单基因遗传性疾病的分子诊断
遗传学的分子诊断技术简介
技术难点
检测操作注意事项：
• 试剂的离子成分和PH值对杂交的好坏有直接的影响。 因而在实验的试剂配置准备过程中要注意使用超纯水 进行配置，同时配好的试剂要使用PH试纸或PH仪校准。
• 细胞质较多时也会引起杂交率低下，信号弱，因而在 实验操作时应特别注意消化时间的掌握。
优技术点优：势
• 探针能长期保存，重复性好、稳定； • 安全快速，高灵敏性及特异性； • 可用于中期染色体和间期细胞的分析，不需要细胞
• FISH技术无法达到百分百完全杂交，特别是在应用 较短cDNA探针时存在杂交效率明显下降的问题。 但随着各种新型分子探针以及更为精密高端的光学
显微镜和功能强大的计算机分析系统的不断问世，问 题可以得到解决。 • 无法准确判断断裂基因的具体坐标位置，进一步判
断需要RNA seq来检测。
技术优势
多少基因或染色体可用FISH检测：
培养； • 可应用于新鲜、冷冻或石蜡包埋标本以及（羊水）
穿刺物和脱落细胞等多种物质的检测。
目前，FISH已成为一种常见检测手段，国内外广 泛地用于产前、产后遗传病诊断及血液肿瘤、实体 瘤等方面的检测。 （欧美发达国家应用FISH产前诊断检测染色体异常占 30-40%）。
技术优势
缺点：
• 目前FISH主要集中在DNA水平方面检测，而针对 RNA这块比较困难。
如果针对ALK设计一个探针，但是如果发生了融合， 也不能确定是何种融合类型。
技术优势
设计已知融合基 因的探针，比如 针对ALK和 EML4的，ALK 全部用红色探针 覆盖，EML4用 黄色探针覆盖， 正常就是红黄分 开，融合就是红 黄在一起。
ALK EML4技术优势来自设计已知融合基 因的探针，比如 针对ALK的，用 红色和黄色覆盖 ALK基因的上下 游区域，正常就 是红黄在一起， 融合就是ALK发 生了断裂就是红 黄分开了
分子诊断技术在遗传病诊断中的应用
分子诊断技术在遗传病诊断中的应用遗传病是由基因突变或遗传异常引起的一类疾病，它们对人类健康产生了严重的威胁。
传统的遗传病诊断方式通常是基于临床症状、家族史和一系列实验室检测，但这种方法存在着许多局限性。
近年来，随着分子生物学技术的飞速发展，分子诊断技术在遗传病诊断中得到了广泛应用。
1. Polymerase Chain Reaction技术（PCR技术）PCR技术是一种在遗传病诊断中常用的分子生物学技术，它能够在短时间内扩增特定DNA序列，从而使得目标序列的数量达到可以被检测的范围。
通过PCR技术，医生可以对遗传病相关基因进行定性和定量检测，进行疾病的早期诊断和监测。
例如，PCR技术可用于检测常见遗传病如囊肿纤维化和地中海贫血等。
2. 基因测序技术基因测序技术是一种高通量的分子诊断技术，它能够解读个体基因组的全部或部分DNA序列。
通过对患者基因组的测序，医生可以发现患者是否存在潜在的遗传突变或变异，从而进行病因的明确诊断。
这种技术在罕见遗传病的诊断中尤为重要，因为这些病种通常具有高度异质性，临床症状难以确诊。
3. 即时聚合酶链反应技术（LAMP技术）LAMP技术是一种在遗传病诊断中应用广泛的分子检测技术，它能够在恒温条件下，通过酶的协同作用，迅速扩增并检测目标DNA序列。
与PCR技术相比，LAMP技术不需要复杂的设备和条件，更适用于基层医疗机构和资源匮乏地区的遗传病诊断。
LAMP技术可以快速、准确地检测多种遗传病，如新冠病毒、艾滋病和乙肝等。
4. 高通量基因检测技术高通量基因检测技术是一种在遗传病诊断中应用广泛的分子筛查技术，它能够同时检测数千个基因，用于快速筛查潜在的遗传病风险。
这种技术通过基因芯片或测序平台，将患者的基因样本与已知的遗传病相关基因进行比对，从而确定患者的遗传风险。
高通量基因检测技术可以大大提高遗传病的筛查效率，有助于早期发现并干预遗传病。
5. 引物扩增反应技术（Ligase Chain Reaction技术）Ligase Chain Reaction技术是一种在遗传病诊断中具有高灵敏度和特异性的分子诊断技术，它能够通过酶的催化作用，将特定引物与目标DNA序列连接起来。
分子诊断分析
分子诊断分析分子诊断分析是一种先进的生物技术，在医学领域起着重要的作用。
它通过检测和分析个体的遗传物质，如DNA和RNA，来确定疾病的存在和相关病因，从而为个体提供准确的诊断和治疗方案。
本文将探讨分子诊断分析的原理、应用以及未来发展趋势。
一、分子诊断分析的原理分子诊断分析的原理是基于个体的遗传物质中存在着与疾病相关的变异。
DNA是个体的遗传信息库，而RNA则是将该信息转录和翻译为蛋白质的媒介。
通过检测和分析DNA和RNA中的特定序列，我们可以确定是否存在特定的致病基因、突变等。
分子诊断分析通常包括以下几个步骤：1. 样本采集：通常从患者的血液、唾液、尿液、组织等处采集样本，以提取其中的遗传物质作为分析的基础。
2. DNA/RNA提取：利用化学方法或自动提取系统，将样本中的DNA/RNA分离和提取出来。
3. 扩增：通过聚合酶链反应（PCR）等方法，将目标DNA/RNA扩增至足够的数量，以便进行后续的分析。
4. 检测和分析：利用不同的技术手段，如聚合酶链反应、电泳、基因芯片等，对扩增的DNA/RNA进行检测和分析，以鉴定是否存在特定的变异。
二、分子诊断分析的应用1. 遗传疾病的诊断：许多疾病具有遗传性，通过检测个体的DNA序列，我们可以确定是否存在与疾病相关的突变或致病基因，从而为疾病的早期诊断提供依据。
2. 药物治疗反应的预测：个体对药物的反应往往与其基因有关，通过分子诊断分析，我们可以预测个体对特定药物的反应，从而为个体提供个体化的治疗方案。
3. 癌症的早期诊断：某些癌症具有特定的DNA或RNA序列变异，通过分子诊断分析，我们可以在癌症早期发现这些变异，从而提供早期诊断和治疗机会。
4. 微生物感染的检测：分子诊断分析还可以用于检测和鉴定各种细菌、病毒和真菌等微生物感染，有助于指导治疗和控制传染病的传播。
三、分子诊断分析的发展趋势分子诊断分析正不断发展和创新，以满足临床实践的需求。
以下是一些未来发展的趋势：1. 新技术的应用：随着技术的不断突破，新的分子诊断分析技术不断涌现，如基因测序技术、单细胞分析技术等，这些新技术将为分子诊断分析提供更准确、更高通量的手段。
单基因遗传病的研究方法与技术
单基因遗传病的研究方法与技术单基因遗传病是由单个基因的突变所引起的疾病，在人类疾病中约有6000多种属于单基因遗传病。
随着科技的不断进步，现代分子生物学技术开发出了许多研究单基因遗传病的方法和技术，本文将简要介绍单基因遗传病的研究方法和技术。
1.基因编辑技术基因编辑技术常用于对基因组进行定点修改，这个技术的主要意义在于，它可以使得人类能够针对某些单基因遗传病所造成的突变，进行有针对性地修改和治疗。
基因编辑技术的主要方法有：CRISPR/Cas9基因编辑技术：这是一种目前最常用的基因编辑技术，它是通过CRISPR/Cas9规律下的酶来切割某个基因型上的目标位点，并在此基础上引入一种新的DNA 片段或修改、删除旧有的片段，以达到更改基因信息和影响其表达的目的。
这种技术已经被应用于治疗及疾病预防的研究中，特别是在单基因病治疗中有着广泛的应用。
ZFN基因编辑技术：这种技术是以锌指蛋白结构为基础，通过特异性的DNA结合功能寻找到某一个基因点位进行切割，然后通过不同的方法修复、改变此基因片段，达到基因治疗的目的。
TALEN基因编辑技术：这种技术的基础是结构相似的转录激活因子靶向末端的限制性内切酶（TALENs），通过将TALENs导入细胞内，根据不同需要定向切割某一个基因片段，并对它进行修复、改变。
基因测序技术指的是通过测序方法对基因的序列进行分析，以便发现相关的变异、突变和基因点等。
基因测序技术已经被广泛用于单基因遗传病的诊断和研究中，包括单基因病致病基因的鉴定、新的单基因病的发现等方面。
常用的基因测序技术包括：Sanger测序技术：Sanger测序技术是一种标准的基因测序方法，它通过链终止的原理，以核酸为模板合成一系列不同长度的片段，并通过电泳分离这些片段，以确定其序列信息。
Next-generation sequencing（NGS）：这是一种高通量、高通量测序技术，它的优势在于，可以同时揭示大量的序列信息，并且需要比传统测序方法更短的时间和更低的成本。
分子生物学技术在遗传病诊断中的应用
分子生物学技术在遗传病诊断中的应用现代医学技术日新月异，分子生物学技术在遗传病诊断中应用越来越广泛。
它已成为遗传病筛查和诊断的重要辅助手段，为人类健康事业做出了巨大的贡献。
一、遗传病的概念及分类遗传病是由基因异常所导致的疾病，它可以是单基因遗传疾病，也可以是复杂的多基因遗传疾病。
单基因遗传疾病逐渐成为人们重视的疾病类型，因为它们常常在儿童期或青少年期开始表现，且常常伴随着严重的预后。
目前，单基因遗传性疾病已知有2000余种，并被分为三类：常染色体显性遗传、常染色体隐性遗传和X染色体遗传。
二、分子生物学技术在遗传病诊断中的应用分子生物学技术是一种基于基因或DNA分子的技术，包括了DNA测序、PCR、基因芯片和基因编辑技术等，这些技术已成为现代医学诊断和治疗的重要手段。
下面，我们来看看它们在遗传病诊断中的应用。
1.单基因遗传疾病的诊断PCR扩增技术是单基因遗传疾病诊断的主要方法之一。
举例来说，常染色体隐性遗传疾病的父母往往都是健康人，但在他们的子女中会有25%的患病率。
PCR技术可以检测到常染色体隐性遗传疾病的突变基因，从而准确地诊断患病的概率和风险。
2.染色体异常的检测染色体异常是一种常见的遗传病，包括染色体数目异常和结构异常。
例如，21三体综合症是一种常见的染色体数目异常，它的出现与母亲的年龄相关，并且表现为智力低下等症状。
染色体异常常常可以通过染色体组型分析和基因芯片技术来检测和诊断。
3.基因突变的检测基因突变是导致单基因遗传疾病的主要原因之一。
例如，囊性纤维化是一种较为常见的单基因遗传性疾病，由于某一氨基酸突变导致的二级蛋白受损而引发。
基因突变的检测主要使用测序技术和基因芯片技术进行。
测序技术包括Sanger测序和高通量测序，前者适用于小片段DNA的测序，后者则适用于大量样本和更长的DNA片段。
基因芯片技术则是将标准的DNA片段贴在基因芯片上，通过化学分析来检测样本中是否存在特定的基因突变。
分子诊断学遗传性疾病的分子诊断
1. α地中海贫血的分子机制 α+地贫
缺失型 α0地贫
1）α+地贫： 左侧缺失：α2基因
右侧缺失：α2基因3ˊ端和α1基因5ˊ端构成 融合 基因
2) α0地贫
①缺失α珠蛋白到α1基因5ˊ端缺25kb ②只有ζ基因缺17.4kb ③ζ和Ψζ基因缺17.5kb ④ 缺失α2基因和α1基因5ˊ端缺5.2kb
临床表现：进行性恶化的运动、认知及精神障 碍的三联征。
七．脆性X综合征(fragile X syndrome, FraX)
遗传性智力缺陷疾病 FMR-1基因 分子诊断方法： ① Southern blotting ② PCR法 ③ 微卫星序列分析法
Section 3 产前（包括胚胎植入前）遗传缺陷 的分子诊断
Cystic fibrosis：囊胞性纤维症 heteroduplex：异源双链核酸分子 Hybridization：杂交
6. Huntington’s disease(HD) involves a polymorphic(CAG) repeat sequence located in exon 1 of the IT15 gene at 4p16.3. HD can be accurately confirmed or excluded by PCR-based assay.
2. 片段性突变的检测：指DNA分子中较大范围的 碱基发生突变
方法：Southern blotting、多重PCR
二．基因多态性连锁分析
间接诊断，在家系中进行连锁分析和关联分析 单核苷酸多态性（single nucleotide polymorphism, SNP）,第3代遗传标记
三．基因突变的定量诊断
什么是分子诊断
什么是分子诊断分子诊断指的是通过分子生物学检测方法诊断机体中某些遗传物质的方式。
在临床医学领域，分子诊断学的应用非常广泛，其检查结果相对精准且快速。
比如说，分子诊断方式可以应用于产前诊断中，主要检测人体结构中的蛋白、酶、抗原、抗体等基因。
除此之外，分子诊断技术也可以检测出人体的传染性疾病，对影响药物的变异性基因进行鉴别，还可以检测出与癌症有关的基因。
分子诊断必须在符合规定条件的实验室内进行，目的是保证最终的检测结果有效且可靠。
人们可以通过分子诊断发现潜在的基因疾病风险，从而更早的做出风险管理准备，避免疾病发生或加重。
分子诊断也能筛选出更加有效的药物对人体进行治疗，提升医疗质量与效率。
图1即为分子诊断相关内容。
图1一、分子诊断技术分类第一，PCR技术。
PCR技术就是基因扩增技术，其利用了DNA的变性原理与复性原理，通过适温延伸、高温变性和低温复性，使得核酸片段体外扩增，可以将非常少的目标DNA特异的扩增上百万倍，然后分析和检测DNA分子。
整体而言，基因扩增技术灵敏度较高且具有特异性，应用时简便快速，所以已经成为临床基因扩增实验室应用较多且接受程度最高的技术，包含定量PCR和常规PCR。
第二，分子杂交技术。
分子杂交技术的原理是，将两条同源序列核酸单链经过碱基互补配对之后结合形成双链的过程。
该技术可以借助已知序列的基因探针捕获和检测目标序列。
所以杂交双方包含探针与有待探测的核酸，比如基因组DNA或细胞总DNA，可以提纯也可以进行细胞内杂交。
一定要标记探针，然后才可以进行示踪与检测。
分子杂交技术灵敏度高且特异性高，目前多应用于克隆基因的筛选、基因组中特定基因序列的定性、定量检测等。
第三，基因测序技术。
基因测序技术是分子诊断技术的重要分支，能够直接获得核酸序列信息，且是唯一的技术手段。
目前，分子杂交与分子构象变异或定量PCR技术得到了良好发展，但在核酸鉴定方面依然处于间接推断假设阶段，所以特定基因序列检测的分子诊断依然以核酸测序为金标准。
三种单基因遗传病的产前分子诊断
三种单基因遗传病的产前分子诊断徐盈 张建芳 郭芬芬 黎昱 燕凤 徐慧 任菊霞 宋婷婷 王德堂 辛晓燕 陈必良（第四军医大学西京医院妇产科，陕西西安 ７１００３２）【摘要】 目的 探讨脊髓性肌萎缩症（ＳＭＡ）、苯丙酮尿症（ＰＫＵ）和先天性软骨发育不全（ＡＣＨ）产前基因诊断的高效的临床检测方法。
方法 根据不同单基因病的基因突变类型，本研究应用ＤＨＰＬＣ技术对１例ＳＭＡ阳性家族史的胎儿绒毛样本进行ＳＭＮ１基因７号外显子缺失检测，选择正常人及ＳＭＡ患者作对照。
通过直接测序法分别对ＰＫＵ家系和ＡＣＨ家系的患者、表型正常的个体及其胎儿进行ＰＡＨ致病基因和ＦＧＦＲ３基因第１０外显子进行检测。
结果 ＳＭＡ阳性家系中，胎儿未检测到ＳＭＮ１基因７号外显子的纯合缺失，建议继续妊娠，结果顺利产出１名正常儿。
ＰＫＵ阳性家系通过检测发现患者在ＰＡＨ基因上确实存在无义突变，ｃ．７８１Ｃ＞Ｔ（ｐ．Ａｒｇ２６１Ｔｅｒ）和错义突变ｃ．８４２Ｃ＞Ｔ（ｐ．Ｐｒｏ２８１Ｌｅｕ），均为杂合子。
但是胎儿与患者母亲的突变类型一致，为携带者，不发病，建议继续妊娠。
软骨发育不全患者送检标本ＦＧＦＲ３基因外显子１０发现１处序列异常，为ｃ．１１３８Ｇ＞Ａ，导致编码氨基酸改变Ｇｌｙ３８０Ａｒｇ，但其胎儿羊水标本检测ＦＧＦＲ３基因外显子１０未发现序列异常。
结论 根据单基因病不同的基因突变类型，选择合适的方法可快速、准确地实现单基因病产前基因的诊断，尽早避免单基因病患儿的出生。
【关键词】 单基因病；产前分子诊断；脊髓性肌萎缩症；苯丙酮尿症；先天性软骨发育不全【中图分类号】 Ｒ７１４．５５ 【文献标识码】 Ａ犇犗犐：１０．１３４７０／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｊｐｄ．２０１４．０４．０１１基金项目：陕西省科技统筹创新工程（２０１２ＫＴＣＬ０３ ０９） 通讯作者：张建芳，Ｅ ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｊｆ＠ｆｍｍｕ．ｅｄｕ．ｃｎ【犃犫狊狋狉犪犮狋】 犗犫犼犲犮狋犻狏犲 Ｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｍｅｔｈｏｄｓｆｏｒｐｒｅｎａｔａｌｄｉａｇｎｏｓｉｓｏｆｓｐｉｎａｌｍｕｓｃｕｌａｒａｔｒｏｐｈｙ（ＳＭＡ），ＰＫＵａｎｄａｃｈｏｎｄｒｏｐｌａｓｉａ（ＡＣＨ）．犕犲狋犺狅犱 Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｓａｒｅａｐｐｌｉｅｄｂａｓｅｄｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｕｔａ ｔｉｏｎａｌｐａｔｔｅｒｎ．Ｔｈｅｃｈｏｒｉｏｎｉｃｖｉｌｌｕｓｏｆ１ｆｅｔｕｓｗｉｔｈＳＭＡｐｏｓｉｔｉｖｅｆａｍｉｌｙｈｉｓｔｏｒｙｗａｓｃｏｌｌｅｃｔｅｄ．Ｔｈｅｅｘｏｎ７ｏｆｔｅｌｏｍｅｒｉｃｓｕｒｖｉａｌｍｏｔｏｒｎｅｕｒｏｎ（ＳＭＮ１）ｇｅｎｅｗａｓｄｅｔｅｃｔｅｄｂｙＤＨＰＬＣ．ＮｏｒｍａｌｍｅｍｂｅｒａｎｄＳＭＡｐａ ｔｉｅｎｔｗｅｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄａｓｃｏｎｔｒｏｌｓ．Ｔｈｅｈｏｔｍｕｔａｔｉｏｎｉｎｅｘｏｎ１０ｏｆＦＧＦＲ３ｇｅｎｅａｎｄＰＡＨｇｅｎｅｗｅｒｅｄｅｔｅｃｔｅｄｂｙＤＮＡｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇｉｎｐａｔｉｅｎｔｓ，ｎｏｒｍａｌｐｈｅｎｏｔｙｐｅｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓａｎｄｐｒｅｇｎａｎｃｙｆｅｔｕｓ．犚犲狊狌犾狋狊 ‘Ｈｏｍｏｚｙ ｇｏｕｓｄｅｌｅｔｉｏｎｏｆｔｈｅＳＭＮ１ｅｘｏｎ７ｗａｓｎ′ｔｄｅｔｅｃｔｅｄｉｎｐｒｅｇｎａｎｃｙｆｅｔｕｓ．Ｔｈｅｐｅｄｉｇｒｅｅｄｉａｇｎｏｓｅｄａｓｎｅｇａｔｉｖｅｃｏｎｔｉｎｕｅｄｔｏｐｒｅｇｎａｎｃｙ，ａｎｄｇａｖｅｂｉｒｔｈｔｏａｎｏｒｍａｌｂａｂｙ．ｃ．７８１Ｃ＞Ｔ（ｐ．Ａｒｇ２６１Ｔｅｒ）ａｎｄｃ．８４２Ｃ＞Ｔ（ｐ．Ｐｒｏ２８１Ｌｅｕ）ｍｕｔａｔｉｏｎｓｏｆＰＡＨｇｅｎｅｗｅｒｅｄｅｔｅｃｔｅｄｉｎｐａｔｉｅｎｔｗｉｔｈＰＫＵｐｏｓｉｔｉｖｅｆａｍｉｌｙｈｉｓｔｏｒｙ．Ｆｏｒｔｕｎａｔｅ ｌｙ，ＳｅｑｕｅｎｃｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓｒｅｖｅａｌｅｄｔｈｅｆｅｔｕｓｓｈｏｗｓｔｈｅｍｕｔａｔｉｏｎｏｆＰＡＨｇｅｎｅａｓｓａｍｅａｓｈｉｓｍｏｔｈｅｒｃ．８４２Ｃ＞Ｔ（ｐ．Ｐｒｏ２８１Ｌｅｕ）．Ｔｈｅｐｅｄｉｇｒｅｅｄｉａｇｎｏｓｅｄａｓｃａｒｒｉｅｒｃｏｎｔｉｎｕｅｄｔｏｐｒｅｇｎａｎｃｙ．ＴｈｅｍｏｔｈｅｒｏｆｔｈｅｆｅｔｕｓｄｉａｇｎｏｓｅｄａｓａｃｈｏｎｄｒｏｐｌａｓｉａｈａｄＧ１１３８Ａｍｕｔａｔｉｏｎ，ｂｕｔｔｈｅｆｅｔｕｓｈａｄｎｏｒｍａｌｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅａｔｎｕｃｌｅｏｔｉｄｅ１１３８ｉｎｅｘｔｏｎ１０ｏｆＦＧＦＲ３，ｔｈｅｒｅｆｏｒｅｗｅｒｅｅｘｃｌｕｄｅｄｆｒｏｍａｃｈｏｎｄｒｏｐｌａｓｉａ．犆狅狀犮犾狌狊犻狅狀狊 Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｄｉｆ ｆｅｒｅｎｔｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｓｉｓｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｎｄｐｒａｃｔｉｃａｌｗａｙｓｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｎｏｇｅｎｉｃｄｉｓｅａｓｅ．【犓犲狔狑狅狉犱狊】 ｍｏｎｏｇｅｎｉｃｄｉｓｅａｓｅ；ｐｒｅｎａｔａｌｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｉａｇｎｏｓｉｓ；ｓｐｉｎａｌｍｕｓｃｕｌａｒａｔｒｏｐｈｙ；ＰＫＵ；ａｃｈｏｎ ｄｒｏｐｌａｓｉａ. All Rights Reserved. 目前，遗传病与心血管病、癌症一起成为严重危害人类健康和致死率最高的前三名疾病，也是我国出生缺陷的重要原因之一［１］。