智慧健康血液肿瘤疾病诊断行业研究国际

作者:黄家鑫

1血液系统简介

血液由血细胞和血浆两部分组成。血细胞包括红细胞、白细胞和血小板。血浆中溶解有多种化学物质,包括血浆蛋白,如纤维蛋白原、白蛋白和球蛋白,还有一部分电解质、小分子化合物和气体。

红细胞是在骨髓中制造的,发育成熟后进入血液,衰老的红血球被脾、肝、骨髓等处的风状内皮系统细胞吞噬和破坏,平均寿命天。红细胞的主要生理功能是运输氧及二氧化碳,这主要是通过红细胞中的血红蛋白实现的。白细胞是机体防御系统的一个重要组成部分,它通过吞噬和产生抗体等方式来抵御和消灭入侵的病原微生物。根据其形态差异和细胞质内有无特有的颗粒分为两大类五种细胞:中性粒细胞、嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、单核细胞与淋巴细胞。血小板的功能主要是促进止血和加速凝血,同时血小板还有维护毛细血管壁完整性的功能。

血液系统又包括骨髓、胸腺、淋巴结、脾脏等器官以及通过血液运行散布在全身的血细胞,它们负责血细胞的生成、调节、破坏。

02血液疾病简介

血液病是原发于造血系统的疾病,或影响造血系统伴发血液异常改变,以贫血、出血、发热为特征的疾病。血液病临床分为三大类型:红细胞疾病、白细胞疾病、出血和血栓性疾病。临床上常见的疾病有白血病、再生障碍性贫血、骨髓增生异常综合症、血小板减少症、多发性骨髓瘤、淋巴瘤、骨骼纤维化、血友病、地中海贫血等。常用的检查包括:血常规、血细胞形态学检查、白细胞分类、骨髓细胞分析、血细胞化学染色、染色体核型检查、免疫学检查、骨髓病理活检、相关酶学检查等

03血液肿瘤介绍

血液肿瘤主要包括三大类:白血病、淋巴瘤、多发性骨髓瘤。在大多数情况下这些不正常的细胞的源起部位是骨髓,这也正是血液细胞产生的地方,血液肿瘤的种类多种多样,分类的标准通常是它们影响哪一种血细胞(红细胞、白细胞或者血小板)。现在已知的血液肿瘤包括有40多种白血病、50多种淋巴瘤以及多种骨髓瘤。急性白血病占常见恶性肿瘤的第八位,淋巴瘤也是在前十位,且发病率逐年升高,多发性骨髓瘤的整个发病率在血液恶性肿瘤里面占10%。这三类肿瘤目前发病率都排在恶性肿瘤的前十位。以下是这三类肿瘤疾病的介绍。

1.白血病

白血病是一类造血干细胞的恶性克隆性疾病,其克隆中的白血病细胞增殖失控、分化障碍、凋亡受阻,而停滞在细胞发育的不同阶段。在骨髓和其他造血组织中白血病细胞大量增生累积,并浸润其他器官和组织,而正常造血受抑制并浸润其他器官和组织。主要表现为贫血、出血、感染和浸润等症状。

根据肿瘤进展速度以及它们影响的白细胞的种类不同,将白血病分为急性白血病(AL)和慢性白血病(CL),其中急性白血病分为急性淋巴细胞白血病(AcuteLymphocyticLeukemia,ALL)和急性非淋巴细胞白血病(AcuteMyeloidLeukemia,AML);慢性白血病包括慢性粒细胞白血病(ChronicMyeloidLeukemia,CML)、慢性淋巴细胞白血病(ChronicLymphocyticLeukemia,CLL)和其他各种少见类型白血病。其中急性非淋巴细胞白血病又分为M0(急性髓细胞白血病微分化型)、M1(急性粒细胞白血病未分化型)、M2(急性粒细胞白血病部分分化型)、M3(急性早幼粒细胞白血病)、M4(急性粒-单核细胞白血病)、M5(急性单核细胞白血病)、M6(红白血病)、M7(急性巨核细胞白血病)等8种亚型。而慢性淋巴细胞白血病又分L1-L3三个亚型。

对于形态学分型不肯定或难于用形态学分类的急性白血病及其亚型,我们以免疫学为基础对其进行分型。造血干细胞在分化为髓系及淋巴系的过程中表达不同的分化抗原,作为细胞表面的免疫标志,可用于鉴别不同的细胞系列。

白血病免疫学标志如下:

髓细胞早期分化抗原:CD34、CD33、CD13、HLA-DR

髓细胞晚期分化抗原:CD15、CD14、CD11b、CD11c

T细胞标志:CyCD3、CD7、CD2及CD5、CD3

非T细胞标志:CyCD22、CD19、CD10、CD20、CD24

据统计,我国白血病的发病率在十万分之六左右。我国已有万白血病患者,并以每年5至6万人的速度增加,而其中一半以上是少年儿童,白血病已连续多年成为我国儿童恶性肿瘤发病率、致死率最高的疾病。儿童及青少年患者中90%是急性白血病,起病急骤,若不给予治疗,生命不会超过半年。

2.淋巴瘤

淋巴瘤通常影响淋巴细胞以及免疫细胞,在淋巴系统内过量产生异常的白细

胞从而严重影响免疫系统的正常功能。最常见的两种淋巴瘤是非霍奇金淋巴瘤和霍奇金淋巴瘤。

淋巴瘤的表现形式多样,可以是实体瘤的表现形式,也可以是侵犯外周血和骨髓为主的白血病的表现形式。发生于髓外部位的淋巴瘤主要根据组织结构、细胞形态和免疫表型来诊断,而发生于骨髓的淋巴瘤主要依据细胞形态学进行初步的观察,并结合免疫表型及遗传学等进一步诊断与分型。淋巴瘤的诊断和分类很大程度上依赖于免疫表型的特点,而免疫组织化学和流式细胞学在这方面起着重要的互补作用。

在我国,淋巴瘤虽不是最常见的恶性肿瘤,但其发病率增长速度却十分惊人,是增长率最快的恶性肿瘤之一。据世界卫生组织统计,淋巴瘤发病率年增长率为5%~7%,年死亡人数超过20万。目前,我国淋巴瘤发病率年增长率为3%~5%,每年新发病例约10万,已成为我国男性的第八大高发恶性肿瘤。

3.多发性骨髓瘤:

多发性骨髓瘤来源于骨髓里恶性的单克隆的浆细胞发病,一旦罹患该病症,患者将异常增殖大量单克隆免疫球蛋白分子(M蛋白),当恶性单克隆的浆细胞在骨髓里面大量的积聚,就使得患者造血功能受到抑制,患者表现为严重贫血或肾功能障碍,好发于老年患者。

目前在我国总体的骨髓瘤发病率有十万分之一点五到十万分之二左右。发病率在在血液恶性肿瘤中排名第二,第一是淋巴瘤。

04血液肿瘤诊断手段介绍

1.病理学诊断

形态学是血液疾病病理诊断的基础,造血系统的形态学检查包括:骨髓活检、骨髓涂片和外周血涂片。

骨髓活检:可以提供的诊断信息包括骨髓的增生程度、是否有纤维化、三系造血成分(髓系、红系、巨核)的结构是否异常、三系中巨核细胞是否有病态改变、是否有急性白血病(AL)/淋巴瘤/骨髓瘤/转移癌侵犯骨髓、是否有微生物感染等形态学发现。

骨髓涂片:提供三系中髓系和红系是否有病态造血的形态学特征。另外包括骨髓涂片标本铁染色以及活检标本过碘酸雪夫染色(PAS染色)都是很重要的检查手段。

对骨髓的增生程度和巨核细胞病态造血的评估应该尽可能在骨髓活检标本上完成,因为这两个指标在骨髓涂片标本上的评估结果远不如前者可靠;而且骨髓增生的程度和年龄密切相关。骨髓活检的塑料包埋技术在特定历史条件下对骨髓形态学的评估起到了一定的促进作用,但是随着切片技术的发展以及免疫组织化学染色在病理切片上的广泛应用,石蜡包埋的切片应该成为组织学实验室的标准方法。

2.流式细胞诊断技术

流式细胞术就是利用流式细胞仪(flowcytometry,FCM)对处在快速、直线、流动状态中的单个微粒多参数、快速定量分析,也可以同时对特定群体进行分选的技术,分析对象包括细胞、细菌、荧光微球等。流式细胞检测标本多为外周血和骨髓标本,胸水、腹水、脑脊液也是很常见的标本类型。抗凝剂使用枸橼酸钠和EDTA。流式检测的是细胞表面的抗原,标本新鲜很重要,最好在24h内送检,室温保存即可。

流式细胞术通过特异性单克隆抗体标记对外周血细胞或骨髓细胞表面抗原和DNA的检测分析。目前流式细胞术在血液病的应用主要包括白血病/淋巴瘤免疫分型、阵发性睡眠性血红蛋白尿(PNH)克隆、微小残留病、骨髓增生异常综合征(MDS)免疫表型、CD34+细胞计数等检测。对于某些遗传性疾病,如遗传性球形红细胞增多症、巨大血小板综合征、血小板无力症以及原发性免疫缺陷病等,流式细胞术亦有着重要的诊断价值。此外,在当今热门的细胞治疗中,各种免疫细胞亚群的检测也是通过流式细胞术来实现的。

在正常细胞分化成熟过程中,不同的抗原会在其表面或内部出现或消失,通过检测这些抗原的存在或缺失,我们能够确定细胞的种类和发育阶段。这些在白细胞表面的抗原,又称为白细胞分化抗原或簇分化抗原(ClusterofDifferentiation,CD)。疾病情况下,以白血病为例,本来数量很少或本不应该出现的原始细胞,大量出现在骨髓或外周血中,通过检测这些细胞CD分子表达情况,可以准确知道这些细胞的类型,以便进行诊断和治疗。流式细胞技术采用各种抗血细胞表面分化抗原(CD)的单克隆抗体,借助于各种荧光染料(异硫氰基荧光素FITC,藻红蛋白PE等)测定一个细胞的多种参数,以正确地判断出该细胞的属性。各种血细胞系统都具有其独特的抗原,当形态学检查难以区别时,免疫表型参数对各种急性白血病的诊断和鉴别诊断有决定性作用。例如干细胞表达CD34,髓系表达CD13、CD14,B细胞系表达CD10、CD19、CD20等,T细胞系表达CD2、CD3、CD5、CD7,利用流式细胞技术可以测定出血细胞表达各种抗原的水平,协助临床确诊。不同的白血病患者或同一患者在不同病期白血病细胞增殖状况不同,在治疗过程中也可以利用流式细胞技术对DNA倍体和细胞周期进行分析,定期了解细胞增殖情况采取相应药物可以提高疗效。

血液病患者的整个病程中需要进行多次流式检测,初诊时需要流式帮助确诊和分型,病程中需要流式监测治疗效果,骨髓移植时需要流式对供者细胞进行CD34阳性细胞进行准确计数,化疗或者骨髓移植完全缓解后需要流式进行微小残留病变(MinimalResidualDisease,MRD)的检测。同时,流式还可以通过抗原表达模式的不同进行疾病诊断。

流式细胞学的优点更多体现在它的高敏感性、高特异性和较快的报告周期,而它的弱点则是无法与形态学结构相对应。

3.分子遗传学诊断技术

列入WHO血液肿瘤诊断标准中的基因

NCCN指南中血液肿瘤预后和治疗密切相关的基因

FISH:自年显带技术高速发展以来,大量的肿瘤相关遗传学异常被发现。据年8月MitelmanDatabase统计共报道例患者存在肿瘤相关异常,融合基因种。血液实验室的常规遗传学方法包括核型分析和荧光原位杂交(FISH)。核型分析的R带染色对染色体末端的改变比较敏感,而G带染色则容易发现染色体中间部分的变异。FISH则具有更高的敏感度但检查目标比较狭隘。为了弥补FISH在全基因组检测上的不足,在间期FISH的基础上逐步演变出多种新技术,如彩色涂染FISH、多色FISH(包括SKY-FISH、M-FISH、种间杂交彩色带型RX-FISH)、比较基因组杂交(CGH)以及在此基础上发展的array-CGH基因芯片技术。

PCR:血液病是分子生物学渗透最深入、应用最早和最广泛的疾病,血液病中分子生物学检测技术主要包括PCR技术、基因芯片、二代测序技术等,在血液病的诊断分型、疗效评估、微小残留病的监测、预后判断及个体化治疗等多个方面均发挥了重要作用。睿昂基因的白血病相关融合基因检测试剂盒(荧光RT-PCR法)是国内第一家获得CFDA认证的利用PCR诊断技术对白血病进行诊断的产品,年致善生物的白血病融合基因检测试剂盒(荧光PCR法)成为国内第二家获批的企业,目前在淋巴瘤和骨髓瘤领域还没有产品获批。

NGS:MRD的检测目前主要利用流式细胞学和实时定量PCR两种技术手段,前者的应用范围较广,后者灵敏度较高但每次反应仅能检测一个基因片段。MRD检测的分子指标包括融合基因、异常表达基因和基因突变。融合基因是特异的MRD检测分子指标,但不是所有的血液肿瘤患者都会存在融合基因。对于异常表达基因如WT1/EVI1等,由于正常细胞也会表达,导致检测时会有一定的背景值,因此这类基因用于MRD检测的敏感性和特异性并不十分理想。几乎所有的血液肿瘤患者都会发生基因突变,且往往会有多种基因同时突变。不同患者突变位点和类型多样,但是单纯采用实时定量PCR无法实现多基因多位点的准确检测,而二代测序技术(NGS)的通量高的优势可弥补实时定量PCR的缺陷,而且通过提高检测深度可进一步提高二代测序的灵敏度。因此在MRD的检测方面,二代测序技术具有不可替代的优势,目前尚未有基因芯片或二代测序的获证产品上市。

参考文献:

1.《二代测序技术在血液肿瘤中的应用中国专家共识(年版)》解读-临床血液学杂志-汝昆

2.《分子诊断与肿瘤个体化治疗原则》-科学出版社-张绪超、刘毅

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