25 基因诊断与基因治疗
遗传病的基因诊断与治疗
遗传病的基因诊断与治疗近年来，随着医学科学的进步和科技的发展，基因诊断和基因治疗成为了医学领域的新热点。
在遗传病领域，基因诊断和基因治疗更是给患病者带来了新的希望。
本文将着重探讨遗传病的基因诊断和治疗。
一、什么是遗传病？遗传病是由基因突变引起的致病性疾病，其传播是通过家族遗传方式进行的。
遗传病有许多种，如囊性纤维化、血友病、地中海贫血等。
这些疾病严重影响病人的健康，甚至缩短他们的寿命。
对于家族中患有遗传病的人来说，缓解和治疗病情是非常重要的。
二、基因诊断基因诊断是指在病人的基因内部寻找突变位点，并据此筛查出患有遗传病的人。
通过对遗传病的基因诊断，可以及早发现疾病，避免延误治疗时机。
而对于家族中无患病史的人来说，基因诊断也可以预防遗传病在他们的后代中的发生。
1. 基因检测技术基因检测技术是基因诊断的核心技术之一。
目前主要有三种常见基因检测技术：测序、肉眼观察和电泳。
- 测序：指通过基因测序，逐一解析基因结构来寻找突变位点。
这种技术需要昂贵的仪器和实验条件，虽然可以在极微量级别下对基因进行分析，但也带有较高的错误率，是最耗时和费用的一种技术。
- 肉眼观察：指对基因外部的表现进行观察。
如有的疾病患者的眼睛有特殊的表现，如牛眼，这叫眸样。
- 电泳：是一种常用的迅速检测技术，利用电场和凝胶介质将基因按大小分离，再通过染色进行分析。
2. 遗传测试遗传测试也是一种基因诊断方法。
对于有遗传病家族史的人，可以通过遗传测试来探测是否存在某种具有遗传序列的变异。
遗传测试通常是需要血样或唾液样本。
三、基因治疗基因治疗是一种新兴的治疗方式，对于一些难以治愈的疾病，基因治疗可以带来一线希望，如囊性纤维化、血友病等。
基因治疗有两种常见方式:基因替换和基因编辑。
1. 基因替换基因替换通过对病人的患病基因进行修复或更换，来修复病人患有遗传病时出现的基因缺陷。
2. 基因编辑基因编辑指要对生物体进行基因组的修改和编辑，以纠正某些基因突变。
2021年新课标新高考生物复习课件：专题25 基因工程与蛋白质工程
(2)基因治疗 a.概念:把⑤ 正常基因 导入病人体内,使该基因的表达产物发挥功能,从 而达到治疗疾病的目的。
b.
c.成果:将腺苷酸脱氨酶基因转入取自患者的淋巴细胞中,使淋巴细胞能产 生腺苷酸脱氨酶,然后,再将这种淋巴细胞转入患者体内,从而治疗复合型 免疫缺陷症。
二、蛋白质工程 1.蛋白质工程崛起的缘由 (1)基因工程的实质:将一种生物的基因转移到另一种生物体内,后者可以 产生它本不能产生的蛋白质,进而表现出新的性状。 (2)基因工程的不足:在原则上只能产生自然界已存在的蛋白质。 2.蛋白质工程的基本原理
物反应器”。 因此以胡萝卜为转化受体,研究FMDV的VP1基因在转基因 胡萝卜中的表达情况 , 为进一步研究利用转基因植物生产口服疫苗提供 了一条新途径。 问题探究 (1)构建基因表达载体的目的是什么? (2)将VP1基因转入胡萝卜细胞最常用的是什么方法?其原理是什么? (3)一般来说,切割目的基因或运载体为何使用两种不同的限制酶? 要点点拨 (1)使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一 代,同时,使目的基因能够表达和发挥作用。 (2)将目的基因(VP1基因)导入植物细胞最常用的是农杆菌转化法。当植 物体受到损伤时,伤口处的细胞会分泌大量的酚类化合物,吸引农杆菌移向 这些细胞,这时农杆菌中的Ti质粒上的T-DNA(可转移的DNA)可转移至受 体细胞,并且整合到受体细胞染色体的DNA上,利用这一特点,可将目的基
d.扩增过程
过程 变性 复性
延伸
说明
图解
当温度上升到90 ℃以上时,双链 DNA解聚为单链
温度下降到50 ℃左右,两种引物 通过碱基互补配对与两条单链 DNA结合
72 ℃左右时,Taq DNA聚合酶活 性高,可使DNA新链由5'端向3' 端延伸
基因诊断与基因治疗
（1）DNA模板的变性 DNA模板的变性 模板的
将待扩增DNA加热到95 左右，使双链DNA DNA解开成 将待扩增DNA加热到950C左右，使双链DNA解开成 DNA加热到
使模板DNA或延伸后的双链DNA DNA或延伸后的双链DNA发生热变性 为单链（即：使模板DNA或延伸后的双链DNA发生热变性 ），
PCR技术在模板、dNTP、Mg2+等条件下，用耐热 技术在模板、dNTP、 等条件下， 技术在模板 Taq酶代替DNA聚合酶 用合成的DNA引物代替RNA 酶代替DNA聚合酶， DNA引物代替RNA引 的Taq酶代替DNA聚合酶，用合成的DNA引物代替RNA引 经过DNA变性、引物与模板结合 复性）和延伸3 DNA变性 模板结合（ 物，经过DNA变性、引物与模板结合（复性）和延伸3 个步骤的循环过程（25∼30个循环），目的DNA可 个循环），目的DNA 个步骤的循环过程（25∼30个循环），目的DNA可扩增 100万倍以上 万倍以上。 100万倍以上。
并游离于反应体系中作为模板； 并游离于反应体系中作为模板；
（2）模板与引物的结合（退火或复性） 模板与引物的结合（退火或复性）
将体系温度降至合适温度（ 左右） 将体系温度降至合适温度 （ 550C 左右 ） ， 使加入 的引物与模板DNA两端 碱基序列互补结合。 的引物与模板DNA两端（3ˊ端）碱基序列互补结合。 DNA两端（
固 相 支 持 物
B
本法优点： 本法优点：
16 特异性强，对样本纯度要求不高，定量较准确。 特异性强，对样本纯度要求不高，定量较准确。
situ） （6）原位杂交（nucleic acid hybridization in situ） 将标记探针与细胞或组织切片中的核酸进行杂交， 将标记探针与细胞或组织切片中的核酸进行杂交， 进而检测特异的DNA RNA序列 DNA或 序列。 进而检测特异的DNA或RNA序列。 有 细胞原位杂交 组织切片原位杂交 三类杂交
基因诊断与基因治疗
基因诊断与基因治疗高二（3）班何盼一．基因诊断与基因治疗的名词解释及概况：基因诊断：指利用现代分子生物学和分子遗传学的技术方法，直接检测基因结构及其表达水平是否正常，从而对疾病做出诊断的方法。
基因治疗：早期指用正常的基因整合入细胞基因组以校正和置换致病基因的一种治疗方法。
目前指将某种遗传物质转移到患者细胞内，使其在体内发挥作用，以达到治疗疾病目的的方法。
用于基因诊断的常用技术包括RFLP分析、ASO杂交法、PCR和限制性内切酶酶谱分析等。
基因诊断最准确的方法是基因测序。
目前，基因治疗所采用的方法分为基因矫正、基因置换、基因增补和基因失活等。
1990年9月，全世界第一例基因治疗成功的疾病是SCID，其所用的基因是ADA基因。
二．基因诊断与其他诊断方法相比其诊断特点：a）以基因作为检查材料和探查目标，属于“病因诊断”，针对性强。
b）分子杂交技术选用特定基因序列作为探针，故有很高的特异性。
c）由于分子杂交和PCR技术都具有放大效应，故诊断灵敏度很高。
d）适用性强，诊断范围广。
检测目标可为内源基因也可为外源基因。
三．基因诊断在医学中的应用。
目前，基因诊断已得到广泛应用。
a）用于遗传病，对遗传病的防治和预防性优生有实际意义。
B）用于肿瘤性疾病，除用于研究外，还可进行肿瘤的诊断、分类分型和预后检测，以指导抗癌。
c）用于感染性疾病既可检出正在生长的病原体，也可检出潜伏的病原体。
d）用于传染性流行病病原体的检测，有助于了解变异情况，指导预测。
e）有助于判断某些重大疾病的易感性，如HLA-DR4基因与RA相关。
f）在器官移植中的应用g）在法医学中有利于物证的检测。
四．基因治疗的基本过程。
基本过程如下：a）治疗基因的选择选择对疾病有治疗作用的特定目的基因是治疗的首要问题。
b）基因载体的选择有病毒载体和非病毒载体。
常用病毒载体，如逆转录病毒等。
c）靶细胞的选择仅限选择体细胞，如淋巴细胞、造血细胞，上皮细胞等。
d）基因转移是重要环节。
基因诊断与基因治疗的伦理问题、基本原则与发展趋势
基因诊断与基因治疗的伦理问题、基本原则与发展趋势
随着基因技术的不断发展，基因诊断和基因治疗成为现代医学的热门领域。
然而，这一领域也带来了许多伦理问题。
本文将探讨基因诊断和基因治疗的伦理问题、基本原则与发展趋势。
首先，基因诊断和基因治疗的伦理问题主要涉及到隐私保护、公平性、自主决策等方面。
例如，基因诊断和基因治疗需要获取患者的基因信息，如何保护这些信息的隐私性，防止被滥用或泄露，是一个重要的伦理问题。
此外，基因诊断和基因治疗的费用高昂，如何保证公平性，使得所有患者都能够享受到这些技术的好处，也是一个重要的伦理问题。
最后，基因诊断和基因治疗涉及到患者的自主决策，如何保证患者有足够的信息和知情权，能够做出理性的决策，也是一个重要的伦理问题。
其次，基因诊断和基因治疗的实践应遵循的基本原则包括：患者的尊重、公平性、隐私保护、知情权、自主决策等。
尊重患者的权利和尊严是医学伦理的基本原则，也是基因诊断和基因治疗实践的核心原则。
保证公平性、隐私保护、知情权和自主决策，是实现基因诊断和基因治疗伦理的基本要求。
最后，基因诊断和基因治疗的发展趋势包括：个体化治疗、基因编辑、人类基因组计划等。
个体化治疗是基于基因诊断的结果，针对患者的个体基因特征，提供个体化的治疗方案。
基因编辑是指通过改变人类基因结构来治疗和预防疾病，这是一项具有潜在风险和争议的技术。
人类基因组计划则是通过对人类基因组的深入研究，推动基因
技术的发展和应用。
总之，基因诊断和基因治疗是现代医学的重要领域，但也带来了许多伦理问题。
实践应遵循基本原则，同时也要关注发展趋势，促进基因技术的发展和应用。
基因诊断与基因治疗
突变型探针．在基因诊断时，只需用PCR扩增受检者目 的DNA片段，再分别与上述探针杂交．
PCR-ASO
ASO1 ASO2
N
H M
N：正常基因；H：杂合子基因；M：突变基因
（三）单链构象多态性分析
（single-strand conformation polymorphism, SSCP）
repeats, STRs ,mini- satellites ) 1990s 单核苷酸多态性 (single-
nucleotide polymor-phisms SNPs)
RFLPs
• 由于DNA 变异产生新的酶切位点或原有的 酶切位点消失，在用限制性核酸内切酶消 化时产生不同长度或不同数量的片段。
（一）核酸分子杂交
（二） PCR在基因诊断中的应用
• RT-PCR • 荧光定量PCR • 多重-PCR • PCR-ASO • AS-PCR • PCR-SSCP • PCR-RFLP
PCR-ASO
Allele specific oligonucleotide, ASO 等位基因特异性寡核苷酸分子杂交
• 主要用于一些基因较大且突变类型不清楚 的单击因遗传病的诊断。
PCR-RFLP
镰状红细胞贫血的间接基因诊断
——β-珠蛋白RFLP标记的连锁分析
NH
7.6kb
正 常 HapⅠ
13kb
患 者 HapⅠ
HapⅠ
HapⅠ
P 13kb 7.6kb
Southern印迹杂交
N：正常；H：杂合子；P：患者（纯合子）；黄色区域为探针
• 以SNP单倍型（多位点SNP 分析）为遗传标志，结合
基因诊断与基因治疗习题及答案
第十八章基因诊断与基因治疗一、填空题1. 基因突变可导致____的改变，从而引起____。
2. 基因变异包括____和____。
3. 内源性基因变异包括____、____、____和____等。
4. 外源性基因变异是指____疾病。
5. 基因诊断常用技术方法有____、____、____和____。
6. 核酸分子杂交技术是依据____、____和____原理设计的技术方法。
7. 常用固相核酸杂交方法有____、____、____、____、____和____等。
8. PCR是____的缩写，译为____。
9. PCR过程由____、____和____步骤组成。
10. 生物芯片技术包括____、____、____、____、____和____。
11. 基因测序是将有关基因进行____，测出____，从中找出____所在。
12. 基因治疗在概念上分为____和____。
目前普遍接受的是____。
13. 基因治疗的总体策略主要有____、____、____、____、____、____和____等。
14. 基因治疗的基本程序包括____、____、____、和____。
15. 获得治疗性基因的方法包括____、____、____、和____。
16. 常被用于基因治疗的基因转移载体有____、____和____。
17. 基因治疗中的靶细胞也称为____细胞，靶细胞有____和____两大类。
18. 基因转移方法概括地讲有____、____和____等。
二、名词解释19. 基因诊断20. 基因治疗21. 核酸分子杂交22. Southern blotting23. 生物芯片24. 免疫基因治疗25. 基因矫正26. 基因置换27. 基因增补28. 基因失活29. 自杀基因30. 夹心杂交31. 引物32. Northern blotting33. PCR三、问答题34. 简述基因诊断的特点。
35. 简述分子杂交程序。
基因诊断与基因治疗
第二十一章基因诊断与基因治疗测试题一、A型选择题1．内源基因的变异并不包括A．基因结构突变B．基因重排C．病原体基因侵人体内D．基因表达异常E．基因扩增2．病原体基因侵人人体主要引起哪种疾病？A．遗传病B．肿瘤C．心血管疾病D．传染病E．高血压3．内源基因结构突变发生在生殖细胞可引起哪种疾病？A．遗传病B．肿瘤C．心血管疾病D．传染病E．高血压4．下列何种方法不是基因诊断的常用技术方法A．核酸分子杂交B．基因测序C．细胞培养D．RFLP分析E．PCR5．目前认为最为确切的基因诊断方法是A．核酸分子杂交B．基因测序C．细胞培养D．RFLP分析E．PCR6．下列哪种方法不是目前基因治疗所采用的方法A．基因缺失B．基因矫正C．基因置换D．基因增补E．自杀基因的应用7. 目前基因治疗中选用最多的基因载体是A．质粒B．噬菌体C．脂质体D．逆转录病毒E．腺病毒相关病毒8．下列哪种方法不属于非病毒介导基因转移的物理方法？A．电穿孔B．脂质体介导C刀NA直接注射法D．显微注射E．基因枪技术9．下列哪种方法属于非病毒介导基因转移的化学方法？A．电穿孔B．基因枪技术C．DNA直接注射法D．显微注射E．DEAE一葡聚糖法10．利用正常机体细胞中不存在的外源基因所表达的酶催化药物前体转变为细胞毒性产物而导致细胞死亡的基因治疗方法是A．基因灭活B．基因矫正C．基因置换D．基因增补E．自杀基因的应用11．利用特定的反义核酸阻断变异基因异常表达的基因治疗方法是A．基因灭活B．基因矫正C．基因置换D．基因增补E．自杀基因的应用12．通过目的基因的非定点整合，使其表达产物补偿缺陷基因的功能或加强原有功能的基因治疗方法是A．基因灭活B．基因矫正C．基因置换D．基因增补E．自杀基因的应用13．将变异基因进行修正的基因治疗方法是A．基因灭活B．基因矫正C．基因置换D．基因增补E．自杀基因的应用二、B型选择题A．遗传病B．肿瘤C．心血管疾病D．传染病E．高血压1．病原体侵人人体主要引起哪种疾病？2．内源基因结构突变发生在生殖细胞所引起的疾病是A．基因灭活B．基因矫正C．基因置换D．基因增补E．自杀基因的应用3．将变异基因进行修正的基因治疗方法是4．将正常基因经体内基因同源重组原位替换致病基因的基因治疗方法是5．利用特定的反义核酸阻断变异基因异常表达的基因治疗方法是三、X型选择题1．内源基因的结构突变包括A．点突变B．基因重排C．基因扩增D．基因表达异常2．基因诊断的常用技术方法有A．细胞培养B．基因测序C．PCRD．核酸分子杂交3．目前基因治疗的方法有A．基因矫正B．基因置换C．基因增补D．应用自杀基因4．在目前基因治疗中常选用的基因载体是A．质粒B．腺病毒C．逆转录病毒D．腺病毒相关病毒5．以核酸分子杂交为基础的基因诊断方法有A．限制性核酸内切酶酶谱分析法B．DNA限制性片段长度多态性分析法C．基因序列测定D．等位基因特异寡核着酸探针杂交法四、填空题1．基因变异致病的主要类型是和。
基因诊断与基因治疗
三、基因治疗
基因治疗中最核心的问题则是对细胞中的缺陷基因进行修正
或补充 注意: 由于外源遗传物质可能影响生物的群体遗传特征。因此， 目前的基因治疗主要限于生物的体细胞，而生殖细胞和受精 卵则禁止使用。
基因治疗类型
体外基因治疗
体内基因治疗
健康的（已经 过基因修饰） 和病变的基因 在细胞内并存
父
甲
乙
母
二、基因芯片技术
基因芯片概念:基因芯片，也叫
DNA芯片,是将大量特定序列的 DNA核酸分子（分子探针）固定在 经过处理后的尼龙膜,玻璃片,硅片 上 从而大量快速、平行高效地对碱 基序列进行测定和定量分析的一种 类似电脑的芯片。 原理:利用碱基的互补配对原则,分 子杂交原理 材料:分子探针,尼龙膜,玻璃片,硅片
基因治疗遗传病
1990年9月14日，安德森将经过改造的 含有健康基因的白血球输入因腺苷脱氨酶缺 乏造成先天性免疫功能不全，只能生活在无 菌的隔离帐里的4岁女孩的左臂静脉血管， 以后的10个月内她又接受了7次同样的治疗。 1991年1月，另一名患同样病的女孩也接受 了同样的治疗。两患儿经治疗后，免疫功能 日趋健全，走出了隔离帐，过上了正常人生 活，并进入普通小学上学。
基因治疗的发展
基因治疗3个阶段： 1980—1989年为准备期。在临床前研究和舆论 准备。 1990—1995年为狂热期。1990年9月第一例成 功，带来一片狂热。一些关键技术没有解决， 在临床应用中碰壁也是正常的。 1996年进入理性期。对临床试验进行评估，提 出关键问题进行研究，从狂热转入理性化的 正常轨道。
恶性肿瘤基因诊断过程
归纳： 从恶性肿瘤基因诊断了解基因诊断
的一般程序
１构建基因探针（已知该致病基因的核酸序列） ２获取待测组织单链ＤＮＡ（进行ＰＣＲ扩增，后 加热得到） ３将待测组织单链转到尼龙膜上（观察基因探针和它能 否进行杂交） 结果上：有杂交ＤＮＡ分子的说明待测组织中 有已知该致病基因的核酸序列
基因诊断和基因治疗
xx年xx月xx日
目 录
• 基因诊断 • 基因治疗 • 基因诊断和基因治疗的比较 • 基因诊断和基因治疗的研究方向 • 结论与展望
01
基因诊断
基因诊断的基本原理
01
基因诊断是基于人类基因组的变异和其他特征，利用分子生物学技术，对疾病 进行诊断和治疗的方法。
02
基因诊断的基本原理包括基因突变、基因表达和基因调控等方面，通过检测和 分析这些基因的变化，可以确定是否存在与特定疾病相关的基因变异或其他异 常。
疗的联合应用以及长期疗效和安全性等问题。
跨学科交叉研究方向
基因与表型组学研究
结合基因组学、表型组学等多种研究手段，深入探讨人类遗传和表型多样性的基础和机制 。
基因诊疗技术与其他技术的融合
将基因诊疗技术与细胞生物学、免疫学、生物材料学等领域的技术和方法相结合，开发更 加综合、高效、安全的技术和方法体系。
基因诊断的未来发展趋势
随着分子生物学技术的不断进步，基因诊 断将更加准确、快速和便捷，有望在更多 疾病的早期诊断和筛查中发挥作用。
VS
基因治疗的未来发展趋势
随着基因治疗研究的深入，未来有望应用 于更多遗传性疾病和复杂疾病的治疗，同 时也会与其它治疗手段相结合，形成更为 有效的综合治疗方案。
04
基因诊断和基因治疗的研究方向
基因诊断和基因治疗可以促进个体化医疗和精准医疗的发展， 提高医疗水平和效率。
未来研究和实践的挑战与机遇
• 挑战 • 基因诊断和基因治疗技术的研究和应用受到伦理、安全和法律等方面的限制。 • 基因诊断和基因治疗需要高昂的成本和技术支持，难以在广大患者中普及。 • 目前尚缺乏对基因诊断和基因治疗相关技术和方法的统一规范和标准。 • 机遇 • 随着科学技术的不断发展和创新，基因诊断和基因治疗技术将不断进步，并逐渐降低成本和技术门槛。 • 随着医疗保健意识的提高和医疗技术的普及，越来越多的人将接受基因诊断和基因治疗。 • 国家和地方政府逐渐加大对基因诊断和基因治疗技术的研究和投入，为相关领域的发展提供了有力支持。
基因诊断和基因治疗
技术挑战
检测灵敏度和特异性
提高基因诊断的灵敏度和特异性是关键技术挑战，以确保准确检 测出基因突变。
基因治疗载体
寻找安全、有效的基因治疗载体是另一个技术难题，以确保基因 能够准确传递至病变细胞。
基因编辑精度
提高基因编辑技术的精度，降低脱靶效应，是当前基因治疗领域 的重要挑战。
伦理挑战
01
02
03
人类基因编辑
02
03
技术创新驱动
政策支持
基因技术的不断创新和发展将进 一步推动基因诊断和基因治疗市 场的增长。
政府对基因诊断和基因治疗的政 策支持将有助于市场的快速发展 。
社会影响
提高疾病预防和治疗效果
基因诊断和基因治疗有助于更早发现遗传性疾病，提高预防和治 疗效果。
改变医疗模式
基因诊断和基因治疗将推动医疗模式从传统治疗向精准医疗转变。
体内基因治疗是将含有正常基 因的载体直接注射到患者体内 ，使载体感染病变细胞并导入 正常基因。
体外基因治疗则是将患者的病 变细胞取出，在体外进行基因 改造后再回输到患者体内。
基因治疗的应用
基因治疗在遗传性疾病、肿瘤 、感染性疾病等领域具有广泛
的应用前景。
在遗传性疾病方面，基因治疗 可以通过纠正缺陷基因的表达
基因诊断的原理
基因诊断基于遗传学和分子生物学原 理，通过检测基因序列的变异来分析 个体的遗传特征。
基因序列的变异包括点突变、插入、 缺失、重复等，这些变异可能导致蛋 白质表达异常或功能丧失，进而引发 疾病。
基因诊断的方法
01
基因诊断的方法包括基因测序、单基因遗传病检测、染色体异 常检测等。
02
基因测序是最常用的方法，它能够检测基因组中所有基因的序
基因诊断与治疗
1 优势
2 挑战
个体化治疗、提前预防、避免不必要的药 物治疗。
高昂的费用、技术难题、生物伦理等问题。
未来发展方向
基因组学研究
了解基因的功能和相互作用。
基因编辑技术
不断提高编辑精度和效率。
精准医学
将基因诊断与治疗应用于更 广泛的疾病范围。
基因序列。
3
基因表达调控
通过干扰RNA或调节表观遗传机制， 控制基因的表达水平。
基因诊断与治疗的应用领域
肿瘤学
基因诊断可帮助确定肿瘤类型 和患者的治遗传性疾 病，并为患者提供遗传咨询。
遗传治疗
基因治疗可用于治疗罕见遗传 性疾病，提供个体化的治疗方 案。
基因诊断与治疗的优势与挑战
常见的遗传疾病和基因突变
囊性纤维化
CFTR基因突变引起粘膜上皮细胞水通道功能异常。
遗传性失聪
GJB2基因突变导致耳蜗的听力传导障碍。
先天性心脏病
多基因突变引起心脏结构异常，影响血液循环。
基因治疗的原理与方法
1
基因传递
将正常基因导入患者体内，修复或替
基因编辑
2
代异常基因。
利用CRISPR-Cas9等技术，直接编辑
基因诊断与治疗
基因诊断与治疗是一项重要的医学领域，它可以通过分析人体的基因组来诊 断疾病，并针对患者的基因变异提供个体化的治疗方案。
基因诊断的原理与方法
1
基因测序
通过对DNA序列的测定，可以检测基因是否存在异常变异。
2
PCR技术
利用聚合酶链式反应扩增特定基因片段，加强对基因突变的检测。
3
芯片技术
使用DNA芯片检测多个基因变异，高效快速。
基因诊断与基因治疗
基因治疗的内容
基因矫正
也称基因置换，指将特定的目的基因导入特定 的细胞，通过定位重组，以导入的正常基因置 换有缺陷的基因。 原理：同源重组（基因打靶）
基因添加
也称基因增补，指通过导入外源基因使靶细胞 表达其本身不表达的基因。 缺陷基因并不删除 两种形式
针对缺陷基因的补偿，导入基因与缺陷基因均表 达 导入原本不表达的基因
生物学法：病毒载体 非生物学法：脂质体，直接注射等
基因转移的生物学方法
1.载体
有逆转录病毒载体，腺病毒载体，腺相关 病毒载体，单纯疱疹病毒载体。经改造， 删除编码功能蛋白基因，保留顺式作用区 （与复制，整合，转录，包装有关），无 致病性
包装细胞 packaging cell 系
将辅助病毒(无包装序列)导入哺乳动物细 胞而制备成的一种特殊细胞系。这种细胞 因携带有逆转录病毒基因组而能大量产生 病毒包装蛋白.
逆转录病毒感染的可能性 污染的可能性 逆转录病毒在靶细胞基因组随机整合
基因转移的靶细胞
目前仅限于体细胞，严禁使用生殖
细胞作靶细胞
作为靶细胞的条件：有组织特异性；
细胞易获得；体外易培养；植入体 内易成活
造血细胞
由于造血干细胞量少难培养，因此，对 骨髓细胞的基因转移实验主要是将基因 转移到未分离的骨髓细胞，如果转移4 个月后骨髓和淋巴细胞组织内仍有转移 基因的存在或表即认为转染成功。
基因干预
指通过特定的方式抑制某个基因的表达，或者 通过破坏某个基因的结构使之不表达以达到治 疗的目的。 常用的方法：反义核酸、核酶、RNAi
导入自杀基因
基因诊断和基因治疗
根据解读结果进行临床诊断，为患者提供针对性 的治疗方案。
遗传咨询
为患者和家属提供遗传咨询服务，解释疾病遗传 特点、风险及预防措施等。
基因治疗概述
03
基因治疗的定义和目的
基因治疗的定义
基因治疗是指将正常或外源基因导入人体细胞，以纠正或补偿因基因缺陷引起的 疾病。
基因治疗的的目的
基因治疗旨在从根本上治疗疾病，而不是仅仅缓解症状。通过修复或替换缺陷基 因，可以消除疾病的根源，使患者获得更持久的治疗效果。
目的
基因诊断旨在预测和诊断遗传性疾病，指导精准医疗，以及实现个体化治疗。
基因诊断的技术方法
1 2
基于DNA测序的检测
包括直接测序、聚合酶链反应（PCR）、单链构 象多态性分析（SSCP）等。
基于生物芯片的检测
包括基因表达谱芯片、单基因突变检测芯片等。
基于细胞遗传学的检测
包括荧光原位杂交（FISH）、染色体微阵列分析 （CMA）等。
总结词
肿瘤的基因治疗是一种新型的治疗方法，通过纠正肿 瘤细胞中的异常基因，抑制肿瘤的生长和扩散。
详细描述
肿瘤的基因治疗是一种具有潜力的治疗方法，通过导 入外源基因或使用抑制基因的表达来抑制肿瘤的生长 和扩散。例如，利用病毒载体将抑癌基因导入肿瘤细 胞中，可以抑制肿瘤细胞的生长。此外，通过抑制某 些与肿瘤转移相关的基因的表达，也可以降低肿瘤的 转移能力。
未来，基因诊断和基因治疗将在肿瘤、遗传性疾病等领 域发挥重要作用，提高患者生存率和改善生活质量。同 时，随着技术的进步和应用范围的扩大，基因诊断和基 因治疗还将有助于解决人类面临的重大健康问题。
案例分析：基因诊
06
断和基因治疗的应
用实例
“基因诊断与基因治疗”教案
“基因诊断与基因治疗”教案课程名称：基因诊断与基因治疗授课人：XXX授课时间：2023年XX月XX日授课地点：XXX大学XXX教室一、教学目标1.理解基因诊断与基因治疗的基本概念及原理。
2.掌握基因诊断与基因治疗的基本方法和技术。
3.了解基因诊断与基因治疗在医学中的应用。
4.培养学生的创新思维和实践能力。
二、教学内容1.基因诊断的基本概念及原理2.基因诊断的方法和技术3.基因治疗的基本概念及原理4.基因治疗的方法和技术5.基因诊断与基因治疗在医学中的应用三、教学方法1.讲授法：介绍基本概念和原理。
2.实验法：进行基因诊断和基因治疗的实验操作。
3.案例分析法：介绍基因诊断与基因治疗在医学中的应用案例。
4.小组讨论法：学生分组讨论，分享学习心得和体会。
5.课堂互动法：提出问题，引导学生思考，进行课堂讨论。
6.网络学习法：提供相关网络资源，鼓励学生自主学习。
四、教学步骤1.导入新课：介绍基因诊断与基因治疗的背景和意义。
2.讲解基本概念和原理：通过PPT和板书讲解基因诊断与基因治疗的基本概念和原理。
3.进行实验操作：演示并指导学生进行基因诊断与基因治疗的实验操作。
4.案例分析：介绍基因诊断与基因治疗在医学中的应用案例，并进行分析。
5.分组讨论：学生分组讨论，分享学习心得和体会。
6.课堂互动：提出问题，引导学生思考，进行课堂讨论。
7.小结：总结本节课的主要内容和学习成果。
8.布置作业：布置相关练习题和思考题，要求学生课下复习和思考。
9.网络学习：提供相关网络资源，鼓励学生自主学习。
10.下节课预告：介绍下节课的教学内容和重点。
五、教学评价1.课堂表现：观察学生在课堂上的表现，包括听讲、提问、回答问题等。
2.实验操作：检查学生的实验操作技能和实验结果。
3.作业完成情况：检查学生的作业完成情况和质量。
生物化学及分子生物学(人卫第八版)-第25章-基因诊断与基因治疗
基因分型 检测基因突变
测定基因拷贝数 测定基因表达产物量
分子杂交
信号检测
基因诊断的基础
DNA序列分析技术 几种技术联合使用
目录
（一）基因缺失或插入的诊断
1．DNA印迹法
其可以区分正常和突变样品的基因型，并可获得 基因缺失或插入片段大小等信息。 DNA 印迹一般可 以显示50 bp～20 kbp的DNA片段，片段大小的信息 是该技术诊断基因缺陷的重要依据。
血、血友病等。基本方案是通过一定的方法
把正常的基因导入到病人体内，表达出正常
的功能蛋白。
目录
2.针对多基因病的基因治疗 由多个基因相互作用结果，并受环境因素影 响而发生的疾病属于多基因病，如高血压、动脉 粥样硬化、糖尿病、肿瘤等。 恶性肿瘤的基因治疗包括：针对癌基因表达 的各种基因沉默、针对抑癌基因的基因增补、针 对肿瘤免疫反应的细胞因子基因导入和针对肿瘤 血管生成的基因失活等等。
目录
（二）基因增补
不删除突变的致病基因，而在基因组的某
一位点额外插入正常基因，在体内表达出功能
正常的蛋白质，达到治疗疾病的目的。这种对
基因进行异位替代的方法称为基因添加（ gene augmentation ）或称基因增补，是目前临床上 使用的主要基因治疗策略。
目录
（三）基因沉默或失活
有些疾病是由于某一或某些基因的过度表 达引起的，向患者体内导入有抑制基因表达作 用的核酸，如反义RNA、核酶、干扰小RNA等，
因的表达状态可以用 PCR 、 RNA 印迹、
蛋白印迹及ELISA等方法去检测。对于导
入基因是否整合到基因组以及整合的部位，
可以用DNA印迹技术进行分析。
目录
三、基因治疗的临床应用现状
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4．DNA序列分析
用于基因突变类型已经明确的遗传病的一）遗传性疾病诊断和风险预测
基因诊断目前可用于遗传筛查和产前诊断。
我国部分代表性常见单基因遗传病基因诊断
疾病 α地中海贫血 β地中海贫血 甲型血友病 乙型血友病 致病基因 α珠蛋白 β珠蛋白 凝血因子Ⅷ 凝血因子Ⅸ 突变类型 缺失为主 点突变为主 点突变为主 点突变、缺失等 诊断方法 Gap-PCR、DNA杂交、 DHPLC 反向点杂交、DHPLC PCR-RFLP PCR-STR连锁分析
2．PCR法
裂口PCR（gap-PCR），简便灵敏而更适用于临 床诊断。该方法的思路是：设计并合成一组序列上跨 越突变（缺失或插入）断裂点的引物，从扩增片段的 大小直接判断是否存在缺失或插入突变。
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（二）基因点突变的诊断
1．等位基因特异性寡核苷酸分子杂交
检测点突变的有 效技术是等位基 因特异性寡核苷 酸（allele specific oligonucleotide ， ASO） 分 子杂交 。
将需要接受基因的靶细胞从体 内取出，在体外培养，将携带 有治疗基因的载体导入细胞内， 筛选出接受了治疗基因的细胞， 繁殖扩大后再回输体内，使治 疗基因在体内表达相应产物。
直接体内疗法 将外源基因直接注入体内有关 的组织器官，使其进入相应的 in vivo
细胞并进行表达。
目录
生物学法
基因导入细胞 非生物学法
血、血友病等。基本方案是通过一定的方法
把正常的基因导入到病人体内，表达出正常
的功能蛋白。
目录
2.针对多基因病的基因治疗 由多个基因相互作用结果，并受环境因素影 响而发生的疾病属于多基因病，如高血压、动脉 粥样硬化、糖尿病、肿瘤等。 恶性肿瘤的基因治疗包括：针对癌基因表达 的各种基因沉默、针对抑癌基因的基因增补、针 对肿瘤免疫反应的细胞因子基因导入和针对肿瘤 血管生成的基因失活等等。
生物化学与分子生物学
目录
第二十五章 基因诊断和基因治疗
Gene Diagnosis and Gene Therapy
目录
第一节
基 因 诊 断
Gene Diagnosis
目录
基因诊断的定义：
是指利用分子生物学技术和方法直接检 测基因结构及其表达水平是否正常，从而对 疾病作出诊断的方法。
基因诊断的优势：
苯丙酮尿症
马凡综合症
苯丙氨酸羟化酶
原纤蛋白
点突变
点突变、缺失
PCR-STR连锁分析、ASO分 子杂交
PCR-VNTR连锁分析、 DHPLC
目录
（二）多基因常见病的预测性诊断
预测性诊断可为被测者提供某些疾病发生风险的评估意见。
（三）传染病病原体检测
适用情况
① 病原微生物的现场快速检测，确定感染源； ② 病毒或致病菌的快速分型，明确致病性或药物敏感 性； ③ 需要复杂分离培养条件，或目前尚不能体外培养的 病原微生物的鉴定。
基因治疗用载体有病毒载体和非病毒载体两大类， 多选用病毒载体。 野生型病毒必须经过改造，剔除其复制必需的基 因和致病基因，消除其感染和致病能力。 目前用作基因转移载体的病毒有逆转录病毒 （retrovirus）、腺病毒（adenovirus）、腺相关病毒 （ adeno-associated virus, AAV ） 、 单 纯 疱 疹 病 毒 （herpes simplex virus，HSV）等。
病基因的治疗方法。它针对的是疾病的根源，
即异常的基因本身。
目录
一、基因治疗的基本策略
（一）缺陷基因精确的原位修复
基因矫正 致病基因的突变碱基进行纠正 gene correction 基因置换 用正常基因通过重组原位替换致病基因 gene replacement
这两种方法属于对缺陷基因精确的原位修复，既不破 坏整个基因组的结构，又可达到治疗疾病的目的，是最为 理想的治疗方法。
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（一）选择治疗基因
许多分泌性蛋白质如生长因子、多肽类 激素、细胞因子、可溶性受体（人工构建的
去除膜结合特征的受体），以及非分泌性蛋
白质如受体、酶、转录因子的正常基因都可 作为治疗基因。简言之，只要清楚引起某种 疾病的突变基因是什么，就可用其对应的正 常基因或经改造的基因作为治疗基因。
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（二）选择携带治疗基因的载体
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（四）疗效评价和用药指导
PCR等基因诊断技术已成为临床上检测和跟踪微小 残留病灶的常规方法。 在系统阐明人类药物代谢酶类及其他相关蛋白的编 码基因遗传多态性的基础上，通过对不同药物代谢 基因靶点的药物遗传学检测，将为真正实现个体化 用药提供技术支撑。
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（五）DNA指纹鉴定是法医学个体识别的 核心技术
2. 皮肤成纤维细胞：皮肤成纤维细胞具有易采集、可在体外扩
增培养、易于移植等优点。
3. 肌细胞：肌细胞有特殊的T管系统利于注射的质粒DNA经内吞作用
进入。环状质粒不整合入基因组DNA，能在肌细胞内较长时间保留。
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（四）将治疗基因导入人体
间接体内疗法 ex vivo 基因递送 gene delivery
病毒载体所介导的基因导 入，是通过病毒感染细胞 实现的，其特点是基因转 移效率高，但安全问题需 要重视。
用物理或化学法，将治疗 基因表达载体导入细胞内 或直接导入人体内，操作 简单、安全，但是转移效 率低。
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（五）治疗基因表达的检测
无论以何种方法导入基因，都需要检
测这些基因是否能被正确表达。被导入基
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（二）基因增补
不删除突变的致病基因，而在基因组的某
一位点额外插入正常基因，在体内表达出功能
正常的蛋白质，达到治疗疾病的目的。这种对
基因进行异位替代的方法称为基因添加（gene augmentation）或称基因增补，是目前临床上 使用的主要基因治疗策略。
目录
（三）基因沉默或失活
有些疾病是由于某一或某些基因的过度表 达引起的，向患者体内导入有抑制基因表达作 用的核酸，如反义RNA、核酶、干扰小RNA等，
目录
2．反向点杂交
反向点杂交（reverse dot blot，RDB）是改进的 ASO技术。一次检测可以同时筛查多种突变，大大提 高了基因诊断效率 。
3．变性高效液相色谱
DHPLC技术的基本原理是利用待测样品DNA在 PCR扩增过程的单链产物可以随机与互补链相结合而 形成双链的特性，依据最终产物中是否出现异源双链 来判断待测样品中是否存在点突变。
可降解相应的mRNA或抑制其翻译，阻断致病
基因的异常表达，从而达到治疗疾病的目的。
这一策略称为基因失活（gene inactivation）或
基因沉默（gene silencing）。
目录
二、基因治疗的基本程序
基因治疗的基本过程可分为5个步骤： ① 选择治疗基因 ② 选择携带治疗基因的载体 ③ 选择基因治疗的靶细胞 ④ 在细胞和整体水平导入治疗基因 ⑤ 治疗基因表达的检测
安全性高
优点 转染效率高
可用细胞范围广
缺点 不能长期表达
免疫原性较强，易被排斥
目录
（三）选择基因治疗的靶细胞
靶细胞通常是体细胞（somatic cell），包括病 变组织细胞或正常的免疫功能细胞。 1. 造血干细胞 ：造血干细胞（hematopoietic stem cell，HSC）是
骨髓中具有高度自我更新能力的细胞，能进一步分化为其他血细胞， 并能保持基因组DNA的稳定。
目录
二、基因诊断技术
定性分析 分类 定量分析 基本流程： 核酸抽提 目的序列的扩增
核酸分子杂交
基因分型 检测基因突变
测定基因拷贝数 测定基因表达产物量
分子杂交
信号检测
基因诊断的基础
DNA序列分析技术 几种技术联合使用
目录
（一）基因缺失或插入的诊断
1．DNA印迹法
其可以区分正常和突变样品的基因型，并可获得 基因缺失或插入片段大小等信息。DNA印迹一般可 以显示50 bp～20 kbp的DNA片段，片段大小的信息 是该技术诊断基因缺陷的重要依据。
目录
亟待解决的问题
① 缺乏高效、靶向性的基因转移系统
② 缺乏切实有效的治疗靶基因 ③ 对治疗基因的表达还无法做到精确调控， 也无法保证其安全性 ④ 缺乏准确的疗效评价
目录
人与人之间的某些DNA序列特征具有高度的个体特异 性和终生稳定性，正如人的指纹一般，故称为DNA指纹 （DNA fingerprinting）。
STR等位基因在家 庭中遗传示意图
目录
第二节
基 因 治 疗
Gene Therapy
目录
基因治疗的定义 是以改变人遗传物质为基础的生物医学治 疗，即通过一定方式将人正常基因或有治疗作 用的DNA片段导入人体靶细胞以矫正或置换致
目录
1. 逆转录病毒载体
逆转录病毒属于RNA病毒，其基因组中有编码逆 转录酶和整合酶（integrase）的基因。 逆转录病毒载体有基因转 移效率高、细胞宿主范围 较广泛、DNA整合效率高 等优点。 缺点一是有感染性病毒的 可能；二是增加了肿瘤发 生机会。
目录
2. 腺病毒载体
腺病毒属DNA病毒，可引起人上呼吸道和眼部上 皮细胞的感染。 基因组较大，构建复杂
因的表达状态可以用PCR、RNA印迹、
蛋白印迹及ELISA等方法去检测。对于导
入基因是否整合到基因组以及整合的部位，
可以用DNA印迹技术进行分析。
目录
三、基因治疗的临床应用现状
1. 单基因遗传病的基因治疗 只受一对等位基因影响而发生的疾病属 于单基因遗传病，设计基因治疗方案相对容
易，例如镰刀状红细胞性贫血、α-地中海贫
① 可在源头上识别基因正常与否，属于“病因诊断” ② 针对特定基因，特异性强 ③ 所用的PCR等技术具有放大效应，故灵敏度高 ④ 适用性强，诊断范围广