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梅零落 2018-06-04


中心法则简介

分子生物学的中心法则(Central dogma of molecular biology)又译分子生物学的中心教条。首先由佛朗西斯·克里克于1958年提出,并于1970年在《自然》上的一篇文章中重申:分子生物学的中心法则旨在详细说明连串信息的逐字传送。它指出遗传信息不能由蛋白质转移到蛋白质或核酸之中。

The central dogma of molecular biology deals with the detailed residue-by-residue transfer of sequential information. It states that such information cannot be transferred from protein to either protein or nucleic acid.

换句话说,遗传信息传到蛋白质之后,不能回流到核酸之中。

   中心法则经常遭到误解,尤其与遗传信息“由DNA到RNA到蛋白质”的标准流程相混淆。有些与标准流程不同的信息流被误以为是中心法则的例外,其实朊病毒是中心法则现时已知的唯一例外。

遗传信息的标准流程大致可以这样描述:“DNA 制造 RNA,RNA 制造蛋白质,蛋白质反过来协助前两项流程,并协助 DNA 自我复制”,或者更简单的“DNA → RNA → 蛋白质”。所以整个过程可以分为三大步骤:转录、翻译和DNA复制。对于 RNA 的最新了解,告诉我们还有剪接和编辑。

[末尾福利]:不喜欢文字吗,可以看YouTube视频:https://www.youtube.com/watch?v=bZ376dKQAA0

DNA:一图带你了解

ctDNA的NGS测序

背景
  • 近几十年,对肿瘤致病机理的认识不断加深,治疗手段更加有效,然而肿瘤死亡率并没有明显下降。

  • 近几年,免疫治疗在一些肿瘤的特定人群中取得了巨大成功,然而只能应用于晚期患者。

  • 早期确诊肿瘤患者的生存率是晚期肿瘤患者的5~10倍。

  • 对子宫颈癌和结直肠癌的早筛,已经使其死亡率急剧下降。对其他癌肿的早筛,将有利于死亡率的降低。

ctDNA

它是指肿瘤细胞体细胞DNA经脱落或者当细胞凋亡后释放进入循环系统,在人体血液循环系统中不断流动的携带一定特征(包括突变、缺少、插入、重排、拷贝数异常、甲基化等)的肿瘤基因组DNA片段。学者们对于ctDNA的释放机制还没有完全掌握,通过研究,推测其来源主要有:1、来自于坏死的肿瘤细胞;2、来自于凋亡的肿瘤细胞;3、循环肿瘤细胞(CTC);4、来自于肿瘤细胞分泌的外泌体。

基于NGS的ctDNA的检测能够直接反应肿瘤特征
  • 从TCGA中的数据来看,肿瘤有非常高的异质性。此外,肿瘤微环境和免疫系统也会影响肿瘤的进化和恶性程度。因而,仅用有限的蛋白或核酸标志物,很难高敏感、高特异地检测。

  • 已有研究表明,在早期肿瘤中也会有ctDNA的释放。但不同肿瘤类型和分期对ctDNA浓度的影响还不清楚。

  • 肿瘤是一种基因病,ctDNA的变异可以直接反应肿瘤细胞变异。因而,ctDNA可能比下游的蛋白或代谢物有更高的特异性。

  • 为了覆盖大部分的癌种,需要同时检测许多基因的突变。NGS测序技术在能够检测多基因的同时,还能进行高深度测序从而在大量的非肿瘤来源的血浆游离DNA中可靠地检出ctDNA。

ctDNA肿瘤筛查研究项目:CCGA和BloodPAC
  • 现有的一些研究项目

  1. CCGA(Circulating Cell-Free Genome Atlas)项目,由GRAIL公司启动。目的是构建常见肿瘤血浆DNA突变参考库和健康人血浆DNA突变背景库。该数据有10,000+样本,使用NGS进行足够深度和广度的测序,并使用机器学习算法来建立区分肿瘤患者和健康人的分类器模型。

  2. “癌症登月计划”也宣布了BloodPAC计划(Blood Profiling Atlas in Cancer),目的也是为了解析肿瘤患者血浆中的肿瘤信号。

总结

新一代测序技术( NGS)已经走进了临床,在很多临床应用领域里占据了一席之地,尤其是在肿瘤分子诊断领域(cancer molecular diagnostics)更是当仁不让的主力军,因为临床医生们需要根据患者的个体基因组信息对他们进行区分,实施个性化诊疗工作。

ctDNA仍然存在较多的问题需要学者们去探索。将ctDNA检测出基因突变直接用于临床上指导治疗尚无充足数据支持。虽然现在各种基因检测技术发展和完善非常迅速,但至今还没有一个可以作为基准的定量测量标准和统一的检测分析方法。如何制定出一套标准化检测ctDNA的方法是在未来将其应用于临床的关键。理论上,ctDNA对乳腺癌的诊治是具有明确的临床指导意义的,值得通过大量的基础实验和临床试验对ctDNA进行研究,期待ctDNA在未来成为乳腺癌精准治疗的重要手段。

参考资料:

1.医学百科:分子生物学中的中心法则

2.为自由故的博客-中心法则

3.Next-Generation Sequencing of Circulating Tumor DNA for Early Cancer Detection

4.新一代测序技术(NGS):在临床诊断中的应用

5.循环肿瘤DNA在乳腺癌诊疗中的应用

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