《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基因測(cè)序“芯片實(shí)驗(yàn)室”打開個(gè)性化醫(yī)療大門

2016-05-10

  目前,,用一種帶USB插頭的微芯片設(shè)備做DNA檢測(cè),,只需30分鐘就可查清你是否攜帶某種疾病風(fēng)險(xiǎn)基因,價(jià)格低至20美元,。這種微芯片稱為“芯片實(shí)驗(yàn)室”,。

  傳統(tǒng)的DNA分析要在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,還要有專業(yè)設(shè)備和專門知識(shí),,結(jié)果等幾個(gè)星期才能拿到,,而且價(jià)格很高。英國(guó)倫敦帝國(guó)理工學(xué)院教授,、仿生技術(shù)中心主管克里斯·圖馬佐用微小的芯片實(shí)驗(yàn)室將電子,、生物、遺傳學(xué)和醫(yī)療護(hù)理結(jié)合在一起,,帶來了大量創(chuàng)新應(yīng)用,,這項(xiàng)技術(shù)在成長(zhǎng)迅速、價(jià)值幾十億美元的個(gè)性化醫(yī)療領(lǐng)域也有巨大潛力,。

  多功能的專用芯片

  每個(gè)芯片實(shí)驗(yàn)室都預(yù)先內(nèi)置一種取自易患某種疾病的人的基因序列,,以此來識(shí)別能與這種基因匹配的人,。每個(gè)芯片功能專一卻各有各的用途,如一種芯片可以檢測(cè)某人是否有患Ⅱ型糖尿病的風(fēng)險(xiǎn),,而另一種芯片能發(fā)現(xiàn)攜帶心臟病風(fēng)險(xiǎn)基因的人,。檢測(cè)只需提供一份DNA樣本,用唾液或口腔擦拭樣本后,,將其滲入一系列精細(xì)的半導(dǎo)體芯片上,,再通過編好的程序來完成復(fù)雜的測(cè)試。

  如樣本和芯片中原有的基因序列匹配,,即受試者基因的核苷酸與芯片內(nèi)置基因配對(duì)并結(jié)合在一起,,會(huì)釋放氫離子,芯片會(huì)產(chǎn)生被檢測(cè)者患有或易患這種疾病的信號(hào),;如果核苷酸沒有結(jié)合,,就不會(huì)放出氫離子及發(fā)出信號(hào),,表明他(她)沒有或不易患這種疾病,。

  圖馬佐解釋說:“人與人之間有0.1%的基因差異,每次做基因測(cè)試時(shí)都可能發(fā)現(xiàn)一些新的差異,。這些差異是基因突變?cè)斐傻?,有時(shí)我們也用這些突變來制作芯片中的內(nèi)置序列?!?/p>

  芯片實(shí)驗(yàn)室很容易攜帶,,即使在門診或缺乏醫(yī)療設(shè)施的偏僻地方也能做測(cè)試,甚至在病人家里也行,,只要把芯片插入平板電腦或類似設(shè)備,,就能得到結(jié)果。更重要的是,,這種芯片能顯示一個(gè)人易患的多種遺傳疾病,,如Ⅱ型糖尿病、對(duì)某些藥物過敏等,。

  2014年,,圖馬佐因這項(xiàng)發(fā)明獲歐洲專利局授予的“年度發(fā)明人”稱號(hào),這項(xiàng)技術(shù)有望在整個(gè)公共衛(wèi)生領(lǐng)域普及,,從而使醫(yī)學(xué)重點(diǎn)從治療轉(zhuǎn)向早期預(yù)防,。

  “打造”個(gè)性化方案

  利用基因檢測(cè)技術(shù),醫(yī)生們不僅可以根據(jù)不同人特點(diǎn)制定個(gè)性化治療方案,,還能提前給出預(yù)防性建議,。如檢測(cè)結(jié)果顯示某人易患某種疾病,這并不意味著他一定會(huì)得這種病,,它只是提供一些知識(shí),,讓他們改變生活方式,,把未來可能患病的風(fēng)險(xiǎn)減到最低。預(yù)測(cè)疾病還只是這一技術(shù)潛能的一小部分,。除此之外,,芯片實(shí)驗(yàn)室還能根據(jù)不同患者的遺傳特征確定用什么藥物,以及多少劑量是最有效的,。

  在2015年的一次會(huì)議中,,圖馬佐談到他以前的一個(gè)癌癥病人,他們給這位病人做了DNA測(cè)試,,發(fā)現(xiàn)她對(duì)醫(yī)生所開藥物有耐藥性,,于是,他們改變了她的藥物,。

  目前,,他們正在開發(fā)另外一些產(chǎn)品,以幫助破解嚴(yán)重的血液感染,,如膿毒癥等,。預(yù)計(jì)到2017年,圖馬佐公司還將推出一種叫做DNAe的芯片,。

  市場(chǎng)化面臨挑戰(zhàn)

  圖馬佐承認(rèn),,在技術(shù)產(chǎn)品市場(chǎng)化方面他們還面臨許多挑戰(zhàn),包括個(gè)性化醫(yī)療理念,?!俺怯兄卮笸黄疲駝t制藥公司對(duì)改變醫(yī)療方法依然持懷疑態(tài)度,?!睘榇耍麄儑@芯片實(shí)驗(yàn)室這一平臺(tái)開發(fā)了大量延伸的消費(fèi)者產(chǎn)品,,希望能證明它的功效,。

  為提高公眾對(duì)基因測(cè)序的關(guān)注,圖馬佐此前已在這方面做了一些嘗試,,如2014年,,圖馬佐和杜蘭·杜蘭流行樂隊(duì)的尼克·羅德斯創(chuàng)辦了一家化妝品公司GeneU,為消費(fèi)者提供個(gè)人護(hù)膚產(chǎn)品,,通過基因測(cè)序,,為客戶量身定制專門的精華液。他還和另一位GeneU同事瑪麗亞·卡韋拉博士合作,,以基因測(cè)序?yàn)榛A(chǔ),,為消費(fèi)者制定詳細(xì)信息,指導(dǎo)他們的飲食習(xí)慣和生活方式。

  肥胖,、心臟病等慢性疾病在一些國(guó)家呈上升趨勢(shì),,這很大程度上是由于生活方式的變化??f拉說:“我們不想對(duì)人們說教,,只希望他們能根據(jù)自己的DNA重新計(jì)劃要買什么。如果他們想買餅干,,那很好,,但讓我們來看看你的基因組成,找到對(duì)你最健康的那種,?!?/p>

  隱私問題是關(guān)鍵

  無論在醫(yī)療領(lǐng)域還是消費(fèi)領(lǐng)域,他們研發(fā)的芯片實(shí)驗(yàn)室能吸引消費(fèi)者的優(yōu)勢(shì)之一,,是可以有效的保護(hù)隱私,。圖馬佐說,目前市場(chǎng)上有許多基因組測(cè)序服務(wù)商可能會(huì)把信息泄露給合作方,,而他們的產(chǎn)品實(shí)行自我管理,,采集樣品、數(shù)據(jù)分析和檢測(cè)結(jié)果都由客戶自己保留,。芯片上的信息不會(huì)加入到任何數(shù)據(jù)庫或賣給第三方,,芯片也可以在使用后立即銷毀,。

  圖馬佐認(rèn)為,,基因信息是應(yīng)該保密的,因?yàn)椤拔业腄NA應(yīng)該由我做主”,,這也是他們的原則,。他希望這些產(chǎn)品能迅速擴(kuò)展到個(gè)性化醫(yī)療保健市場(chǎng),讓消費(fèi)者有能力照顧好自己的健康,。


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