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外周血游离DNA的发现历程

(2014-04-10 10:25:00)
标签:

华大基因

华大医学

游离dna

健康

外周血

分类: 基因组医学实践

  http://s12/mw690/004jUbpDzy6HZvuKHvd8b&690

   

    近几年,随着基因组医学的发展,通过游离DNA进行无创产前检测,已逐步应用于临床,并引起了外界的广泛关注。

 

    我们都知道绝大多数人类DNA位于细胞中,但不管是健康的人群还是患病人群,都有小部分DNA位于细胞外,称为游离DNA(cell-free DNA)。外周血中也存在游离DNA, 称为外周血循环DNA(Circulating DNA in plasma or serum)。后来科学家发现,在孕期母体血液中,有一少部分游离DNA来源于胎儿,这一少部分DNA就被称为游离胎儿DNA(cell-free fetal DNA,cff-DNA)。

 

    1997年,YMD Lo等在国际著名医学期刊《柳叶刀》(Lancet)上,报道了在怀有男胎孕妇的外周血中检测到了Y染色体存在,从而证明了孕妇外周血中存在胎儿的游离DNA。随后,相关研究又发现胎儿游离DNA在孕妇外周血中的检出时间,主要与胎龄有关,胎龄越早胎儿成分相对越少。这一发现对孕妇进行无创产前检测具有重要的诊断意义。

 

    说到外周血中的游离DNA,目前的文献记录显示是20世纪40年代两位法国科学家Mandel和Metais最早发现的。他们的研究发表在1947年SOCIÉTÉ DE BIOLOGIE DE STRASBOURG 杂志上。这是一篇法语论文。很多关于NIPT的论文都提到了这篇文献,所提供的论文信息一致如下:Mandel P, Me ́tais P. Les acides nucle ́iques du plasma sanguin chez l’homme. C R Acad Sci Paris 1948; 142: 241–243。这两位科学家的这一发现一直未被引起关注,直到60年代循环DNA新进展才重新被人们认识。

 

    寻找这篇70年前的论文费了些周折,最后在法国的朋友从巴斯德研究所获取到了这篇论文。不过,找来的文献(图1)却显示,除了论文题目、作者以及页数外,其发表的期刊与时间都与目前文献引用的信息有出入(算是一个小插曲,有的时候,我们看到的白纸黑字的信息未必可靠)

http://s13/mw690/004jUbpDzy6HZtTSExKac&690
1  Mandel PMe ́tais P的发现外周血游离DNA的论文

 

       1966年,美国纽约洛克菲勒大学的研究人员Henry H Kunkel 博士等人,发现在部分系统性红斑狼疮患者的血清中存在游离DNA。这些DNA可以与血清中某些抗体起反应,从而参与该疾病的病理过程。这项工作1966年发表在 J Clin Invest杂志上(图2)。这个杂志1924年创刊,目前还在发行,2012年影响因子为12.812

http://s7/mw690/004jUbpDzy6HZvEjcZEe6&690
图2  Henry H Kunkel 等1966年发现在部分系统性红斑狼疮患者的血清中存在游离DNA

 

    随后,瑞士日内瓦大学的Philippe AnkerMaurice Stroun等发现在肿瘤患者的外周血中存在游离DNA。这两位科学家时任该大学植物生理系学者,因热衷研究肿瘤患者血浆中的循环DNA,研究方向有所偏离,70年代曾几乎被学校除名。经过三十余年的不懈努力,他们的第一部关于循环DNA的专著于2000年出版(图3)。

http://s6/mw690/004jUbpDzy6HZvOOqWhf5&690

    Philippe Anker与Maurice Stroun 在此期间发表了一系列关于外周血游离DNA的论文,主要围绕这些DNA与肿瘤的关系。1987年的一篇论文中,他们对37例恶性肿瘤患者血浆进行了研究,其中10例标本中都分离出了游离DNA。那个时候分子生物学技术刚刚兴起,他们当时采用的还是传统的酚氯仿抽提技术,所需要的外周血量也比较大(需要采集50ml外周血),试验难度可想而知。初步鉴定的血浆游离DNA为双链,大小范围分布约为21Kb~不到0.5kb。在随后的研究中,他们通过一种自己开发的体外DNA合成试验(In vitro DNA Synthesis Test),对癌症患者血浆中的DNA的特性有了基本的判断,这种测试的基本原理是当测试反应中加入致癌剂时,肿瘤源性的DNA链稳定性会下降。到了90年代,在肿瘤患者血浆游离循环DNA上相继检测到了K-ras等基因的突变。

   

    以上列举的仅仅是外周血循环游离DNA几篇比较有代表性的论著。如同很多其他领域的科学发现和技术发明一样,绝大多数成就都非一蹴而就。正是因为有了这一步步的日积月累,科技才有了日新月异的发展。谁又能想到,七十多年前一个看似不起眼的发现,其引发的新技术变革会给医疗实践带来如此重大的影响!也让我们向那些为科学与技术做出贡献的人们致敬,包括那些大众熟知的科学家们以及更多默默无闻的英雄们!

 

   这篇文章的准备颇花了一点气力。在此感谢为本文提供灵感以及帮助收集素材的同事们!


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