肿瘤组织石蜡包埋样本切片
□记者 王丽娜 安伟 实习生 张馨月 文 王晓伟 王帅帅 图
癌症会“遗传”吗?真的有肿瘤易感基因之说吗?为啥基因检测报告要等好几天才能拿到手?不同患者的生物样本和血液样本是如何保存下来的?
(资料图)
在河南省肿瘤医院的地下二层,有一个神秘的实验室,这里拥有河南省最庞大的肿瘤生物样本库与高精尖的研究设备,研究的却是生物体内最小的组成部分,目标则瞄准人类健康最大的难解之题——肿瘤病理的分子诊断。
近日,记者走进位于河南省肿瘤医院的河南省分子病理学重点实验室(以下简称实验室),解读肿瘤防治的基因密码。
地下二层2600㎡空间里筛查基因突变密码
美国女演员安吉丽娜·朱莉在2013年做了一件轰动一时的事,她通过基因检测,发现自己从母亲那里遗传了突变的BRCA1(抑癌基因,如果发生了突变,携带者有很高的可能性会得乳腺癌),毅然选择性地切除了乳腺。
“事实上癌症并不会遗传,癌症本质是基因病,人们遗传的是对癌症的易感性基因。有的家族人群的体内有‘肿瘤易感基因’,在后代繁衍时遗传给子女,如果肿瘤易感基因被激活,细胞发生突变就会引发癌症。”河南省医学科学院副院长、河南省肿瘤医院分子病理科主任、河南省分子病理学重点实验室主任郭永军表示,肿瘤的分子病理诊断就是通过对肿瘤患者的病理样本进行基因检测,找出细胞和组织的分子遗传学变化,不但可指导靶向治疗、预测治疗反应及判断预后,还能对具有患癌风险的人群进行易感基因的筛查,对高风险人群提出合理的预防建议和体检指导,降低患癌风险。
在河南省肿瘤医院负二楼一个占地2600㎡的省级重点实验室里,就在做着针对肿瘤的分子病理诊断、基因检测、筛查癌症突变密码的工作。
这间地下实验室的容量与价值单从名称上看就足够高大上:实验室主要包括分子病理实验区、分析区以及生物样本中心三大区域,三大区域中包括PCR实验室、基因测序室、流式细胞室等多个标准化实验室,同时还拥有二代高通量测序仪、实时荧光定量PCR仪、毛细管电泳仪等先进设备,并率先开展高通量测序、液体活检病理等分子病理新技术,技术水平达到国内领先水平。
实验区,肿瘤基因检测的翻译官
做过手术的患者会知道,手术中切下来的组织往往会被送去检查,病理确诊后,根据诊疗需求,需要进一步进行基因检测,以更准确地判断患者的靶向位点,从而选择适合的化疗药物和靶向药物。
一份基因检测报告往往需要2~3天才能出来,有些多基因检测的报告则需要一周左右时间,从样本送到分子病理科再到基因检测报告的生成,需要多个流程层层把关。为什么需要这么长的时间呢?
实验室博士、助理研究员赵九洲介绍,以高通量测序为例,一份最普通的样本分析,从申请到录入,再到数据出库,需要经过近20个环节,每个环节都不容许有丝毫的差错。
具体来说,基因检测过程由分析前、中、后三个大环节、十几个小步骤组成,即分析前——标本接收核查、样本切片、病理评估与质控;分析中——核酸提取及质控、预文库构建及质控,杂交捕获、文库构建、文库质控、高通量测序;分析后——数据转换、序列比对分析、数据质控、结果解读、报告生成等。每个环节都需要双人审核,团队协作才能完成。
一份样本往往要经过多个实验区,实验区与实验区之间传递的样本通道是一扇扇小窗,实验区人员的随意走动都是不被允许的。这是因为,样本的分子实验不能有一丝丝杂质的污染。
分析区,肿瘤基因序列的“解密员”
“这是一名肺癌患者的基因检测报告,这份报告就是运用靶向基因捕获及高通量测序的检查方法,检测涵盖了一百多个与肿瘤发病机理有关的数据……”报告员赵承志正在查看一份基因检测报告。
与实验区、样本区被各种器械占据不同,分析区是计算集群,配置了生物信息学及大数据挖掘相关的软件平台,服务临床检测和数据分析。当样本信息在实验区检测出来后,这里就可以分析基因突变及表达异常信息,并进一步探究原因。
这里堪称高学历大神集中之地,博士学历占了科室人数1/3之多,但专业却是不尽相同,有病理诊断、统计学、分子生物学、细胞学和生物信息学等。
这里还有个堪称重量级的计算机,其存储容量高达1.2P(1200Tb),相当于1000台普通电脑的容量,储存了8年来近3万例肿瘤基因序列信息。生物信息分析师王志中博士介绍,为了解析基因突变信息和数据储存管理,团队自主研发了生信分析及项目管理系统——WatchGene,这是目前了解到的国内唯一院内自主开发并集成生信分析、质量控制、数据挖掘、项目管理的生信综合管理系统。
生物样本区,肿瘤样本的“仓管员”
在生物样本库的超低温存储区内,一排排类似冰箱式的超低温设备占满好多个房间,这个大块头仪器就是内部气温为零下196℃的自动化液氮存储管理系统(hs200),这里就是储存肿瘤样本的生物样本库。
生物样本中心副主任张成娟介绍,自动化液氮存储管理系统存储架的升降及存储板的提升均自动完成,保证了样本在存储过程中温度不发生剧烈变化,能有效避免样本发生反复冻融和重复结晶的情况。
据悉,这套自动化液氮存储系统储存容量达62712例样本。另外,19台标示温度为零下80℃的超低温冰箱可储存64万例样本。截至目前,该实验室已存储河南省4万余人的近20万例生物样本。
分子病理科副主任兼生物样本中心主任马杰表示,生物样本中心成立于2007年,其职责是收集、保藏肿瘤组织、血液、骨髓、细胞等样本,并对其进行科学的管理和质量控制,目的是搭建样本资源平台,为肿瘤的基础和临床研究提供保障。
开辟一条全新的肿瘤“精准医疗”道路
2003年人类基因组计划的完成,大大促进了人们对于肿瘤发生发展更深层次的理解,并由此诞生了更广泛的精准医疗。
“在精准医疗时代,肿瘤的精准诊治已发展成为一项系统工程,分子病理检测是其中的重要支柱和纽带。”郭永军表示,河南省分子病理学重点实验室以临床重大需求为突破口,围绕肿瘤分子分型、肿瘤遗传因素等核心问题着力攻关,极大促进了河南省分子病理学的发展,为肿瘤精准治疗做出了河南贡献。它的发展历程,似乎从一开始就是为精准医疗做准备的。
河南省肿瘤医院分子病理科于2012年及时成立了河南省靶向基因研究中心,2014年获河南省卫生健康委批准成立了河南省分子病理医学重点实验室,2015年获批国家基因检测技术应用示范中心,2016年被授予河南省分子病理医学重点学科,2017年被河南省科技厅正式批准建设河南省分子病理学重点实验室。实验室是全国首批以分子病理学命名的实验室之一。
郭永军表示,作为国内走在精准医疗最前沿的医疗团队,面对新领域、新技术、新模式,即使前路布满荆棘,他们也要迎难而上,尝试开辟出一条全新的肿瘤“精准医疗”新路。