靶向用药检测 深度解读

BRAF检测全流程技术纪实:从组织切片到突变解读的分子之旅

吴晓梅
吴晓梅 · 副主任医师 · 肿瘤内科
4.1k 6 分钟

核心摘要

本文系统阐述了肿瘤临床实践中BRAF基因突变检测的完整技术流程。内容涵盖从福尔马林固定石蜡包埋组织样本的前处理、DNA的提取与质控,到以实时荧光PCR、Sanger测序及二代测序为核心的实验检测方法,并深入解析生物信息学分析与临床报告解读的关键要点。旨在为相关领域研究人员与临床工作者提供一份专业、严谨的技术参考。

样本获取与前期处理

BRAF检测的旅程始于一份合格的病理样本,最常见的是福尔马林固定、石蜡包埋的组织块。说实话,样本质量是整个流程的基石,直接决定了后续所有环节的成败。病理医师首先需要在HE染色切片上圈定目标区域,确保选取的是肿瘤细胞富集且坏死或间质成分较少的区域,这个过程称为“肿瘤富集”或“显微切割”。你可以把它想象成在一条混杂的矿脉中,精准地标定出富含金矿的矿层。随后,技术员会根据标记,从对应的蜡块上切取5-10张厚度为5-10微米的薄片,放入无菌离心管中。这里要注意,脱蜡必须彻底,通常使用二甲苯和梯度乙醇进行处理,目的是将包裹DNA的石蜡完全去除,让后续的试剂能充分接触组织。样本的固定时间也有讲究,过长可能导致DNA过度片段化,影响PCR扩增效率。

DNA的提取与质控

脱蜡后的组织将进入DNA提取环节。目前主流方法是使用商品化的试剂盒,其原理多基于硅胶膜柱纯化技术。简单说,就是利用裂解液(通常含蛋白酶K)在高温下(如56℃)将组织彻底消化,释放出基因组DNA。裂解后的混合物经过离心,DNA在特定盐离子和pH条件下会特异性吸附到硅胶膜上,而蛋白质、色素等杂质则被洗脱。经过数次洗涤去除残留的抑制剂后,用低盐缓冲液或水将高纯度的DNA从膜上洗脱下来。得到的DNA溶液需要立即进行质控。质控包括浓度测定(使用分光光度计或荧光计)和纯度评估(A260/A280比值应在1.8-2.0之间)。此外,对于FFPE样本,还必须评估DNA的完整性,例如通过PCR扩增一段较长片段(如300bp)看是否成功。你想啊,如果DNA碎得太厉害,就像一本缺页严重的书,我们可能就读不到关键的“BRAF”那一页了。

主流检测技术原理

针对BRAF V600E这一热点突变,实验室有多种技术“武器”可供选择。实时荧光PCR法是目前临床最常用、最快速的方法,其核心是等位基因特异性PCR。探针设计上,会有一个野生型探针和一个突变型探针,它们带有不同的荧光报告基团。在PCR过程中,只有当探针与模板完全匹配时,Taq酶才会发挥其5‘→3’核酸外切酶活性,水解探针,释放出荧光信号。通过监测荧光强度的增长曲线,就能判断样本中是否存在突变。这种方法灵敏度高,可检测出低至1%-5%的突变丰度,且操作快速。Sanger测序则是“金标准”,它能直观地展示出待测片段的碱基序列,像阅读文字一样看到第1799位核苷酸是A还是T。但其灵敏度相对较低,通常要求突变比例在15%-20%以上。至于二代测序,它属于高通量测序,能同时检测BRAF基因的多个外显子乃至整个基因组,提供更全面的突变图谱,尤其适用于需要并行检测多个基因的临床场景。

病理医师在显微镜下圈选肿瘤细胞区域
病理医师在显微镜下圈选肿瘤细胞区域
病理医师在显微镜下圈选肿瘤细胞区域

实验操作与流程

以实时荧光PCR为例,实验操作始于在无菌超净工作台或PCR工作站内配置反应体系。每个反应通常包含:提取的DNA模板、特异性引物和探针、热启动Taq酶、dNTPs以及优化的缓冲液。严格设置阴性对照(无模板)、阳性对照(已知突变和野生型样本)是必须的,用以监控污染和试剂有效性。加样完成后,将反应板置于实时荧光定量PCR仪中进行扩增。程序一般包括:初始变性(95℃,2-10分钟),然后是40-45个循环的变性(95℃,15秒)、退火/延伸(60℃,1分钟)两步法。仪器在每一个循环的退火/延伸步骤末收集各通道的荧光信号。实验结束后,需要分析扩增曲线和Ct值。野生型样本仅野生型通道有S型扩增曲线;突变型样本则突变型通道有扩增;若两者皆有,则提示为杂合突变或样本中存在异质性。任何对照结果异常,整个批次实验都必须重新进行。

数据分析与生物信息学

对于NGS和Sanger测序产生的数据,分析则更为复杂。Sanger测序的原始数据为电泳峰图,需要专业软件(如Mutation Surveyor)进行比对分析。在BRAF基因第15外显子区域,观察第1799位点对应的峰图:单一A峰为野生型,单一T峰为纯合突变,A/T双峰则为杂合突变。NGS的数据分析则是一个标准的生物信息学流程。下机后的原始测序数据经过质量评估,去除低质量读段和接头序列。然后将高质量读段与人类参考基因组进行比对,定位到BRAF基因区域。接着进行突变识别,筛选出不同于参考序列的位点。划重点,这一步必须严格过滤测序错误和背景噪音,通常要求突变位点的测序深度足够(如>500x),且突变等位基因频率高于预设阈值(如5%)。所有检出的潜在突变都需要在数据库中进行注释,明确其是已知致病突变、意义未明变异还是良性多态。

报告生成与临床解读

检测结果的最终呈现是一份严谨的分子病理报告。报告不仅需清晰列出检测方法、检测基因和具体结果(如“检出BRAF基因第15外显子c.1799T>A (p.V600E)突变”),还必须包含关键的解读部分。解读并非简单的结果翻译,而是结合临床意义的深度分析。对于BRAF V600E突变,报告应明确指出该突变是明确的致病性突变,与多种肿瘤(如黑色素瘤、结直肠癌、甲状腺乳头状癌等)的发生发展相关。更重要的是,要阐述其治疗意义:该突变是RAF抑制剂(如维莫非尼、达拉非尼)等靶向药物明确的疗效预测标志物,提示患者可能从相应的靶向治疗中获益。反之,若未检出该突变,则提示使用此类药物疗效可能不佳。报告也会注明检测的局限性,例如所用技术的灵敏度、检测范围以及样本可能存在的异质性等。

从石蜡组织块上切取薄片放入离心管
从石蜡组织块上切取薄片放入离心管
从石蜡组织块上切取薄片放入离心管

质量控制与标准化

其实吧,整个BRAF检测流程的灵魂在于贯穿始终的质量控制。这包括从样本接收、登记、存储的实验室信息管理系统,到提取、扩增、测序各环节的室内质控。每批次实验都必须包含阴性、阳性、空白对照。实验室还应定期参加室间质评,使用第三方提供的标准样本进行检测,以验证自身检测能力的准确性和可靠性。实验环境要严格分区(试剂准备区、样本制备区、扩增区、分析区),防止扩增产物污染。所有仪器设备都需要定期校准和维护。操作人员必须经过严格培训。换言之,一份可靠的BRAF检测报告,背后是一套完整、成熟、受控的质量管理体系在支撑,确保从样本到数据每一个环节的稳定与准确。

技术挑战与发展趋势

尽管BRAF V600E检测已相当成熟,但仍面临挑战。FFPE样本DNA降解和存在PCR抑制剂是影响检测成功率的主要因素。此外,肿瘤异质性可能导致小灶性突变被漏检。液体活检(检测循环肿瘤DNA)作为一种无创、可动态监测的技术,正在补充甚至部分替代组织检测,尤其适用于组织样本不足或难以获取的患者。在技术发展上,数字PCR因其绝对定量和高灵敏度的优势,在检测极低丰度突变和监测微小残留病灶方面展现出潜力。未来,BRAF检测将更深度地整合到多基因Panel乃至全外显子组测序中,在一次性检测中为患者提供更全面的分子分型图谱,从而实现真正的个体化精准医疗。

免责声明:本文内容仅供医学科普参考,不能作为临床诊断和治疗的依据。具体的诊疗方案请务必咨询您的主治医生。

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