preMiD基因突变检测技术原理和应用
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preMiD™基因突变检测技术原理和临床应用
简介：
原癌基因和抑癌基因的驱动突变（driver mutation）是肿瘤特有的标记。以
PreGen-Plus™筛查大肠癌4基因突变的粪便筛查被FDA批准为标志，更多突变检测肿瘤的
新技术和产品处于临床开发阶段。自主创新的preMid™技术可一次检测38个基因198突变
点，覆盖包括胰腺癌、肺癌、乳腺癌和胃癌等14种肿瘤，国际上第一次实现多突变的血浆
检测。临床验证preMid™技术可实现癌症（超）早期，疑似患者的辅助诊断和术后复发的实
时监控，总体准确率可达80%。
正文：
原理：
1. 突变——肿瘤特异标志。
癌症是基因突变累积的结果。“所有癌症的发生，都源自脱氧核糖核酸（DNA）序列的
异常。”国际癌症基因组联合计划参与单位之一、英国剑桥大学桑格研究所首席科学家斯特
拉顿教授指出。
癌变的形成要经过8--10年甚至更长，而这漫长的时间其实就是一个多基因突变并累积
的过程（图1）。肿瘤相关基因可分为原癌基因和抑癌基因，其中起主要作用的突变属于驱
动型突变（ driver mutation）。当抑癌基因突变失去抑制癌症作用，或原癌基因突变激活，
就会诱发癌症。正常细胞在向癌细胞转化的过程中，发生多种不同原癌基因和抑癌基因突变。
图1 肿瘤是基因突变的结果
相比临床检测中常规使用的肿瘤蛋白血清标志物，突变无疑是更特异的肿瘤标记。
2009年12月，桑格研究所在《自然》杂志上刊文宣布，他们率先在世界上破译肺癌、
皮肤癌和乳腺癌等5种肿瘤全部基因密码，绘制出相应的肿瘤基因突变图谱（表1）。
表1 5种癌症基因突变相关数据
Nature.2010.8;466(7308):869-873.
2.循环DNA是检测突变的重要来源
肿瘤起源DNA存在于血液循环DNA中。循环DNA存在于血清或血浆、滑膜液和脑
脊液等体液中的非细胞里面存在的片段，亦称细胞游离DNA(cell-free DNA,cfDNA)。
早在1947年Mandel和Metais就发现循环核酸；30年后Leon等研究表明肿瘤患者外
肿瘤患者cfDNA水平大大高于正常人1989年Stroun等发现血液游离DNA具有肿瘤细胞
DNA的一些特征；5年后研究者在肿瘤患者的血浆和血清中检测到癌基因突变，与原发肿
瘤一致。
图2 肿瘤cfDNA来源示意图
肿瘤细胞cfDNA如何进入血液，目前认为：1) 循环肿瘤细胞或微转移灶的裂解；2) 肿
瘤细胞的凋亡；3) 肿瘤细胞坏死；4) 肿瘤细胞自发性释放。
cfDNA突变检测具有特异、实时且无创等突出特点，无疑是肿瘤早期筛查、辅助诊断、
预后判断及跟踪复发等有效靶标。
肿瘤突变检测进展
1. 早期筛查
1）PreGen-Plus™筛查大肠癌
FDA已批准PreGen-Plus™非侵入式结肠癌粪便4基因突变筛查，主要检测APC、KRAS、
P53和BAT-26等4个基因突变（图3）。美国癌症协会（ACO）和放射学会联合推荐检测该
产品用于可疑人群的筛检，临床证实可检出70%结肠癌（包括早期结肠癌），还可以检测超
过37%的癌前病变。
图3. 结肠癌发展过程中的基因变化
2). 肾癌筛查
福克斯·蔡斯癌症中心（(Fox Chase Cancer Center)的研究表明：尿检突变法在诊断肾
癌方面具有较高精确度，还可用于对患者手术后的状况进行监测。
50名肾癌患者尿样的DNA分析均有突变，与手术肿瘤组织中发现的基因突变相一致，
未患癌症的健康研究对象尿检无突变，符合率达100%。30名早期肾癌患者经尿检突变检出
27人，准确性达90%。17名手术后肾癌患者尿检结果显示，他们尿样中不再含有手术前曾
发现的基因突变。
2. 术后复发监控
1） BEAMing
BEAMing 是一种新流式磁珠检测突变
的技术，能检测出血浆中更微量含基因突变
的片段(Nat Med. 2008.9;14(9):985-90.)。
目前，该技术主要用于肿瘤手术后的早
期复发检测，。
2） PARE技术
《科学·转化医学》 （Sci Transl
Med 2010，2（20）：20ra14）报道癌症
复发的诊断新方法。
采用重排终端个性化分析（PARE）法，
可检测患者循环血的DNA中突变，评估
肿瘤的治疗效果以及早期发现复发情况。
preMiDTM——自主创新的多突变检测新技术
preMiDTM是我国拥有自主知识产权的集成式突变检测技术平台，主要用于癌基因和抑癌
基因突变的高通量、高灵敏度的特异性检测。
1. 技术原理
preMiDTM融合突变偏向性扩增ARMS、荧光定量PCR和高分辨熔解曲线分析HRM等
3种技术于一体（下图）。
2. 技术突破：
①．实现非细胞体系的血浆微量突变检测。
②．一次检测38个基因超过198突变位点。
③．阳性符合率（85-100%），特异性近85-98%。（肿瘤不同，数据有所差别）
④．可一次筛查14种主要肿瘤，也可单独用于1种肿瘤的检测。
⑤．可实现超早期肿瘤筛查、疑似患者的辅助诊断和术后复发的实时监控。
⑥．时间短、易于操作。
3. 临床应用：
肿瘤高危人群筛查
自2010年至今，我们利用preMIDTM技术对约320名健康人、肿瘤患者所作对比检测
研究中，阳性符合率达到82.6%，阴性符合率达到95.8%。
疑似患者的辅助诊断
临床上，影像学或肿瘤血清蛋白标志物发现的疑似患者，可通过对血浆或肿块组织进行
多基因突变检测，从而达到辅助诊断的目的。在北京**医院、哈尔滨、江苏和浙江的几家临
床验证中，准确性有89.3-100%。
针对单个肿瘤如难以发现的胰腺癌，30例血浆突变诊断胰腺癌的实验中，病理结果作为
对照，preMidTM阳性符合率达100%，阴性符合率达到93%。
术后复发监控
目前，基于preMIDTM技术平台的术后病程监控，包括结直肠癌、胰腺癌、肝癌、肺癌、
乳腺癌、子宫癌、前列腺癌、肾癌、甲状腺癌及脑胶质瘤等十余种项目。在前期的研究中，
早期发现患者复发的时间可比影像学提早3-9个月，特异性近乎100%。
附件：
1. PreMid技术报道。
http://www.gov.cn/jrzg/2011-12/09/content_2016107.htm
我国科研人员在肿瘤分子诊断技术方面获得突破
中央政府门户网站www.gov.cn 2011年12月09日14时01分 来源：新华社
新华社上海１２月９日电（记者 张建松）肿瘤尤其是恶性肿瘤严重威胁人类健康，在分子水平上，其发生是基因
突变累积的结果。在国家８６３重大专项和科技部国际合作有关项目的支持下，我国在肿瘤分子诊断技术方面获得突破。
由我国科研人员集成创新、自主研发的“ｐｒｅＭｉＤ”超早期肿瘤分子诊断技术平台，只需抽取５毫升血，便可
对人体与肿瘤相关的３８个基因、１９８个突变位点进行全面筛查。这些位点的基因突变涉及结肠癌、胰腺癌、乳腺癌、
肺癌、前列腺癌、肝癌、胃癌、卵巢癌、肾癌、宫颈癌、甲状腺癌、白血病、膀胱癌和脑癌１４种主要癌症。
据“ｐｒｅＭｉＤ”技术发明人、中国转化医学与创新联盟理事王弢研究员介绍，肿瘤分子诊断是伴随着细胞分子
生物学理论和技术迅速发展而产生的一种新型诊断技术，与传统的影像学诊断、组织细胞学诊断相比，肿瘤分子诊断的
最大优点在于能早期甚至“超早期”发现肿瘤特有的突变基因，在这些基因突变尚未累积形成肿瘤组织块时，就能及时
发现肿瘤踪迹，从而实现有效干预。
对于肿瘤患者来说，时间就是生命。科学研究发现，人体内从单个细胞开始到形成米粒大小的肿瘤，需要８年－１
０年，在此阶段人体几乎没有任何症状；从米粒大小的肿瘤发展成杏仁大小的肿瘤，只需１年左右；如果没有及时发现，
杏仁大小的肿瘤发展到晚期只需要２个－６个月。
目前，我国具有自主知识产权的“ｐｒｅＭｉＤ”超早期肿瘤分子诊断技术平台已申请国际专利，在国内与北京、
上海、江苏和广州等地的多家医疗机构合作开展了多次“双盲”试验。
据北京协和医院检验科窦亚玲副教授介绍，在北京协和医院领衔的３２１例临床实验中，ｐｒｅＭｉＤ技术平台的
检测准确率达９３％。中国临床肿瘤学协作中心指导委员、中国科学院上海药物研究所胥彬研究员认为，ｐｒｅＭｉＤ
技术平台的成功研发，还可为我国肿瘤患者的个性化治疗及新型靶向药物研发提供有力的技术支撑。
“由于肿瘤常常是由多个基因连续突变导致细胞生长失去控制所致，因此每个肿瘤患者，即使是患同一种肿瘤，其
致病因素和体内突变的基因可能都不一样。”胥彬说，“通过ｐｒｅＭｉＤ技术检测肿瘤患者的致病基因，可指导个性化
用药，使肿瘤治疗更具针对性。对于手术或化疗后的患者，也可定期检测对比血浆中基因突变量的变化，评估肿瘤的疗
效，监控肿瘤的复发。”
据王弢介绍，ｐｒｅＭｉＤ基因检测与单核苷酸多态性（ＳＮＰ）基因检测有所不同。前者属于体细胞突变的检测，
基因突变只存在于肿瘤中，正常组织没有，一旦发现有基因突变，说明身体里面已有极微少的细胞发生了恶性改变，已
经出现了肿瘤等疾病的踪迹；后者则主要是检测来自父母的特异性遗传改变，取身体的任何组织细胞就可检测出来，更
多体现了一个人区别与大多数人的遗传变化，反映的是一生中患某种疾病的可能性。
