基因诊断
基因诊断的原理和应用
基因诊断的原理和应用原理基因诊断是一种利用基因组信息来确定个体遗传性状的方法。
它基于DNA序列的不同，可以通过检测基因序列的突变和变异来确定某些疾病的发生风险和相关遗传性状。
基因诊断的原理主要包括以下几个方面：1.基因检测技术：基因诊断通常是通过对个体的DNA样本进行检测来获取数据。
常用的技术包括聚合酶链式反应（PCR）和DNA测序。
这些技术可以分析DNA序列上的差异，找出某些病理基因的突变。
2.病理基因变异：病理基因变异是导致某些疾病或遗传性状的主要原因。
通过基因诊断，可以检测和鉴定这些病理基因上的突变。
例如，确定某个基因是否具有突变与某种遗传病的患病风险相关。
3.基因与疾病的关联：基因诊断的核心在于确定特定基因与某种疾病之间的关联性。
通过对患者或样本进行基因检测，可以分析基因与疾病之间的关联程度或风险。
以此为基础，可以进行相关疾病的预测、诊断和治疗。
应用基因诊断在医学研究和临床实践中有着广泛的应用。
以下列举了基因诊断在各个领域的应用：1.遗传病诊断：基因诊断可以帮助确定某些罕见遗传病的患病风险。
通过检测病理基因的突变，可以准确诊断某些遗传病，如囊性纤维化、遗传性肿瘤等，并提供个体化的治疗方案。
2.癌症预测和诊断：基因诊断在癌症预测和诊断中具有重要意义。
通过检测癌症相关基因的突变和变异，可以确定个体癌症的发生风险和类型。
这有助于提早发现癌症，进行早期治疗，提高治疗效果。
3.药物反应性分析：基因诊断可以帮助医生根据患者的基因信息来预测特定药物的疗效和副作用。
通过分析药物代谢基因的突变和变异，可以确定患者对某些药物的反应性，从而指导个体化的药物治疗。
4.遗传性疾病的预防与筛查：基因诊断可以用于遗传性疾病的预防与筛查。
通过分析个体的基因序列，可以识别携带有某种遗传病基因的亲属，提前采取预防措施，避免疾病的发生。
5.个体化治疗：基因诊断可以为个体提供更加个体化的治疗方案。
通过分析某些患者特定基因的突变和变异，医生可以确定更加有效的治疗方法，并避免一些患者对某些药物的不良反应。
05基因诊断
Southern印迹杂交
DNA变性 中和 Southern印迹 预杂交 杂交 洗膜 检测
Northern印迹杂交
• Northern 印迹 (Northern blot) 杂交是应 用DNA探针检测特异mRNA的另一种膜上 印迹技术。
• 是 由 Alwine 于 1977 年 建 立 的 。 后 经 Thomas等人改进。 • 主要用于分析mRNA分子大小及 mRNA的 转录情况。
Developed by Pacific Biosciences
★15-minute, $100 human genome sequencing
• 开展个体化诊断与治疗依赖于基因/基因组序列
– 第一代测序技术：双脱氧核苷酸末端终止测序法 • 一个测序反应可读有效长度：500bp → 1000bp（1Kb） • 完成一个人基因组测序：3000000Kb（3000Mb） • 费用：20元×3000000 > 6000万元 – 第二代测序技术：焦磷酸测序技术（高通量） • Roche 454，运行1次可测 1000000Kb/1万美元（3万美元） • Illmina，运行1次可测 2个人的基因组（＜3万美元），8 day
基因诊断的名词解释
基因诊断的名词解释
基因诊断是一种现代生物学技术，用以识别和分析某一特定体内的致病基因突变或变异位点，以及检测人类基因型，以便确定个体对特定疾病的易感性。
它也被用于生殖医学，包括诊断胎儿携带遗传疾病的风险。
基因诊断的最终目的，是帮助临床医生确定最佳的治疗方案，并且能够提前发现可能出现的疾病，以预防和控制它们的发展。
基因诊断是一个复杂的、跨学科的技术，具体的步骤需要借助基因技术和全面的基因测序，以及先进的计算机技术和统计学。
疾病基因诊断通常从先前发现的致病基因突变为基础，然后用携带突变的体确定个体是否易于某种遗传病，或者是否携带特定病因因子。
在这方面，病历记录、家系病史和临床表现也会被结合起来用于判断。
在生殖诊断中，基因诊断也可以用来检测男性和女性在排卵和受精过程中的基因变化。
这可以帮助医生给出准确的诊断，以及相应的治疗建议。
染色体分析也是用来检查胚胎携带的体细胞染色体缺失的重要工具。
基因诊断是一项涉及复杂的技术，其关键在于以正确的方法对表达型和变异数据进行确认，以及总结出有意义的结论。
在实施这一技术时，需要严格遵守道德原则，有效地保护患者的隐私。
基因技术正在不断发展，开发出更多先进的基因诊断技术，更好的了解遗传和性状的相互关系。
总而言之，基因诊断不仅有助于疾病的早期识别和预防，而且还有助于更准确地识别疾病以及有效治疗和管理有关疾病，从而改善患
者的生活状况。
临床医生可以通过基因诊断更精确地识别病人可能遭受的风险，从而改善治疗与管理病人的结果，并使他们受益。
基因诊断的分类
基因诊断的分类基因诊断是一种通过检测个体基因组中的特定基因变异来确定其患病风险或确定疾病的诊断方法。
基因诊断可以对遗传疾病、癌症、代谢紊乱等多种疾病进行准确的诊断和预测。
根据不同的目的和方法，基因诊断可以分为以下几种分类。
1. 遗传病基因诊断遗传病基因诊断是通过检测基因组中特定基因的突变或变异来确定个体是否携带遗传病的方法。
遗传病基因诊断可以帮助人们了解自己是否携带某种遗传病的基因，从而采取相应的预防和治疗措施，避免遗传给下一代。
常见的遗传病基因诊断包括先天性心脏病、囊性纤维化、血友病等。
2. 肿瘤基因诊断肿瘤基因诊断是通过检测肿瘤细胞中的特定基因的突变或变异来确定肿瘤类型、分级和预后的方法。
肿瘤基因诊断可以帮助医生选择合适的治疗方案，提高治疗效果和预后。
常见的肿瘤基因诊断包括乳腺癌、肺癌、结直肠癌等。
3. 药物基因诊断药物基因诊断是通过检测个体基因组中特定基因的突变或变异来确定个体对某种药物的反应和耐受性的方法。
药物基因诊断可以帮助医生个体化地选择合适的药物和剂量，提高治疗效果和减少不良反应。
常见的药物基因诊断包括华法林抗凝血剂的剂量调整和阿司匹林耐受性的检测。
4. 个体基因组分析个体基因组分析是通过对个体基因组的整体测序和分析来获取个体的遗传信息和生物学特征的方法。
个体基因组分析可以帮助人们了解自己的遗传背景，预测患病风险，指导生活方式和健康管理。
常见的个体基因组分析包括基因组全序列测序、单核苷酸多态性检测等。
5. 产前基因诊断产前基因诊断是对胎儿基因组的检测和分析，用于确定胎儿是否携带某种遗传病的方法。
产前基因诊断可以帮助家庭了解胎儿的健康状况，提前做好相应的准备和处理。
常见的产前基因诊断包括无创产前基因检测、羊水穿刺和绒毛膜活检等。
基因诊断的分类多样且涵盖面广，每一种分类都有其独特的应用和意义。
基因诊断的发展为疾病的早期预防、精准治疗和个性化医疗提供了有力的支持，为人们的健康带来了新的希望。
基因诊断
RFLP分析法 限制酶酶切图谱直接分析法 RFLP间接分析法
（1）限制酶酶切图谱直接分析法
① 限制酶酶切—Southern印迹杂交。 ② PCR—限制酶酶切
应用RFLP诊断镰刀状红细胞性贫血
正常人珠蛋白基因
正常人珠蛋白mRNA 6 CTC GAG Glu 6 CAC
正常人珠蛋白肽链
HbS的珠蛋白基因
HbS的珠蛋白mRNA
HbS的珠蛋白肽链
GUG Val
MstⅡ酶切位点 CCTNAGG A T替换
MstⅡ酶 CCTNTGG
HbA ---------CCT GAG GAG-------
MstⅡ 1.1kb
HbS
MstⅡMstⅡ 0.2kb
---------CCT GTG GAG-------
• 2、聚合酶链反应的发明 • 直到1985年，美国PE-Cetus公司的人类遗传研究室 Mullis等人才发明了具有划时代意义的聚合酶链反应 (Polymerase Chain Reaction, PCR), 使人们梦寐以求的体外 无限扩增核酸片段的愿望成为现实。其原理类似于DNA 的体内 复制，只是在试管中给DNA的体外合成提供一种 合适条件。开始是使用大肠杆菌 DNA聚合酶Klenow片段 来扩增人基因组中的特异片段。由于该酶不耐热，因此， 每次 加热变性DNA后都要重新补加Klenow酶。在操作多 份标本时，这一过程耗时，费力， 且易出错。耐热DNA 聚合酶的应用使得PCR反应更易于自动化，继而PE-Cetus 公司推 出了第一台PCR热循环仪，使该技术的自动化成 为现实。Mullis等因此项技术于1993年 获得诺贝尔奖金。
第一节
基因诊断 的技术方法
一、基因诊断中常用的分子生物 学技术 （一）核酸分子杂交 （二）聚合酶链反应（PCR） （三）单链构象多态性检测 （四）限制酶酶谱分析 （五）DNA序列测定 （六）DNA芯片技术
基因诊断的名词解释_分类_举例_的基本原理
基因诊断的名词解释_分类_举例_的基本原理基因诊断的名词解释基因诊断可分为基因直接诊断和基因间接诊断。
核酸分子杂交是基因诊断最基本的方法之一。
基因诊断技术它的基本原理是互补的DNA单链能够在一定条件下结合成双链，即能够进行杂交。
限制性核酸内切酶是基因工程和基因诊断重要的一类工具酶。
它们的发现和应用为从基因组中分离目的基因提供了必要的手段。
基因诊断的分类基因诊断可分为两类：基因直接诊断直接检查致病基因本身的异常。
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;基因间接诊断当致病基因虽然已知但其异常尚属未知时，或致病基因本身尚属未知时，也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。
连锁分析是基于紧密连锁的基因或遗传标记通常一起传给子代，因而考察相邻DNA是否传递给了子代，可以间接地判断致病基因是否传递给子代。
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、AMP-FLP等技术均可用于连锁分析。
遗传病的基因诊断举例1.基因缺失型遗传的诊断(1)α地贫的基因诊断：α地贫主要是由于基因缺失引起的，缺失的基因可以由1-4个。
正常基因组用BamHⅠ切割，可以得到一个14kb的片段，而缺失一个α基因时切点向5’端移位，得到一条10kb的片段。
因此，当用α基因探针与基因组DNA 进行Southern杂交时(图13-8)，在α地贫2可见一条14kb和一条10kb的带，在正常人可见一条双份的14kb的带，而在α地贫1则见一条单拷贝的14kb带，血红蛋白H病时只有一条10kb的带的，而在Barts水肿胎时，则无任何杂交带。
一种较简便的方法是直接用α探针进行斑点杂交，自显影后根据斑点深浅的不同也可以对α地贫作出诊断。
基因诊断
第九章基因诊断基因诊断是通过检测基因的存在状态或缺陷对疾病作出诊断的方法。
基因诊断的主要技术：1、核酸分子杂交2、聚合酶链反应（PCR）3、基因芯片技术第一节核酸分子杂交技术核酸杂交（Nucleic acid hybridization）是指具有一定同源性的两条单链核酸在一定条件下，按碱基互补的原则重新配对形成双链的过程。
一、核酸杂交的基本原理DNA的变性和复性：在一定的条件（如适当的温度、有机溶剂存在等）下，DNA的双链可解开成为单链，这一过程称为DNA的变性（Denaturatioin）。
高温、低盐和有机溶剂促进DNA变性。
Tm值是反映DNA的热稳定性的一个参数，称为DNA的熔化温度，系指一半的双链DNA解离成为单链时的温度。
DNA的热稳定性或Tm值直接与其碱基组成特别是GC碱基对含量有关，GC碱基对含量越高，Tm值也越高。
DNA的杂交即复性（Renaturation）是变性的单链DNA在一定的条件下（低于Tm的温度下）与其互补序列退火形成双链的过程，因此杂交与Tm值相关。
影响杂交的主要因素：温度：一般在低于Tm约15至２５度的温度下杂交速率最快。
盐浓度：钠离子增加杂交分子的稳定性，降低钠离子浓度强烈地影响Tm值和复性速率。
但当钠离子浓度超过0.4M时，对复性速度和Tm值影响不大。
甲酰胺：有机溶剂如甲酰胺能减少双链核酸的稳定性。
每增加1%的甲酰胺，DNA/DNA或DNA/RNA双链的Tm值减少0.72℃。
常用50%甲酰胺硫酸葡聚糖：使杂交速率增加，但有时可能增加杂交本底。
二、核酸探针的选择和标记核酸探针是指能与待检测的靶核酸序列互补杂交的某种已知核酸片段，它必须具有高度的特异性，并且带有某种适当的标记以便被检测。
（一）核酸探针的类型1、克隆的DNA片段，常用cDNA探针。
2、RNA探针（Riboprobe）RNA探针的优点是特异性高；杂交效率(灵敏度)更高。
适合于Northen杂交、原位杂交等。
基因诊断名词解释
基因诊断名词解释基因诊断是通过对个体的基因进行检测和分析，以确定其在某些遗传病、肿瘤等方面的发病风险、病因等相关信息的方法。
基因诊断是利用分子生物学技术和遗传学原理，根据个体基因组中的变异和突变来判断某些疾病的遗传风险和病因，为医学诊断、预防、治疗提供科学依据。
1. 单基因病：由单一基因突变引起的遗传病，如囊泡性纤维化、血友病等。
单基因病的基因诊断主要通过对特定基因进行测序和变异分析，寻找突变位点来确定患病风险和病因。
2. 多基因病：由多个基因共同作用引起的遗传病，如某些遗传性肿瘤、心血管病等。
多基因病的诊断需要对多个与疾病相关的基因进行检测和分析，综合考虑各基因的变异情况来判断患病风险。
3. 遗传突变：指基因组中发生的与正常序列相比有明显差异的变异，包括基因缺失、插入、缺失、替换等。
遗传突变是基因诊断的重要依据，通过分析基因组中的突变情况可以判断某些疾病的遗传风险和病因。
4. 突变检测：对个体基因组中的突变进行检测和分析的方法，包括测序、杂交等多种技术手段。
突变检测是基因诊断的核心内容，通过检测个体基因组中的突变，可以确定某些疾病的遗传风险和病因。
5. 家系分析：通过对家族成员的基因检测和分析，了解某些疾病在家族中的遗传规律和风险。
家系分析是基因诊断的重要方法之一，通过分析家族中的基因变异情况，可以预测家族成员的患病风险和病因。
6. 预测分析：依据已知的遗传变异和突变信息，利用统计学方法预测个体在某些疾病方面的遗传风险和患病可能性。
预测分析是基因诊断的一种重要手段，可以根据个体基因组中的变异情况，预测其在某些疾病方面的遗传风险。
基因诊断在预防、诊断和治疗疾病方面具有重要意义。
通过对个体基因组的分析，可以准确判断个体在某些疾病方面的遗传风险和患病可能性，为个体提供个体化的医学干预措施，从而有效预防和治疗疾病，提高生活质量和健康水平。
基因诊断名词解释医学遗传学
基因诊断名词解释
医学遗传学是研究遗传性疾病、单基因遗传病、染色体异常等与临床表型之间的关系的一门学科。
基因诊断是通过对遗传物质（如DNA、RNA）的分析，运用分子生物学技术和生物信息学手段识别人体的基因缺陷和突变，从而确定遗传病的诊断方法。
在基因诊断中，常用的名词包括：
1. 基因
基因是生物体内控制遗传信息传递和表达的功能性DNA序列。
它是指导生物体发育和功能的基本单位。
2. 缺陷基因
缺陷基因是指存在突变或异常的基因，可能导致遗传疾病的发生。
3. 突变
突变是指基因序列发生改变，导致其编码产物（如蛋白质）结构或功能发生异常。
4. 遗传疾病
遗传疾病是由基因突变引起的疾病，可以通过基因诊断方法来确定。
5. 分子生物学技术
分子生物学技术包括PCR扩增、DNA测序、基因芯片等，用于对基因进行检测和分析。
6. 生物信息学
生物信息学是利用计算机科学和统计学的方法研究生物学问题，用于解读和分析大规模的基因数据。
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
5´
3´
(CCT GTG G)
×
正常基因
5´
3´
突变基因
镰状红细胞贫病的限制性内切酶谱分析
目录
正常人 突变携带者 患者 镰状红细胞贫血病的限制性内切酶谱分析
目录
PCR-SSCP技术检测DNA突变
传染病的基因诊断
Gene Diagnosis of Infectious Diseases
一、病毒性疾病
SNP与RFLP和STR标记的主要不同之处在于，它 不再以DNA片段的长度变化作为检测手段，而直接 以序列变异作为标记。
三、人类疾病与基因密切相关
1、基因结构改变导致蛋白质的结构或数量发 生变化导致疾病
2、基因表达异常 3、病原生物基因入侵导致疾病 4、可遗传的基因组变异导致人类疾病易感性
包装。
反转录病毒载体的特点
1）反转录病毒包膜上糖蛋白，能够被许多哺 乳动物细胞膜上的特异性受体识别，从而使 反转录病毒携带的遗传物质高效地进入靶细 胞。
2)前病毒通过LTR高效整合至靶细胞基因组中， 有利于外源基因在靶细胞中的永久表达。
3) 病毒颗粒以出芽的方式分泌至辅助细胞培 养的上清液中，易于分离制备。
定义：将“自杀”基因导入宿主细胞中，这种基 因编码的酶能使无毒性的药物前体转化为细胞毒 性代谢物，诱导靶细胞产生“自杀”效应，从而 达到清除肿瘤细胞的目的。
应用：是恶性肿瘤基因治疗的主要方法之一。
自杀基因的作用机制
（五）基因免疫治疗
通过将抗癌免疫增强的细胞因子或 MHC基因导入肿瘤组织，以增强肿瘤微 环境中的抗癌免疫反应。
定义：指将特定的目的基因导入特定细胞，通过 定位重组，导入的正常基因，以置换基因组内原 有的缺陷基因。
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
三、基因诊断的常用技术
（五）单链构象多态性分析
1.单链构象多态性（SSCP）分析 是一种分析突变基因的方法。 2.临床意义 SCP多与PCR技术联用（PCR-SSCP）检测基因突变，提高了基因突变检 测的灵敏性，现已广泛用于遗传病及肿瘤基因的分析。
三、基因诊断的常用技术
（六） 限制性片段长度多态性分析
临床的一些疾病的致病基因尚不清楚，很难用基因突变的检测诊断，对 基因连锁分析
这些遗传疾病采用基因连锁分析
如mRNA拷贝定量检测及mRNA长度分析等。mRNA检测在基因表达 基因表达分析
水平上为基因功能是否正常提供了直接依据
病原体诊断 外来入侵病原微生物遗传物质的检测
二、基因诊断在诊断学中的地位
传统的疾病诊断方法：主要是以疾病的表观改变为依据，不能及时作出明确的诊断。 基因诊断：病因的诊断，既特异又灵敏。 （1）可以揭示尚未出现症状时与疾病相关的基因状态； （2）可以对表观异常不明显或不特异的携带者及某种疾病的易感者做出诊断和预测； （3）对确定有遗传疾病家族史的个体或产前的胎儿是否携带致病基因的检测具有指导意义。
基因诊断
一、基因诊断的含义
基因诊断是在基因水平上对疾病或人体的状态进行诊断。它是以遗传物质 （如DNA或RNA）为检查对象，利用分子生物学技术，通过检查遗传物质结构或 表达量变化与否来诊断疾病的方法。
一、基因诊断的含义
基因诊断的主要内容
内容
评价
基因突变检测
如点突变、基因片段的缺失或插入、基因重排等不同类型基因突变的检 测
三、基因诊断的常用技术
（一）核酸分子杂交技术
1.核酸分子杂交：两条互补单链核酸（DNA或RNA）在一定条件下按碱基互补原则退火 形成双链的过程。 2.分子杂交方法的共同点 （1）应用了核酸序列的复性原理。 （2）采用了标记探针：同位素或非同位素标记的短片段特异DNA或RNA。
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
基因诊断的概念
基因诊断的概念与应用
一、引言
基因诊断，也称为分子诊断，是一种通过检测人类基因的异常变化来评估或预测疾病状态的方法。
随着基因组学和分子生物学研究的深入，基因诊断的应用越来越广泛，为许多疾病的预防、诊断和治疗提供了全新的视角。
二、基因突变检测
基因突变是基因组中DNA序列的永久性改变，可能导致遗传性疾病或增加个体对特定疾病的易感性。
基因诊断的一个重要应用是检测这些突变，帮助识别遗传性疾病的病因、风险预测以及进行遗传咨询。
三、基因表达分析
基因表达分析是通过检测特定基因在不同条件下的表达水平，了解其在生理或病理过程中的作用。
这种分析有助于疾病的早期发现、病程监测以及治疗效果的评估。
四、遗传性疾病诊断
许多遗传性疾病是由特定基因的突变引起的。
基因诊断可以检测这些突变，帮助确诊遗传性疾病，并为患者和家庭提供准确的遗传咨询。
五、肿瘤诊断和预后判断
肿瘤是由基因突变积累引发的疾病。
基因诊断在肿瘤学中的应用包括肿瘤的诊断、分型、预后判断以及指导治疗方案的选择。
例如，某些特定的基因突变可以预测肿瘤对特定药物的反应，帮助医生制定
更有效的治疗方案。
六、感染性疾病诊断
某些感染性疾病是由特定的基因型病原体引起的。
通过基因诊断，可以快速准确地检测病原体，指导感染性疾病的诊断和治疗。
七、结论
基因诊断是现代医学的重要工具，它使我们能够更深入地理解疾病的本质，并提供更精确的诊断和治疗方法。
随着技术的不断进步，基因诊断的应用前景将更加广阔，为人类健康带来更多的益处。
基因诊断的原理
基因诊断的基本原理基因诊断是指利用遗传学方法诊断疾病的一种技术手段，它通过分析和检测个体的基因组织和基因信息，来判断个体是否存在遗传性疾病或对某种特定药物的敏感性。
基因诊断可以帮助医生更好地了解疾病的发生机制、预测疾病的发展趋势以及选择最佳治疗方案。
下面将详细介绍基因诊断的基本原理。
基因诊断的目的基因诊断的目的是通过分析个体的基因组织和基因信息，确定个体是否存在某种疾病相关的基因变异。
基因诊断可以帮助医生进行疾病预测、疾病筛查、疾病诊断以及药物敏感性测试等。
基因诊断的步骤基因诊断主要包括样本采集、DNA提取、基因测序、数据分析和结果解读等步骤。
1.样本采集：对于基因诊断，常用的样本来源包括血液、唾液、组织等。
医生会根据具体需要选择合适的样本进行采集。
2.DNA提取：DNA提取是基因诊断的关键步骤，它的目的是从样本中提取出DNA，以便进行后续的基因测序。
DNA提取可以采用多种方法，如血液提取法、酚-氯仿提取法等。
3.基因测序：基因测序是基因诊断的核心步骤，它利用测序技术对样本中的DNA序列进行测定。
目前常用的基因测序方法包括Sanger测序、Illumina测序和Ion Torrent测序等。
–Sanger测序：Sanger测序是一种经典的DNA测序技术，它采用链终止法原理，通过不断合成延伸的DNA链来测定DNA的序列。
–Illumina测序：Illumina测序是一种高通量测序技术，它采用桥式扩增原理，将DNA片段固定在芯片上，然后通过化学方法进行测序。
–Ion Torrent测序：Ion Torrent测序是一种半导体测序技术，它利用离子探测器检测DNA测序过程中释放的氢离子，从而测定DNA的序列。
4.数据分析：基因测序后得到的是海量的序列数据，需要进行数据分析来从中提取有用的信息。
数据分析主要包括序列比对、变异检测、注释等过程。
–序列比对：将测序得到的序列与参考基因组进行比对，以确定测序样本中的DNA序列。
基因诊断
基因诊断Gene diagnosis第一节概述⏹基因变异致病可分为两种主要类型⏹1 内源基因的变异：由于先天遗传背景的差异和后天内、外环境的影响，人类的基因结构及其表达的各个环节都可能发生异常，从而导致疾病。
⏹2 外源基因的入侵：如各种病原体感染人体后，其特异的基因被带入人体并在体内增殖而引起各种疾病。
一、基因诊断的概念所谓基因诊断就是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，从而对疾病作出诊断的方法。
二、基因诊断的特点1.以基因作为检查材料和探查目标，属于“病因诊断”，针对性强。
2.分子杂交技术选用特定基因序列作为探针，故具有很高的特异性。
3.由于分子杂交和聚合酶链反应（PCR）技术都具有放大效应，故诊断灵敏度很高。
4.适用性强，诊断范围广。
5.检测外源基因时，可以检测出潜伏的病原体。
三、基因诊断的临床意义⏹1.可以更加准确的对遗传性疾病作出诊断，对了解发病过程和机制，为疾病的分类和分型，以及最终治疗这些疾病提供理论依据。
⏹2.进行产前基因诊断，提高人口素质⏹3.进行病原体的流行病学检查。
⏹4.更好的完成组织配型，提高器官移植的成功率。
第二节基因诊断的原理⏹一、人类基因的结构：⏹二、基因的表达与突变基因的突变类型⏹（一）大片断缺失或插入突变⏹（二）移码突变⏹（三）点突变（point mutation)⏹染色体易位、基因重排、基因扩增等。
第三节基因诊断的常用技术方法（一）核酸分子杂交技术⏹限制性内切酶谱分析法⏹DNA限制性长度多态性(restriction fragmentlength polymorphism, RLFP)分析⏹等位基因特异寡核苷酸探针(allele specificoligonucleotide, ASO)（二）聚合酶链反应(PCR)（三）基因测序（四）基因芯片1、限制性内切酶酶谱分析法 此方法是利用限制性内切酶和特异性DNA探针来检测是否存在基因变异。
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
基因诊断名词解释医学遗传学
基因诊断名词解释医学遗传学
医学遗传学是研究人类遗传信息与疾病之间关系的学科，其中基因诊断是医学遗传学中的重要领域之一。
下面是一些与基因诊断相关的常见名词解释：
1. 基因：生物体内遗传信息的单位，是由DNA分子编码的。
2. 基因突变：基因的DNA序列发生变化，可能导致遗传信息的改变，包括点突变、缺失、插入、倒位等。
3. 基因型：个体所拥有的基因的组合形式，包括等位基因的组合。
4. 突变检测：通过对个体的DNA样本进行分析，检测基因中存在的突变或变异。
5. 基因测序：确定DNA序列的方法，可以揭示基因组中的突变和变异。
6. 单基因遗传病：由单个基因突变引起的遗传疾病，如囊性纤维化、遗传性血友病等。
7. 多基因遗传病：由多个基因或基因组的相互作用引起的遗传疾病，如糖尿病、高血压等。
8. 染色体异常：染色体结构或数目的异常，包括染色体缺失、倒位、重排等，可能导致遗传疾病。
9. 基因检测：通过对个体的DNA样本进行实验室分析，确定特定基因的状态，用于诊断遗传病风险或确认诊断。
10. 基因组学：研究整个基因组的结构、功能和相互作用的学科，
包括基因组测序、基因调控和功能注释等。
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产物1 产物 产物2 产物
多重PCR引物设计 引物设计 多重
1)产物大小易于分离 产物大小易于分离 2)引物 引物23-28 nt, 较高特异性 引物 3) G+C含量相近 55%左右 含量相近, 含量相近 左右 4) 优化 优化PCR条件 以适应多对引物扩增的要求 条件, 条件
进行性肌营养不良症(DMD) 进行性肌营养不良症 基因全长2000-2500kb 基因全长 60%缺失突变 5%重复突变 缺失突变, 重复突变, 缺失突变 重复突变 35%小片段缺失或点突变 小片段缺失或点突变 突变的热点区在基因的中央部第45-55外显 外显 突变的热点区在基因的中央部第 子和5’区 子和 区 外显子4、 、 、 、 、 、 、 、 外显子 、8、12、17、19、44、45、48、 51位点的 对引物 检出 位点的9对引物 位点的 对引物, 检出90%的具有基因缺 的具有基因缺 失的病例
β-地中海贫血 地中海贫血
Hph I βΑ GGTGA Hph I βΤ GATGA βΑ βΑ βΤ βΤ βΑ βΤ 正常 纯合子 杂合子 1.4kb 1.2kb
Lener 遗传性视神经病
线粒体DNA的11778位G 的 线粒体 位 正常 G PCR G G G SfaN I 340 bp 190 bp 150bp PCR A A A SfaN I A 病变 A
二、基因诊断中常用的分子生物学技术
核酸分子杂交 聚合酶链式反应 （PCR） ） 单链构象多态性（ 单链构象多态性（SSCP）检测 ） 限制酶酶谱分析 DNA芯片技术 芯片技术 DNA测序 测序 DNA多态性连锁分析 多态性连锁分析
三、基因诊断的特点
♣高度特异性 高度特异性 ♣高灵敏度和精确性 高灵敏度和精确性 ♣早期快速 早期快速 ♣诊断范围广，适应性强 诊断范围广， 诊断范围广 ♣可用于非活体标本 可用于非活体标本 ♣DNA水平具有体细胞稳定性 水平具有体细胞稳定性
应用篇第二章 应用篇第二章 基因诊断
Gene Diagnosis
一、基本原理 基本原理
基因诊断：通过检查基因的存在、缺陷或 基因诊断：通过检查基因的存在、 表达异常， 表达异常，对人体状态和疾病 作出诊断的方法和过程。 作出诊断的方法和过程。 基本原理：检测 基本原理：检测DNA或RNA的结构变化与 或 的结构变化与 的多少及表达功能 表达功能是否 否，量的多少及表达功能是否 正常， 正常，以确定被检查者是否存 在基因水平的异常变化， 在基因水平的异常变化，以此 作为疾病确诊的依据。 作为疾病确诊的依据。
2. 大片段丢失或插入的诊断
PCR: 0.5-1.5 kb DNA片段的丢失或插入 片段的丢失或插入
多重PCR ( multiplex PCR): 在同一个 在同一个PCR体系 多重 体系 中加入多对引物, 中加入多对引物 扩增同一模板的几个区域
引物1 引物
引物3 引物 致病基因 引物2 引物 引物4 引物
2. DNA重复序列多态性分析 重复序列多态性分析 (variale number of tandem repeat, VNTR)
H3 H1 A B C D H1: Hinf I; H3: Hae III AB CD AB CD H1 H3 H1 H3
DNA指纹技术 (DNA finger printing) 指纹技术
更能反映基因组的特异性 具有高度特异性 具有稳定的遗传性 具有体细胞稳定性
个人识别 亲子鉴定 法医物证检测
(三) 基因表达异常的诊断 三
*Northern、斑点杂交或狭缝杂交检测RNA 、斑点杂交或狭缝杂交检测 表达量的变化 *RT-PCR推算出mRNA的相对含量 *RT-PCR推算出mRNA的相对含量 推算出 *RT-PCR/竞争 竞争PCR计算 计算mRNA的绝对含量 竞争 计算 的绝对含量 *Northern杂交 杂交mRNA长度的变化 杂交 长度的变化
1. 限制性片段长度多态性 限制性片段长度多态性RFLP
如果DNA多态性涉及到某个限制性内切酶的识别 多态性涉及到某个限制性内切酶的识别 如果 位点, 用此酶酶解DNA时产生不同长度的 时产生不同长度的DNA片段 位点 用此酶酶解 时产生不同长度的 片段 RFLP分析方法 分析方法: 分析方法
DNA DNA 限制性内切酶酶解 PCR Southern杂交 杂交 电泳
链B 非变性 链B’ 电泳
链A 链A’
链B 链B’
DNA芯片技术分析 芯片技术分析 A C T G
正常 C T 纯合子
探针定位
C
T
C
G
C
A
杂合子
新突变
新突变
DNA芯片技术可用于大规 芯片技术可用于大规 模的未知突变的筛查
n个碱基中每个碱基的变 个碱基中每个碱基的变 异，需探针4×n； 需探针 × ； 4 kb序列， 需 序列， 序列 4×4000=16000个寡核苷 × 个寡核苷 酸探针
引物1 引物 突变位点 引物2 引物 正常序列 异常序列 正常探针 异常探针
CATTGCCGTCATGCTGCGA CATTGCCGTTATGCTGCGA GTAACGGCAGTACGACGCT GTAACGGCAATACGACGCT 正常探针 异常探针 基因型 斑 点 杂 交
+ + -
+ +
正常 杂合子 纯合子
六、基因诊断的基本方法
(一) 基因突变的分子诊断 一 (二) 多态性分析 二 (三) 基因表达异常的诊断 三 (四) 外源 四 外源DNA检测 检测
1. 点突变、少数核苷酸缺失或插入的诊断 点突变、 (1) 诊断已知的点突变 PCR/ASO探针法 诊断已知的点突变: 探针法 ASO: allele specific oligonucleotide, 等位基因特异性寡核苷酸 SSO: sequence-specific oligonucleotide 序列特异性寡核苷酸
限制性内切酶酶解
由于DNA固有的特点 某一基因相对固定地存在于某一个或 固有的特点, 由于 固有的特点 片段中。当结构基因的DNA突变（包括点突 突变（ 某几个限制性 片段中。当结构基因的 突变 缺失、插入等）而致病时， 变、缺失、插入等）而致病时，限制性内切酶酶切位点改 使原切点消失，或产生新的位点，或识别位点移位。 变，使原切点消失，或产生新的位点，或识别位点移位。
四、基因诊断的应用领域
1. 诊断疾病 2. HLA的基因分型 的基因分型 3. 个体遗传基因的鉴定 4. 性别鉴定 5. 生物分类 6. 法医学
五、基因诊断的病因范围
1. 基因结构的改变 点突变、插入、 点突变、插入、缺失 重排、易位、 重排、易位、基因扩增 基因结构多态性变异 前病毒插入等 2. 基因表达状况的改变 3. 病原体的侵入
3. 基因重排 (染色体移易位 的诊断 染色体移易位) 染色体移易位
引物1 引物 正常位点 引物2 引物 目标基因 引物3 引物 目标基因 引物3 引物
重排位点
Philadelphia 易位 t(9;22)融合了 和abl基因 易位, 融合了bcr和 基因 基因, 融合了 导致慢性粒细胞性白血病
4. 基因扩增的诊断
核酸分子杂交检测 癌基因活动情况
Northern BlA
32P-N-ras
癌基因探针
肝癌组织中 N-ras 癌基因活动
(四) 外源 四 外源DNA检测 检测
细菌 病毒 支原体 衣原体 立克次体 寄生虫
核酸分子杂交检测 HBV基因与人体细胞基因组整合 HBV基因与人体细胞基因组整合
Southern blot 特异条带强度的改变 特异条带强度的改变 强度 单拷贝基因对照
(二) DNA多态性分析 二 多态性分析
在同种生物不同个体的基因组中,核苷酸序列 在同种生物不同个体的基因组中 核苷酸序列 存在差异性, 称为DNA的多态性 (polymorphism) 存在差异性 称为 的多态性 第一代标记: 限制性片段长度多态性 第一代标记 (restriction fragment length polymorphism, RFLP) 第二代标记: 重复序列多态性, 第二代标记 重复序列多态性 短串重复序列 (short tandom repeat, STR) 第三代标记: 第三代标记 单碱基多态性 (single nucleotide polymorphism, SNP)
Southern Blot
正常 肝癌 慢肝 慢肝活动
32P -HBV探针 肝组织DNA 肝组织DNA HBV探针 肝癌细胞基因组 和慢性活动性肝炎肝细胞有HBV整合 和慢性活动性肝炎肝细胞有HBV整合
遗传病(genetic disease)的基因诊断 遗传病 的基因诊断
基因异常 方法 探针、 探针、引物和 限制酶 缺失基因探针 缺失部位引物 切点消失限制酶 正常/异常探针 突变部位引物
基因缺失 基因组 DNA 印迹杂交 PCR 扩增 点突变 RFLP 分析 ASO 杂交 PCR 产物多态性分析 DNA 测序
(2) 诊断未知的突变 PCR/SSCP/ 测序 诊断未知的突变:
SSCP: single strand conformation polymorphism 单链构象多态性
基因型： AA BB AB CC AC DD
C A B D，D’ ， A’ B’ C’ C’
PCR 32P-dCTP
链
变
性
链A 链A’