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微卫星稳定检测方法

发布时间:2023-08-06 17:12:31

㈠ 求助:免疫组化和基因检测的区别是什么

免疫组化和基因检测都对现在医学检查很重要,特别是在肿瘤治疗中,免疫组化现在几乎是必不可少的,可以帮助确定肿瘤的原发位置、预后以及对药物的敏感性,属于医院分子病理科的检查范围;基因检测是发现个体中基因的缺陷,涉及更多的遗传性或基因突变导致的疾病,并不仅仅局限于肿瘤。除了这些再通过以下一些对比帮助您了解免疫组化和基因检测的区别问题。
免疫组化和基因检测的材质不一定相同
免疫组化一般通过取得患者的组织,通常会使用穿刺、手术等方式获取,然后进行冰冻、切片、染色、分析等最终确定,由病理科负责检验。
基因检测大部分是采用外周血或者体液就可以进行,个别一些也需要病理组织做检验,目前大部分在基因检验公司进行,比较少的医院内部做基因检测。
免疫组化和基因检测对癌症治疗的帮助不同
免疫组化是可以帮助医生判断肿瘤的原发位置,肿瘤恶性程度及预后效果,对于药物的使用也有指导。
基因检测目前则主要偏向于药物的使用,在少部分基因缺陷的群体中有一定的预测关系;目前比较常见的包括微卫星不稳定MSI或基因错配修复缺失dMMR,还有BRCA1/2缺失的患者。
这里需要说明:微卫星不稳定与基因错配修复有一定的关系,存在基因错配修复确实的患者属于微卫星不稳定;但是反之并不一定。
微卫星不稳定和基因错配修复的检测可以通过免疫组化或者PCR基因检测方法进行,目前新确认二代基因测序方法也是可以的。
免疫组化和基因检测面对的病症并不相同
免疫组化主要是肿瘤科使用,主要是需要确定肿瘤的分子分型;大部分是在影像检测之后。
基因检测面对的群体比较广泛,健康群体也是可以的,包括肿瘤在内的其它疾病患者都可进行。
如果说免疫组化和基因检测在肿瘤中的作用也是不相同的,比如肺癌的EGFR突变,免疫组化是可以测出阳性;基因检测则可以测出EGFR相关外显子(18-21)和密码子的突变位置,这样指导靶向药物使用更加具体。
免疫组化和基因检测在现代医疗中的使用都比较常见,由于其中部分检查项目是重合的,让很多认真的患者认为是在重复检查,但是从实际使用中两者还是有很多细节上的区别。比如Ki-67这个指标,就在免疫组化检查中很常见,而基因检测并没有。所以患者在治疗前要遵从安排做好各项检查,尤其是精准医疗时代,只有对疾病把握的更全面充分,治疗才能更精准和有效。

㈡ MSI 检测方法概述

微卫星( Microsatellite )序列是遍布于人类基因组上数百万个基因座( loci )中的短串联重复( short tandem repeats , STR )序列。

通常由 1-6 个重复(如单核苷酸、双核苷酸重复等)的碱基串联重复排列 10-50 次。

微卫星不稳定( MSI/MSI-H ),由于在 DNA 复制时错配修复 ( MMR ) 基因的功能缺陷,导致串联序列发生插入和缺失突变,引起 MS 序列长度改变的现象。

这种类型的体细胞突变会导致抑癌基因失活或破坏其他非编码调控序列,从而起到致癌作用。

MSI 作为可作为一种独特的分子表型,存在于多种癌症中,包括结直肠癌,子宫内膜癌,胃癌,前列腺癌,卵巢癌和成胶质细胞瘤等。

并且 MSI 能够预测免疫检查点封锁疗法在实体瘤中的疗效。因此,检测 MSI 状态在肿瘤临床诊断和预后治疗上具有重要意义

目前, MSI 检测方法主要有三种:

IHC 方法使用相应的抗体,通过对 4 种 DNA 错配修复蛋白( MLH1 , PMS2 , MSH2 , MSH6 )在细胞核内的表达情况,来确定细胞内是否存在错配修复功能缺陷。

如果其中任何一个蛋白出现表达缺失,则会被判定为错配修复缺陷( dMMR ),相当于 MSI-H ;如果四个蛋白全部表达,则判断为错配修复功能正常( pMMR ),即 MSI-L 或 MSS 。

其优势在于应用性广泛,并且能确定哪些 MMR 蛋白在肿瘤中细胞中表达缺失。

但是, IHC 本身存在主观性,同时受抗体质量和实验因素等影响,有时无法检出某些定性蛋白的变化,导致 MMR 结果偶有报错。

主要采用多重荧光 PCR 结合毛细管电泳的方法,通过 PCR 扩增特定的微卫星序列,然后通过毛细管电泳比较肿瘤组织与正常组织微卫星序列长度的差异来判断该位点是否存在 MSI 现象。

这种检测方法是公认的 MSI 检测的金标准,也是使用最广泛的方法。

最开始使用的是 National Cancer Institute ( NCI )推荐的 5 个位点:

通过如下方式来判断结直肠癌的 MSI 状态:

有研究表明, MSS 和 MSI-L 之间没有明显的肿瘤生物学特征差异,因此,临床上将 MSI-L 也归类为 MSS 。

后来有研究指出,二核苷酸重复较单核苷酸重复的位点敏感性更低,且存在高度的个体多态性,需要配对的肿瘤和正常样本对照才能得出结果。因此,降低了检测的灵敏度。

因此,有人提出 pentaplex panel ,包含五个单核苷酸重复的位点:

无需配对正常的样本,且性能更高,但是在 MSH6 缺陷型肿瘤中性能不高

目前使用更多的是 Promega 系统,包含:

PCR 检测方法不仅弥补了 IHC 在因非截断式错义突变导致的 MSI 无法检出的漏洞,同时还具备良好的可重复性。

但是,其检测的基因( panel )的位点较少、通量较低、无法提供具体的基因突变信息,而且实验周期较长。

随着高通量测序技术的发展,使用全基因组测序( WGS )、全外显子测序( WES )或靶向基因测序( TGS )进行 MSI 检测的已经越来越普遍了。

与 PCR 相比, NGS 方法通量大,涉及基因范围广、灵敏度和特异性更高,可与靶点的突变检测、肿瘤突变负荷( TMB )等检测共用一份测序数据。

在目前已发表的 NGS 方法中,一般都是以 PCR 检测结果作为金标准,通过比较二者结果一致性作为评价 NGS 检测性能的标准。

NGS 检测方法种类繁多,且大多数需要配对正常样本,我们可以将这些方法分为两大类

在这里,可能需要讲解一下何为 repeat count

在上面的图中,我们假设微卫星位点为 10 个连续的 A ,且该位点比对上了 10 条 reads ,每条 read 比对上的长度长短不一。由此,我们可以计算出 repeat count

repeat 为所有 reads 的长度, count 为各长度对应的 reads 支持数

其分析流程与原理大致可以用如下流程图来描述

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

其分析流程与上面类似

包括 MSIseq Index 、 MSIseq/NGS classifier 、 Nowak 等

MSIsensor 是通过 MS 位点两端各 5bp 的侧翼序列来定位的,算法原理为

mSINGs 方法也是通过计算每个位点的不稳定性,并以不稳定位点的比例作为样本的 score 值,大于阈值的认为是不稳定状态。

MANTIS 也是根据肿瘤及其配对正常样本的 repeat count 的分布计算样本的不稳定状态。

它将每个位点在样本中的 repeat count 分布看成是一个向量,通过对这两个向量计算欧氏距离、余弦相似度等度量分数,并将所有位点的均值作为样本的不稳定分数。

具体计算方式如下:

可以看到,该方法进行了比较严格的质控

该方法是基于 RNA-seq 数据,通过计算两个指标的比值 PI/PD ,如果该比值小于 0.9 则认为该样本为 MSI

其中, PI 表示微卫星位点区域发生插入突变占所有插入突变的比例, PD 表示微卫星位点区域发生缺失突变占所有缺失突变的比例。

该方法通过计算样本中单核苷酸替换率和小片段的碱基插入删失率等突变信息构建特征,然后应用机器学习算法构建分类器。

具体的特征包括:

该方法使用的是 WES 数据,且选择了线性回归,决策树,随机森林和朴素贝叶斯四种算法。其中最优的算法是决策树,该方法不需要配对的正常样本。

from: 生信学习手册

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