医学遗传学基因诊断与治疗

第十四章 基因诊断 Gene Diagnosis20世纪40年代发现DNA是遗传物质以及50年代DNA的双螺旋结构被发现，进一

步从本质上证实基因是决定人类一切生命现象的物质基础。

现在，人们已经从分子水平上认识到基因是一段能够编码一条到多条肽链氨基 酸顺序的DNA。

在第18届国际遗传学大会上，全世界 3000名科学家对人类的生老病死做了新 诠释——“不论是器质性疾病还是功能性 疾病，都有必要在基因水平上去探究病 因”。除此之外，人类正常的发育、衰

老和死亡，当然也受基因的调控。”

传统的诊断1、问、望、听、触…—经验型判断的方 法。 2、化验/检验——细胞、组织、大分子、 小分子、酶、代谢物；微生物、免疫学、 生物化学、病理学等。 3、影像学—X线、B超、CT、核磁共振、 内窥镜等。 4、特殊检查—染色体检查、肌电/脑电/ 心电、骨密度、原子吸收光谱等。

随着技术水平的发展，这些诊断方

法也在不断的提高和完善，在医学实践中发挥了巨大的作用。并还将有更先进 的方法问世。

但这些方法大多存在一个无法克服的缺陷：不可预先诊断。

随着分子生物学和分子遗传学的发展 ，越来越多的证据表明，绝大多数疾病的 发生和发展都与患者的遗传物质结构和功 能改变有关，所以遗传物质的检查越来越 显得必要。 基因诊断的定义 应用分子生物学方法检测患者体内遗 传物质的结构和功能变化而作出的或辅助 临床诊断的技术，称为基因诊断。

基因诊断具有灵敏度高、特异性强、 费用低，并对许多疾病特别是遗传性疾病 做出预先诊断的优点。它是一种极具发展 潜力的诊断方法。 由于基因诊断发展的时间不长，人们 对于基因，特别是致病基因的了解还有许 多空白，因此许多疾病的诊断还主要依靠 其他方法。此外，基因诊断的发展并非取 代和抛弃其他方法，而是相互补充，共同 发展。

诊断方法的变更长期以来，单基因遗传病的诊断主要

靠临床观察和一系列生化检查，但生化学检查要求有相应基因表达产物的体液或细

胞，并对基因产物或代谢异常机理有所了解。 但对绝大多数遗传病而言，目前还远 未达到这种认识。

理想的诊断方法是对患者基因或DNA本 身直接进行分析，因为这种分析摆脱了上 述各种限制。机体各种组织的核细胞均有 全套基因组DNA,可以作为分析的材料，而

不必考虑表达问题，是目前诊断技术中最具发展前途的技术。

基因诊断的对象

1. 病原生物的侵入，如肝炎、艾滋病、支原体、细菌、寄生虫。

2. 先天遗传性疾患，无丙种球蛋白血症。

如苯丙酮尿症、

3. 后天基因突变引

起的疾病，如肿瘤。 4. 其它，如亲子鉴定、个体识别、法医 物证。

基因诊断的内容 与疾病相关的遗传物质改变主要有两类， 1.遗传物质，即DNA或RNA的水平的变

化。如病毒感染时病毒基因及其转录产物

在人体内的从无到有，某些肿瘤中癌基因表达水平的从低到高。

2.遗传物质的结构变化，即基因突变。 如点突变引起的基因失活、染色体转 位引起的基因激活或灭活等等。

因此，从理论上说，所有涉及基因结构和功能变化的检测都属于基因诊断。

基因诊断的原理核酸分子杂交是基因诊断的最基 本的方法之一。 基本原理是：互补的DNA单链能够 在一定条件下结合成双链，即能够进 行杂交。 这种结合是特异的，即严格按照 碱基互补的原则进行，它不仅能在DNA 和DNA之间进行，也能在DNA和RNA之间 进行。

用一段已知基因的核酸序列作出探针，与 变性后的单链基因组DNA接触时，如果两者的 碱基完全配对，它们即互补地结合成双链，从 而表明被测基因组DNA中含有已知的基因序列。 进行基因检测有两个必要条件：一是必需的特异的DNA探针； 二是必需的基因组DNA。 当两者都变性呈单链状态时，就能进行分 子杂交。

基因探针基因探针(probe)就是一段与目的 基因或DNA互补的特异核苷酸序列，它可

以包括整个基因，也可以仅仅是/基因的一部分；可以是DNA本身，也可以是由之

转录而来的RNA。

一、探针的 来源： DNA探针根据其来源有3种： 1、来自基因组中有关的基因本身，称为基 因组探针(genomic probe) 2、是从相应的基因转录获得了mRNA,再通 过逆转录得到的探针，称为cDNa 探针 (cDNa probe)。与基因组探针不同的是， cDNA探针不含有内含子序列 3、可在体外人工合成碱基数不多的与基因 序列互补的DNA片段，称为寡核苷酸探针

二、探针的制备一般是通过分子克隆(molecular cloning)获得的。 克隆是指用无性繁殖方法获得同一

个体、细胞或分子的大量复制品。