疾病基因检测

基因疾病检测概述

引言：（基因与健康）

基因是DNA分子上的一个功能片断，是遗传信息的基本单位，是决定一切生物物种最基本的因子；基因决定人的生老病死，是健康、靓丽、长寿之因，是生命的操纵者和调控者。因此，哪里有生命，哪里就有基因，一切生命的存在与衰亡的形式都是由基因决定的，包括您的长相、身高、体重、肤色、性格等均与基因密不可分。基因（Gene,Mendelian factor）是指携带有遗传信息的DNA或RNA序列（即基因是具有遗传效应的DNA或RNA片段），也称为遗传因子，是控制性状的基本遗传单位。基因通过指导蛋白质的合成来表达自己所携带的遗传信息，从而控制生物个体的性状表现。人类疾病的发生是基因、环境共同作用的结果，若检测出某种疾病的风险，那么可以针对性的避开不良的环境，从而让疾病不能表达，做到真正的预防疾病。现代医学研究证明，除外伤外，几乎所有的疾病都和基因有关系。像血液分不同血型一样，人体中正常基因也分为不同的基因型，即基因多态型。不同的基因型对环境因素的敏感性不同，敏感基因型在环境因素的作用下可引起疾病。另外，异常基因可以直接引起疾病，这种情况下发生的疾病为遗传病。

定义：

基因检测是通过血液、其他体液或细胞对DNA进行检测的技术。基因检测可以诊断疾病，也可以用于疾病风险的预测。疾病诊断是用基因检测技术检测引起遗传性疾病的突变基因。目前应用最广泛的基因检测是新生儿遗传性疾病的检测、遗传疾病的诊断和某些常见病的辅助诊断。目前有1000多种遗传性疾病可以通过基因检测技术做出诊断。近年来令人非常兴奋的是预测性基因检测的开展。利用基因检测技术在疾病发生前就发现疾病发生的风险，提早预防或采取有效的干预措施。目前已经有20多种疾病可以用基因检测的方法进行预测。检测的时候，先把受检者的基因从血液或其他细胞中提取出来。然后用可以识别可能存在突变的基因的引物和PCR技术将这部分基因复制很多倍，用有特殊标记物的突变基因探针方法、酶切方法、基因序列检测方法等判断这部分基因是否存在突变或存在敏感基因型。绝大部分疾病，都可以在基因中发现病因。

基因通过其对蛋白质合成的指导，决定我们吸收食物，从身体中排除毒物和应对感染的效率。

基因是人类遗传信息的化学载体，决定我们与前辈的相似和不相似之处。在基因“工作”正常的时候，我们的身体能够发育正常，功能正常。如果一个基因不正常，甚至基因中一个非常小的片断不正常，则可以引起发育异常、疾病，甚至死亡。

健康的身体依赖身体不断的更新，保证蛋白质数量和质量的正常，这些蛋白质互相配合保证身体各种功能的正常执行。每一种蛋白质都是一种相应的基因的产物。

基因可以发生变化，有些变化不引起蛋白质数量或质量的改变，有些则引起。基因的这种改变叫做基因突变。蛋白质在数量或质量上发生变化，会引起身体功能的不正常以致造成疾病。

方法与技术

目前基因检测的方法主要有：荧光定量PCR、基因芯片、液态生物芯片与微流控技术等。

（1）PCR-MS 技术

适于临床服务、社区及企事业单位体检，单碱基延伸技术 (SBE) 及基质辅助激光解析电离飞行时间质谱技术(MALDI-TOF-MS) 。基质辅助激光解析电离飞行时间质谱(MALDI-TOF MS)是用激光照射样本与基质形成的共结晶薄膜，基质从激光中吸收能量传递

给生物分子，而电离过程中将质子转移到生物分子或从生物分子得到质子，使生物分子电离，在电场作用下加速飞过飞行管道，根据到达检测器的飞行时间不同而被检测即测定大分子的质荷比（M/Z）与飞行时间成正比，完成分析检测。MALDI-TOF MS 优势

(1) 高准确性；

(2) 高灵敏度；

(3) 高通量；

(4) 自动化，避免人为误差；

(5) 重复性好；

(6) 多重检测能力。

飞行时间质谱仪

技术优势

PCR-MS技术的灵敏性和特异性均高于其他常用的检测技术，准确性与“金标准”第二代杂交捕获技术 (HC-II) 无统计学差异。

(资料来源：临床数据来自美国Sensigen公司)

（2）PCR-SSP技术

原理：设计出一整套等位基因组特异性引物，借助PCR技术获得HPA型别特异的扩增产物，通过电泳分析判定HPA型别。（如图所示）

◆优势：

操作简单，结果可靠准确；

能够快速检测出 6 种目前被认可为最常见的及最具有临床意义的血小板抗原系统HPA-1，HPA-2，HPA-3，HPA-4，HPA-5，HPA-15 系统。

（3）PCR-SBT技术

原理：通过对HPA基因的相关区域PCR扩增后的DNA产物直接进行Sanger法测序（毛细管微电泳），测定核酸序列，从而判断HPA基因型别的高分辨分型方法，其具有直观、高分辨且能检测新的等位基因的特点。（如图所示）

(4)Gap-PCR技术

（跨越断裂点的PCR）衍生的多重PCR：一次PCR扩增能够检测多种α-地贫常见缺失类型，是目前缺失型地贫最常用的检测方法。

Gap-PCR扩增原理

(5)直接测序法Sanger 测序法

应用PCR扩增产物在DNA自动测序仪上进行序列分析。该法快速、简便，可以检测序列上的所有突变，是基因突变最直接、最准确的检测方法。

Sanger法自动测序仪分析流程

使用一套寡核苷酸探针来捕获基因组上的目标序列，然后使用通用引物对这些捕获到的序列进行PCR扩增，最后对这些扩增产物进行高通量测序。

采用Sanger双脱氧法进行双向测序，是临床突变检测公认的“金标准”。

(7)定制捕获芯片

采用定制捕获芯片结合Solexa 测序技术，通过一系列的寡核苷酸探针与全基因组DNA 杂交（NimbleGen Sequence Capture Array, 下图）对特定基因组区域进行富集后，再进行测序。通过生物信息学分析技术，首先进行序列间的对比，可以寻找到大量的单核苷酸多态性和插入或缺失。然后将基因组间的差异进行注释，从而获得不同的基因多态性。

NimbleGen Sequence Capture Array