教培用遗传病的诊断修改课件

1、遗传病的诊断修改遗传病的诊断修改 第一节 现症患者诊断 (symptomatic diagnosis) 第一节 现症患者诊断 一、常规临床诊断 1. 病史的收集一般病史：患者的一般发病情况。家族史：本病在家族中的发病情况。婚姻史：婚龄、有无近亲结婚等。生育史：生育年龄；子女健康状况；有无流产、 死产、早产；有无药物接触史、放射 线接触史等。 2.症状和体征的了解 遗传病的症状和体征有和其它疾病的共同性，亦有遗传病本身的特殊性。 除注意遗传病的特异性征候群，还应注意身体发育、智力发育、性器官发育情况。 3.临床辅助检查 包括实验室检查、X线、超声、心电图、 脑电图、CT等。 2.症状和体征的了解

2、 二、系谱分析（pedigree analysis） 系谱分析往往是由先证者的症状、体征、实验室检查和其它辅助检查作出疾病的诊断后，追溯到家系中其他成员，写出系谱图。 二、系谱分析（pedigree analysis） 在绘制系谱过程中要注意： 1.系统、完整 *系谱成员应调查三代以上，（包括死者） *凡有近亲婚配、死胎、流产和婴儿死亡等， 也须询问清楚，记录在系谱中。 2.去伪存真 注意区别病人和家属所提供信息的真伪。 在绘制系谱过程中要注意： 3.注意新的基因突变 没有家族史的先证者应考虑是新的基因突变。 例如：假肥大型肌营养不良（DMD）约有1/3的病例为新的基因突变引起的。一般认为是由

3、于患者母亲卵子形成过程中X染色体上DMD基因突变所致。 3.注意新的基因突变 对系谱的分析要注意区别： 1.孟德尔遗传病 包括AD遗传病、AR遗传病、XD遗传病、XR遗传病、YL疾病等。 系谱分析对这类疾病的分析非常有用，分析时要考虑到某些疾病的遗传异质性、不规则外显、外显不全和延迟显性等情况，可能会造成一些临床假象，由于遗传的异质性可能将不同的遗传病误认为同一种遗传病进行分析。 对系谱的分析要注意区别： 1.孟德尔遗传病 2.非孟德尔遗传病 (1)线粒体遗传病： 线粒体基因突变所致的遗传病只通过母系遗传，女性患者的子女都可能患病。线粒体遗传病表现为晚发、进行性加重。 (2)多基因病： 其家族

4、性聚集性可能类似于孟德尔遗传，但不严格遵循孟德尔分离规律。 2.非孟德尔遗传病 3.具有特殊遗传学现象的疾病 (1)基因组印记 部分来自双亲的等位基因和染色体区域的表达不是等同的，这些等位基因在传递上符合孟德尔规律，但在表达方面受传递的双亲性别影响，因而产生母源印记或父源印记时，在系谱分析中要加以注意。 3.具有特殊遗传学现象的疾病 1. 父系印记基因: 来自父系的等位基因的表达被抑制来自母系的等位基因表达 (mono-allelic)2. 母系印记基因:来自母系的等位基因的表达被抑制来自父系的等位基因表达 (mono-allelic)基因印记 1. 父系印记基因: 基因印记 (2)动态突变

5、在孟德尔遗传疾病中，突变后的基因在世代传递中稳定存在，但在三核苷酸重复序列扩展所致的遗传病中，处于突变状态的基因在世代传递中表现为不稳定，其重复单元的数目发生改变。 (2)动态突变 （一）染色体检查 又称核型分析（karyotape analysis)，即通过血液或组织培养制备染色体标本，进而显带、显微摄影，分组排列对比分析。 是确诊染色体病的主要方法。随着显带技术的应用以及高分辩率染色体显带技术的出现和改进，能更准确地判断和发现更多的染色体数目和结构异常综合征，还可以发现新的微畸变综合征。 三、细胞遗传学检查 （一）染色体检查 三、细胞遗传学检查教培用遗传病的诊断修改课件 1.标本来源： 现

6、症病人外周血和身体的各种组织。 2.染色体检查适应证： (1)智能低下、生长迟缓或伴有其他先天畸形者。 (2)夫妇中有染色体异常，如平衡结构重排、嵌合体等。 (3)家族中已有染色体异常或先天畸形个体。 (4)多发性流产的妇女及其丈夫。 (5)原发闭经和男女不育症者。 (6)35岁以上的高龄孕妇。 (7)有两性内外生殖器畸形者。 1.标本来源： （二）性染色质检查 利用发根鞘细胞，皮肤或口腔上皮细胞，绒毛和羊水细胞检查X染色质或Y染色质。用于两性畸形或性染色体数目异常疾病的诊断。 优点是方法简单，有一定价值，但确认仍需依靠染色体检查。 （二）性染色质检查染色质检查 用于由于X染色体数目异常而引起

7、的性染色体畸变综合征检测。如：Turner综合征 X染色质为阴性。 Klinefelter综合征 X染色质为阳性。 2个X染色质染色质检查 2个X染色质 2. Y染色质检查 利用荧光染料盐酸喹吖因等染料进行Y染色质的数目检查。这种检查适用于具有一个或一个以上Y染色体的个体或细胞群。如正常男性只有一个Y小体，而XYY男性有2个Y小体。 可用于性别的鉴定。 2. Y染色质检查 （三）染色体原位杂交 应用生物素、地高辛或荧光染料标记的特异性DNA探针与玻片上的细胞中期染色体或间期核的DNA进行杂交检测。在这些核酸不改变原来结构的情况下，研究核酸片段的位置、相互关系，因此称为原位杂交。 （三）染色体原

8、位杂交 应用生物素、地高辛或荧 荧光原位杂交（FISH）： 用生物素、地高辛配基等标记物标记的DNA探针进行原位杂交后，用荧光标记的生物素亲和蛋白和抗亲和蛋白的抗体进行免疫检测和放大，使探针杂交的区域发出荧光，这种原位杂交称为荧光原位杂交。 可完成非整倍体的检测。 荧光原位杂交（FISH）： 四、生物化学检查 单基因遗传病往往是由于基因突变导致酶和蛋白质的改变或缺如，使一些器官的发育和正常的代谢发生改变，并在临床上表现出一系列症状。 因此，酶和蛋白质的定性和定量分析可反映基因结构的改变，是诊断单基因病的主要方法之一，由于主要采用生化手段故称之为生物化学检查。 四、生物化学检查 单基因遗传病往往

9、是由于基 生化检查主要是对由于基因突变引起的蛋白质和酶结构或功能活性的检测。此外还包括反应底物、中间产物或终产物和受体的结合能力检查。该方法特别适用于分子病、先天性代谢缺陷、免疫缺陷等遗传病的检查。 该方法所用的材料主要有血液、活检组织、尿、粪、阴道分泌物、脱落细胞和培养细胞等。 生化检查主要是对由于基因突变引起的蛋白质和酶结构 （一）酶和蛋白质的分析 利用血液和特定的组织、细胞对酶的活性和蛋白质的含量进行检测。主要方法有：电泳技术，酶活性检测，层析技术，免疫技术，氨基酸顺序分析技术等。 （二）代谢产物的检测 利用血液、尿液和羊水对代谢产物进行质和量的检测。主要方法有：血液滤纸片法，显色反应。

10、 （一）酶和蛋白质的分析 利用血液和特定的组织、第二节 症状前诊断（pre-symptomatic diagnosis） 指在遗传病的临床症状出现前所作的诊断。 是针对一些常染色体显性(AD)遗传病的杂合子个体的一种诊断方法。这些个体往往发病年龄延迟，并已经生育后代，有1/2的可能性将致病基因传给子代，造成子代发病。如果能在杂合子个体生育之前或出现症状之前就作出诊断，可以避免他将致病基因传递给后代，减少遗传病的发病率。第二节 症状前诊断 常染色体显性杂合子个体的症状前诊断方法有三种： 1家系分析法和风险估计 2生化检查 3基因分析 新生儿筛查（neonatal screening）也是一种症状

11、前的诊断。是对已出生的新生儿进行某些遗传病的诊断，是出生后预防和治疗某些遗传病的有效方法。 常染色体显性杂合子个体的症状前诊断方法有三种：第三节 产前诊断（prenatal diagnosis） 产前诊断又称宫内诊断（intrauterine diagnosis）是对胚胎或胎儿在出生前是否患有某种遗传病或先天畸形作出准确的诊断。 第三节 产前诊断 产前诊断又称宫内诊断（intrau 一、产前诊断的适应征 135岁以上的高龄孕妇或夫妇一方有明显致畸因素接触史； 2夫妇之一有染色体数目或结构异常者；或曾生育过染色体病患儿的孕妇； 3已知或推测孕妇是AR或XR携带者；曾生育过某种单基因遗传病患儿的孕

12、妇； 一、产前诊断的适应征 135岁以上的 4曾生育过先天畸形（尤其是神经管畸形）的孕妇； 5有原因不明的自然流产，畸胎，死产及新生儿死亡的孕妇。 6. 有遗传病家族史，又系近亲结婚的孕妇。 4曾生育过先天畸形（尤其是神经管畸二、产前诊断的方法 仪器诊断 包括：X线检查 超声波检查 胎儿镜检查 细胞学方法（染色体检查；染色质检查） 生化方法（蛋白质或酶检查；代谢产物检查） 分子生物学方法（基因分析） 利用限制酶酶切技术、分子杂交技术、PCR技术等分子生物学手段，对羊水细胞、绒毛或其他胎儿组织中提取的DNA进行基因诊断。 二、产前诊断的方法 仪器诊断 三、产前诊断的标本及采集技术可用于检测的标本

13、： 羊水上清液、羊水细胞 绒毛 脐带血、孕妇外周血中胎儿细胞 孕妇血清和尿液 受精卵、胚胎组织 三、产前诊断的标本及采集技术可用于检测的 羊膜穿刺术（amniocentesis） 羊膜穿刺术一般在妊娠1618周时进行。因为此时羊水量多、胎儿浮动，穿刺时容易进针，且不易伤及胎儿。取材最好是在B超监视下进行。 对抽取的羊水及其中的胎儿脱落细胞进行细胞培养，分析染色体以及生化和基因的检测。 羊膜穿刺术（amniocentesis） 绒毛吸取术 （chorionic villus aspiration sampling, CVS） 绒毛吸取术一般可在妊娠早期79周时进行。取样最好在B超监视下进行。通过

14、该技术获得绒毛，可作为胎儿性别鉴定、核型分析、生化检查和DNA分析。 绒毛吸取术 绒毛吸取术一般可在妊娠早期7 脐带穿刺术（cordocentesis） 脐带穿刺术可在B超监视下进行。用一细针经孕妇腹壁进入胎儿的脐带，抽取胎儿脐静脉血。 一般在孕中期（妊娠18周）进行。 脐血可作染色体或血液学各种检查，亦可用于因羊水细胞培养失败、DNA分析无法诊断而能用胎儿血浆或血细胞进行生化检测的疾病、或在错过绒毛和羊水取样时机时进行。 脐带穿刺术（cordocentesis） 孕妇外周血分离胎儿细胞分离 孕妇外周血分离胎儿细胞是一项非创伤性产前诊断技术，并易于被孕妇接受。孕妇外周血中的胎儿细胞至少有3种，

15、即滋养叶细胞、有核红细胞和淋巴细胞。 目前许多学者都致力于解决胎儿细胞的识别、富集和如何排除母血的“污染”等。此方法将以简便、经济的特点在遗传病的预防中发挥作用。 孕妇外周血分离胎儿细胞分离四、植入前诊断（preimplantation diagnosis） 植入前诊断是利用微操作技术和DNA扩增技术对胚泡植入前进行检测。 植入前遗传学诊断（preimplantation genetic diagnosis,PGD） 是指用分子或细胞遗传学技术对体外受精的胚胎进行遗传学诊断，确定正常后再将胚胎植入子宫。 四、植入前诊断（preimplantation diagno 获得植入前胚胎的主要方法：

16、子宫冲洗 体外授精 植入前诊断的基本技术： （1） 胚胎组织微活检： 目前多采用在68个细胞期，通过显微操作技术取出12个细胞进行染色体或基因的检查。 获得植入前胚胎的主要方法： （2） PCR技术： 单细胞PCR技术主要用于单基因遗传病的诊断。采用引物延伸预扩增技术，以随机引物对单个细胞基因组进行全基因扩增，使单个细胞的多位点分析成为可能。荧光PCR也是常用的技术。 （3） FISH技术： 该技术利用荧光标记的特定探针与固定在玻片上的卵裂球细胞核进行杂交，在显微镜下鉴定染色体是否存在单体、三体等异常。 （2） PCR技术：第四节 基因诊断 （gene diagnosis） 采用分子生物学方法

17、在DNA水平或RNA水平对某一基因进行分析，从而对特定的疾病进行诊断。 第四节 基因诊断 脐带血、孕妇外周血中胎儿细胞来发展十分迅速的大规模、PKU家系PAH基因STR连锁分析DMD基因缺失的多重PCR系谱分析对这类疾病的分析非常有用，分析时要考虑到某些疾病的遗传异质性、不规则外显、外显不全和延迟显性等情况，可能会造成一些临床假象，由于遗传的异质性可能将不同的遗传病误认为同一种遗传病进行分析。Klinefelter综合征植入前诊断是利用微操作技术和DNA扩增技术对胚泡植入前进行检测。ASO HybridizationNormal probeRFLP、VNTR、SSCP、AMPFLP等技术均可用

18、于连锁分析。一般在孕中期（妊娠18周）进行。此外还包括反应底物、中间产物或终产物和受体的结合能力检查。Western印迹杂交（molecular hybridization）产前诊断又称宫内诊断（intrauterine diagnosis）是对胚胎或胎儿在出生前是否患有某种遗传病或先天畸形作出准确的诊断。 基因诊断的特点: (1)针对直接病因诊断。 (2)特异性强，灵敏度高。 (3)适应性强,诊断范围广，因基因探针可为任何来源、任何种类，其探针序列可为未知或已知，待检测的目的基因可为一个特定基因或基因组合。 (4)目的基因是否处于活化状态均可，无组织和发育特异性，因此可用于检测一些具有组织表

19、达特异性和分化阶段表达特异性的基因。脐带血、孕妇外周血中胎儿细胞 基因诊断的特点: 基因诊断的样本： 可以是任何有核细胞，包括： (1)外周血白细胞、口腔黏膜细胞。 (2)活检标本、石蜡包埋的组织块。 (3)沉淀细胞（唾液、痰液、尿液）。 (4)羊水细胞、绒毛细胞、进入母体循环的胎儿细胞。 基因诊断的样本： （一）基因诊断的基本技术 分子杂交技术 聚合酶链式反应(PCR)技术 DNA序列测定技术 基因芯片技术 （一）基因诊断的基本技术 1.分子杂交技术 （molecular hybridization） 原理：双链DNA在加热到一定温度以上或在碱性溶液中会变性成为两条单链，互补的两条DNA单链

20、在一定条件下结合成为双链。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。 1.分子杂交技术 因此 ，当一段已知基因的核酸序列作为探针，与变性后的单链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。 因此 ，当一段已知基因的核酸序列作为探针，与变 基因探针（probe）： 是一段带有标记的，与待测基因有关的核苷酸序列。 探针种类: 基因组探针（genomic probe） cDNA探针（cDNA probe） 寡核苷酸探针（oligonucleotide

21、probe） 基因探针（probe）：杂交方法： 斑点杂交 Southern杂交 Northern杂交 Western印迹杂交 原位杂交 寡核苷酸探针杂交杂交方法： 2.聚合酶链反应 （polymerase chain reaction，PCR） 聚合酶链反应技术是在体外迅速的选择扩增特定的靶DNA的方法。又称体外DNA克隆技术。 PCR的原理： （1）按靶DNA片段的5和3端的碱基顺序各合成两条引物（长约20个碱基的寡核苷酸）； （2）将待测DNA变性后，加入四种单核苷 （dNTP），引物和耐热DNA聚合酶（Taq 酶）； 2.聚合酶链反应 （3）反应液进行热循环，每一周期经过变性（9295

22、），复性（4060）和延伸（6572）三个阶段产生倍增的DNA。一般进行2040个周期。PCR原理示意图 （3）反应液进行热循环，每一周期经过变性（9295 Maxan和Gilbert首先建立了化学方法，Sanger建立了DNA测序的酶学方法。 最新的DNA自动测序法以不同荧光色素标记的四种不同脱氧核苷酸为原料进行酶促合成反应，经过凝胶电泳分离，应用激光分析及计算机处理就能直接读出碱基顺序。极大地推进了生命科学的发展和人类基因组计划的进程，而且测序的长度可以达到1000bp以上。测序技术( DNA sequencing） Maxan和Gilbert首先建立了化学方法，San DNA测序（DNA

23、 Sequencing)是检测未知突变和已知突变基因的最基本和最重要的实验手段。 DNA荧光自动测序法示意图 DNA测序（DNA Sequencing)是检测未知 基因芯片技术是近年来发展十分迅速的大规模、高通量分子检测技术。其基本原理是核酸杂交，其基本过程是将许多特定的寡核苷酸片段或基因片段作为探针，有规律地排列固定于支持物上，形成矩阵点。现在的技术可以做到在1cm2上排列成千上万个“点”。 4.基因芯片技术(gene chip) 基因芯片技术是近年 4.基因芯片技术(gene 样品DNA/RNA通过PCR扩增、体外转录等技术掺入荧光标记分子，然后按碱基配对原理进行杂交，再通过荧光检测系统等

24、对芯片进行扫描，并配以计算机系统对每一探针上的荧光信号做出比较和检测，得出所要的信息。基因芯片工作流程示意图 样品DNA/RNA通过PCR扩增、体外转录等技术掺入 （二）基因诊断的途经 1.直接诊断 检测突变基因 直接诊断是直接检测致病突变的基因。它通常使用基因本身或紧邻的DNA序列作为探针，或通过PCR扩增产物，以探查基因无突变、缺失等异常及其性质，这称为直接基因诊断，它适用已知基因异常的疾病。 （二）基因诊断的途经 当致病基因的某种突变类型与发病有直接的因果关系,或者对致病基因以及分子机制已完全了解,或者对致病基因以及分子机制部分了解但已知其中规律,可应用此途径。 当致病基因的某种突变类型

25、与发病有直接的因果关系, 2. 间接诊断 基因连锁分析 当致病基因虽然已知但其异常尚属未知或突变类型较多时；或致病基因本身尚属未知时，但被检测基因有紧密连锁的DNA多态标记，可以通过对受检者及其家系进行连锁分析，以推断前者是否获得了带有致病基因的染色体。 2. 间接诊断 基因连锁分析 连锁分析多使用基因组中广泛存在的各种DNA多态性位，特别是基因突变部位或紧邻的多态性位点作为标记。RFLP、VNTR、SSCP、AMPFLP等技术均可用于连锁分析。 连锁分析多使用基因组中广泛存在的各种DNA多态性 （三）基因诊断的方法选择： 各种遗传病的基因异常是不同的，同一遗传病也可以有不同的基因异常，但这些

26、异常大体可分为基因缺失和突变两大类型。根据对基因异常类型的了解，可以采用不同的诊断方法。 （三）基因诊断的方法选择： 各种遗传病的基因异常是Mutation probe如果能在杂合子个体生育之前或出现症状之前就作出诊断，可以避免他将致病基因传递给后代，减少遗传病的发病率。荧光PCR也是常用的技术。2夫妇之一有染色体数目或结构异常者；该方法特别适用于分子病、先天性代谢缺陷、免疫缺陷等遗传病的检查。(3)适应性强,诊断范围广，因基因探针可为任何来源、任何种类，其探针序列可为未知或已知，待检测的目的基因可为一个特定基因或基因组合。（pre-symptomatic diagnosis）PAH基因Sph

27、切点 Sph酶对PKU的RFLP分析也须询问清楚，记录在系谱中。(1)基因组印记植入前遗传学诊断(4)羊水细胞、绒毛细胞、进入母体循环的胎儿细胞。如果能在杂合子个体生育之前或出现症状之前就作出诊断，可以避免他将致病基因传递给后代，减少遗传病的发病率。PCR的原理：(symptomatic diagnosis)cDNA探针（cDNA probe）（chorionic villus aspiration sampling, CVS）52外显子区段缺失；子宫冲洗 遗传的基因诊断方法基因异常 方法 探针、引物或限制酶基因缺失 基因组DNA印迹杂交 缺失基因的探针 PCR扩增 引物包括缺失或在缺失部位内

28、点突变 RFLP分析 突变导致其切点消失的限制酶 ASO杂交 正常和异常的ASO探针 PCR产物的多态性分析 引物包括突变部位 （RFLP、SSCP、DGGE）基因已知 基因内或旁侧序列多态性 基因内或旁但异常不明 （RFLP、 SSCP、AMP-FLP） 侧序列探针或引物 连锁分析 基因未知 与疾病连锁的多态性， 与疾病连锁的多态 如SSCP、AMP-FLP连锁分析， 位点探针或引物 RFLP位点单体型连锁分析Mutation probe （三）基因诊断在遗传病诊断中的应用 1.对单基因病的基因诊断 （1）点突变型遗传病的基因诊断 镰状细胞性贫血的基因诊断 （三）基因诊断在遗传病诊断中的应用

29、 镰状细镰状细胞贫血(HbS)： 第57位密码子Mst： CCTNAGGA： CCTGAGGAGS： CCTGTGGAGAA AS SS 1.2 Kb 0.2Kb1.40 Kb1.20 Kb0.20 Kb镰状细胞贫血(HbS)： 第57位密码子MstASO HybridizationPKU, ARNormal probeMutation probeASO HybridizationPKU, ARNormal 无过氧化氢酶血症（acatalasemia) 是一种常染色体隐性遗传病，患者过氧化氢酶活性只有正常人的0.2%0.4%，杂合体血液中过氧化氢酶活性则处于中间水平。过氧化氢酶基因由13个外显

30、子和12个内含子组成。应用32P标记PCR反应中底物方法，扩增第4个外显子和内含子附近的203bp片段，应用SSCP法可清楚地判断患者和杂合体。 PCR-SSCP法检测无过氧化氢酶血症 无过氧化氢酶血症（acatalasemia) PCaa/aa aa/- aa/a- a-/- -/-14kb10kb10kb 4kbBamH IBamH I左侧：16号染色体上携有数目不同的基因右侧：a基因探针杂交的结果1) -地贫基因缺失的诊断正常贫血症状携带者HbH（2）基因缺失型遗传病的诊断aa/aa aa/- aa/a- a-/- 2) DMDBMD的缺失型诊断： DMD基因缺失的多重PCRPrn.启动子；1.正常，九条带；2.基因全缺失；3.启动子区缺失；4.第3外显子缺失；5.第13外