《基因诊断》PPT课件

基因诊断
基因诊断的目的：
就是要通过各种手段，如杂交、扩增等，去寻找和发现这些 独特基因组、基因或基因片段的存在，从而证实某种病原体的存 在。
传统诊断与基因诊断的比较：
传统诊断的缺陷多，方法大多为：
1、表型诊断：以疾病或病原体的表型为依据。而表型的改变 在多数情况下是非特异的，出现的时间也比较晚，易错过治疗的 最佳时期。某些疾病本身不呈现显著的表型改变，用传统的检测 方法亦出现假阴性。
基因诊断
根据诊断目的或要求
分为定性诊断Biblioteka 定量诊断和半定量诊断,以及序列分析等。
二，基因诊断的策略
1， 从基因产物入手
这是一种比较早期的诊断策略。首先分析异常基因的产物 （蛋白质），并弄清是如何引起临床症状的。在纯化了该蛋白质 以后，进行氨基酸序列测定,据此合成致 疾病的分子缺陷。这种策略是由蛋白质至DNA，由表型至基因型。 迄今分离的绝大部分分子病和遗传性代谢缺陷病如白化病,苯丙酮 尿症(PKU)和镰状细胞贫血等的相关基因都是根据这一策略分离 的。
1、杂交Southern印迹用于检测DNA;Northern印 迹用于检测RNA;斑点印迹或称斑点杂交 ,既可检测 DNA也可检测RNA。
2、PCR法主要用为直接扩增DNA，但是通过逆转 录技术,可以将RNA先转变为cDNA再行扩增，称逆 转录PCR,如检测HCV，HGV，HIV等。
3、原位杂交,或原位PCR,也可分DNA或RNA原位 杂交和原位PCR或逆转录PCR。
基因诊断
根据待测标本的性质
分析体中的(血，尿，粪，痰液,胸腹水等等),细胞和组织 基因检测。
1、体液中的待测基因可在将标本适当处理后,根据需要 采用上述各种方法检测
2、组织切片内基因检测则可采用原位杂交和原位PCR法

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线粒体12SrRNA基因
• 在线粒体基因突变导致耳聋的患者中，绝大部
分是由于A1555G突变引起。
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• 检测方法：PCR+测序
引物名称
引物序列
12SrRNA-F 12SrRNA-R
CCTCAACAGTTAAATCAAC CTCTGGTTCGTCCAAGTG
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假阴性结果
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MLPA
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非综合征型耳聋
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耳聋简介
• 听力丧失是最常见的感觉障碍。 • 发病率：1/500 新生儿 • 非综合征型耳聋(nonsyndromic hearing
loss, NSHL)：指不伴有耳外组织异常或 病变的耳聋。
10余项技术组成。 基础，共由10余项技术组成。 共由20余项技术组成。
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脊髓性肌肉萎缩症
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脊髓性肌肉萎缩症
• SMA • 由于脊髓前角细胞运动神经元变性
导致近端肌肉萎缩和无力
• 发病率1/10000 • 遗传方式：常染色体隐性遗传
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临床特征
• 婴儿期学龄前及青春期发病 • 表现为四肢的近端肌肉对称性
（connexin 26，CX26）
• CX26在细胞与细胞间形成间隙连接，在感觉毛细
胞受到声音的刺激后钾离子回流到内淋巴液的过 程中起着重要的作用。
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直接基因诊断—
突变型遗传病的直接基因诊断
e.g. 镰形红细胞贫血的基因诊断
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e.g. 镰形红细胞贫血的基因诊断
1）Southern blot β珠蛋白链基因第6位密码子发生突变
GAG——GTG 谷Aa——缬Aa
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已知限制酶Mst 1识别序列 （CCTNAGG）
CCTGAGG
CCTGTGG 突变后不能识别， 酶切位点消失，限制酶切片段长度发生变化。

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核酸分子杂交的基本原理

根据核酸变性和复性的原理，不同来 源的DNA变性后，若这些异源DNA之间 存在某些相同序列的区域，在退火条 件下则可形成DNA-DNA异源双链；或 将变性的单链DNA与RNA经复性处理可 以形成DNA-RNA杂合双链。这种不同 来源的单链核酸分子在合适的条件下， 通过碱基互补形成双链杂交体的过程 称为核酸分子杂交（molecular hybridization）。
DNA多态性（DNA Polymorphism）： 群体中每个个体DNA区域中等位基因 （或片段）存在两种或两种以上的形式，对 基因功能没有影响，称DNA多态性。 它通过孟德尔方式遗传。常用做遗传分 析中的标记。
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DNA分析中常用的遗传性多态性标记有3类：
1）RFLP：称限制性片段长度多态性，为第一代多
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加热使DNA变性是实验室最常用的方法，称为热变性，DNA热变性 发生在一个狭窄的温度范围内。通常将DNA变性达到50%时（即增 色效应达到一半时）的温度称为解链温度或熔解温度（melting temperature），用Tm表示。 退火（annealing）：热变性DNA 在缓慢冷却时，可以复性，这种 复性称为退火。

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（六）生物芯片（biochip）
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PCR-SSCP分析原理
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PCR-SSCP分析 －
+
正常人
纯合突变 杂合突变
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（四）限制性片段长度多态性分析
（restriction fragment length polymorphism, RFLP）
由于DNA 变异产生新的酶切位点或原有 的酶切位点消失，在用限制性核酸内切酶消 化时产生不同长度或不同数量的片段。
5. AS-PCR（allele specific PCR）
等位基因特异PCR：根据引物3´端 的互补与否，设计一对与正常或突变模 板配对的特异引物
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（三）单链构象多态性分析（single-strand conformation polymorphism， SSCP）
DNA 的突变造成DNA片段中碱基序列 不同，变性为单链后在中性聚丙烯酰胺凝胶 中的构象不同（单链构象多态性），利用迁 移率的差别可使各种序列不同的单链分离开 来。
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1. RT-PCR
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2.荧光定量PCR
荧光标记引物
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3.多重PCR
多重PCR示意图 A：普通PCR；B：多重PCR
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4. PCR-ASO
G
ASO1 ASO2
A
G C
N
A C
H
A T
G
M
T
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N：正常基因；H：杂合子基因；M：突变基因

• 用于探测点突变时一般需要合成两种探针，一种与正常基因 序列完全一致，能与之稳定地杂交，但不能与突变基因序列 杂交；另一种与突变基因序列一致，能与突变基因序列稳定 杂交，但不能与正常基因序列稳定杂交，这样，就可以把只 有一个碱基发生了突变的基因区别开来。
• PCR可结合ASO，即PCR－ASO技术，即先将含有突变点 的基因有关片段进行体外扩增，然后再与ASO探针作点杂交， 这样大大简化了方法，节约了时间，而且只要极少量的基因 组DNA就可进行。
• 根据探针的核酸性质不同又可分为DNA探 针、RNA探针、cDNA探针、cRNA探针及 寡核检测
• 核酸探针的常用酶促标记技术
–缺口平移 –DNA快速末端标记 –用T4多核苷酸酶标记DNA 5‘末端，随引物延伸 –聚合酶链反应
• 核酸探针的非放射性标记技术
1995年美国FDA批准Ad－P53肿瘤基因治疗等临床试验 的实施，标志着基因治疗已逐步进入一个正常的、目标明 确的理性化发展阶段。
• 18岁的格尔辛基（Jesse Gelsinger）因临床试验的某些 失误而于1999年9月17日死亡。格尔辛基是世界上首位由 基因治疗导致丧生的患者。他患先天性鸟氨酸甲酰氨基转 移酶（OTC）缺乏症（X连锁性遗传病）病症，在男性身 上较严重，往往引起新生男婴患者的死亡。
–光促生物素标记核酸 –酶促生物素标记核酸 –寡核苷酸的生物素末端标记 –酶标DNA –酶标寡核苷酸 –DNA半抗原标记
核酸分子杂交方法
• 核酸分子杂交可按作用环境大致分为固相杂 交和液相杂交两种类型
• 固相杂交是将参加反应的一条核酸链先固定 在固体支持物上，一条反应核酸链游离在溶 液中，固体支持物有硝酸纤维素滤膜、尼龙 膜、乳胶颗粒、磁珠和微孔板等。
胞培养。从1982年起采取妊娠8-12周的绒毛DNA 作产前诊断使产前基因诊断的时间提前。由于 PCR技术的应用，甚至在胚胎植入前(受精6d)也可 作产前诊断。

遗传性疾病、基因突变
详细描述
遗传性疾病基因检测是通过检测人类基因突变，对遗传性疾病进行诊断和预测的一种方法。该方法能够检测出多 种遗传性疾病，如先天性代谢缺陷、遗传性神经性疾病等，为患者及家庭提供早期干预和治疗方案，降低疾病对 个人和家庭的影响。
肿瘤基因检测
总结词
肿瘤、基因突变、个性化治疗
详细描述
报告撰写
撰写详细的检测报告，包括样本信 息、实验方法、结果分析和临床建 议。
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基因检测的挑战与前景
基因检测的挑战
技术限制
当前基因检测技术仍存在一些局限性 ，如检测灵敏度、特异性及检测范围 等方面的问题。
伦理和隐私
基因检测涉及个人隐私和伦理问题， 如何保护个人基因信息不被滥用和侵 犯是一个重要挑战。
便携式基因检测设备
便携式基因检测设备将更加普及，方便个人随时随地接受基因检测。
人工智能和机器学习在基因检测中的应用
人工智能和机器学习技术将应用于基因检测数据的分析和解读，提高 准确性和可靠性。
多组学整合分析
未来基因检测将与其他组学技术（如蛋白质组学、代谢组学等）进行 整合分析，提供更全面的生物信息。
对于不同的疾病和样本类型， 需要选择合适的基因检测技术 ，以达到最佳的检测效果。03ຫໍສະໝຸດ 基因检测流程样本采集
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血液样本
采集静脉血液，用于检测 血液中的基因变异和遗传 性疾病。
组织样本
采集病变组织或肿瘤组织 ，用于检测组织中的基因 变异和肿瘤相关基因。
口腔拭子
采集口腔黏膜细胞，用于 检测遗传性疾病和某些单 基因遗传病。
精准医疗
根据个体的基因信息，制定个 性化的治疗方案，提高治疗效 果。

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4、引发的社会和伦理问题
基因疗法目前着重于纠正基因缺陷和 治疗危害生命的疾病，有规章制度用于管 理这类研究。但未来的几十年，当基因治 疗技术变得简单和容易实现时，社会将需 要处理更加复杂的问题。
基因治疗可能从遗传物质上改变人 的精子或卵子，从而永远改变了人的遗 传基因。另外一个可能是基因干涉会提 高人的能力，例如提高记忆力和智力。
5、基因诊断技术的应用
• （1）遗传病的产前诊断。 • Ａ通过基因诊断，可检测胎儿性别。 • Ｂ可进行高发性的遗传病诊断，为优生优育作出 了贡献，如地中海贫血、镰刀状贫血、凝血因子 缺乏等基因诊断已在临床应用多年。 • （2）致病病原体的检测。 • 如病毒（乙肝）、细菌（结核）、原虫（梅毒螺 旋体）等病原体的检测。 • （3）癌基因的检测和诊断。 • 如白血病、肺癌、神经胶质瘤等疾病
3、基因治疗对肿瘤的治疗方案
杀死肿瘤 细胞
{ 抑制癌基因转录 的DNA
片断导入癌细胞
抑制癌细胞增生基因导 入癌细胞
提高免疫力--- 提高机体免疫力基因导 入免疫系统
•与传统药物治疗方 法相比，基因治疗 具有哪些优点？
•基因治疗是一种根本性的治疗，它可以 通过取代突变的致病基因，也可以通过改 变病变细胞的基因结构，或者通过导入能 增强人体内免疫能力的基因等方式，来达 到治疗的目的。与传统的药物治疗相比， 以上这些措施，都是从根本上对疾病进行 控制。
1、抗生素的概念
2、青霉素、头孢菌素的作用机制
3、合理使用抗生素的措施
基因
蛋白质
性状 临床 诊断
基因 诊断
生化 诊断
第 二 节
基 因 诊 断 与 基 因 治 疗
• 1.说出基因诊断的基本含义和基本原 理。 • 2、描述基因诊断在恶性肿瘤早期诊 断中的突出作用。 • 3.简述基因芯片的基本含义及在生物 医学方面的应用。 • 4.说出基因治疗的基本含义、基本步 骤、优点及其前景。

1、内源基因的变异 2、外来生物的入侵
基因致病
基因结构的异常 基因表达的异常
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基因诊断常用技术
• 核酸分子杂交： • PCR： • 生物芯片： DNA芯片或基因芯片 • 基因测序：
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血友病A基因诊断
• 病因：factor VIII 基因缺陷 （碱基取代、缺失或插入等）， 使凝血因子VIII 无活性或不 稳定，导致凝血障碍。
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基因治疗的两种途径
ex vivo
靶细胞
载体 目的基因
in vivo
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基因治疗的总体策略
1、基因矫正（修正）（gene correction）：未实现 2、基因置换 （gene replacement）： 3、基因修饰（增补）（gene augmentation）： 4 、基因激活（gene activation）： 5 、基因失活（干预）（gene interference ）：反
细胞生长分裂
10天 Gene表达
IL-2刺激C分裂
回输患儿体内
1~2月治疗一次, 10个月 患儿体内ADA水平达正常人的25%
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基因治疗基本过程 例2
• 逆转录病毒载体 +FⅨcDNA
重组体
5` LTR FⅨ neo SV PSO LTR 3`
①导入仓鼠细胞（CHO ）→FⅨ表达；
②导入乙型血友病患者皮肤成纤维细胞（体外培养） →FⅨ表达；
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7.2 基因治疗的载体
7.2.1 逆转录病毒载体 7.2.2 腺病毒载体 7.2.4 单纯疱疹病毒
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7.2.1 逆转录病毒载体
• 正链RNA病毒
• 5’ gag- pol-
env 3’

1 ggggacagcc agggacaggc agacatgcag ccagggctcc agggcctgga caggggctgc 61 caggccctgt gacaggagga ccccgagccc ccggcccggg gaggggccat ggtgctgcct 121 gtccaacatg tcagccgagg tgcggctgag gcggctccag cagctggtgt tggacccggg 181 cttcctgggg ctggagcccc tgctcgacct tctcctgggc gtccaccagg agctgggcgc 241 ctccgaactg gcccaggaca agtacgtggc cgacttcttg cagtgggcgg agcccatcgt
Southern杂交基本步骤
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
Deletion
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
一是作为领导干部一定要树立正确的 权力观 和科学 的发展 观，权 力必须 为职工 群众谋 利益， 绝不能 为个人 或少数 人谋取 私利
• 当多重PCR扩增各引物对Tm值出现差异时，如何初步确定退火温 度？一是将退火温度设定为比最低的Tm 低5℃；二是根据较高Tm 设计的退火温度先进行5 个循环，然后在根据较低Tm 设计的退 火温度进行剩余的循环。
PCR技术出现的背景
• 1955年发现 DNA polymerase I； • 70年代的初期发现具有实验价值及可得性Klenow fragment • 1971年Dr. Kjell Kleppe 提出类似基因修复复制 的PCR原始