1. 引言
下一代测序（NGS）是基因组技术的重大突破，能快速、准确地对全基因组或特定区域测序。与传统桑格测序相比，它可大规模平行测序，大幅降低时间和成本。单基因检测在临床诊断中有局限，而 NGS 应用广泛，能助力精准医学，尤其是在肿瘤学领域，可深入探究癌症遗传复杂性，为个性化治疗提供依据。本文将全面介绍 NGS 在癌症诊断和治疗中的临床应用、面临的挑战及未来发展方向。
2. 下一代测序基础
2.1 定义和原理
NGS 流程包括样本制备、文库构建、测序和数据分析。样本制备时，需从样本中提取 DNA 或 RNA，评估质量和数量后进行片段化，添加适配子构建文库，再经扩增和质量控制后测序。测序反应中，常用 Illumina 测序技术，将文库片段固定在固体表面扩增，通过荧光标记核苷酸掺入和检测确定序列。数据分析阶段，借助软件处理大量数据，进行序列组装和变异分析，但数据解读存在挑战。
2.2 与传统测序方法比较
桑格测序通过选择性掺入链终止双脱氧核苷酸（ddNTPs）进行 DNA 合成，经毛细管电泳分离片段读取序列。NGS 与之相比，在大规模项目中成本效益更高、速度更快、通量更大，可同时测序多个 DNA 分子，数据输出量大，能检测多种突变和结构变异，在基因组研究和临床诊断中优势明显。目前有多种商业化 NGS 平台，如 Illumina HiSeq 和 MiSeq 等，各有特点和适用场景。
2.3 类型
NGS 技术多样，主要包括全基因组测序（WGS）和全外显子测序（WES）。WGS 可检测核 DNA 和线粒体 DNA，覆盖超 98% 编码序列，有助于研究肿瘤基因组结构变异，推动个性化肿瘤学临床试验发展。WES 能检测约 20,000 个人类基因，在罕见病诊断和医学遗传研究中作用显著，但存在覆盖区域有限、假阴性评估困难等问题。
3. NGS 在癌症诊断中的应用
3.1 肿瘤基因组分析
NGS 对肿瘤进行基因组分析，可全面检测多种突变，为癌症诊断和治疗提供关键信息。这些突变涉及癌基因和抑癌基因，能作为预后和预测生物标志物，指导治疗决策。液体活检作为新兴的非侵入性检测方法，可分析循环肿瘤 DNA（ctDNA），实现实时监测肿瘤异质性。FoundationOne Liquid（F1L）检测等基于 NGS 的液体活检技术不断发展，已获 FDA 批准用于多种癌症生物标志物检测。
3.2 遗传性癌症综合征检测
遗传性癌症综合征由遗传基因突变引起，增加患癌风险，如 BRCA1/2 突变与遗传性乳腺癌和卵巢癌综合征（HBOC）相关，TP53 突变与 Li-Fraumeni 综合征相关。NGS 多基因检测面板可有效识别相关基因突变，帮助高危个体和家庭进行风险评估和管理，实现早期检测和预防干预。
3.3 微小残留病监测
微小残留病（MRD）指癌症治疗后残留的少量癌细胞，可能导致复发。NGS 在血液肿瘤（如急性淋巴细胞白血病（ALL）、慢性淋巴细胞白血病（CLL）等）和实体肿瘤（如非小细胞肺癌（NSCLC）、结直肠癌（CRC））的 MRD 监测中发挥重要作用。通过检测 ctDNA，NGS 比传统方法更灵敏、准确，能早期发现残留癌细胞，指导个性化治疗调整，改善患者预后。
4. NGS 在癌症治疗中的应用
4.1 精准肿瘤学和个性化治疗方案
NGS 推动了肿瘤学中精准医学（PM）的发展，通过识别癌症基因组中的预测生物标志物，帮助医生选择合适的患者进行临床试验，提高治疗效果。目前，约 10% 的 FDA 批准药物标签包含药物基因组学信息。NGS 可检测多种基因，包括罕见突变，为靶向治疗提供依据。但 NGS 在日常应用中面临成本高、靶向治疗药物有限等挑战。
4.2 对患者结局和预后的影响
NGS 助力精准医学，根据肿瘤基因组测序结果匹配靶向治疗。然而，目前仍需进一步研究，明确如何让更多有可操作突变的患者接受合适治疗，评估测序时机、医生结果解读及治疗可及性和成本效益等因素的影响。TAPUR 研究和 NCI MATCH 研究等正在评估测序驱动的癌症治疗效果，为未来治疗和保险覆盖标准提供依据。
5. 未来方向
未来，整合多组学数据可更全面了解癌症功能，RNA 测序、蛋白质组学和代谢组学等与基因组学结合，有助于揭示癌症发生发展机制，开发更有效的诊断和治疗方法。免疫疗法在癌症治疗中日益重要，NGS 可预测免疫治疗反应，通过识别肿瘤突变负荷（TMB）和新抗原等生物标志物，指导个性化免疫治疗策略制定。
同时，NGS 数据解读存在挑战，部分突变意义不明，伦理问题也需关注，如偶然发现的突变是否告知患者。因此，需要制定标准化指南，加强多学科合作。此外，液体活检和单细胞测序技术不断发展，能实时监测肿瘤变化和揭示肿瘤异质性。NGS 与人工智能（AI）和机器学习（ML）结合，可提高预测模型准确性，为癌症诊疗带来新突破。
6. 结论
NGS 在肿瘤学中具有变革性作用，可实现肿瘤基因组深度分析，推动个性化治疗发展，还能检测遗传性癌症综合征和监测微小残留病，助力癌症早期诊断和预防。但在临床广泛应用中面临数据解读、成本、伦理等挑战，需各方共同努力解决。未来，新技术发展将进一步提升癌症诊疗水平，推动精准肿瘤学发展，改善患者结局，加深对癌症生物学的理解。
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