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NGS在自身免疫性疾病研究中的应用

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2026-03-13

当我们的免疫系统从“守护卫士”变成“攻击自身的叛军”,自身免疫性疾病便随之而来。这类疾病种类繁多、病因复杂,不仅给患者带来长期的身体痛苦,也给临床诊断和研究带来了诸多挑战。下一代测序技术(NGS,又称高通量测序)的出现,如同为自身免疫性疾病研究打开了一扇新大门,凭借其高效、精准、全面的优势,逐步破解疾病背后的分子密码,为疾病的诊断、治疗和研究带来革命性突破。

一、自身免疫性疾病:隐匿且难缠的“免疫紊乱”

自身免疫性疾病是指机体在遗传因素和环境因素的共同诱发下,自身免疫耐受状态被打破,免疫系统错误地将自身组织和细胞当作“外来入侵者”,发动持续的免疫应答,最终导致自身组织损伤、功能异常的一类疾病总称。这类疾病并非单一病症,而是包含了超过100种具体疾病,常见的有类风湿关节炎(RA)、系统性红斑狼疮(SLE)、多发性硬化症(MS)、强直性脊柱炎、银屑病等,此外还包括自身免疫性溶血性贫血、溃疡性结肠炎等专科特异性疾病。

长期以来,自身免疫性疾病的研究和临床诊断面临诸多困境:一方面,疾病病因尚未完全明确,普遍认为与遗传易感、环境触发(如感染、饮食、压力、空气污染等)及免疫调节异常密切相关,是基因与环境相互作用的结果;另一方面,传统检测方法存在明显局限,难以实现早期精准诊断,给疾病的早期干预和治疗带来极大阻碍。破解这些困境,亟需一种能够全面解析疾病分子机制的技术手段,NGS技术应运而生。

二、技术路线对比:NGS凭何突破传统检测瓶颈

在NGS技术普及之前,自身免疫性疾病的相关检测主要依赖传统分子生物学技术,包括Sanger测序、ELISA、Western Blot(WB)、免疫层析(GICA)等,这些技术在特定场景下发挥了一定作用,但存在明显短板;而NGS技术凭借“高通量、高灵敏度、高分辨率”的核心优势,弥补了传统技术的不足,成为当前自身免疫性疾病研究的核心工具之一。以下是两者的核心对比:

(一)传统检测技术的局限

  1. Sanger测序:作为传统测序技术的代表,其测序通量极低,一次反应仅能读取单个短片段(约500-1000bp),难以经济高效地完成大样本、多基因或全基因组规模的检测,且操作繁琐、耗时较长,难以实现多基因、大样本的同步检测,无法满足自身免疫性疾病多基因关联研究的需求,仅能针对少数已知基因进行测序分析。
  2. 免疫检测技术(ELISA、WB、GICA):主要用于检测自身抗体,是临床常用的辅助诊断手段,但传统ELISA灵敏度通常在pg-ng级,对于某些极低丰度标志物可能存在检测限不足的情况;WB流程繁琐、结果易受操作条件影响,标准化程度相对较低;GICA灵敏度比ELISA低1-2个数量级,难以满足早期筛查和精准诊断的需求。
  3. 其他技术:高分辨率熔解分析(HRMA)等技术虽能简化突变检测流程,但仅能关注少数基因,检测范围有限,无法全面捕捉疾病相关的基因变异;基因芯片虽能实现多基因检测,但仅能检测已知变异,无法发现新的致病位点,且分辨率较低。

(二)NGS技术的核心优势

NGS技术是能够在单次运行中对数百万至数十亿个DNA分子片段进行并行测序的技术,其核心优势在于“全面、高效、精准”,能够从基因组、转录组、表观基因组等多个层面解析自身免疫性疾病的分子机制,具体表现为:

  1. 高通量:可同时检测数千个基因乃至全基因组、转录组,效率高,适配大样本多基因关联研究,能快速解析自身免疫性疾病相关遗传位点。
  2. 高灵敏度:可检测低频率基因变异及低丰度RNA表达变化,捕捉传统技术无法识别的微弱信号,例如精准检测SLE患者体内低浓度生物标志物。
  3. 高分辨率:能精准定位基因变异位点,解析HLA基因区域罕见等位基因及变异,明确变异与疾病关联,为个性化治疗提供依据。
  4. 多维度解析:可实现基因组、转录组等多维度检测,分析基因变异、表达水平及表观修饰等,全面揭示疾病发病机制。

三、NGS在自身免疫性疾病研究中的应用

目前,NGS技术已广泛应用于自身免疫性疾病的病因研究、早期诊断、疾病分型、治疗指导及预后监测等多个方面,逐步推动自身免疫性疾病的诊疗进入“精准化、个性化”时代,其核心应用场景主要包括以下几方面:

(一)病因探索与遗传易感分析

自身免疫性疾病具有明显的遗传倾向,NGS技术通过全基因组测序(WGS)、全外显子组测序(WES)等手段,可快速筛选出疾病相关的遗传易感基因和变异位点,明确遗传因素在疾病发病中的作用,解析相关基因区域的变异及其与环境因素的相互作用,同时还能发现新的致病基因,为疾病病因研究提供新方向。

(二)早期诊断与鉴别诊断

自身免疫性疾病早期症状不典型、临床表现重叠,传统检测难以精准鉴别。NGS技术可通过检测疾病相关特异性基因变异及生物标志物,实现早期筛查与精准鉴别,降低误诊率、缩短诊断时间;部分自身免疫性疾病中,NGS虽不能直接作为诊断依据,但可为其发病机制和遗传易感性研究提供有价值信息。

(三)疾病分型与个性化治疗

自身免疫性疾病异质性显著,不同患者的发病机制、临床表现及治疗反应差异较大。NGS技术可通过解析患者基因特征和基因表达谱,实现疾病精准分型,进而制定个性化治疗方案,提升疗效、减少不良反应;同时,NGS可实现高分辨率的HLA分型,通过长读长或片段分型技术解决等位基因相位问题,识别罕见及新等位基因。

(四)预后监测与复发预警

自身免疫性疾病病程漫长且易复发,预后监测是疾病管理的关键。NGS技术可动态检测患者体内基因表达变化及基因变异频率,有望实现疾病进展实时监测、复发预警,并为治疗方案调整提供依据。

(五)表观遗传与微生物组研究

NGS技术还应用于自身免疫性疾病的表观遗传和微生物组研究,可解析环境因素引发的表观遗传变化、微生物组变化与疾病的关联,为疾病预防和治疗提供新思路。

 

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