分子生物学讨论课-遗传病基因诊断.pptx

遗传病的基因诊断1-遗传病基因诊断概念提出1978年，华裔美国学者简悦威（Yuet-Wai Kan）首次采用DNA重组技术成功进行镰状细胞贫血的产前基因诊断，标志着临床基因诊断的诞生。目前，基因诊断早已进入欧美各国的临床应用，不仅针对遗传性疾病，而且用于对一些感染性疾病和肿瘤的诊断。2-基因诊断：用分子生物学的理论和技术，通过直接探查基因的存在状态或缺陷，从基因结构、定位、复制、转录或翻译水平分析基因的功能，从而对人体的状态与疾病做出诊断的方法。目标分子：是DNADNA或RNARNA。优点：直接直接与明确明确。3-基因的基本结构4-基因诊断的重要依据遗传物物质改改变疾病或个体表型的本疾病或个体表型的本质生物生物遗传学基本学基本规律律分子生物学技分子生物学技术与方法与方法DNA或或RNA水平水平变化化基因基因结构构变化即突化即突变诊断依据断依据5-基因诊断的特点高特异性：诊断目标高灵敏度：分子生物学方法结果稳定可靠：核酸的化学本质早期诊断性：分子遗传学规律应用广泛性：疾病与非疾病检查6-基因诊断常用的分子生物学技术核酸分子杂交聚合酶链反应（PCR）DNA序列测定生物芯片/DNA芯片单链构象多态性（SSCP）限制性片段长度多态性（RFLP）单核苷酸多态性（SNP）7-应应用用核核酸酸分分子子杂杂交交可可进进行行基基因因的的特特异异识识别别和和分分析析核酸分子核酸分子杂交基本原理：交基本原理：核酸核酸变性和复性理性和复性理论核酸分子核酸分子核酸分子核酸分子杂杂交交交交基本基本基本基本过过程程程程样品和探品和探针的制的制备预杂交和交和杂交交结果的果的检测与分析与分析8-PCR技术是基因诊断的一种基础技术 PCR在基因诊断中的作用 从极少从极少从极少从极少样样品即可品即可品即可品即可扩扩增出肉增出肉增出肉增出肉眼可眼可眼可眼可见见的的的的产产物。物。物。物。放大待放大待放大待放大待诊诊信号，提高信号，提高信号，提高信号，提高检测检测灵敏度灵敏度灵敏度灵敏度 9-DNA序列测定是最直接、最准确的因诊断技术目的：直接直接对致病突致病突变基因的基因的测序分析达序分析达对疾病准确疾病准确诊断和早期断和早期诊断断10-DNA芯片技术是应用前景广阔的基因诊断技术生物芯片技术：根据生物分子根据生物分子间特异性相互作用，特异性相互作用，将生化分析将生化分析过程集成于芯片表面，从而程集成于芯片表面，从而实现对DNA、RNA、多、多肽、蛋白、蛋白质等各种生等各种生物成分的高通量快速物成分的高通量快速检测分析分析。常见芯片种类：疾病疾病诊断芯片断芯片个性化个性化用用药芯片芯片11-基因诊断策略诊断策略各不相同在分子发病机制水平上对不同疾病的区分12-不同的基因不同的基因诊断策略断策略致病基因致病基因检测连锁遗传标志志检测基因表达基因表达定量分析定量分析表型相关的系表型相关的系列基因克隆列基因克隆13-遗传病的基因诊断基因基因诊断技断技术途径途径：直接分析致病基因分子直接分析致病基因分子结构及表构及表达是否异常的直接达是否异常的直接诊断途径；断途径；利用多利用多态性性遗传标志与致病基因志与致病基因进行行连锁分析的分析的间接接诊断途径。断途径。14-直接诊断：检测已知致病基因 必要条件：被被检基因的突基因的突变类型与疾病型与疾病发病有直接的因果病有直接的因果关系关系被被检基因的正常分子基因的正常分子结构已被构已被确定；确定；被被检基因突基因突变位点固定而且已位点固定而且已知。知。15-应用：血红蛋白冰为例血血红红蛋白病蛋白病镰状细胞贫血病-地中海贫血-地中海贫血16-血血红蛋白蛋白结构构血血红蛋白是由蛋白是由4条条肽链（两个（两个和两和两个个链）组成的。成的。每条每条肽链都都类似似于肌于肌红蛋白的蛋白的肽链，都，都结合一个合一个血血红素。素。17-镰状状细胞胞贫血：血：临床表现：除贫血外,还呈现周期性疼痛危象;而各种原因引起的内脏缺氧使更多的红细胞镰变导致多发性肺、肾、肝、脑栓塞等严重合并症。18-血血红蛋白病蛋白病镰刀刀形形细胞胞贫血症血症19-镰状状红细胞胞贫血分子机制血分子机制20-镰状状红细胞胞贫血患者基因血患者基因组的限制性的限制性酶切切分析分析21-镰状状细胞胞贫血限制性血限制性酶切切图谱22-镰状状红细胞胞贫血血HBS-HBS-珠蛋白基因突珠蛋白基因突变：PCR-RE分析 MstII CCTGAGG-CCTGTGG23-镰状状细胞胞贫血血PCR-ASOPCR-ASO检测分析分析5-CTC CTG TGG AGA AGT CTG C 35-CTC CTG AGG AGA AGT CTG C 324-地中海地中海贫血：血：临床表现：小细胞低色素性溶血型贫血(中、重度)黄疸肝脾肿大(脾大明显)骨髓扩增发育迟缓合并感染Barts 水肿胎(地贫,宫内或出生后半小时内死亡)25-地中海地中海贫血：血：-地中海地中海贫血血是一种由于是一种由于-珠蛋珠蛋白基因突白基因突变导致致肽链合成减少或缺乏合成减少或缺乏而而产生的生的单基因基因遗传血液病，多由血液病，多由-珠蛋白基因点突珠蛋白基因点突变所致。所致。26-地中海地中海贫血的分子基血的分子基础27-珠蛋白生成障碍性珠蛋白生成障碍性贫血血-珠蛋白基因突珠蛋白基因突变：PCR-RE分析 MaeI CAAG-CTAG28-地中海地中海地中海地中海贫贫血反向斑点印迹血反向斑点印迹血反向斑点印迹血反向斑点印迹杂杂交示意交示意交示意交示意图图29-临床床-地中海地中海贫血基因血基因诊断断结果判果判读654M/71-72M654M/71-72M654M/71-72M654M/71-72M17M/N17M/N17M/N17M/N EM/EM/EM/EM/EMEMEMEM41-42M/N41-42M/N41-42M/N41-42M/N30-临床床报告告单样式式31-地中海地中海贫血血 地中海地中海贫血的血的基因缺陷主要基因缺陷主要为缺失缺失型，型，基因共有四个基因共有四个(父源和母源各两个父源和母源各两个)，缺失一个，缺失一个为静止型，静止型，缺失两个缺失两个为标准型，准型，缺失三个缺失三个为HbH(4)HbH(4)病，缺失四个病，缺失四个为HbBarts(4)HbBarts(4)胎儿水胎儿水肿(死胎死胎)。32-多重多重GAP-PCRGAP-PCR检测分析分析M DNA Marker1.(/)1.8kb2.(/-4.2)1.8kb;1.6kb3.(/-3.7)2.0kb;1.8kb4.(-4.2/-SEA)1.6kb;1.3kb 5.(-3.7/-SEA)2.0kb;1.3kb6.(/-SEA)1.8kb;1.3kb M 1 2 3 4 5 6 M -珠蛋白基因型珠蛋白基因型 PCRPCR产物片段物片段长度度-3.72.0kb 1.8kb-4.21.6kb-SEA1.3kb33-临床床报告告单样式式34-地中海地中海贫血点突血点突变基因基因检测Wild typeCSMWSMQSM临临床意床意床意床意义义：作作作作为为 -地中海地中海地中海地中海贫贫血三种缺失型的血三种缺失型的血三种缺失型的血三种缺失型的补补充，充，充，充，对怀对怀疑疑疑疑 -地地地地中海中海中海中海贫贫血有漏血有漏血有漏血有漏诊诊的的的的患者患者患者患者进进行行行行 CSCS、QSQS、WSWS点突点突点突点突变变的的的的诊诊断（断（断（断（课课同同同同时检时检测测），），），），确定具体的确定具体的确定具体的确定具体的基因突基因突基因突基因突变类变类型型型型QSNCSNWSNQSMCSMWSM35-