Panel

Panel (基因包)

文件:Targeted Sequencing Principle.jpg

Panel 测序原理示意图：通过探针“捕获”感兴趣的目标基因片段，去除无用的背景 DNA，从而实现高深度的精准测序。

Panel，中文常称为基因包、靶向测序组合，是指在 二代测序 (NGS) 过程中，利用探针捕获或扩增技术，人为富集一组特定的、与疾病（如癌症）高度相关的基因区域，进行高深度测序的策略。

与全基因组测序 (WGS) 或 全外显子测序 (WES) 的“广撒网”不同，Panel 采取的是“集中火力”策略。它牺牲了基因组覆盖范围，换取了极高的测序深度（Depth），从而能够检出极低丰度的突变（如血液中的 ctDNA），是目前肿瘤精准医疗的主流应用形式。

基本信息

中文名称	基因包
英文名称	Gene Panel / Targeted Sequencing Panel
核心技术	杂交捕获 (Hybrid Capture) 或 多重PCR (Amplicon)
基因数量	从几个（小 Panel）到数百个（大 Panel）不等
测序深度	组织: >500×；液体活检: >10,000×
核心应用	靶向药伴随诊断、微小残留病 (MRD) 监测、TMB 评估

技术原理

Panel 的核心在于目标区域富集 (Target Enrichment)：

1. 探针设计：针对感兴趣的基因（如 EGFR, TP53, KRAS）设计特异性的生物素标记探针。
2. 杂交捕获：将探针与打断后的 DNA 样本混合，探针会像磁铁一样特异性结合目标基因片段。
3. 洗脱与扩增：利用磁珠“吸住”探针-DNA 复合物，洗去未结合的 DNA（即非目标背景），只保留“干货”进行测序。

分类与临床应用

根据覆盖基因数量和临床目的，Panel 主要分为三类：

1. 小 Panel (Hotspot Panel)

• 规模：通常包含 < 50 个基因。
• 侧重：仅覆盖 NCCN 指南推荐的、有明确靶向药可用的核心驱动基因（如肺癌的 EGFR, ALK, ROS1, MET）。
• 优势：成本低、报告周期快（3-5天）。
• 局限：无法计算 TMB，无法发现未知突变。

2. 大 Panel (Comprehensive Genomic Profiling, CGP)

• 规模：通常包含 > 300 个基因，覆盖范围 > 1.0 Mb。
• 侧重：覆盖所有已知癌基因、抑癌基因、DNA 损伤修复基因及部分内含子。
• 功能：
  • 计算 TMB：只有 Panel 足够大，才能准确估算 肿瘤突变负荷 (TMB)，预测免疫治疗疗效。
  • 跨癌种用药：发现罕见突变（如 NTRK 融合），指导异病同治。

3. 定制化 Panel (MRD 专用)

在 微小残留病 (MRD) 监测中，采用 Tumor-informed 策略：

• 先对患者肿瘤组织进行 全外显子测序 (WES)，找出该患者特有的 10-50 个克隆性突变。
• 为该患者定制一个专属的微型 Panel。
• 用此 Panel 对后续血液样本进行超高深度测序（>50,000× - 100,000×），以极限灵敏度追踪 ctDNA。

Panel vs. WES vs. WGS

临床选择哪种测序，取决于对灵敏度和覆盖度的需求权衡：

维度	Panel (基因包)	全外显子 (WES)	全基因组 (WGS)
覆盖范围	特定基因 (<0.1%)	所有编码区 (~1.5%)	100% 基因组
测序深度	极高 (可测 ctDNA)	中等	低
最低检出限	0.01% - 0.1%	5%	5% - 10%
主要用途	伴随诊断、液体活检	遗传病诊断、疫苗开发	科研、结构变异
成本	低至中等	中等	高

参考文献

• [1] Cheng DT, et al. Memorial Sloan Kettering-Integrated Mutation Profiling of Actionable Cancer Targets (MSK-IMPACT). J Mol Diagn. 2015. (首个获 FDA 批准的大 Panel)
• [2] Frampton GM, et al. Development and validation of a clinical cancer genomic profiling test based on massively parallel DNA sequencing. Nat Biotechnol. 2013.
• [3] Bratman SV, et al. Personalized circulating tumor DNA analysis as a predictive biomarker in solid tumors. Nat Cancer. 2020.

相关条目

• 二代测序 (NGS)
• 液体活检
• 微小残留病 (MRD)
• 全外显子测序 (WES)
• 伴随诊断