DNA倍体——宫颈癌检测

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DNA倍体是通过自动定量图像技术，进行细胞DNA倍性的计算，用于宫颈癌的筛查。在过去十几年广泛开展，现在估计每年大概有50万次检测。与传统的液基细胞学相比，DNA倍体准确性可以说是相当的，但是每检测员的每日检测量要大很多。DNA倍体有一个巨大的优势，那就是客观，正常上过大学的人，可以在2到3周的时间里学会，所以它可以在缺乏足够合格的细胞学技术人员和细胞学病理学家的地方进行筛查。
首先，什么是DNA倍体？
“倍性”是遗传学术语，指的是细胞核中染色体的基本数目。那么，具有基本染色体的整数倍的细胞是“整倍体”。大多数人类细胞是整倍体，有46条染色体，或者是基本的23条染色体(一组来自母亲，一组来自父亲)的两倍，称为“二倍体”，DNA指数DI=1。生殖细胞精子和卵子有23条染色体，没有配对，因此也是“整倍体”。没有基本染色体的整数倍的细胞是“非整倍体”。大多数有多余或缺失单个染色体的人类胚胎都不能在妊娠期存活，但也有一些能存活；例如，当所有细胞中有三条21号染色体时，就会出现唐氏综合症。
在几乎所有的癌症中都可以观察到某种程度的非整倍性。也就是说，正常细胞仍然是“整倍体”，而肿瘤细胞是“非整倍体”。关键的一点是，非整倍体是一般癌细胞的特征，在子宫颈癌的例子中，非整倍体出现“癌前病变”的阶段以及后来的浸润癌。一般来说，检测非整倍体细胞就是检测癌细胞。
其次，DNA倍体检测技术
DNA倍体测量的是细胞核的总DNA含量，不能识别或计数单个染色体，严格意义上讲，它不是DNA或基因检测。测量到的每个细胞核的DNA含量与测量到的正常细胞群体的平均DNA含量进行比较，DNA含量是正常细胞2.5倍的细胞可靠地确定为非整倍体，虽然不能说细胞有115条染色体。
DNA倍体检测的核心理论就是比尔定律，与分光光度计测量DNA浓度的化学本质是相同的。光通过狭缝形成光束，定向到单色仪上，一种特定的颜色由另一个狭缝选择，光束穿过细胞，吸收部分光，剩下的光用感光元件检测。这样DNA的 浓度可以通过比尔定律测量。实际上，就是一个“超级显微光谱仪”——也就是数以百万计的像素大小的光谱仪。细胞核中存在的总DNA是通过将该细胞核图像中每个像素测量到的DNA相加得到的。



DNA倍体检测原理图

DNA倍体检测5-10分钟一个样本，而且越来越快，特别是由于计算机和数码相机速度的提高。如果有大量的样本，该技术就非常有效。技术人员检查数据的过程：(1)首先检查DNA“标准化尺度”是否有效；然后，(2)检查可能是非整倍体细胞核的图像；(3)寻找非整倍体“干细胞”；(4)细胞增殖评估；最后(5)如果这些都不存在，那么情况是阴性的，并评估扫描充分性[1]。
然后，检测报告
报告的内容主要是三个图一个表，（1）X轴为DNA指数、Y轴为细胞数量的图，提示DNA标准化尺度是否有效。标准化尺度称为“DNA指数”或“DI”，其中二倍体细胞DI = 1，四倍体DI = 2，等等。绿峰代表纯二倍体，用于检查DNA测量线性。可以说，DNA指数是用于癌症筛查的自然尺度，主要涉及体细胞的二倍体偏离。（2）X轴为DNA指数、Y轴为细胞核面积的图，可查看每个检测的细胞的DNA指数与细胞核的面积，更加直观得观察到DI≥2.5的细胞。（3）表记录白细胞、上皮细胞数量及倍性细胞的百分比例。表下的5C和2.5C的C是DNA的“C-index”尺度，其中DI = 1为“2C”，DI = 2为“4 c”等，记录C≥5C和2C的百分比。检测结果及建议都在表下，本报告发现DNA倍体异常细胞，建议结合细胞学TBS后活检。（4）显示细胞核照片及DI指数的图，可以进一步的判断，是否是干细胞或增殖细胞，或者存在细胞核的重叠。



DNA倍体报告图

最后，通过文献评价其临床性能。
一项前瞻性随机对照试验[2]，DNA倍体的敏感性显著高于细胞学检查（91.7% vs 44.5%）,特异性显著低于细胞学（54.1% vs 70.6%）。



DNA倍体临床性能分析表

DNA倍体检测策略在大规模宫颈癌筛查中的具有明显的优势，它比传统的细胞学检测具有更高的敏感性和阳性预测值。
1. Garner, D., Clinical application of DNA ploidy to cervical cancer screening: A review. World J Clin Oncol, 2014. 5(5): p. 931-65.
2. Tong, H., et al., DNA ploidy cytometry testing for cervical cancer screening in China (DNACIC Trial): a prospective randomized, controlled trial. Clin Cancer Res, 2009. 15(20): p. 6438-45.

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