分子生物学遗传病基因诊断和治疗精品PPT课件

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分子生物学遗传病基因诊断和治疗

分子生物学讨论三之
遗传病的诊断与肿瘤基因治疗
遗传病的基因诊断
一、什么是遗传病
• 遗传病是指完全或部分由遗传因素决定的疾病，常为先天性的，也可后天发病。
遗传病的类型
• 1、染色体病或染色体综合征：遗传物质的改变在染色体水平上可见，表现为数目或结构上的改变。 • 2、单基因病：指一对等位基因的突变导致的疾病，分别由显性基因和隐性基因突变所致。 • 3、多基因病：涉及多个基因起作用，与单基因病不同的是这些基因没有显性和隐性的关系，每个基因只有微效累加的作用，因此同样的病不同的人由于可能涉及的致病基因数目上的不同，其病情严重程度、复发风险均可有明显的不同，且表现出家族聚集现象，环境的影响较为显著。
镰刀状红细胞贫血（Hbs）
• 异常血红蛋白β链的第6位谷氨酸被缬氨酸所代替。这个疏水氨基酸正好适合另一血红蛋白分子β链EF角上的“口袋”，这使两条血红蛋白链互相“锁”在一起，最终与其他血红蛋白链共同形成一个不溶的长柱形螺旋纤维束，使红细胞扭旋成镰刀形。
诊断方法
• 镰刀形细胞性贫血症的基因诊断可采用 PCR-限制性内切酶谱分析法。 • 先用PCR从患者基因组DNA扩增含突变位点的珠蛋白基因片段。 • 再选择适当的限制性内切酶水解PCR产物, 根据酶切产物在电泳图谱上的片段数量和大小做出判断.也可与特意的寡核苷酸探针进行Southern印记杂交分析,根据杂交图谱做出判断.
脆性X染色体综合征基因诊断
•常用的方法：（1）PCR—ASO （2）DNA连锁链分析（3）Southern印迹杂交法（4）PCR扩增
成年型多囊肾病
• 成年型多囊肾病是一种常染色体显性遗传病，发病率高，约1000人中有1名致病基因的携带者，起病较晚，多在30 岁以后，主要为肾和肝中出现多发性囊肿，临床表现为腰疼、蛋白尿、血尿、高血压、肾盂肾炎、肾结石等，最终可导致肾功能衰竭和尿毒症。 • 诊断：本病基因定位在16p13，与α珠蛋白基因3’端相邻，但致病基因尚未克隆，基因产物的生化性质和疾病发病机理也尚未阐明。因此，只能用连锁分析来进行基因的发病前诊断和产前诊断。由于通过家系分析，已证实 APKD的致病基因与α珠蛋白基因3’端附近的一段小卫星 DNA序列即3’HVR(3’ hypervariable region)紧密连锁，而后者在人群中具有高度多态性，因此可以通过RFLP连锁分析进行诊断。

基因诊断和基因治疗分子生物学课件

五.基因诊断的应用及意义
1. 遗传性疾病的基因诊断 2. 肿瘤的基因诊断 3. 传染病的基因诊断 4. 个体识别和物证分析
五.基因诊断的应用及意义
1. 遗传性疾病的基因诊断
➢ 辅助遗传病的临床诊断单基因遗传病的基因诊断：已不存在任何技术障碍产前诊断：高危人群，优生优育
1.1k b
五.基因诊断的应用及意义
四.基因诊断的常用技术方法
3. 核酸序列分析技术
正常对照
患儿
病例SOX9基因HMG box内发生单碱基置换突变
最直接、最确切的基因诊断方法
四.基因诊断的常用技术方法
4. 限制性酶谱分析技术
H
M
N
最经典的基因诊断方法
பைடு நூலகம்
四.基因诊断的常用技术方法
5. 基因芯片
多基因多位点，基因表达分析，药物敏感分析基因芯片技术是应用前景广阔的基因诊断技术
一.基因诊断的基本概念和特点
目标疾病：与基因有关内源性基因变异疾病（先天/后天）
单基因病多基因病
获得性基因病
外源性基因（如病毒等）侵入机体引起的疾病
一.基因诊断的基本概念和特点
特点针对性强：特定基因特异性高：针对序列的定性定量灵敏度高：实现单分子诊断稳定性高：遗传物质的稳定性，相对于表型应用范围广：早期诊断，全程诊断
FISH
FISH荧光染色体原位杂交应用最为广泛
四.基因N诊C膜断的常用技术方法
点杂交Dot hybridization
探针
野生型突变型
A
T
C
G
探针杂交
正常人
突变纯合子
突变杂合子
四.基因诊断的常用技术方法

基因诊断与治疗精品课件

p53 是人类癌症中最常见的基因改变。点突变、缺失插入等均可发生。经常伴随有基因表达水平的改变。可以采用 RT-PCR 或 Northern 杂交方法检测。
抑癌基因是显性的，一般只有两个等位基因同时发生突变才有意义。也存在突变产物对正常基因产物功能有抑制作用的现象。
三、外源DNA的检测
等位基因特异性寡核苷酸探针杂交
等位基因特异性寡核苷酸（ASO）：设计针对正常和突变序列的探针，通过 PCR 技术扩增待测基因，在严格的杂交条件下分别进行杂交。
主要应用于固定位点的固定突变类型的检测。
SSCP
单链构象多态性（Single Strand Conformation Polymorphism):长度相同而构象不同的单链DNA在非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳（PAGE）中表现出不同的迁移率，称为SSCP。
特点：高效率，可达 10－100％。稳定性，可介导整合，不发生丢失。选择性，只感染分裂细胞。
Lentivirus，基于 HIV 的一种载体，具有感染非分裂细胞的能力。
反转录病毒转移系统的组成
病毒载体：包含反转录病毒的框架的质粒。 LTR：病毒复制、转录、整合等必须。 ψ：包装信号。外源基因与选择基因：以外源基因与 neor 等抗药性基因取代 gag-pol-env 区域。长度不大于 8 kb。
基因治疗最初是针对遗传病的根治而提出的。肿瘤与病毒性基因的基因治疗，导入特定基因
抵抗肿瘤生长或病毒侵袭。基因治疗的基础：成熟的基因克隆技术以及基
因的导入与表达技术。
一、基因治疗的方法
基因治疗的前提是对疾病相关基因的克隆及其分子机理的阐明。
有效的基因转移 (或称基因导入) 手段是基因治疗的基础。

医学分子生物学ppt完整版

2024/1/30
切除修复
对于较复杂的DNA损伤，如嘧啶二聚体或DNA 链断裂，通过切除损伤部位并合成新的DNA片段进行修复。
重组修复
在DNA双链断裂等严重损伤情况下，通过DNA 重组机制进行修复，涉及同源序列的搜索和交换。
13
DNA重组的方式与意义
同源重组
发生在同源序列之间的重组，通过交换DNA片段实现遗传信息的重新组合
6
02
基因与基因组
2024/1/30
7
基因的概念与结构
01 基因的定义
基因是遗传信息的基本单位，控制生物性状的遗传。
02 基因的结构
基因由编码区和非编码区组成，编码区包括外显子和内含子。
03 基因的遗传效应
基因通过控制蛋白质的合成来控制生物的性状。
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8
基因组的组成与特点
01 基因组的定义
基因表达的调控方式
基因表达受到多种因素的调控，包括转录因子、表观遗传学修饰、 microRNA等。
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10
03
DNA复制、修复与重组
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11
DNA复制的过程与特点
1
DNA复制的过程
起始、延伸和终止三个阶段，涉及多种酶和蛋白质的参与，确保DNA的准确复制。
2 3
DNA复制的特点
结合分子生物学指标，对药物疗效进行评估，为新药研发和临床应用提供依据。
29
分子生物学技术在个体化医疗中的应用
基因检测
通过基因检测分析个体基因组信息，为个体化医疗提供基础数据。
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个体化用药指导
根据基因检测结果和药物代谢特点，为患者提供个体化用药建议，提高药物治疗效果。

遗传病的诊断治疗和预防分析(共83张PPT)

第32页，共83页。
PCR的步骤
①DNA变性(95℃)
②退火（37-55℃,引物与互补单链结合）
③延伸（72 ℃Taq酶催化合成DNA ） ①→③循环25-30次，理论上可使目的基因
扩增几十万倍乃至上百万倍。
第33页，共83页。
5.基因诊断的应用在感染疾病中的应用（1）病毒——乙肝病毒（HBV），检测乙肝病毒DNA分子。
第42页，共83页。
七、皮纹分析
远端近端
大鱼际
第43页，共83页。
50% 21三
体患者； 80%猫叫综合症患者为通贯手
第44页，共83页。
八、产前诊断
产前诊断（宫内诊断）：胎儿出生前，对其在子宫内发
育是否正常进行的诊断。
1.产前诊断的适应症
第45页，共83页。
摩尔根和表妹玛丽
生育三个子女，两个女儿莫名其妙的痴呆，儿子智障。
第60页，共83页。
第61页，共83页。
第62页，共83页。
二、遗传病的群体普查
1.遗传病的普查
对某一地区（或人群）进行遗传病的普查，以便掌握人群遗传病的种类、分布、遗传方式及发病率，了解各种遗传病对人群的危害程度，为制定预防措施提供科学依据。
2.普查人群（1）样本大小适宜：1‰—1%，至少10万人。（2）代表性要强：不同年龄、不同职业、不同生活环境。
第13页，共83页。
三、系谱分析
（三）系谱分析的步骤 1.绘制系谱，通过分析确定是否属于遗传病。 2.若是遗传病，确定遗传类型：单基因病？多基因病？染色体病？ 3.若单基因病，确定遗传方式；确定家系各成员基因型。 4.估计可疑携带者及子女发病风险。
5.对家系有风险成员提出合理建议和意见。

分子生物学课件(共51张PPT)

二级结构
蛋白质局部主链的空间结构，包括α-螺旋、β-折叠等。
三级结构
整条肽链中全部氨基酸残基的相对空间位置Байду номын сангаас即整条肽链每一原子的相对空间位置。
四级结构
由两条或两条以上的多肽链组成的一类结构，每一条多肽链
都有完整的三级结构。
蛋白质的功能与分类
结构蛋白：作为细胞的结构，如膜蛋白，染色体蛋白等。酶：催化生物体内的化学反应。
分子生物学是生物学的重要分支
01
分子生物学以生物大分子为研究对象，揭示生命现象的分子基
础，是生物学的重要分支之一。
分子生物学推动生物学的发展
02
分子生物学的发展推动了生物学的研究从细胞水平向分子水平
深入，为生物学的发展提供了新的理论和技术支持。
分子生物学与其他学科的交叉融合
03
分子生物学与遗传学、生物化学、微生物学、免疫学等学科存
。
表观遗传学调控
通过改变染色质结构和DNA 甲基化等方式来调控基因表达
。
05
蛋白质的结构与功能
蛋白质的分子组成
氨基酸
蛋白质的基本组成单元，共有20 种标准氨基酸。
肽键
连接氨基酸之间的主要化学键。
辅基与辅酶
某些蛋白质还包含辅基或辅酶，以辅助其功能的发挥。
蛋白质的结构层次
一级结构
指蛋白质中氨基酸的排列顺序。
重组DNA分子的构建和筛选
PCR技术及其应用
01
02
PCR技术的基本原理和步骤
引物的设计和选择
03
04
PCR反应体系和条件优化
PCR技术在DNA扩增、突变分析、基因分型等领域的应用
基因克隆与基因工程

《基因诊断与治疗》PPT课件

研究基因与疾病关系主要目的在于：
①确定致病基因或疾病易感基因； ②阐明这些基因的功能和在疾病发生发展中的作用机制； ③指导临床诊断、治疗和预后的实践。
传统的疾病诊断方法
基因诊断 Gene Diagnosis
基因诊断又称分子诊断，就是应用分子生物学和分子遗传学的原理、技术，通过检测基因及基因表达产物的存在状态，对人体疾病作出诊断的方法。
自杀基因的作用机制
二、基因治疗的流程
ex vivo
靶细胞
载体目的基因
in vivo
基因转移可由病毒和非病毒介导
• 病毒介导（生物学方法）：
反转录病毒腺病毒腺相关病毒
非病毒介导（非生物学方法）：
脂质体受体直接注射其他：磷酸钙共沉淀法、电穿孔法、DEAE-葡
聚糖法、细胞显微注射、基因枪
一、基因治疗的策略
• 基因置换矫正基因缺陷
基因添加矫正基因缺陷
添加缺陷基因或治疗基因
基因干预抑制某个基因的表达
反义核酸、核酶、干扰RNA技术
自杀基因治疗恶性肿瘤基因免疫治疗肿瘤
反义核酸技术
天然核酶多为单一的RNA分子，具有自我剪切作用。但核酶也可以由两个RNA分子组成。
核酶的作用机制
蛋白质合成，或诱发对感染细胞的免疫反应 ;
缺乏高效特异的基因导入系统
感谢下载
RFLP
导致某一限制酶识别位点丧失或获得的点突变，
分析限制性酶切图，ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ可诊断出此类突变。
34bp 76bp
x
110bp
PCR-RFLP
等位基因特异性寡核苷酸（ allele specific oligonucleotide， ASO）探针斑点印迹杂交分析法

分子生物学讨论课-遗传病基因诊断PPT课件

2021
17
镰状细胞贫血：
• 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。
2021
18
血红蛋白病——镰刀形细胞贫血症
2021
19
镰状红细胞贫血分子机制
2021
20
镰状红细胞贫血患者基因组的限制性酶切分析
2021
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）
2021
7
核酸分子杂交基本原理： ——核酸变性和复性理论
核酸分子杂交基本过程
2021
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DNA或RNA。
• 优点：直接与明确。
2021
3
基因的基本结构
2021
4
基因诊断的重要依据
诊断依据
202124Fra bibliotek地中海贫血：
• 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 • Bart’s 水肿胎 • (α地贫,宫内或出生后半小时内死亡)
2021
25
β-地中海贫血：
β-地中海贫血是一种由于 -珠蛋
白基因突变导致肽链合成减少或缺乏而产生的单基因遗传血液病，多由 -

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• 其特点是针对靶基因的6 个区域设计4 种特异引物,利用一种链置换DNA 聚合酶 (Bst DNA polymerase) 在等温条件(65 ℃左右) 保温几十分钟,即可完成核酸扩增反应
10.免疫组织化学诊断
• 对于某些基因表达水平发生改变的疾病可以采取免疫组织化学方法进行诊断，优点是在不改变细胞结构的情况下，对基因表达终产物——蛋白质水平及细胞中的部位进行分析
7.生物芯片
• 又称为基因芯片(gene chip)、DNA微阵列 (DNA microarray)
• DNA芯片技术基础是核酸分子杂交
应用微电子加工工艺，在玻璃、塑料、硅片等材料上制备用于生物样品分离、反应或分析的微细结构
目前主要有两大类：
1. 生物活性微阵列 (bioactive microarray) 2. 基因芯片 (gene chip), DNA微阵列 (DNA mic题：缺乏标准化的操作规程以及质量认证体系。各医疗机构的操作方法不统一，质量难保证；
• 2、伦理学问题；
• 3、所用资源及信息安全问题
遗传病的基因诊断的注意事项
• 需要相对明确临床诊断 • 需要及时向患者及其家属说明基因诊断的重要性，以启
发上述成员的理解与主动性 • 需要在基因诊断中建立家系观点 • 需要注意基因诊断中的伦理问题 • 需要正确理解基因诊断报告 • 需要充分理解产前基因诊断的风险
分子生物学讨论三之
遗传病的诊断与肿瘤基因治疗
遗传病的基因诊断
一、什么是遗传病
• 遗传病是指完全或部分由遗传因素决定的疾病，常为先天性的，也可后天发病。
遗传病的类型
• 1、染色体病或染色体综合征：遗传物质的改变在染色体水平上可见，表现为数目或结构上的改变。
• 2、单基因病：指一对等位基因的突变导致的疾病，分别由显性基因和隐性基因突变所致。
包括多肽、蛋白质、病毒、细胞等。蛋白质芯片可直接从体液中检测生物分子（免疫芯片只需少量样品可一次完成对成千上万种抗原或抗体为等最致重病要因的素生或物生芯物片样，品广的泛检用测于分基析因)表。达谱分析、新基因发现、基因突变及多态性分析、疾病诊断、药物筛选、基因测序等。
9.环介导等温核酸扩增技术
基因诊断定义
• 某些受精卵或母体受到环境或遗传等的影响，引起的下一代基因组发生了有害改变，产生了疾病，为了有针对性的解决和预防，故需要通过实验室的基因诊断、基因分析才能得到确认。又称DNA诊断或分子诊断。
基因诊断的特点
• 高特异性 • 高灵敏度 • 早期诊断性 • 应用广泛性
基因诊断应用范围
• 1.检测病原生物的侵入，如肝炎、艾滋病等 • 2.诊断先天遗传性疾患，产前诊断——优生
学 • 3.检测后天基因突变引起的疾病，如肿瘤 • 4.其他比如亲子鉴定，法医物证
基因诊断的发展过程
1976年美籍华裔科学家简悦威应用液相DNA 分子杂交技术成功地进行了镰形细胞贫血症的基因诊断
——标志着人类遗传性疾病诊断开始进入基因诊断的新时代
• 3、多基因病：涉及多个基因起作用，与单基因病不同的是这些基因没有显性和隐性的关系，每个基因只有微效累加的作用，因此同样的病不同的人由于可能涉及的致病基因数目上的不同，其病情严重程度、复发风险均可有明显的不同，且表现出家族聚集现象，环境的影响较为显著。
二、基因诊断
• 1.基因诊断概念 • 2.基因诊断特点 • 3. 基因诊断应用范围 • 4、基因诊断的发展过程 • 5、基因诊断遇到的问题 • 6、遗传病基因诊断的注意事项
三、基因诊断方法
• 1.核酸分子杂交 • 2.聚合酶链反应 • 3.单链构象多态性分析 • 4.限制性片段长度多态性连锁分析 • 5.DNA序列测定 • 6.单核苷酸多态性和全基因组关联分析 • 7.生物芯片 • 8.WESTERN免疫印迹 • 9.环介导等温核酸扩增技术 • 10.免疫组织化学诊断 • 11..外显子组捕获技术
3.单链构象多态性
• 单链DNA呈现一种由内部分子相互作用形成的三维构象，这种构象由碱基顺序决定。碱基变异则构象改变。而构象影响了 DNA在非变性凝胶中的迁移率。相同长度但不同核苷酸序列的DNA由于在凝胶中的不同迁移率而被分离。迁移率不同的条带可被银染或者荧光标记引物检测，然后用 DNA自动测序进行分析。
• 外显子捕获(exon trapping) 是构建一种载体，从其插入片段中识别和回收外显子序列，从而克隆目的基因。
遗传病的基因诊断
————典型案例
主要内容
• 甲型血友病 • 脆性X染色体综合征 • 成年型多囊肾病 • DMD/BMD的缺失型 • 脊髓小脑性共济失调
发展过程
• 1、利用连锁分析和关联分析定位遗传病致病基因；
• 2、利用分子杂交技术进行遗传病的基因诊断； • 3、利用PCR技术进行遗传病的基因诊断； • 4、基因芯片用于基因诊断； • 5、利用外显子组捕获技术诊断单基因遗传病； • 6、利用全基因组（GWAS）关联分析定位及
诊断多基因遗传病易感基因
6.单核苷酸多态性和全基因组关联分析
•单核苷酸多态性：主要是指在基因组水平上由单个核苷酸的
变异所引起的DNA序列多态性。
全基因组关联分析——英文名字叫Genome-wide association study简称 ——GWAS
全基因组关联分析— —是指在人类全基因组范围内找出存在的序列变异，即单核苷酸多态性（SNP），从中筛选出与疾病/性状相关的SNPs。
4.限制性片段长度多态性
• 该技术是利用限制性内切酶能识别DNA分子的特异序列，并在特定序列处切开DNA分子，即产生限制性片段的特性。
• 如果重排、缺失或者核苷酸置换使内切酶识别序列变成了不能识别序列或是这种差别使本来不是内切酶识别位点的DNA序列变成了内切酶识别位点。这样就导致了用限制性内切酶酶切该DNA 序列时，就会少一个或多一个酶切位点，结果产生少一个或多一个的酶切片段。这样就形成了用同一种限制性内切酶切割不同物种DNA序列时，产生不同长度大小、不同数量的限制性酶切片段这种变化即可作为诊断指标。

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