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四大主流分子诊断技术分别是什么?
分子诊断是指利用核酸或蛋白质作为生物标记进行临床检测的诊断技术,分子诊断技术为疾病的预测、诊断、预防、治疗和转归提供了信息和决策依据。在面对各种突发性传染性疾病时,快速、准确的分子诊断是最经济有效的措施,此次新冠疫情中,核酸检测等分子诊断技术的积极作用充分证实了这点。
近年来,分子诊断技术发展迅速,目前主要分为四大类,分别是基于核酸分子的杂交技术的分子诊断技术、基于 PCR 技术的分子诊断技术、基于基因芯片技术的分子诊断技术和基于基因测序技术的分子诊断技术。
基于核酸分子杂交技术的分子诊断技术
核酸分子杂交技术是指不同来源的2条核酸单链,在一定条件下以碱基互补配对的原则特异性形成双链,包括 Southern印迹杂交、Northern印迹杂交、原位杂交、荧光原位杂交(FISH)等技术。
其中FISH是应用有荧光标记的探针与靶片段形成杂交体,通过荧光检测体系获得待测DNA的相关数据,具备特异性强、检测速度快的特点,在产前诊断领域应用广泛。
基于 PCR 技术的分子诊断技术
PCR技术,即聚合酶链式反应,指体外扩增目的核酸片段的技术。PCR技术主要包括荧光实时定量PCR和数字PCR。
荧光实时定量PCR技术的操作过程在封闭体系中进行,能够有效降低污染概率,并且可通过对荧光信号监测从而进行定量检测,在临床应用最为广泛,已成为PCR中的主导技术。
数字PCR也称为单分子PCR,其原理是将单个核酸分子放在独立的反应单元中进行PCR扩增后,检测反应室终点荧光并进行分子计数统计实现定量分析。由于具备高灵敏度、高精确度的特点,不易被PCR反应抑制剂干扰,且无需标准品就可实现真正意义的绝对定量,而成为研究热点。
基于基因芯片技术的分子诊断技术
基因芯片技术的原理是将大量已知序列的核酸探针固定在基片表面,再将其与靶核苷酸杂交,通过对探针的检测获得待测样品的序列信息。基因芯片依据探针的种类分为cDNA 微阵列芯片和寡核苷酸微阵列芯片。
基因芯片技术具有自动化程度高、操作简单、通量高等特点,在基因分型、基因表达、单核苷酸多态性检测等方面均有广泛应用。
基于基因测序技术的分子诊断技术
基因测序技术始于 1977年由 Sanger发明的DNA 双脱氧链末端终止测序法,因准确率极高被认为是基因测序的“金标准”,但也同时因成本高、通量低而限制了其在临床方面的应用。进入21世纪后,基因测序技术快速发展,第二代及第三代测序技术相继发明。
第二代测序技术也称高通量测序(HTS)技术,基本原理是将基因组分割成短片段,对短片段测序再进行拼接,具备检测用时短、灵敏度高、通量高、经济等诸多优势,是目前临床应用最广的测序技术。第三代测序技术主要是以单分子测序及纳米孔测序为代表,它无须核酸扩增,读长明显优于HTS技术,可在基因组水平辅助个体化医疗,是未来发展的主要技术方向。
四大主流分子诊断技术在临床各领域的广泛应用,为疾病的预防、诊断、治疗等提供了科学有效的检测数据,
其技术的革新同时大大推动了精准医疗的发展。