【PPT讲义】徐湘民-遗传修饰基因与地中海贫血表型
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地中海贫血ppt课件
侵入性产前诊断：
绒毛穿刺术：10-14周，1周出诊断 报告
羊水穿刺术：15-20周，1周出诊 断报告
羊水或脐带血穿刺术：20周后， 1周出诊断报告
精选ppt课件
29
如何预防重型地贫患儿出生
• 怀孕前或怀孕早期进行地贫筛查。 • 若夫妇双方均为同型地贫携带者，应进行产前诊断。
精选ppt课件
30
如何进行地贫筛查
出汗要及时擦干。 • D、对抵抗力较差的患者，可适当使用提高免疫力的药物
如：玉屏风（散、丸）、黄芪等.。
精选ppt课件
36
健康宣教
• 定期检查身体： • 每三个月应检查一铁蛋白，半年全面检查肝、肾、心脏等，和内分泌、
乙肝、丙肝、爱滋病病毒等，以及生长发育情况，发现问题及时就医。 • 及时输血：一旦确诊为重型或偏重型地贫，即要马上及时输血治疗，
很简单，最初的筛查只需要“血常规”就可以了。也就是 夫妇双方同时进行血常规检查。
精选ppt课件
31
产前地贫筛查的程序
首先看血常规的“MCV”项
只要一方的 MCV≧82 fL，可以排除生育重型地贫患儿的 可能性。
当双方均为MCV﹤82 fL，需要进一步抽血行Hb电泳分 析检查：
➢ 如果双方均为β地贫，则需要进一步的β地贫基因检查， 孕妇需要进行产前诊断。
在我国，广东、广西、海南、云南为地中海贫血 高发区，尤其是香港，在福建、四川、贵州、湖北、 湖南等地也较为常见 。
保守估计全世界有近2亿人携带此病基因。
精选ppt课件
4
α地中海贫血
是由于α珠蛋白基因缺失 或点突变，使α链合成受 到抑制而引起的贫血。
精选ppt课件
5
静止型α地贫
分子基础：
绒毛穿刺术：10-14周，1周出诊断 报告
羊水穿刺术：15-20周，1周出诊 断报告
羊水或脐带血穿刺术：20周后， 1周出诊断报告
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29
如何预防重型地贫患儿出生
• 怀孕前或怀孕早期进行地贫筛查。 • 若夫妇双方均为同型地贫携带者，应进行产前诊断。
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30
如何进行地贫筛查
出汗要及时擦干。 • D、对抵抗力较差的患者，可适当使用提高免疫力的药物
如：玉屏风（散、丸）、黄芪等.。
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36
健康宣教
• 定期检查身体： • 每三个月应检查一铁蛋白，半年全面检查肝、肾、心脏等，和内分泌、
乙肝、丙肝、爱滋病病毒等，以及生长发育情况，发现问题及时就医。 • 及时输血：一旦确诊为重型或偏重型地贫，即要马上及时输血治疗，
很简单，最初的筛查只需要“血常规”就可以了。也就是 夫妇双方同时进行血常规检查。
精选ppt课件
31
产前地贫筛查的程序
首先看血常规的“MCV”项
只要一方的 MCV≧82 fL，可以排除生育重型地贫患儿的 可能性。
当双方均为MCV﹤82 fL，需要进一步抽血行Hb电泳分 析检查：
➢ 如果双方均为β地贫，则需要进一步的β地贫基因检查， 孕妇需要进行产前诊断。
在我国，广东、广西、海南、云南为地中海贫血 高发区，尤其是香港，在福建、四川、贵州、湖北、 湖南等地也较为常见 。
保守估计全世界有近2亿人携带此病基因。
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4
α地中海贫血
是由于α珠蛋白基因缺失 或点突变，使α链合成受 到抑制而引起的贫血。
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5
静止型α地贫
分子基础：
地中海贫血 ppt课件(0001)
β地贫主要有HbF增加及HbA2增加两种类型。
临床表现—β地贫
重型 又称库理氏贫血，是β0纯合子
– 起病早 最早可以是新生儿黄疸的延长或生理性贫血延续 一般3-12月发病 有统计生后3-6月发病占50%
– 慢性进行性贫血表现 – 黄疸可以很轻或无 肝代偿 – 肝脾肿大明显 且进行性长大 腹部膨隆 – 骨髓造血代偿加强的表现 贫血 缺氧EPO分泌增加
共检出7种基因突变类型，按其发生率高低依 次为CD41/42、IVS-nt654、TATA nt-28、CD26、 CD17、TATA nt-29和CD71-72。结论 中山地区 为β-地中海贫血高发区。
病因及发病机理
etiology & mechanism
病因
– 控制血红蛋白肽链合成基因的遗传缺陷，致使肽链合成障碍（合成 速率变慢，合成量减少）
– 症状出现较晚 新生儿期常无症状 婴儿期以后逐渐出现 贫血、乏力、 肝脾肿大、轻度黄疸。年龄较大者可出 现类似重型地中海面容 用氧化性药等可诱发急性溶血
– 肝脾肿大多无地贫重型明显。 – 常反复急性发作出现黄疸 – 成熟红细胞出现包涵体
临床表现—α地贫
轻型 16P基因缺失2个α基因 –可以有一定量的链合成， / 约 1.4:1 –可以只有红细胞形态异常,呈轻度小细胞低色 素贫血 –少数红细胞中出现HbH包涵体 –脐血中HbBart’s含量3.4%-14%，生后6个月完 全消失
α2β2 合成
HbA >95%
α2γ2 合成
HbF <2%
α2δ2 合成
HbA2 <3.5%
异常血红蛋白 β4 γ4
HbH HbBart’s
概述
根据近10年来我国28个省市、自治区近100万 人口的普查资料，α地中海贫血的发病率为 2.64％、β地中海贫血的发病率为0.66%；
临床表现—β地贫
重型 又称库理氏贫血，是β0纯合子
– 起病早 最早可以是新生儿黄疸的延长或生理性贫血延续 一般3-12月发病 有统计生后3-6月发病占50%
– 慢性进行性贫血表现 – 黄疸可以很轻或无 肝代偿 – 肝脾肿大明显 且进行性长大 腹部膨隆 – 骨髓造血代偿加强的表现 贫血 缺氧EPO分泌增加
共检出7种基因突变类型，按其发生率高低依 次为CD41/42、IVS-nt654、TATA nt-28、CD26、 CD17、TATA nt-29和CD71-72。结论 中山地区 为β-地中海贫血高发区。
病因及发病机理
etiology & mechanism
病因
– 控制血红蛋白肽链合成基因的遗传缺陷，致使肽链合成障碍（合成 速率变慢，合成量减少）
– 症状出现较晚 新生儿期常无症状 婴儿期以后逐渐出现 贫血、乏力、 肝脾肿大、轻度黄疸。年龄较大者可出 现类似重型地中海面容 用氧化性药等可诱发急性溶血
– 肝脾肿大多无地贫重型明显。 – 常反复急性发作出现黄疸 – 成熟红细胞出现包涵体
临床表现—α地贫
轻型 16P基因缺失2个α基因 –可以有一定量的链合成， / 约 1.4:1 –可以只有红细胞形态异常,呈轻度小细胞低色 素贫血 –少数红细胞中出现HbH包涵体 –脐血中HbBart’s含量3.4%-14%，生后6个月完 全消失
α2β2 合成
HbA >95%
α2γ2 合成
HbF <2%
α2δ2 合成
HbA2 <3.5%
异常血红蛋白 β4 γ4
HbH HbBart’s
概述
根据近10年来我国28个省市、自治区近100万 人口的普查资料，α地中海贫血的发病率为 2.64％、β地中海贫血的发病率为0.66%；
血红蛋白病的人群筛查和产前诊断
血红蛋白病的人群筛查和产前诊断徐湘民【期刊名称】《《海南医学》》【年(卷),期】2019(000)0z1【总页数】9页(P47-55)【关键词】血红蛋白病; 地中海贫血; 遗传筛查; 产前诊断; 二代测序【作者】徐湘民【作者单位】南方医科大学基础医学院医学遗传学教研室广东广州 510515; 广东高校人类遗传病分子诊断工程技术研究中心广东广州 510515; 广东省出生缺陷监测与干预重点实验室广东广州 510515【正文语种】中文【中图分类】R5521 遗传性血红蛋白病及人群防控对策遗传性血红蛋白病是人类常见的孟德尔遗传病，这组疾病包括异常血红蛋白(abnormal hemoglobin, structural variants)和地中海贫血(thalassemia)，异常血红蛋白中最重要的疾病是镰状细胞贫血，它是由人β-珠蛋白基因的第6 号密码子上的谷氨酸变异为缬氨酸而导致的严重、致死性溶血性贫血，世界上最早的“分子病”的概念就是从镰状细胞贫血的研究中提出的[1-2]。
地中海贫血(简称地贫)因最先在地中海地区发现而得名，α-和β-地贫是其中最重要的疾病类型。
此外，还有一种发育阶段异常的良性表型—遗传性持续性胎儿血红蛋白(hereditary persistence of fetal hemoglobin，HPFH)，该遗传特质在上述两种血红蛋白病，特别是β-地贫的临床表型变异上有重要的遗传修饰作用，是目前临床精准诊断的主要靶点之一[3]。
由于镰状细胞贫血患儿主要发生于非洲，本文重点阐述α-和β-地贫的人群筛查和产前诊断。
α-和β-地贫是最早被阐明分子病理学基础的人类遗传性疾病，也是世界上最先采用分子诊断技术开展产前诊断的疾病对象，从20 世纪70 年代中期开始，有人就已经通过检测“珠蛋白合成”成功进行了α-地贫的产前诊断，并随即应用分子杂交技术完成了β 地贫的产前诊断[4]。
经过近半个世纪的研究积累，我们已经有了系统的α-和β-地贫的人群遗传流行病学和分子病理学的基础知识，包括中国人在内的导致α-和β-地贫的在疾病高发区的人群发生率和疾病突变谱已经阐明，我国血红蛋白病的流行病学研究是从曾溢滔教授领导的合作团队于20 世纪80 年代中期开展的全国100 万人群的大规模调查开始的[5]，随着技术的进步，后续的研究更进一步阐明了我国南方一些高发省区的详细、准确的遗传流行病学数据，这是指导开展临床诊断、人群筛查和通过产前诊断实现该病预防控制的前提和基础[6-7]。
地中海贫血的分子基础和产前诊断徐湘民
CD44–45
CD59
CD122 CD125 CD142
5’
UTR EXON I
IVS I •
EXON II
IVS II
EXON III
UTR
3’
•
CD74 CD78
CD118
1
•错义突变 •小缺失或插入
•终止密码突变 •移码突变
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地中海贫血预防控制操作指地南中.海人贫民血的军分医子基出础版和产社前,诊2断0徐11.
• 常染色体隐性遗传病 • 致病基因：地贫 - 珠蛋白基因（16p13.3）
地贫 - 珠蛋白基因（11p15.3）
• 突变纯合子：重型地贫 - 致死
中间型地贫 - 致残
• 病理学基础： / 链比例失衡
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地中海贫血的分子基础和产前诊断徐 湘民
•和地贫的病理学机制和临床分类
•16p13.3
•6种引起地中海贫血的基因缺 失
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地中海贫血预防控制操作指地南中.海人贫民血的军分医子基出础版和产社前,诊2断0徐11.
湘民
•和地贫发生的分子遗传学机制
• -珠蛋白基因缺失 • -珠蛋白基因点突变 •• 中间型地贫:复杂变异
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地中海贫血的分子基础和产前诊断徐 湘民
•和地贫发生的分子遗传学机制
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地中海贫血的分子基础和产前诊断徐 湘民
•地中海贫血的预防控制
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地中T海I贫F血P的u分b子l基ic础a和t产io前n诊,断2徐003.
湘民
地中海贫血的研究策略
建立一系列诊断 标准和诊断技术
•用于基因分型
•用于产前诊断
HKαα地中海贫血的基因诊断及临床表型分析
ＨＫαα地中海贫血的基因诊断及临床表型分析杜丽 王继成 秦丹卿 胡听听 袁腾龙 张艳霞 梁驹卿 尹爱华（广东省妇幼保健院医学遗传中心、广东省妇幼代谢与遗传病重点实验室，广东广州５１１４４２）【摘要】 目的 对ＨＫαα地中海贫血病例进行基因诊断，分析ＨＫαα病例临床表型，为遗传咨询提供指导。
方法 对在本院就诊的ＨＫαα病例进行血常规、血红蛋白电泳、基因诊断及产前诊断，分析病例的临床表型。
结果 共检测出ＨＫαα病例３３例，包括ＨＫαα／αα１５例、－－ＳＥＡ／ＨＫαα１６例、αＷＳα／ＨＫαα１例、－α４．２／ＨＫαα１例。
并对５个家庭进行了产前诊断，检出－－ＳＥＡ／ＨＫαα胎儿１例，通过遗传咨询，避免了选择性终止妊娠。
结论 结论ＨＫαα地中海贫血的基因诊断可以减少病例的漏诊或误诊，临床表型的分析可以为精准的遗传咨询提供指导。
【关键词】 地中海贫血；基因诊断；ＨＫαα【中图分类号】 Ｒ７１４．５５ 【文献标识码】 Ａ犇犗犐：１０．１３４７０／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｊｐｄ．２０１７．０３．００４ 通讯作者：尹爱华，Ｅ ｍａｉｌ：ｙｉｎａｉｗａ＠ｖｉｐ．１２６．ｃｏｍ【犃犫狊狋狉犪犮狋】 犗犫犼犲犮狋犻狏犲 ＴｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｇｅｎｅｄｉａｇｎｏｓｉｓａｎｄｃｌｉｎｉｃａｌｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＨＫααｔｈａｌａｓｓｅｍｉａａｎｄｔｏｐｒｏｖｉｄｅａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｇｅｎｅｔｉｃｃｏｕｎｓｅｌｉｎｇ．犕犲狋犺狅犱 Ｗｈｏｌｅｂｌｏｏｄｃｅｌｌａｎａｌｙｓｉｓ，ｃａｐｉｌｌａｒｙｚｏｎｅｅｌｅｃｔｒｏ ｐｈｏｒｅｓｉｓ（ＣＺＥ），Ｇａｐ ＰＣＲａｎｄｐｏｌｙｍｅｒａｓｅｃｈａｉｎｒｅａｃｔｉｏｎ ｒｅｖｅｒｓｅｄｏｔｂｌｏｔ（ＰＣＲ ＲＤＢ）ａｓｓａｙｗｅｒｅｐｅｒ ｆｏｒｍｅｄｔｏｔｈｅＨＫααＴｈａｌａｓｓｅｍｉａ，ａｎｄａｎａｌｙｚｅｔｈｅｈｅｍａｔｏｌｏｇｉｃａｌｐｈｅｎｏｔｙｐｅｄａｔａｏｆＨＫααＴｈａｌａｓｓｅｍｉａ．犚犲狊狌犾狋狊 ３３ｃａｓｅｓｏｆＨＫααｔｈａｌａｓｓｅｍｉａｗｅｒｅｄｅｔｅｃｔｅｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ１５ｃａｓｅｓｏｆＨＫαα／αα、１６ｃａｓｅｓｏｆ－－ＳＥＡ／ＨＫαα、１ｃａｓｅｏｆαＷＳα／ＨＫααａｎｄ１ｃａｓｅｏｆ－α４．２／ＨＫαα．５ｐｅｄｉｇｒｅｅｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｐｒｅｎａｔａｌｄｉａｇｎｏｓｉｓａｎｄ１ｆｅｔｕｓｏｆＨｂ－－ＳＥＡ／ＨＫααｗａｓｄｅｔｅｃｔｅｄ．Ｔｈｅｃｏｕｐｌｅｃｈｏｏｓｅｄｔｏｃｏｎｔｉｎｕｅｔｈｅｐｒｅｇｎａｎｃｙ．犆狅狀犮犾狌狊犻狅狀狊 ＧｅｎｅｄｉａｇｎｏｓｉｓｏｆＨＫααｔｈａｌａｓｓｅｍｉａｃａｎｍａｋｅａｃｃｕｒａｔｅｄｉａｇｎｏｓｉｓ，ａｖｏｉｄｉｎｇｔｈｅｍｉｓｄｉａｇｎｏｓｉｓ．Ｔｈｅａｎａｌｙ ｓｉｓｏｆＨＫααｔｈａｌａｓｓｅｍｉａｃｌｉｎｉｃａｌｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｇｅｎｅｔｉｃｃｏｕｎｓｅｌｉｎｇ．【犓犲狔狑狅狉犱狊】 ｔｈａｌａｓｓｅｍｉａ；ｇｅｎｅｄｉａｇｎｏｓｉｓ；ＨＫαα α地中海贫血（简称α地贫）是我国南方各省携带率最高、影响最大的遗传病，广东省育龄人群α地贫的基因携带率达１３％［１］。
地中海贫血基因诊断PPT课件
临
床 中间型地贫：(+(高F)／ +(高F) 、+／+)
类
型 遗传性胎儿血红蛋白持续增多症(HbFα 2γ 2)
地中海贫血基因诊断
A.重型β 地中海贫血
患者不能合成β 链 α 链过剩而沉降到红细胞膜上，引起膜的性能改
变，发生严重的溶血反应，引起肝脾增大。 组织缺氧，促进红细胞生成素分泌，刺激骨髓增
珠蛋白基因的结构及表达
1.珠蛋白基因的结构
α 珠蛋白基因簇 16p13 β 珠蛋白基因簇 11p15
地中海贫血基因诊断
地中海贫血的分型
·α地中海贫血：根据造成人贫血病情的严重性将
其分为4种类型。
·β地中海贫血：根据造成病情的严重性分为3种类
型： ·重型地中海贫血 ·中间型地中海贫血 ·轻型地中海贫血
PCR 扩增
基因型分析
α地中海贫血的 基因诊断结果
地中海贫血基因诊断
PCR 扩增
缺失型突变检测PCR 反应条件为:95℃预变性5min， 98℃ 45s，66℃ 30s，72℃ 3 min，35个循环，最 后72℃延伸5 min。 非缺失型突变检测PCR反应条件为:94℃预变性5 min， 94℃ 60s，55℃ 30s，72℃60 s，35个循环，最后 72℃延伸5min。
地中海贫血基因诊断
反向点杂交( reversedot-blot, RDB)
将上述PCR扩增产物与膜条100变性10min,42℃杂 交4h以上,洗膜,加入酶标抗生物素蛋白,再次洗膜, 加入酶底物显色,观察结果。具体步骤按说明书进 行操作。
地中海贫血基因诊断
杂交结果判定
地中海贫血基因诊断
杂交结果判定
地中海贫血基因诊断
PPT讲义 徐湘民 遗传修饰基因与地中海贫血表型
Shandong
S
0.08% (1/1190)
c.41T>C 1
Guangdong Thalassemic endemic region, n=3839
1.25% (48/3839)
Guangxi
c.519_525dupCGGCGCC 36
c.895C>G 9
c.13G>A
1
c.892G>C 1
NA
1.000
Damaging
1 (1.6%)
NA
1 (1.6%)
1.000
Damaging
1 (1.6%)
携带KLF1突变的正常个体的 MCV 和 MCH 值降低
KLF1突变携带者及KLF1突变复合地贫 个体的HbA2 和 HbF 水平升高
Normal Individuals
-Thalassemia Trait
–/–
A/C
T/T
P2 9/M 4
None (0)
Occasional (1)
87
5.8 82.0 / -28 / CD41/42
[c.519_525dupC GGCGCC]+[=]
–/–
A/C
T/T
P3† 8/M
3
Occasional (8)
Systematic (8-12)*
86
c.1022G>A 1
Blood, 2014.
中国南方人群的KLF1突变谱
突变
c.519_525dup CGGCGCC c.895C>G c.1022G>A c.13G>A c.892G>C c.913+1G>A c.1001C>G
地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民
• 地中海贫血 (地贫)
Thalassemias -thalassemia -thalassemia
• 遗传性持续性胎儿血红蛋白
Hereditary persistence of fetal hemoglobin(HPFH)
研究背景
Thalassemia
中国南方不同高发地
区人群携带率 1 ~ 23%
和地中海贫血的分子基础 及产前诊断
Zhongshan 2007, November 30
徐湘民
南方医科大学，医学遗传学教研室 南方医院产前诊断和遗传病诊断技术中心
遗传性血红蛋白病
Genetic disorders of human hemoglobin • 异常血红蛋白
Abnormal hemoglobin, Structural variants
Ⅱ4
M/22 13 5 4.57 82.3 29.5 95.7
Ⅱ5
F/35 118 5.87 63.0 20.1 96.9
Ⅲ1
F/1 112 6.09 56.2 18.4 90.0
Ⅲ2
M/5 141 5.02 78.5 28.1 97.4
HbA2(%) HbF(%) Genotype
2.20
0
--11.1 /αα
20kb
30kb
2 1
(--SEA) Deletion (- 4.2) Deletion (- 3.7) Deletion
导致α地贫的不同类型的基因缺失
Normal
Silent carrier
Thalassemia trait
Hb H disease
Hydrops fetalis
α Globin genes affected by thalassemia deletion
Thalassemias -thalassemia -thalassemia
• 遗传性持续性胎儿血红蛋白
Hereditary persistence of fetal hemoglobin(HPFH)
研究背景
Thalassemia
中国南方不同高发地
区人群携带率 1 ~ 23%
和地中海贫血的分子基础 及产前诊断
Zhongshan 2007, November 30
徐湘民
南方医科大学，医学遗传学教研室 南方医院产前诊断和遗传病诊断技术中心
遗传性血红蛋白病
Genetic disorders of human hemoglobin • 异常血红蛋白
Abnormal hemoglobin, Structural variants
Ⅱ4
M/22 13 5 4.57 82.3 29.5 95.7
Ⅱ5
F/35 118 5.87 63.0 20.1 96.9
Ⅲ1
F/1 112 6.09 56.2 18.4 90.0
Ⅲ2
M/5 141 5.02 78.5 28.1 97.4
HbA2(%) HbF(%) Genotype
2.20
0
--11.1 /αα
20kb
30kb
2 1
(--SEA) Deletion (- 4.2) Deletion (- 3.7) Deletion
导致α地贫的不同类型的基因缺失
Normal
Silent carrier
Thalassemia trait
Hb H disease
Hydrops fetalis
α Globin genes affected by thalassemia deletion
高中生物必修二课件-4.4.1基因突变-苏教版
（四）基因突变发生的时间 分裂间期
（五）基因突变的原因 【自主学习】
1、自发突变：没有人为因素的干扰
2、人工诱变：
物理因素
某些病毒 紫外线
化学因素
碱基类似物
生物因素
X射线
亚硝酸盐
（六）基因突变的特点
1、低频性：突变频率很低
【小组讨论】
资料一 不同生物不同基因的自发突变频率
生物 肺炎球菌 玉米
人
表现型 青霉素抗性 皱缩种子 紫色种子 无色种子 血友病 视网膜色素瘤 软骨发育不全
思考：生物变异的有利和有害是绝对的吗？ 为什么大多数的变异是有害的？
（七）基因突变的意义：
是生物变异的根本来源， 是生物进化的原始材料。
基因 突变
新基因（等位基因）
新性状 环境选择
生物进化
课堂练习
1、下列有关基因突变的说法中，不正确的是
（ D）
A．在自然条件下基因突变的频率很低 B．基因突变是由遗传物质改变引起的 C．基因突变能产生新的基因 D．人工诱导的基因突变都是有利的
长翅——残翅 人： 正常色觉——色盲
正常肤色——白化病 细菌：无抗药性——抗药性
…
（六）基因突变的特点
5、多害少利性 【课外延伸】
资料五
绝大多数的人类遗传病都是有基因突变造 成的，这些遗传病给人类健康造成很大的威胁， 例如白化病、镰刀形细胞贫血症、红绿色盲等。
但是，但有极少数会使物种适应性增强有， 例如陆地上的昆虫发生变异，从无翅膀突变为 有翅膀，有利于飞行。
基因突变
基因突变和基因重组
（第一课时）
一、基因突变
（一）基因突变的实例——镰刀型细胞贫血症 【小组讨论】
圆饼状的红细胞 镰刀增添、缺失或改变等。
（五）基因突变的原因 【自主学习】
1、自发突变：没有人为因素的干扰
2、人工诱变：
物理因素
某些病毒 紫外线
化学因素
碱基类似物
生物因素
X射线
亚硝酸盐
（六）基因突变的特点
1、低频性：突变频率很低
【小组讨论】
资料一 不同生物不同基因的自发突变频率
生物 肺炎球菌 玉米
人
表现型 青霉素抗性 皱缩种子 紫色种子 无色种子 血友病 视网膜色素瘤 软骨发育不全
思考：生物变异的有利和有害是绝对的吗？ 为什么大多数的变异是有害的？
（七）基因突变的意义：
是生物变异的根本来源， 是生物进化的原始材料。
基因 突变
新基因（等位基因）
新性状 环境选择
生物进化
课堂练习
1、下列有关基因突变的说法中，不正确的是
（ D）
A．在自然条件下基因突变的频率很低 B．基因突变是由遗传物质改变引起的 C．基因突变能产生新的基因 D．人工诱导的基因突变都是有利的
长翅——残翅 人： 正常色觉——色盲
正常肤色——白化病 细菌：无抗药性——抗药性
…
（六）基因突变的特点
5、多害少利性 【课外延伸】
资料五
绝大多数的人类遗传病都是有基因突变造 成的，这些遗传病给人类健康造成很大的威胁， 例如白化病、镰刀形细胞贫血症、红绿色盲等。
但是，但有极少数会使物种适应性增强有， 例如陆地上的昆虫发生变异，从无翅膀突变为 有翅膀，有利于飞行。
基因突变
基因突变和基因重组
（第一课时）
一、基因突变
（一）基因突变的实例——镰刀型细胞贫血症 【小组讨论】
圆饼状的红细胞 镰刀增添、缺失或改变等。
[优选文档]地中海贫血课件PPT
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忌用铁剂（常误诊为缺铁性贫血） 如果父母双方被证实为地贫病理基因携带者，在妊娠第16～20周时做羊水检查地贫基因，如果为纯合子（即带两个地贫基因），立即 中止妊娠。 1岁后颅骨改变明显，表示为头颅变大，额部隆起，颧高、鼻梁塌陷，两眼距增宽，形成地中海贫血特殊面容。
•中间型 又称血红蛋白H病（HBH病） 此型临床表现差异较大
，出现贫血的时间贫血轻重不一。 大多在婴儿期已经逐渐出现贫血、贫乏无力，肝脾大，轻 度黄疸，年龄较大患者可出现类似重型β地贫的特殊面容。
•重型 又称Hb Bart’s胎儿水肿综合征。
胎儿常于30—40周时流产、死胎或娩出后半小时内死亡，胎儿呈 重度贫血、黄疸、水肿、肝脾肿胀，腹水、胸水。胎盘巨大且质 脆。
• β基因异常导致β链合成障碍-
– β地中海贫血
• α基因异常导致α链合成障碍-
– α 地中海贫血
中国南方地中海贫血人群携带率
地区
广东 广西 四川 贵州
携带率(%)
地贫
β地贫
8.53
2.54
17.55
6.43
1.92
2.18
4.20
1.10
台湾
5.02
3.41
Xu, et al. J Clin Pathol 2004, 57:517-22. Xiong, et al. Clin Genet 2010, [Epub ahead of print].
可导致严重产科并发症。
地中海贫血病临床表现－β-地贫
• 轻型： ➢患者无症状或轻度贫血，脾不大或轻度大。病程经
过良好，能存活至老年，本病易被忽略，多在重要 型患者家族调查时被发现。
• 中间型： ➢患者无症状或轻度贫血，多于幼童期出现症状，其
•中间型 又称血红蛋白H病（HBH病） 此型临床表现差异较大
，出现贫血的时间贫血轻重不一。 大多在婴儿期已经逐渐出现贫血、贫乏无力，肝脾大，轻 度黄疸，年龄较大患者可出现类似重型β地贫的特殊面容。
•重型 又称Hb Bart’s胎儿水肿综合征。
胎儿常于30—40周时流产、死胎或娩出后半小时内死亡，胎儿呈 重度贫血、黄疸、水肿、肝脾肿胀，腹水、胸水。胎盘巨大且质 脆。
• β基因异常导致β链合成障碍-
– β地中海贫血
• α基因异常导致α链合成障碍-
– α 地中海贫血
中国南方地中海贫血人群携带率
地区
广东 广西 四川 贵州
携带率(%)
地贫
β地贫
8.53
2.54
17.55
6.43
1.92
2.18
4.20
1.10
台湾
5.02
3.41
Xu, et al. J Clin Pathol 2004, 57:517-22. Xiong, et al. Clin Genet 2010, [Epub ahead of print].
可导致严重产科并发症。
地中海贫血病临床表现－β-地贫
• 轻型： ➢患者无症状或轻度贫血，脾不大或轻度大。病程经
过良好，能存活至老年，本病易被忽略，多在重要 型患者家族调查时被发现。
• 中间型： ➢患者无症状或轻度贫血，多于幼童期出现症状，其
地中海贫血的临床特征和遗传咨询ppt课件
见Hb H。
基因型：
• --/αα、-α3.7(或4.2)/-α3.7(或4.2)、 • -α3.7(或4.2)/ααT， • 本病须与缺铁性贫血鉴别。
（ 3 ） 血 红 蛋 白 H 病 (Hb H disease)，
• 有3个α 基因缺失或缺陷， • 大量的β珠蛋白链聚合为β四聚体（β4）
即Hb H， • 氧合能力为Hb A的10倍， • 不易释放出氧。
缺失 一个 或突 变 缺失 二个 或突 变
α-/αα，
αα/--或
ααT/αα
αα/αT-
注：“+”轻度，“++”中度，“+++”重度，“0"缺如
缺失 三个 或突 变 α-/--，ααT/--
缺失四个 --/--
Back
重型β地贫病理生理改变示意图
基因 珠蛋白链
γ
∣ ∣ ↓ 氧亲和力增高 ∣ ∣
↓ α2γ2 增多
∣
↓ 脾肿大
↓ 脾亢
∣ ↓ 感染 出血
↓ 贫 血 ←—— ———→输 血 ↑↑
↓ 胃肠道吸 收铁增多
↓ → 含铁血黄素沉着症
↓ 血色病
↓ ——→心力衰竭
肝功能损害 糖尿病 内分泌障碍 皮肤色素沉着
Back
临床特点
表 2 β地中海贫血的临床特征
轻型
中间型
重型
发病年龄
贫血程度* 黄疸 脾大
儿童、成人
正常~+ 0 0~+
4~5 岁以后
+~+++ 0 +~+++
婴 儿 期 (3~6 个 月) +++
基因型：
• --/αα、-α3.7(或4.2)/-α3.7(或4.2)、 • -α3.7(或4.2)/ααT， • 本病须与缺铁性贫血鉴别。
（ 3 ） 血 红 蛋 白 H 病 (Hb H disease)，
• 有3个α 基因缺失或缺陷， • 大量的β珠蛋白链聚合为β四聚体（β4）
即Hb H， • 氧合能力为Hb A的10倍， • 不易释放出氧。
缺失 一个 或突 变 缺失 二个 或突 变
α-/αα，
αα/--或
ααT/αα
αα/αT-
注：“+”轻度，“++”中度，“+++”重度，“0"缺如
缺失 三个 或突 变 α-/--，ααT/--
缺失四个 --/--
Back
重型β地贫病理生理改变示意图
基因 珠蛋白链
γ
∣ ∣ ↓ 氧亲和力增高 ∣ ∣
↓ α2γ2 增多
∣
↓ 脾肿大
↓ 脾亢
∣ ↓ 感染 出血
↓ 贫 血 ←—— ———→输 血 ↑↑
↓ 胃肠道吸 收铁增多
↓ → 含铁血黄素沉着症
↓ 血色病
↓ ——→心力衰竭
肝功能损害 糖尿病 内分泌障碍 皮肤色素沉着
Back
临床特点
表 2 β地中海贫血的临床特征
轻型
中间型
重型
发病年龄
贫血程度* 黄疸 脾大
儿童、成人
正常~+ 0 0~+
4~5 岁以后
+~+++ 0 +~+++
婴 儿 期 (3~6 个 月) +++
地中海贫血的遗传筛查和产前诊断[整理版]
![地中海贫血的遗传筛查和产前诊断[整理版]](https://img.taocdn.com/s3/m/c4d3ca7caeaad1f346933f97.png)
羊膜穿刺 (amniocentesis) 抽取胎儿样品示意图
DNA诊断技术
多重PCR （multiplex PCR） 等位基因特异性性寡核苷酸杂交（ASO） 反向点杂交 （RDB） 变性高效液相色谱（DHPLC） 多重引物延伸DHPLC（multiplex PE / DHPLC）
用于 α和 β地贫产前诊断的方法 (1993-2003 )
被检对象（婚前或孕中期）
血液学分析（MCV，Hb A2变化）
排除地贫 遗传咨询 双亲基因分析 胎儿产前诊断
地贫携带者
遗传咨询，配偶检查 血液学分析（MCV Hb A2变化）
地贫携带者
排除地贫
地贫携带者筛查及产前诊断流程
筛查结果
异常血红蛋白筛查结果
异常血红蛋白
Hb E Hb H Hb CS Hb G* Hb Q* Hb N* Hb D* HB New York Total
广州市主要出生缺陷的发生率 (1998-2001)
排序 出生缺陷分析
1 先天性心脏病 2 重型地贫 3 多指 4 肢体短缩 5 唇裂 / 腭裂
例数
260
发生频率 (/10,0 00)
19.66
208
15.73
200 15.12
111
8.39
109
8.24
重型 地贫:胎儿水肿综合征 早产死胎或出生前后死亡 可导致严重产科并发症 无理想治疗方法
Thalassemia 研究背景
中国南方不同高发地 区人群携带率 1 ~ 23% 地中海贫血是全球最大的单基因遗传病之一
西 湛江
北
韶关
中 广州
东 汕头
珠海
南
广东省五个地区地中海贫血遗传流行 cal Pathology, 2004; 57(5):517-22.
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人类-珠蛋白基因组织结构
人类-珠蛋白基因组织结构
Br J Haematol. 1995. Hum Genet. 1996. Am J Hematol. 2000. Haematologica. 2001; 2003. J Clin Pathol. 2004; 2004; 2005. Ann Hematol. 2007; 2011. Blood Cells Mol Dis. 2008; 2010; 2013. Hemoglobin. 2010. BMC Med Genet. 2010. Clin Genet. 2013; 2014.
遗传修饰基因与地中海贫血表型
Chengdu, June 21，2016
徐湘民
南方医科大学基础医学院
南方医院产前诊断与遗传病诊断技术中心 广东省出生缺陷监测与干预重点实验室
和地贫广泛分布于世界热带和亚热带
中国南方高发地区 人群携带率3%-24%
Blood Rev, 2012.
-和-地中海贫血的概况
HBG2 (rs7482144) BCL11A (rs766432) HBS1L-MYB (rs9399137)
Hb F / Clinical data
中国南方地贫高发区的KLF1突变 发生率明显高于北方地区
China
N S
Non-thalassemic endemic region, n=1190 0.08% (1/1190) Shandong
KLF1
HBG2 BCL11 A (XmnI)
rs766 A/C A/C A/A A/C A/C A/A A/A A/A A/C A/A A/A –/– –/– –/– –/– –/– –/– –/– –/– –/– –/– –/–
HBS1LMYB
rs939 T/T T/T T/T T/T T/T T/T T/T C/T T/T T/T T/T
Damaging
N (%)
48 (75.0%) 10
CD44
NA
(15.6%)
2 (3.1%) 1 (1.6%) 1 (1.6%) 1 (1.6%) 1 (1.6%)
0.00
Damaging
1.000
Damag7
Damaging
0.000
-地贫导致 / 非 链比例下降, -地贫则引起 / 非 链比例上升
血红蛋白转换调节规律
（ ） 珠 蛋 白 合 成
%
地贫发病时期
Nat Med, 2015
血红蛋白转换调节因子
KLF1
MYB
BCL11A
Nat Med, 2015
重要的地贫表型遗传修饰基因
珠蛋白基因型
珠蛋白基因突变 珠蛋白基因重复
Thalassemia endemic region
Phenotypic analysis
CD44 / Hb F
Genotypic analysis
KLF1 gene
MCV/MCH/Hb A2/Clinical data
- and -globin genes Hb F associated SNPs
KLF1在红细胞生成中的多功能性及其作用机制
MEP
KLF1
Cell cycle regulation
S G2
Terminal differentiation
G1
M
红系发育和分化 红细胞终末成熟
珠蛋白转换调节
Blood, 2008; 2011.
假设:
检验可升高HbF的红系转录因子—
KLF1 突变是否存在： （1）与-地贫发生相关的频率地域差异？ （2）与-地贫表型相关的潜在修饰作用？
基因型
CD41-42 / N or CD17 / N
地贫 体征 0 0/5
发病 年龄 12.3±3.5 7.5-4.0
90.2±14.2 60.0±5.1 81-104 55.0-7.0
/
BMC Med Genet, 2010.
地贫：珠蛋白合成不平衡性贫血
α
γ
β
地贫携带者合并-三联体增加珠蛋白合成不平衡 从而加重疾病严重性
KLF1
-Thalassemia
KLF1突变群体遗传学分析
Non-thalassemia endemic region
Population samples (n=5029)
North China (n=1190)
South China (n=3839)
N/ N + / (n=1971) M/ N (n=946) M/ M (n=922)
中国南方人群的KLF1突变谱
突变
c.519_525dup CGGCGCC c.895C>G c.1022G>A c.13G>A c.892G>C c.913+1G>A c.1001C>G
AA 变异
p.Gly176Ala fsX179 p.His299Asp p.Cys341Tyr p.Glu5Lys p.Ala298Pro NA p.Thr334Arg
Number of Number of Hb HbA HbF HBA Age Onset transfusions ID (y/Sex) transfusions 2 (y) /y (<4 years ) /y(at present ) (g/L) (%) (%) genoty pe
P1 9/M P2 9/M P3† 8/M P4† 11/F P5† 14/F P6† 9/M P7† 9/M P8 34/M P9 45/M P10 14/M P11† 9/M
Blood 2015; 125;3694-3710
“Reduction of -globin expression may provide an equally plausible approach to ameliorating clinically severe forms of β-thalassemia, and in particular, the very common subgroup of patients with hemoglobin E β-thalassemia that makes up approximately half of all patients born each year with severe β-thalassemia.”
世界上最常见的人类单基因病之一 由/-珠蛋白基因缺陷导致的常染色体隐性遗传病 临床上分三类：轻型（特征）、中间型（TI）和重型 （ TM ） 地贫杂合子具有抵抗疟疾的优势
Thalassemia Major (TM)
Thalassemia Intermedia (TI)
Thalassemia Minor (Trait)
4 4 3 4 2 3 2.5 6 20 4 2
None (0) None (0) Occasional (8) None (0) Occasional (1) Occasional (7) Occasional (1) None (0) None (0) Occasional (3) Occasional (2)
HbF的调节基因
Xmn1-G(T)SNP at 11p15 HMIP at 6q23 BCL11A at 2p16 KLF1 at 19p15
中间型地贫: 地贫复合地贫
Hb (g/L) 129 100 66 MCV (fL) 69.4 64.8 51.7 MCH (pg) 21.2 20.1 16.0 HbA2 (%) 5.3 4.7 4.0 HbF (%) ─ ─ 38.1
α
γ
β
地贫合并地贫使珠蛋白合成趋于平衡，从而减轻疾病严重性
中间型地贫: 地贫复合珠蛋白基因三联体
临床特征 血液学表型
输血 0 0/4 Hb (g/L) MCV (fL) MCH (pg) 17.9±1.2 16.7-19.3 HbA2 (%) 6.0±0.7 5.1-6.9 HbF (%) 0.5±1.0 0.0-2.3
影响HbF水平的主要遗传因素
BCL11A
HBG
KLF1
c.519_525dup CGGCGCC
年龄/性别
环 境
HBB 其他未知基因
10%
c.895C>G
HMIP
HMIP
KLF1 %？ BCL11A 15% 19%
2p16
6q23
11p15
19p13
SNP染色体定位
遗传及其他因素的贡献
Curr Opin Hematol, 2009. Blood, 2014. Nat Med, 2015
功能预测 位点
Exon2 Exon2 Exon3 Exon1 Exon2 Intron2 Exon3
类型
SIFT
Frameshift Missense Missense Missense Missense Splicing Missense NA 0.000
Damaging
PolyPhen-2
NA 1.000
c.41T>C
1
Guangdong
Guangxi
Thalassemic endemic region, n=3839
1.25% (48/3839)
c.519_525dupCGGCGCC
36
c.895C>G c.13G>A c.892G>C c.1022G>A
9 1 1 1
Blood, 2014.
地中海贫血表型和基因型的关系
inter ξHVR 3’HVR