、採集日期、標本類型、相關的臨床和實驗室信息、醫生姓名、標本採集的部門、檢測申請原因等。
3. 標本採集
採集人體組織或體液標本時應遵守相關的安全防範措施，佩戴手套，預防標本中血源性病原體的傳播，同時阻止標本被處理人員的脫落細胞污染。特定的檢測方法可能需要額外的預防措施和採集說明，如HPV檢測採集宮頸標本應在醋酸試驗之前。實驗室採用不同的檢測方法時應考慮潛在的干擾和污染來源，正確指導和培訓臨床醫生按照特定方法或檢測體系的標本採集要求進行採集。臨床實驗室收到標本後應儘快將標本信息輸入至實驗室信息系統（LIS），同時應儘快處理接收的標本。如果標本存在如溶血、冰凍血液或標記不當等情況應考慮拒收。
4. 抗凝劑
血液和骨髓穿刺（BMA）標本採集應使用合適的抗凝管或含其他添加劑的試管。試管添加劑的選擇應根據分析物類型、試驗、標本量而定，有研究表明肝素和亞鐵血紅素可能會抑制PCR反應。因此，推薦使用EDTA和ACD抗凝劑檢測血漿或骨髓穿刺標本。如果被測量為細胞內RNA，採集血液或骨髓的設備應包含RNA穩定劑，或者在採集後立即加入RNA穩定溶液。
5. 組織標本
如果無法獲得血液或口腔黏膜細胞（如患者死亡），或者組織標本的基因型同血液或口腔黏膜細胞不同，或者組織為某些潛在感染物質核酸的來源時，可採用組織標本。通常最佳的組織量為1-2g，但由於各種組織所含的DNA和RNA的量不同，採集組織的量也因組織而異。多細胞組織如骨髓、淋巴結、脾適用於基因組DNA檢測，需要的組織量較少。少細胞標本如肌肉、纖維、脂肪組織不是基因組DNA的最佳來源，採集量最好大於1-2g。通常，如果沒有廣泛脂肪浸潤，大於10mg的組織至少獲得10μg的RNA或DNA。不同組織的蛋白質的量和類型各不相同，核酸分離方法也因組織而異。按照特定來源的組織，根據廠家建議分離DNA或RNA。
病理科醫生通常從大塊組織中採取有代表性的部分組織進行固定、染色、顯微鏡檢測和病理診斷，或者選擇有代表性的組織提取DNA或RNA進行分子學分析。一般選擇病灶組織進行檢測、非病灶組織作為對照。對照組織對某些分子檢測是至關重要的，如雜合性缺失分析或微衛星不穩定性試驗。
技術種類
分子診斷是當代醫學發展的重要前沿領域之一，其核心技術是基因診斷，常規技術包括：
（1）聚合酶鏈式反應（PCR）；
（2）DNA測序（DNA sequencing）；
（3）螢光原位雜交技術（FISH）；
（4）DNA印跡技術（ DNA blotting ）；
（7）基因晶片技術（gene chip）。
基本原理
分子診斷的主要技術有核酸分子雜交、聚合酶鏈反應和生物晶片技術。
1.核酸分子雜交技術 具有一定互補序列和核苷酸單鏈在液相或固相中按鹼基互補配對原則締合成異質雙鏈的過程，稱為核酸分子雜交。雜交的雙方是待測核酸序列和探針序列。套用該技術可對特定DNA或RNA序列進行定性或定量檢測。
2.聚合酶鏈反應（即Polymerase chain reaction，PCR）原理：PCR是模板DNA，引物和四種脫氧核糖核昔三磷酸（dNTP）在DNA聚合酶作用下發生酶促聚合反應，擴增出所需目的DNA。包括三個基本步驟：雙鏈DNA模板加熱變性成單鏈（變性）；在低溫下引物與單鏈DNA互補配對（退火）；在適宜溫度下TapDNA聚合酶催化引物沿著模板DNA延伸。
3.生物晶片技術是近年發展起來的分子生物學與微電子技術相結合的核酸分析檢測技術。最初的生物晶片技術主要目標是用於DNA序列測定、基因表達譜鑑定和基因突變體檢測和分析，所以又稱為DNA晶片或基因晶片技術。由於這一技術已擴展至免疫反應、受體結合等非核酸領域，出現了蛋白質晶片、免疫晶片、細胞晶片、組織晶片等，所以改稱生物晶片技術更符合發展趨勢。
基本流程
大部分分子診斷實驗室的核心技術都主要集中在檢測特異性、相對較短的DNA或RNA片段上。該技術能診斷傳染性疾病、鑑別影響藥物代謝的特殊基因變異型或檢測與疾病有關的基因，如與癌症有關的基因。這些檢測的核心是實時定量聚合酶鏈反應（PCR）、轉錄調節擴增（TMA）、靶向擴增和信號擴增等類似技術的套用。桑格排序和DNA片段分析或採用毛細電泳法的凝膠法都是分子診斷實驗室的關鍵技術，但他們通常還包括檢測過程中的擴增步驟。為了能順利套用那些採用DNA和RNA來診斷疾病的檢測，分子診斷實驗室必須要使用定義明確的工作流程，從而得到穩定的、有效的結果，而當前已存在能幫助診斷實驗室實現每個工作流程流水化的特殊工具。
檢測的基本流程如下所示：
1、樣本收集和製備。 從樣本中提取出用於檢測的基因。
2、擴增：一旦分離出基因物質，必須立即將其擴增到可檢測數量，以便做出診斷命令。
3、檢測：獲得足夠的目標物質後，光型感測器將讀取與即將檢測的目標物質相對應的信號。信號必須是單一的或多樣的，從而實現一次反應（如多通道檢測）中檢測到多種目標物質。
4、數據分析：對在檢測步驟中讀取出的信號進行分析。將分析結果轉換為實驗室人員隨時可以解釋的信息，從而最終為臨床醫生提供診斷結果。
套用領域
發展趨勢
世界各國高度重視分子診斷技術的發展，基因晶片將成為新一代分子診斷試劑開發的主流。基因晶片是分子生物學、微電子、計算機等多學科結合的結晶，綜合了多種現代高精尖技術，被專家譽為“診斷行業的終極產品”。基因晶片具有同時能夠檢測多個靶點的功能，具有快速有效的特點。因而基因晶片成為新一代分子診斷試劑的主要開發方向，但其成本高、開發難度大，產品種類很少，只用於科研和藥物篩選等用途。基因晶片的大規模臨床套用還存在尚未克服的技術缺陷，主要是由於晶片診斷特異性和靈敏度低、晶片診斷成本高昂和晶片診斷配套儀器價格昂貴等原因。全球，雖然只有少數的晶片可用於臨床診斷，但國內基因晶片技術已經處於世界領跑的地位。基因晶片技術將是螢光定量PCR 檢測技術最具挑戰的潛在對手，主要是：螢光定量PCR 技術一次只能檢測一個或幾個目標基因，而基因晶片技術可以實現對大量目標基因的同時檢測。隨著人類基因組計畫的進展，基因晶片在國內外已成為研發熱點。若基因晶片技術迅速成熟並大規模產業化，將對螢光定量PCR 檢測產生較大的衝擊。不過，基因晶片的大規模臨床套用還存在尚未克服的技術缺陷，主要是由於晶片診斷特異性和靈敏度低、晶片診斷成本高昂和晶片診斷配套儀器價格昂貴等原因，預計螢光定量PCR 檢測技術在今後5 到10 年內可保持領先。
