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腫瘤篩查診斷之DNA甲基化檢測

2021-12-30  閱讀(1192)

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腫瘤篩查診斷之DNA甲基化檢測


腫瘤是影響人類健康生活的重大疾病之一,隨著人類平均壽命的延長,惡性腫瘤對人類的威脅日漸增加。隨著疾病譜的改變,惡性腫瘤已經(jīng)成為導致死亡的主要原因之一。甲基化是蛋白質和核酸的一種重要的修飾,調節(jié)基因的表達和關閉,與癌癥、衰老等許多疾病密切相關。

惡性腫瘤與腫瘤早篩



全球惡性腫瘤發(fā)病和死亡人數(shù)現(xiàn)狀




根據(jù)世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機構(IARC)等發(fā)布的《2020年全球癌癥數(shù)據(jù)》顯示,2020年全球新發(fā)惡性腫瘤病例1929萬例,死亡病例996萬例,其中中國癌癥新發(fā)病例456.9萬例,死亡病例300.3萬例,分別占全球新發(fā)與死亡病例的23.7%與30.2%。我國新發(fā)惡性腫瘤人數(shù)和惡性腫瘤死亡人數(shù)均位居。


圖1. 2020年全球癌癥新發(fā)病例以及死亡病例分布(數(shù)據(jù)來源于IARC,東吳證券研究所)


腫瘤早篩可顯著提高患者生存率




對于腫瘤來說,目前防治策略就是早篩早診,即早篩查、早診斷、早治療。結直腸癌是中國發(fā)病數(shù)的癌種,以結直腸癌為例,其10年疾病發(fā)展期可分為癌前病變、結直腸癌I期、II期、III期、IV期,診斷時各自的5年生存率分別為100%、91.8%、82.4%、57%和10.8%。

由此可見,腫瘤的早篩早診對于提升患者的生存率至關重要。根據(jù)世界衛(wèi)生組織數(shù)據(jù),1/3的癌癥可以通過早期發(fā)現(xiàn)得到治療。

圖2. 結直腸癌疾病發(fā)展期示例(引自諾輝健康招股書)

DNA甲基化與腫瘤



DNA甲基化




DNA甲基化是基因表觀遺傳學修飾的一種重要方式,是指DNA甲基化轉移酶(DNMT)的催化下,以S-腺苷甲硫氨酸為甲基供體,將活性甲基轉移至DNA鏈中特定堿基上的化學修飾過程。在哺乳動物中,DNA甲基化主要發(fā)生在胞嘧啶-磷酸-鳥嘌呤(CpG)島5′端胞嘧啶上,生成為5′甲基胞嘧啶(5-methylcytosine, m5C)。


圖3.DNA甲基化(圖片來源于網(wǎng)絡,侵刪)

DNA甲基化與腫瘤發(fā)生




近年來的大量研究表明,DNA異常甲基化與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展細胞癌變有著密切的聯(lián)系,主要原因在以下幾個方面:1.甲基化的CpG島二核苷酸中的胞嘧啶以較高的頻率脫氨基變成胸腺嘧啶,造成基因突變;2.抑癌基因和DNA修復基因由于超甲基化而沉默;3.癌基因甲基化水平降低而活化;4.基因組總體甲基化水平降低使轉座子、重復序列活化導致染色體穩(wěn)定性下降。

因此甲基化可以作為腫瘤等早期診斷的生物標記物和預后評估指標,對腫瘤的篩查和風險評估、早期診斷、分期分型、預后判斷及治療監(jiān)測都具有重要的意義。

0004.jpg

圖4.腫瘤生成中的DNA甲基化改變模式(圖片來源于網(wǎng)絡,侵刪)

DNA甲基化在腫瘤診斷中的應用




1

早篩早診

由于細胞轉化過程中的甲基化現(xiàn)象早于明顯的惡性表型出現(xiàn),甲基化研究可以用于腫瘤的早期診斷。與傳統(tǒng)診斷方法相比,甲基化檢測具有早期、無創(chuàng)、快捷、靈敏度高等特點。

2

預后判定

甲基化改變與傳統(tǒng)的預后指標之間存在密切聯(lián)系,主要包括以下四個方面:1.甲基化改變與腫瘤分級、分期有明顯的相關性。2.DNA異常甲基化可促進腫瘤的侵襲和轉移。3.甲基化可作為腫瘤復發(fā)的獨立預測因子。4.甲基化影響生存期。

3

分子分型

在一個癌細胞中,可有多種基因同時被異常甲基化,每種腫瘤都有其自身一套異常甲基化基因,且某些基因異常甲基化具有腫瘤特異性。因此甲基化檢測可用于腫瘤的分子分型。

DNA甲基化檢測方法


隨著DNA甲基化研究的不斷深入,其檢測方法也層出不窮。這些方法針對不同研究目的,運用不同處理方法,幾乎涵蓋了從基因到基因組各個層次水平的研究。

根據(jù)研究水平,這些方法大致可歸為三大類:

1

基因組甲基化水平分析

如高效液相色譜法(HPLC)、高效毛細管電泳法(HPCE)。

2

候選基因甲基化分析

如甲基化敏感性限制性內切酶-PCR/Southern法(MSRE-PCR/Southern)、重亞硫酸鹽測序法(Bisulfite Sequencing)、甲基化熒光PCR(MethyLight)、甲基化特異性PCR(MS-PCR)、焦磷酸測序等。

3

基因組范圍的DNA甲基化模式與甲基化譜分析

如限制性標記基因組掃描(RLGS)、甲基化CpG島擴增(MCA)、差異甲基化雜交(DMH)等。

我國甲基化檢測試劑盒獲證情況


近幾年,基于DNA甲基化位點的檢測試劑盒陸續(xù)獲批面世。NMPA批準的甲基化檢測試劑盒均為熒光PCR法,主要原因在于熒光PCR法操作簡便,無需在PCR后電泳,且具有靈敏度高、特異性強、重復性好等特點。

根據(jù)NMPA數(shù)據(jù)顯示,目前甲基化檢測試劑獲得國家藥監(jiān)局注冊證的國內企業(yè)有蘇州為真、上海透景、博爾誠、廈門艾德、基因科技、杭州諾輝健康以及廣州康立明等7家企業(yè);甲基化檢測種類涉及septin9、SHOX2、RASSF1A、RNF180、SDC2、MGMT、BMP3、NDRG4等;涉及的檢測項目包括胃癌、結直腸癌、大腸癌、膠質瘤等。

表. NMPA批準的甲基化檢測試劑盒

產(chǎn)品名稱

生產(chǎn)廠家

注冊證號

人septin9基因甲基化檢測試劑盒(熒光PCR法)

蘇州為真生物醫(yī)藥科技有限公司

國械注準20183400103

人SHOX2、RASSF1A基因甲基化DNA檢測試劑盒(PCR熒光法)

上海透景生命科技股份有限公司

國械注準20173403354

RNF180/Septin9基因甲基化檢測試劑盒(PCR熒光探針法)

博爾誠(北京)科技有限公司

國械注準20203400447

人類SDC2基因甲基化檢測試劑盒(熒光PCR法)

廈門艾德生物醫(yī)藥科技股份有限公司

國械注準20213400007

septin9基因甲基化檢測試劑盒(PCR熒光探針法)

博爾誠(北京)科技有限公司

國械注準20153401481

人類MGMT基因甲基化檢測試劑盒(熒光PCR法)

基因科技(上海)股份有限公司

國械注準20193400101

人類SDC2基因甲基化檢測試劑盒(熒光PCR法)

廣州市康立明生命科技有限責任公司

國械注準20183400506

人septin9基因甲基化DNA檢測試劑盒(PCR熒光法)

上海透景生命科技股份有限公司

國械注準20193400316

KRAS基因突變及BMP3/NDRG4基因甲基化和便隱血聯(lián)合檢測試劑盒(PCR熒光探針法-膠體金法)

杭州諾輝健康科技有限公司

國械注準20203400845

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