复旦大学基因诊断与基金治疗教案03基因诊断的基本原理

1、第三章 基因诊断的未来发展基因诊断的基本原理基因诊断是通过检测患者体内遗传物质的结构或表达水平的变化而作出或辅助临床诊断的技术，其原理是以DNA和RNA或蛋白质为研究材料，应用分子生物学技术，通过检查基因的结构或表达来诊断疾病。1. 基因的动态变化1.1 基因表达在疾病发生发展过程中的动态变化 cell damage- stress cell protection- early response genesgene productsdelayed response genes cell deterioration- 1.1 表达增加 细胞缺血、缺氧、缺葡萄糖损伤（grp、hsp、HIF-1 ）

2、 细胞出血性损伤（HO） 细胞癌变（癌基因的表达：小细胞肺癌C-myc扩增表达2076倍； 成胶质细胞瘤C-erbB扩增表达50倍；视网膜母细胞瘤N-myc扩 增表达140250倍）1.2 表达减少肿瘤抑制基因（RB、Tp53、MTS1或p16、MTS2或p15、CIP1或 p21、KIP1、 WT1、NF1、APC、MCC、DCC、PTPG、RARA） -珠蛋白生成障碍性贫血（珠蛋白基因缺失或部分缺失而使珠蛋白合成减少）1.3 病原微生物感染分子诊断技术具有快速、准确、特异性高、敏感性强等特点，不仅可以对感染性疾病的病原体进行定性，而且可以定量。主要采用PCR结合ELISA的方法，以降低特异

3、性差及PCR污染带来的误诊问题。目前可以开展分子诊断的感染性疾病病原体主要有结核杆菌（引起结核病）、幽门螺杆菌（与消化性溃疡、胃癌的发生密切有关）、乙型肝炎病毒（引起乙型病毒性肝炎）、丙型肝炎病毒（引起丙型病毒性肝炎）、庚型肝炎病毒（引起庚型病毒性肝炎）、人乳头瘤病毒（主要引起尖锐性湿疣等，其中某些型别可能与宫颈癌的发生密切有关）、汉坦病毒（引起流行性出血热）、类风湿因子（用于辅助诊断类风湿性关节炎）、C反应蛋白（为肺炎球菌的C多糖物质，在急性炎症时增加，主要用于辅助诊断活动性风湿热等）、淋球菌（引起淋病，其中性病淋巴肉芽肿亚种主要引起化脓性淋巴结炎和慢性淋巴肉芽肿）、沙眼衣原体（引起沙眼）、

4、梅毒螺旋体（引起梅毒）、生殖器支原体（引起泌尿生殖系感染与不育）、单纯疱疹病毒（其中HSV-2主要引起原发性生殖器疱疹）、人类嗜T细胞病毒（可引起T细胞白血病）、EB病毒（可能与儿童恶性淋巴瘤、鼻咽癌的发生有密切关系）、巨细胞病毒（孕妇早期子宫内感染可引起死胎、早产和先天畸形）、水痘-带状疱疹病毒（可引起水痘、带状疱疹，孕妇患水痘可引起胎儿畸形、流产和死胎）、卡氏肺囊虫（主要引起AIDS的继发感染）、嗜肺军团菌（引起呼吸道感染）、腺病毒（引起呼吸道、眼结膜或胃肠感染）、伯氏疏螺旋体（引起莱姆病）、阴道毛滴虫（引起滴虫性阴道炎）、疟原虫（引起疟疾）、HIV（引起AIDS）。2. 基因的静态变化2

5、.1 静态突变 点突变：同义突变、无义突变、错义突变、终止密码突变 碱基的置换 颠换：嘌呤换嘧啶；嘧啶换嘌呤； 转换：嘌呤换嘌呤；嘧啶换嘧啶 移码突变：移码 碱基对的缺失：ORF缩短或延长； 碱基对的插入：ORF缩短或延长 片段突变：缺失、重复、重排2.2 动态突变 三核苷酸重复扩增TRED1型疾病的临床及遗传学特征特征HDDRPLASBMASCA1SCA2MJDSCA6SCA7发病年龄1060y10703050305026510602465170遗传方式ADADX连锁ADADADADAD染色体定位4p16.312p13.31Xq11-q126p2312q24.114q24.3-q3119p1

6、33p21.1-p12重复类型CAGCAGCAGCAGCAGCAGCAGCAG基因HDDRPLAARSCA1SCA2MJDCACNLIA4SCA7重复定位编码区，多聚谷氨酰胺编码区，多聚谷氨酰胺编码区，多聚谷氨酰胺编码区，多聚谷氨酰胺编码区，多聚谷氨酰胺编码区，多聚谷氨酰胺编码区，多聚谷氨酰胺编码区，多聚谷氨酰胺正常范围935723123063915291440617718异常范围4012149754072418135376882213038200早发现象有有无有有有有有父母来源父母父母父母父母父=母父=母父母父母蛋白huntingtinAtrophin-1雄激素受体ataxin-1ataxi

7、n-2ataxin-31A电压依赖性钙通道亚单位ataxin-7突变效应囊泡转运，细胞骨架神经元毒性运动神经元毒性细胞降解成分的核内聚集不明不明不明不明注：HD：Huntington舞蹈病； DRPLA：齿状核、苍白球、丘脑下体萎缩；SBMA：脊髓肌萎缩；SCA：脊髓小脑共济失调；MJD：Machado-Joseph病TRED2型疾病的临床及遗传学特征特征FRAXAFRAXEDMFriedreich 共济失调发病年龄出生时出生时1050140遗传方式X连锁X连锁ADAR染色体定位Xq27.3Xq2819q13.2-q13.39q13-q21.1重复类型CCGCCGCTGGAA基因FMR-1(FRAXA)FRAXEDMPKFRDA重复定位5非编码区不明3非编码区内含子正常范围650625537722异常范围200400020020002001200早发现象有不明有无父母来源母源不明父=母母父蛋白FMR1(FMRP)不明强直性肌萎缩蛋白激酶(DMPK)frataxin突变效应突触蛋白翻译的调节异常不明一种蛋白与DMPK RNA上CUG的不恰当结合核编码的线粒体蛋白对铁