1999年12月初,英國《Nature》雜誌刊登Dunham等216位科學家聯合署名的人22號染色體DNA序列的學術論文。是人類基因組計劃實施以來,在DNA大規模測序上的一項突破性進展,精準醫療理念的提出和實施,則歸功於醫學領域的基因組學的突破。
美國前總統歐巴馬2015年宣布「精準醫療」元年,英美各國政策推動投入基因定序,廣泛蒐集個人檢體建置人類生物資料庫,期望藉由研究特定基因與疾病的關聯達到預防性治療。
目前主要的應用在於輔助生殖、產前篩檢,未來發顫最大的領域則在於個人化腫瘤治療、早期腫瘤篩檢。根據Illumina報告,目前全球基因檢測市場最大宗為癌症檢驗占50%,科研服務占25%,產前檢測占10~15%,傳染病占5~10%。
上述精準醫療包括精準診斷與精準治療,腫瘤精準治療前提是精準診斷基礎之上,早期篩檢、個體化診療需求持續提高。從技術平台來看,基因定序可以做全基因組檢測,其他方法(PCR、FISH、生物晶片)僅能對已知序列的一個或多個位點進行檢測,未來主要技術應為全基因組序列篩檢,PCR等則應用於個人化治療需要快速響應檢測使用。
第一代 Sanger基因定序技術,主要是指1975年由Sanger與Coulson發明的定序技術(ddNTP Chain-termination, or Sanger Sequencing,是目前臨床上分子診斷主要定序技術。
第二代基因定序技術(NGS),又稱為次世代定序,為目前使用最為廣泛,以Illumina及Life (Thermo Fisher Scientific)為主要廠商代表。由於其具備高通量、高準確度的優勢,讓NGS迅速成為基因體研究的重要工具;臨床上更是快速的被拿來研究與探討眾多疾病問題,尤其是癌症的治療。2013年美國總統歐巴馬推動的精準醫療計畫(Precision Medicine Initiative),更是讓NGS技術廣泛進入臨床研究的重要里程碑。
定序分析的速度加快、價格降低、性能提升,三大因素使得NGS迅速被臨床研究廣泛利用,觀察基因定序價格的下跌,以超越摩爾定律的速度進行,目前已達到每人約1,500美元以下的價格,由此可見基因定序技術正被人們廣泛接受。
精準醫療概念之下,同一疾病、不同個體間存在差異,這會影響臨床醫師用藥準則(sop),次世代定序(next generation sequence,NGS)做為臨床研究重要工具的,已加速運用於臨床診斷。根據研究機構TrendForce預估,NGS設備全球市場規模在 2017年估計達到50億美元,預計2025年可達約 231 億美元,2017-2025 年複合成長率約21%。
體外診斷醫療器材(In Vitro Diagnostic Devices,IVD),指用於疾病或其他狀況診斷之試劑、儀器與系統,不直接接觸人體,利用取自人體的血液、尿液、其他體液或組織切片,進行人體外試驗或分析的醫療器材。
醫檢學的正確率用「敏感度(sensitivity)」或「特異性/專一性(specificity)」兩種方式定義,敏感度(sensitivity)又名真陽率,此概念是「正面表列」,檢驗結果為陽性且正確。特異性(specificity)又叫真陰率,此概念是「負面表列」,檢驗結果為陰性且正確。
快篩不同於PCR檢測,目的為提供一個簡單而且快速(通常約15分鐘)的判讀檢驗,不須專業儀器、可以在診間或病房直接操作,但缺點是敏感性(sensitivity)不高(約10%~70%),由此產生的偽陰性(false negative)問題,使得快篩是陰性也不能斷定該病患未被感染。
病毒的免疫快篩還有兩種檢測方式,第一種是是用抗體測抗原,採取檢體的方式,從鼻腔深處或口腔內用探棒挖出鼻涕或痰作為檢體,直接檢測病毒是否存在(直接證據),此法專一性高無偽陽性問題。
第二種是用(重組)抗原測抗體,意思是找到曾經被病毒感染產生的抗體(間接證據)。抗原測抗體又名「血清免疫球蛋白檢測」,方法是取得樣本血液分離出血清之後,在裡面找 IgM / IgG / IgA幾種免疫球蛋白。檢測結果IgM陽性代表「最近受感染」或「正在感染」;IgG陽性代表 「曾經感染」
實驗室可提供流感病毒診斷包含:一、病毒快篩。二、病毒培養。三、分子生物診斷(核酸萃取、PCR。病毒快篩的優點是操作簡單、報告快;缺點是病毒量低時易造成偽陰性。以流感的快篩舉例,問題只出在有「偽陰率」(敏感度不夠高),不太有「偽陽」問題(專一度很高,不會有實際沒患該病卻測出陽性的情形)。
因此快篩在臨床檢驗上若為陽性結果,幾乎可以確定患者遭受感染;但其缺點為敏感度略嫌不足,只有50-80%,受到檢體內病毒活性及病毒量的因素,容易造成偽陰性;此狀況出現時,醫師就需要針對其症狀再加以判定,或是等候病毒培養、RT-PCR結果確認。
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