DNA测试帮助医生查出疑难病因
DNA测试帮助医生查出疑难病因
14岁的乔舒亚·奥斯本(Joshua Osborn)躺在美国威斯康星州的美国家庭儿童医院(American Family Children’s Hospital)里，昏迷不醒。几个星期以来，他一直脑部水肿，医生们已经进行了一连串的检测，均未能找到病因。
医生告诉他的父母,克拉克(Clark)和朱莉(Julie)，他们想要使用一种实验性的新技术再进行一个测试。科学家们将在乔舒亚的脑脊液中搜索DNA片段，期望能从中找到引起乔舒亚发生脑炎的病原体DNA片段。
奥斯本夫妇同意了，但他们对这个测试能否成功抱有很大疑虑，毕竟之前进行的那么多检测都失败了。然而，首次尝试此类程序，加州大学旧金山分校(University of California, San Francisco)的研究人员就成功地在48小时内查明了乔舒亚的病因。原来，他感染了一种鲜为人知的细菌。在识别出细菌的庐山真面目之后，短短几天之内它就被清除得干干净净。
《新英格兰医学杂志》(The New England Journal of Medicine)在周三（指6月4日——编注）报道了这一病例，它标志着诊断科学的一个重大进步。多年来，科学家们一直通过DNA测序来识别病原体。但直到现在，要获取对于生命危在旦夕的急诊患者有用的信息，这些程序总是显得过于繁琐。
诊断是医疗中的关键步骤，但它可能也是最困难的一步。医生们通常需要大致猜测一下造成某一医疗问题的最可能的原因，然后进行各种单个测试，试试看其中哪个才是正确的诊断。
猜谜游戏会浪费宝贵的时间。而某些疾病，如脑炎的病因很难诊断，以致到了最后医生们往往还是找不到答案。
在脑炎病例中，“约有60%我们都无法做出诊断”，这篇新论文的作者之一，加州大学旧金山分校的神经学家迈克尔·R·威尔逊(Michael R. Wilson)博士说。“看到有人状况糟糕真令人难过，但更令人沮丧的是，我们甚至无法告诉家长到底出了什么问题。”
在过去的十年中，该大学的研究人员一直致力于研究根据病原体的DNA来对它们加以识别的方法。2003年，那里的生物化学家约瑟夫·德里西(Joseph DeRisi)博士使用名为微阵列的基因芯片识别出了引起SARS的冠状病毒，赢得了广泛的关注。
研究人员们所采用的最新方法名为无偏倚下一代测序。要识别病原体，研究人员需要从患者样本（如血液、脑脊液或粪便等）中提取出每一小片DNA。然后，他们对这些基因片段进行筛选，找出属于病原体的那些片段。
现已证明，该技术对于调查神秘的疾病爆发很有价值，许多科学家已经开始寄期望于将它应用于单个患者感染的诊断。医生将不再需要针对一种可疑的病原体进行测试，相反，他只需运行一个DNA测试就可以揪出罪魁祸首——不管它是病毒、细菌、真菌还是寄生虫。
“这样，一个测试就可能解决所有问题，”德里西博士在接受采访时说。但只有在能够快速完成时，这种测试才有实用价值，而对数以百万计的DNA片段进行筛选一直是一项严峻的技术挑战。搞定这种DNA的配对游戏很可能需要数周的时间。
“麻烦在于，搞不好没等你作出诊断，你所要挽救的危重患者就已经死亡了，”该大学的病理学家，与德里西博士合作研究诊断技术的邱华彦(Charles Chiu)博士指出。
邱博士及其同事们开发了可以将DNA片段与存储于网络数据库的基因序列进行快速比对的软件。他们在周三的《基因组研究》杂志上发表了第二篇论文，介绍了他们的新策略。
去年7月，德里西博士和邱博士得到一个机会来测试他们的方法：他们的研究合作者之一，威斯康星大学医学院(University of Wisconsin School of Medicine)的儿科医生詹姆斯·格恩(James Gern)博士打来电话，请他们帮忙查明乔舒亚·奥斯本的身体究竟出了什么问题。
格恩博士的团队准备好了乔舒亚的脑脊液和血清样本以供测试。德里西博士的团队在8月21日收到了这些样本，在那天入夜之前，该实验室的测序仪业已开始处理第一批DNA。
两天后，测序仪破译了存在于乔舒亚的样本中的300万个DNA片段的序列。使用邱博士的软件，研究团队把其中的人类DNA片段抛在一边，开始从浩如烟海的DNA数据库中上下求索，识别其他的基因。
仅仅96分钟之后，结果就出现在电脑屏幕上。乔舒亚的脑脊液中含有一种具有潜在致命性的细菌——钩端螺旋体(Leptospira)的DNA。钩端螺旋体虽然危险，但它很容易通过青霉素治疗。
“给威斯康星打电话时我们非常兴奋，”威尔逊博士说。“不仅是因为我们找到了问题所在，还因为他们可以采取一些措施来解决它。”
当天下午,乔舒亚开始接受大剂量的青霉素治疗。他脑部的肿胀几乎立即就开始消退，在第一个测试结果出来两周后，乔舒亚已经可以下床行走。
“我已经不再头痛了，”乔舒亚在接受采访时说，“这简直就像是一次重生。”
现在，邱博士正在领导一个项目，目的是开发一种基于DNA的，可诊断脑炎及其他危及生命的疾病病因的测试。同时，他们还希望它能够得到更广泛的应用，譬如作为一种对任何感染进行快速诊断的方法。
“这是一个范例，它显示了这项技术已经来到了我们的身边，”德里西博士说，“这种技术可以即刻发挥作用。”
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