علم التشخيص الجزيئي
التقنيات

جعلت عملية تصنيع أدوات اختبار البيولوجيا الجزيئية استخدامها في العيادات عمليا؛  كما أن التصغير في جهاز واحد محمول يمكن أن يجلب التشخيص الطبي إلى العيادة وإلى المكتب أو المنزل. يتطلب المختبر السريري معايير عالية من الموثوقية؛ بالإضافة إلى ذلك قد تتطلب التشخيصات اعتمادًا من هيئات موثوقة أو أن تكون مدرجة تحت لوائح الأجهزة الطبية. لذلك واعتبارًا من عام 2011، استخدمت بعض المختبرات الطبية الأمريكية فحوصًا تم بيعها «للاستخدام البحثي فقط». يجب أن تلتزم العمليات المخبرية باللوائح الناظمة، من الأمثلة على ذلك في الولايات المتحدة: «تعديلات تحسين المختبرات السريرية» (CLIA) و«قانون قابلية التأمين الصحي وقابلية التأمين» (HIPAA) و«الممارسات المختبرية الجيدة» (GLP) ومواصفات «إدارة الأغذية والأدوية» (FDA). تساعد أنظمة إدارة المعلومات المخبرية في ذلك من خلال تتبع تلك العمليات؛ كما يمكن لعملية الأتمتة ومسح العينات بالباركود أن يوسع من الإنتاجية وأن يقلل من إمكانية الخطأ أو التلوث أثناء المعالجة اليدوية وإصدار تقارير عن النتائج. تتوفر الآن أجهزة مفردة لإجراء الفحص من البداية إلى النهاية.
يستخدم علم التشخيص الجزيئي مقايسات بيولوجية في المختبر مثل PCR-ELISA أو التهجين الموضعي المتألق. يكشف فحص المقايسة جزيئًا، غالبًا بتركيزات منخفضة، والذي هو مؤشر لمرض أو خطر في عينة مأخوذة من مريض. الحفاظ على العينة قبل التحليل أمر بالغ الأهمية؛ حيث يجب تقليل التعامل اليدوي. كما يطرح جزيء الـ RNA الهش تحديات معينة: فكجزء من العملية الخلوية للتعبير عن الجينات كبروتينات، فإنها تقدم مقياسًا للتعبير الجيني ولكنها عرضة للتحلل المائي وللتجزئة من خلال إنزيمات RNAse دائمة الوجود. يمكن أن تكون العينات مجمدة في النتروجين السائل أو محتضنة في عوامل حافظة.
نظرًا لأن أساليب التحليل الجزيئي يمكنها اكتشاف الواسمات الحساسة، فإن هذه الاختبارات أقل تطفلاً من تلك التقليدية، مثل أخذ خزعة. فعلى سبيل المثال، بسبب وجود الأحماض النووية الخالية من الخلايا في البلازما البشرية، يمكن أن تكون عينة دم بسيطة كافية لاستحصال المعلومات الوراثية من الأورام أو الأعضاء المزروعة أو من الأجنة. إن معظم طرق علم التشخيص الجزيئي المعتمدة على الأحماض النووية تستخدم تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR) لزيادة عدد جزيئات الحمض النووي إلى حد كبير، وبالتالي تضخّم التسلسل الهدف في عينة المريض. يعتمد مبدأ PCR على تضخيم قالب حمض نووي ريبوزي منقوص الأكسجين باستخدام البادئات الاصطناعية (برايمر)، وبوليميراز الحمض النووي، وdNTPs. يتم تدوير الخليط بين درجتي حرارة متباينتين على الأقل: درجة حرارة عالية من أجل تغيير شكل الدنا ذي اللولب المزدوج إلى جزيئات أحادية الجديلة؛ ودرجة حرارة منخفضة من أجل التمهيد للتهجين إلى القالب ولتمكين إنزيم البوليميراز من تطويل وتضخيم البادئ (البرايمر). تعمل كل دورة درجة حرارة نظرياً على مضاعفة كمية التسلسل الهدف. إن الكشف عن الاختلافات في التسلسل باستخدام PCR يتضمن غالباً تصميم واستخدام كواشف قليل النوكليوتيد التي تعمل على تضخيم المتغيّر المطلوب، مما يعطي نتيجة أكثر كفاءة من مجرّد إجراء عملية تضخيم غير منضبطة للتسلسل. PCR هو حاليا الطريقة الأكثر استخداما للكشف عن تسلسل الحمض النووي. قد يؤدي اكتشاف الوسم إلى استخدام PCR في الوقت الفعلي، والتسلسل المباشر، ورقائق ميكروأراي، وهي رقائق مسبقة الصنع تختبر العديد من الواسمات في وقت واحد،  أو MALDI-TOF نفس الشيء ينطبق مبدأ على البروتين والجينوم. يمكن لصفائف البروتين عالية الإنتاجية استخدام الحمض النووي المتمم أو الأجسام المضادة للارتباط، وبالتالي يمكن الكشف عن العديد من البروتينات في نفس الوقت. تختلف الاختبارات التشخيصية الجزيئية اختلافًا كبيرًا في الحساسية، ووقت الإنجاز، والتكلفة، والتغطية، والموافقة التشريعية. كما تختلف في مستوى المصادقة المطبقة في المختبرات التي تستخدمها. وبالتالي، فإن التحقق المحلي القوي وفقًا للمتطلبات التنظيمية واستخدام الضوابط المناسبة مطلوب خاصةً عند استخدام النتيجة لإبلاغ قرار علاج المريض.