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微衛星穩定檢測方法

發布時間:2023-08-06 17:12:31

㈠ 求助:免疫組化和基因檢測的區別是什麼

免疫組化和基因檢測都對現在醫學檢查很重要,特別是在腫瘤治療中,免疫組化現在幾乎是必不可少的,可以幫助確定腫瘤的原發位置、預後以及對葯物的敏感性,屬於醫院分子病理科的檢查范圍;基因檢測是發現個體中基因的缺陷,涉及更多的遺傳性或基因突變導致的疾病,並不僅僅局限於腫瘤。除了這些再通過以下一些對比幫助您了解免疫組化和基因檢測的區別問題。
免疫組化和基因檢測的材質不一定相同
免疫組化一般通過取得患者的組織,通常會使用穿刺、手術等方式獲取,然後進行冰凍、切片、染色、分析等最終確定,由病理科負責檢驗。
基因檢測大部分是採用外周血或者體液就可以進行,個別一些也需要病理組織做檢驗,目前大部分在基因檢驗公司進行,比較少的醫院內部做基因檢測。
免疫組化和基因檢測對癌症治療的幫助不同
免疫組化是可以幫助醫生判斷腫瘤的原發位置,腫瘤惡性程度及預後效果,對於葯物的使用也有指導。
基因檢測目前則主要偏向於葯物的使用,在少部分基因缺陷的群體中有一定的預測關系;目前比較常見的包括微衛星不穩定MSI或基因錯配修復缺失dMMR,還有BRCA1/2缺失的患者。
這里需要說明:微衛星不穩定與基因錯配修復有一定的關系,存在基因錯配修復確實的患者屬於微衛星不穩定;但是反之並不一定。
微衛星不穩定和基因錯配修復的檢測可以通過免疫組化或者PCR基因檢測方法進行,目前新確認二代基因測序方法也是可以的。
免疫組化和基因檢測面對的病症並不相同
免疫組化主要是腫瘤科使用,主要是需要確定腫瘤的分子分型;大部分是在影像檢測之後。
基因檢測面對的群體比較廣泛,健康群體也是可以的,包括腫瘤在內的其它疾病患者都可進行。
如果說免疫組化和基因檢測在腫瘤中的作用也是不相同的,比如肺癌的EGFR突變,免疫組化是可以測出陽性;基因檢測則可以測出EGFR相關外顯子(18-21)和密碼子的突變位置,這樣指導靶向葯物使用更加具體。
免疫組化和基因檢測在現代醫療中的使用都比較常見,由於其中部分檢查項目是重合的,讓很多認真的患者認為是在重復檢查,但是從實際使用中兩者還是有很多細節上的區別。比如Ki-67這個指標,就在免疫組化檢查中很常見,而基因檢測並沒有。所以患者在治療前要遵從安排做好各項檢查,尤其是精準醫療時代,只有對疾病把握的更全面充分,治療才能更精準和有效。

㈡ MSI 檢測方法概述

微衛星( Microsatellite )序列是遍布於人類基因組上數百萬個基因座( loci )中的短串聯重復( short tandem repeats , STR )序列。

通常由 1-6 個重復(如單核苷酸、雙核苷酸重復等)的鹼基串聯重復排列 10-50 次。

微衛星不穩定( MSI/MSI-H ),由於在 DNA 復制時錯配修復 ( MMR ) 基因的功能缺陷,導致串聯序列發生插入和缺失突變,引起 MS 序列長度改變的現象。

這種類型的體細胞突變會導致抑癌基因失活或破壞其他非編碼調控序列,從而起到致癌作用。

MSI 作為可作為一種獨特的分子表型,存在於多種癌症中,包括結直腸癌,子宮內膜癌,胃癌,前列腺癌,卵巢癌和成膠質細胞瘤等。

並且 MSI 能夠預測免疫檢查點封鎖療法在實體瘤中的療效。因此,檢測 MSI 狀態在腫瘤臨床診斷和預後治療上具有重要意義

目前, MSI 檢測方法主要有三種:

IHC 方法使用相應的抗體,通過對 4 種 DNA 錯配修復蛋白( MLH1 , PMS2 , MSH2 , MSH6 )在細胞核內的表達情況,來確定細胞內是否存在錯配修復功能缺陷。

如果其中任何一個蛋白出現表達缺失,則會被判定為錯配修復缺陷( dMMR ),相當於 MSI-H ;如果四個蛋白全部表達,則判斷為錯配修復功能正常( pMMR ),即 MSI-L 或 MSS 。

其優勢在於應用性廣泛,並且能確定哪些 MMR 蛋白在腫瘤中細胞中表達缺失。

但是, IHC 本身存在主觀性,同時受抗體質量和實驗因素等影響,有時無法檢出某些定性蛋白的變化,導致 MMR 結果偶有報錯。

主要採用多重熒光 PCR 結合毛細管電泳的方法,通過 PCR 擴增特定的微衛星序列,然後通過毛細管電泳比較腫瘤組織與正常組織微衛星序列長度的差異來判斷該位點是否存在 MSI 現象。

這種檢測方法是公認的 MSI 檢測的金標准,也是使用最廣泛的方法。

最開始使用的是 National Cancer Institute ( NCI )推薦的 5 個位點:

通過如下方式來判斷結直腸癌的 MSI 狀態:

有研究表明, MSS 和 MSI-L 之間沒有明顯的腫瘤生物學特徵差異,因此,臨床上將 MSI-L 也歸類為 MSS 。

後來有研究指出,二核苷酸重復較單核苷酸重復的位點敏感性更低,且存在高度的個體多態性,需要配對的腫瘤和正常樣本對照才能得出結果。因此,降低了檢測的靈敏度。

因此,有人提出 pentaplex panel ,包含五個單核苷酸重復的位點:

無需配對正常的樣本,且性能更高,但是在 MSH6 缺陷型腫瘤中性能不高

目前使用更多的是 Promega 系統,包含:

PCR 檢測方法不僅彌補了 IHC 在因非截斷式錯義突變導致的 MSI 無法檢出的漏洞,同時還具備良好的可重復性。

但是,其檢測的基因( panel )的位點較少、通量較低、無法提供具體的基因突變信息,而且實驗周期較長。

隨著高通量測序技術的發展,使用全基因組測序( WGS )、全外顯子測序( WES )或靶向基因測序( TGS )進行 MSI 檢測的已經越來越普遍了。

與 PCR 相比, NGS 方法通量大,涉及基因范圍廣、靈敏度和特異性更高,可與靶點的突變檢測、腫瘤突變負荷( TMB )等檢測共用一份測序數據。

在目前已發表的 NGS 方法中,一般都是以 PCR 檢測結果作為金標准,通過比較二者結果一致性作為評價 NGS 檢測性能的標准。

NGS 檢測方法種類繁多,且大多數需要配對正常樣本,我們可以將這些方法分為兩大類

在這里,可能需要講解一下何為 repeat count

在上面的圖中,我們假設微衛星位點為 10 個連續的 A ,且該位點比對上了 10 條 reads ,每條 read 比對上的長度長短不一。由此,我們可以計算出 repeat count

repeat 為所有 reads 的長度, count 為各長度對應的 reads 支持數

其分析流程與原理大致可以用如下流程圖來描述

包括 MSIsensor 、 mSINGs 、 MANTIS 、 Cortes-Ciriano 、 MSI-ColonCore 等

其分析流程與上面類似

包括 MSIseq Index 、 MSIseq/NGS classifier 、 Nowak 等

MSIsensor 是通過 MS 位點兩端各 5bp 的側翼序列來定位的,演算法原理為

mSINGs 方法也是通過計算每個位點的不穩定性,並以不穩定位點的比例作為樣本的 score 值,大於閾值的認為是不穩定狀態。

MANTIS 也是根據腫瘤及其配對正常樣本的 repeat count 的分布計算樣本的不穩定狀態。

它將每個位點在樣本中的 repeat count 分布看成是一個向量,通過對這兩個向量計算歐氏距離、餘弦相似度等度量分數,並將所有位點的均值作為樣本的不穩定分數。

具體計算方式如下:

可以看到,該方法進行了比較嚴格的質控

該方法是基於 RNA-seq 數據,通過計算兩個指標的比值 PI/PD ,如果該比值小於 0.9 則認為該樣本為 MSI

其中, PI 表示微衛星位點區域發生插入突變占所有插入突變的比例, PD 表示微衛星位點區域發生缺失突變占所有缺失突變的比例。

該方法通過計算樣本中單核苷酸替換率和小片段的鹼基插入刪失率等突變信息構建特徵,然後應用機器學習演算法構建分類器。

具體的特徵包括:

該方法使用的是 WES 數據,且選擇了線性回歸,決策樹,隨機森林和樸素貝葉斯四種演算法。其中最優的演算法是決策樹,該方法不需要配對的正常樣本。

from: 生信學習手冊

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