分子遺傳學(xué)課件：基因診斷與治療

1、基因診斷與治療黃 辰西安交通大學(xué)環(huán)境與疾病相關(guān)基因教育部重點實驗室基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院細(xì)胞生物學(xué)與遺傳學(xué)系 基因診斷 基因診斷基因-定位-突變檢測 小英是一位22歲的充滿青春活力的少女，今年要大學(xué)畢業(yè)了。由于全球金融危機，要獲得一份理想的工作不容易，因此決定考研。平時喜歡睡懶覺的她制定了一個學(xué)習(xí)計劃，即每天6點起床學(xué)習(xí)英語，為了能按時起床，將鬧鐘設(shè)定在6點。不幸的是在第一次被鬧鐘驚醒后發(fā)生了暈厥，其后又發(fā)生了多次類似的暈厥。同時，小英發(fā)現(xiàn)周圍的同學(xué)也在努力學(xué)習(xí)，準(zhǔn)備考研，因此心理壓力增加，多次因為精神緊張而發(fā)生暈厥。 基因診斷基因-定位-突變檢測 由于暈厥的事情發(fā)生得越來越頻繁，因此小英到地區(qū)醫(yī)院看病。

2、在對導(dǎo)醫(yī)的護士陳述了自己的癥狀后，小英被介紹到心內(nèi)科就診。在做靜息ECG檢查時發(fā)現(xiàn)多形性室性心動過速，竇性心律時QTc為0.60s。醫(yī)生建議小英避免聲音刺激，并每日服用倍它樂克50mg/日，其后暈厥發(fā)作明顯減少。小英將病情告訴了父母。父母非常擔(dān)心，因為小英的二舅在35歲那年發(fā)生了猝死，但死因不明。 基因診斷基因-定位-突變檢測 小英父母決定帶小英到西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院的第一附屬醫(yī)院就診。醫(yī)生通過對小英家系（圖1）調(diào)查發(fā)現(xiàn)小英二姨母QTc達到0.63s，反復(fù)發(fā)作性暈厥40余年，無明顯誘因及規(guī)律，56歲猝死。小英母親的QTc 為0.45s，父親的QTc為0.47s,但其患有高血壓病5年。小英、其父親

3、和兄弟ECG多導(dǎo)聯(lián)的T波形態(tài)呈表淺雙峰，第二峰位于T波的頂部，在某些胸導(dǎo)聯(lián)上T波頂部呈平臺狀（圖2）。而小英的母親和有暈厥史的姨媽ECG多導(dǎo)聯(lián)可見明顯的u波，未見明顯的雙峰T波（圖3）。 基因診斷基因-定位-突變檢測小英家的系譜圖（II-6于家系調(diào)查后猝死。） 小英的心電圖：T波呈現(xiàn)閉表淺雙峰，第二峰位于T波的頂部 基因診斷基因-定位-突變檢測小英母親的心電圖： ECG多導(dǎo)聯(lián)可見明顯的U波，未見明顯的雙峰T波。 基因診斷基因-定位-突變檢測 病因： 心肌細(xì)胞膜離子通道功能障礙 臨床表現(xiàn) QT間期延長 ST-T易變 室性心動過速（ventricular tachycardia, VT） 尖端扭轉(zhuǎn)

4、性室性心動過速（Torsade de points, TdP） 發(fā)作性暈厥 心臟性猝死(sudden cardiac death, SCD)遺傳病研究范例-先天性長QT綜合征（long QT syndrome, LQTS） 基因診斷基因-定位-突變檢測 臨床診斷標(biāo)準(zhǔn) 評分：1分，LQTS的診斷可能性小；23分，LQTS的診斷為臨界型；4分， LQTS的診斷可能性大。 記分ECG標(biāo)準(zhǔn)*AQTc*480ms3460470ms2450ms（男）1BTdP*2CT波交替1DT波切跡（3個導(dǎo)聯(lián)以上）1E靜息心率低于正常2個百分位數(shù)0.5臨床表現(xiàn)A暈厥：體力或緊張引起2 非體力或緊張引起1B先天性耳聾0.

5、5家族史A家族成員中有肯定的LQTS#1B直系親屬中有480ms3460470ms2450ms（男）1BTdP*2CT波交替1DT波切跡（3個導(dǎo)聯(lián)以上）1E靜息心率低于正常2個百分位數(shù)0.5臨床表現(xiàn)A暈厥：體力或緊張引起2 非體力或緊張引起1B先天性耳聾0.5家族史A家族成員中有肯定的LQTS#1B直系親屬中有30歲的心臟性猝死0.5 基因診斷遺傳學(xué)原理基因組學(xué) 遺傳標(biāo)記限制性片段長度多態(tài)性 （restriction fragment length polymorphism， RFLP） 基因診斷遺傳學(xué)原理基因組學(xué) 遺傳標(biāo)記短串聯(lián)重復(fù)（short tandem repeat, STR） 基因診

6、斷遺傳學(xué)原理基因組學(xué) 遺傳標(biāo)記單核苷酸多態(tài)性 （single nucleotide polymorphism, SNP） 基因診斷遺傳學(xué)原理 概念： RFLP與SNP的關(guān)系 polymorphism 一個等位基因如果它在成分中出現(xiàn)的頻率，即被定義為多態(tài)性。 Haplotype（單體型） is the particular combination of alleles in a defined region of some chromosome, in effect the genotype in miniature. Originally used to described combina-t

7、ions of MHC alleles, it now may be used to describe parti-cular combinations of RFLPs. 基因診斷遺傳學(xué)原理 概念： RFLP與SNP的關(guān)系 polymorphism 一個等位基因如果它在成分中出現(xiàn)的頻率，即被定義為多態(tài)性。 Haplotype（單體型） is the particular combination of alleles in a defined region of some chromosome, in effect the genotype in miniature. Originally u

8、sed to described combina-tions of MHC alleles, it now may be used to describe parti-cular combinations of RFLPs. 基因診斷遺傳學(xué)原理基因組學(xué) 遺傳標(biāo)記與連鎖分析 基因診斷遺傳學(xué)原理如何應(yīng)用遺傳標(biāo)記分析小英家系的致病基因？文獻復(fù)習(xí) 基因診斷遺傳學(xué)原理 只有患者（III1）和疑似患者（II1 和 III3）均具有D7S1824-1、D7S2439-1和D7S483-2構(gòu)成的單體型，與HERG（LQT2）基因連鎖。 基因診斷遺傳學(xué)原理測序 在KCNH2基因mRNA的1619-1637處存在

9、19個堿基的缺失(CCGTACTCTGAGTAGCGAT)并存在L564L SNP； 根據(jù)該突變的效應(yīng)將其命名為L539fs/47 ； 為GeneBank注冊的KCNH2基因第3例大片段缺失突變（注冊號：AY520838 ）。 基因診斷遺傳學(xué)原理 November小組在研究中得到的遺傳地圖，根據(jù)1387個樣本的基因組信息確定出他們在圖中的坐標(biāo)位置。不同字母縮寫代表研究對象自稱的出生國家。從中可以看出，遺傳地圖與地理地圖的相似度。 基因診斷遺傳學(xué)原理 基因診斷遺傳學(xué)原理猴圖騰：傳說羌族巫師因神猴引路才學(xué)得法術(shù)。故巫師以猴皮為帽，崇拜猴頭，并尊稱猴為老祖宗、老師傅。羅剎女與獼猴基因診斷直接診斷技術(shù)

10、DNA點突變的檢測Southern Blotting鐮狀細(xì)胞貧血基因診斷直接診斷技術(shù)已知點突變的檢測PCR-RFLP已知點突變的檢測PCR-探針雜交基因診斷直接診斷技術(shù)缺失與重復(fù)5.2Kb基因診斷間接診斷技術(shù)遺傳標(biāo)記與疾病表型間的連鎖分析原理基因診斷間接診斷技術(shù) 苯病酮尿癥PAH基因的診斷基因診斷間接診斷技術(shù)血友病家系基因診斷間接診斷技術(shù)苯丙酮尿癥基因診斷間接診斷技術(shù)苯丙酮尿癥 遺傳標(biāo)記用于基因診斷連鎖分析的注意事項： 遺傳家系 遺傳標(biāo)記不能為純合子 遺傳方式基因診斷FISH技術(shù)Fluorescence In Situ Hybridization基因診斷FISH技術(shù)原理基因診斷FISH技術(shù)熒光

11、原位雜交的應(yīng)用： 基因（或DNA片段）的染色體定位 基因診斷FISH技術(shù)熒光原位雜交的應(yīng)用： 染色體微小缺失的檢測 基因診斷FISH技術(shù)熒光原位雜交的應(yīng)用： 染色體重復(fù)的檢測 基因診斷FISH技術(shù)熒光原位雜交的應(yīng)用： 間期染色體數(shù)目畸變的檢測 探針為X染色體基因診斷FISH技術(shù)熒光原位雜交的應(yīng)用： 多色FISH（multi-color FISH)基因診斷FISH技術(shù)熒光原位雜交的應(yīng)用： 腫瘤基因擴增的研究 Fluorescence in situ hybridization for HER2 gene amplification. Numerous fluorescent signals ar

12、e present in each nucleus of this case, indicating amplification of the HER2 gene.基因診斷的應(yīng)用 用于遺傳病診斷 用于腫瘤診斷 用于診斷感染性疾病 在器官移植組織配型中的應(yīng)用 在法醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用基因診斷的應(yīng)用范圍親子鑒定這孩子一點也不像我，是不是要去做做親子鑒定？基因診斷的應(yīng)用范圍親子鑒定ABO血型檢查DNA指紋分析STR技術(shù)應(yīng)用1父親3孩子2母親基因診斷的應(yīng)用范圍試管嬰兒In vitro fertilization (IVF) 羅伯特愛德華1978年 世界上第一個“試管嬰兒”路易絲與她的兒子卡梅倫。 基因診斷的應(yīng)

13、用范圍PGD胚胎移植前遺傳病診斷preimplantation genetic diagnosis, PGD基因診斷的應(yīng)用范圍腫瘤的早期篩查 有BRCA1基因突變者，患乳腺癌和卵巢癌的風(fēng)險分別是50%85%和15%45%，有BRCA2基因突變者，患乳腺癌和卵巢癌的風(fēng)險分別是50%85%和安吉麗娜遺傳乳腺癌基因 10%20%。 孤單 是一個人的狂歡 狂歡 是一群人的孤單 阿桑基因治療 現(xiàn)在已經(jīng)證明小英的疾病是由于HERG基因發(fā)生突變而引起的，普通藥物已經(jīng)很難完全控制其疾病的發(fā)展。那么，有沒有辦法改善其病程？Dominant Negative基因治療 基因治療（Gene therapy） ：指應(yīng)用

14、DNA重組技術(shù)，將外源正?；?qū)氚屑?xì)胞，以糾正或補償因基因缺陷和異常引起的疾病,以達到治療的目的。 基因置換 基因修復(fù) 基因增補 基因失活基因治療途徑生殖細(xì)胞基因治療：將正常基因轉(zhuǎn)移到患者生殖細(xì)胞（精細(xì)胞，卵細(xì)胞，早期胚胎）使其發(fā)育成正常個體。為理想的治療方法，從根本上治療遺傳病，使其有害基因不能在人群中散播。 體細(xì)胞基因治療：將正常基因轉(zhuǎn)移到體細(xì)胞，使之表達基因產(chǎn)物，以達到治療的目的。但有害基因能遺傳給后代?；蛑委煵呗灾苯踊蛑委煟涸谠恍迯?fù)缺陷的基因，以達到治療目的。為較理想的基因治療策略，由于存在某些問題，目前正在努力之中。（未實現(xiàn)）間接基因療法：以正常的基因替代致病基因。導(dǎo)入外源正

15、?；?，沒有去除或修復(fù)有缺陷的基因。用DNA重組技術(shù)設(shè)法修復(fù)患者細(xì)胞中有缺陷的基因，使細(xì)胞恢復(fù)正常功能而達到治療遺傳病的目的。 基因治療流程基因治療的流程：目的基因的獲得受體細(xì)胞的準(zhǔn)備外源基因的載體選擇基因的轉(zhuǎn)移方法 基因治療目的基因的獲得 人工合成 逆轉(zhuǎn)錄 基因組DNA基因治療基因轉(zhuǎn)移法 物理方法 電穿孔法 顯微注射法 微粒子轟擊法 基因治療基因轉(zhuǎn)移法化學(xué)法 磷酸鈣沉淀法 脂質(zhì)體(Liposome) 融合法基因治療基因轉(zhuǎn)移法病毒載體基因治療基因轉(zhuǎn)移法基因治療基因轉(zhuǎn)移法病毒載體構(gòu)建基因治療基因轉(zhuǎn)移法 復(fù)合免疫缺陷綜合征的基因治療（人類Gene治療成功例子） ADA缺乏癥致死性疾病，患者由于腺苷酸脫氨酶（ADA）缺乏。基因治療基因轉(zhuǎn)移法 黑色素瘤的基因治療 腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞TIL，它積聚腫瘤部位，并在該處持續(xù)存在而無副作用，利用此特點協(xié)助治療腫瘤。 基因治療基因轉(zhuǎn)移法反義核酸基因治療 基因治療RNAiDouble-stranded RNAinjectC. elegansNeg. c