单基因遗传病的研究方法与技术-2013
单基因遗传病的基因诊断及其应用研究
三、单基因遗传病基因诊断的未 来发展方向
随着科技的不断进步，单基因遗传病基因诊断将迎来更多的发展机遇。未来， 基因诊断技术将更加灵敏、快速和低成本，使得更多人能够享受到基因诊断带 来的福利。同时，随着大数据和人工智能等技术的融合应用，基因诊断将在疾 病预测、个体化治疗等方面发挥更大的作用。
然而，单基因遗传病基因诊断也面临着一些挑战，如技术人才短缺、伦理道德 问题等。因此，未来需要加强技术培训和伦理规范，确保基因诊断技术的合理 应用和发展。
目前，单基因遗传病的基因诊断主要涉及以下几个方面：
1、基因序列分析：通过直接测序或间接检测技术，如变性梯度凝胶电泳 （DGGE）、异源双链测序（HDSS）等，检测导致遗传性疾病的基因序列变异。
2、基因表达谱分析：利用RNA测序等技术在转录水平检测基因的表达变化，揭 示疾病发生过程中基因表达的调控机制。
一、单基因遗传病的基因诊断
基因诊断是通过检测个体基因序列的变异，对单基因遗传病进行确诊和分型。 其基本原理是采用分子生物学技术，包括基因测序、基因克隆、DNA甲基化等， 针对特定基因进行检测。这些技术可对基因序列的突变、表达水平、基因组印 记等方面的变化进行分析，以揭示疾病的发生机制和遗传规律。
1、基因检测技术概述
基因检测是通过直接或间接地检测基因组DNA序列，发现基因变异和异常表达， 从而确定个体是否具有某种遗传性疾病的易感性的方法。目前，用于罕见遗传 病诊断的基因检测技术主要包括：聚合酶链反应（PCR）、变性梯度凝胶电泳 （DGGE）、单基因测序（Sanger测序）和下一代测序（NGS）等。
四、结论
单基因遗传病的基因诊断为疾病的预防、诊断和治疗提供了重要的理论基础和 技术支持，具有重大的研究意义。未来，随着科技的不断进步和应用领域的拓 展，单基因遗传病基因诊断将发挥更加重要的作用。因此，建议加强技术研发 和推广应用，同时重视技术人才培训和伦理规范建设，以确保单基因遗传病基 因诊断技术的可持续发展和应用。
单基因遗传病
单基因遗传病摘要遗传病是指由遗传物质发生改变而引起的或者是由致病基因所控制的疾病。
由于遗传物质的改变，包括染色体畸变以及在染色体水平上看不见的基因突变而导致的疾病，统称为遗传病。
遗传病可分为单基因病和多基因病。
其中，单基因病是遗传病中最主要的一个类型。
单基因遗传病是指一对同源染色体上单个基因或一对等位基因发生突变所引起的遗传病，又称孟德尔式遗传病。
目前已知的很多疾病都属于单基因病。
如：血友病、色盲、多指、并指、苯丙酮尿症、抗维生素D性佝偻病、假性肥大型肌营养不良等【1】。
关键字：遗传病单基因遗传病诊断预防与治疗1.单基因遗传病的种类及特点【2】根据决定某一性状或疾病的基因在常染色体上还是在性染色体上；是受显性基因决定，还是隐性基因决定【3】。
可将人类单基因遗传病分为五类：1.1常染色体显性遗传病及其常见病症致病基因显性并且位于常染色体上，等位基因之一突变，杂合状态下即可发病。
致病基因可以是生殖细胞发生突变而新产生，也可以是由双亲任何一方遗传而来的。
此种患者的子女发病的概率相同，均为1∕2。
此种患者的异常性状表达程度可不尽相同。
常见常染色体显性遗传病：多指（趾）、并指（趾）、珠蛋白生成障碍性贫血、多发性家族性结肠息肉、多囊肾、先天性软骨发育不全、多发性成骨发育不全、视网膜母细胞瘤。
1．2 常染色体隐性遗传病致病基因为隐性并且位于常染色体上，基因性状是隐性的，即只有纯合子时才显示病状。
此种遗传病父母双方均为致病基因携带者，故多见于近亲婚配者的子女。
1.3 X连锁性遗传病X连锁显性遗传病病种较少，有抗维生素D性佝偻病等。
这类病女性发病率高，这是由于女性有两条X染色体，获得这一显性致病基因的概率高之故，但病情较男性轻。
男性患者病情重，他们全部女儿都将患病。
常见X伴性显性遗传病：抗维生素D佝偻病、家族性遗传性肾炎。
1.4 X 连锁隐性遗传病致病基因在X染色体上，性状是隐性的，女性只是携带者，这类女性携带者与正常男性婚配，子代中的男性有1/2是概率患病，女性不发病，但有1/2的概率是携带者。
遗传病学的研究方法与技术
遗传病学的研究方法与技术遗传病学是研究基因与遗传因素在人类疾病中的作用和机制的一门学科，其研究方法和技术的发展为解决遗传疾病的预防和治疗提供了重要的科学支持。
本文将介绍遗传病学的研究方法与技术。
1. 基因检测技术基因检测技术是遗传病学的基础，其通过检测人体内的基因序列来分析人体遗传信息。
目前常见的检测技术包括PCR技术、Sanger测序技术、二代测序技术和高通量测序技术等。
其中PCR技术是一种高度敏感的技术，可用于检测各类疾病和基因突变，被广泛应用于遗传病学研究和临床检测中。
2. 遗传分析技术遗传分析技术包括家系分析、联合分析、基因型-表型关联分析、关联分析、基因芯片分析等。
其中家系分析是一种通过家族调查来确定家系中遗传性状的遗传模式的方法。
联合分析是一种多因素疾病遗传模式分析的方法，其通过同步考虑基因和环境因素来确定遗传性疾病的遗传因素。
基因型-表型关联分析是一种确定单个基因变异与表型差异之间关系的方法，被广泛应用于遗传病学研究中。
关联分析则是一种通过对多个位点的遗传变异与疾病之间的关联进行分析，来确定疾病遗传因素的方法。
基因芯片分析是一种通过高通量技术测定多个位点的遗传变异的方法，可同时检测多个基因和多个变异体。
3. 功能研究技术功能研究技术是通过分子生物学和细胞生物学技术来研究基因的生物学功能和分子机理的方法。
常见的功能研究技术包括基因敲除技术、基因转染技术、基因表达技术、蛋白质相互作用技术等。
其中基因敲除技术是一种通过RNA干扰或CRISPR/Cas9等技术来实现基因靶向敲除的方法，可用于研究单个基因的生物学功能。
基因转染技术则是一种把外源基因导入细胞内的技术，可用于研究基因调控网络和功能基因组学。
基因表达技术可用于研究基因表达调控机制和基因表达谱，是遗传病学研究的重要手段之一。
蛋白质相互作用技术则是一种通过分析蛋白质之间的相互作用来研究基因调控网络和蛋白质功能的方法，如蛋白质互作网络分析等。
遗传病学研究的方法和技术
遗传病学研究的方法和技术遗传病学是生物医学领域中极为重要的一个分支，主要研究基因及其表达对人类健康和疾病的影响机制，以及预防、治疗遗传病的方法和技术。
在遗传病学研究中，常用的方法和技术包括以下几种：1. 人类基因组计划人类基因组计划是一个涉及全球范围内的科学合作项目，目的是解析人类基因组，建立人类基因图谱，并阐明基因与疾病之间的关系。
该计划的开始可以追溯到1984年，至今已经取得了丰富的研究成果。
其对于遗传病学领域的发展起到了推动作用。
2. 基因测序技术基因测序技术是遗传病学研究的一项重要技术。
通过对基因组的快速高通量测序，可以获得海量的遗传信息，从而对人类遗传病的发生、发展、治疗等方面提供有力支持。
目前最常用的基因测序技术包括Sanger测序、Illumina测序、Pacific Biosciences测序等。
3. 克隆技术克隆技术是一种通过人工方式从体细胞中复制某一特定基因、DNA片段或整个基因组的方法。
这种技术可以用于研究基因的结构与功能，以及基因与疾病之间的关系。
其中最早的克隆技术就是利用质粒向细胞中导入外源DNA的重组DNA技术。
此外，还有目标基因克隆、PCR技术等。
4. 基因编辑技术随着基因编辑技术的不断发展，人类已经可以对基因进行定点修饰甚至切除，从而达到治疗遗传病的目的。
其中最为常见的基因编辑技术包括CRISPR/Cas9技术、TALEN技术、ZFN技术等。
5. 遗传变异筛查技术遗传变异筛查技术是一种通过对人类基因组进行筛查，发现基因突变和多态性等变异，从而诊断或预测一个人是否有遗传疾病倾向的技术。
如基于微阵列芯片、基于下一代测序技术的单基因或全外显子筛查技术等等。
总之，遗传病学研究的方法和技术一直在不断地发展和创新，这些技术的应用有助于预防、治疗与控制遗传病，使这一领域的发展更上一层楼。
但也需要特别重视伦理问题和隐私保护，确保科技发展与社会伦理的平衡。
第十六章单基因遗传病ppt课件
(二)外显率和表现度
1、外显率(penetrance) 是指一群具有某种致病基因的人中， 出现相应病理表现型的人数百分率。
例如:单纯性尺侧多指(趾)畸形(AD)，共调 查了115个家庭，子代中均有此种多指(趾) 畸形，理论上115家中亲代应有115个患者， 但实际上这115个家庭中，91对的婚配类型 为受累者x正常；24对为正常x正常，他(她) 们是不外显者，占20.87%。其外显率为 91/115=0.79或79%。
（3）XhX x XhY 女性(携) 男性患者
正常亲代(携带者) XhX
子代基因: XhX
患者亲代 XhY
Xh
XhY
XhXhY
Xh X XhXh XhX
XXhYY XY
表现型:女性(携) 男性患者 女性患者 正常男性
概率: 1/4
1/4
1/4
1/4
概率比: 1 : 1 : 1 : 1
每胎出生患者的机会是1/2,男、女机会均等。
返回
1、典型婚配类型
患者亲代
（1）Dd x dd
Dd
患者 正常
Dd
正常亲代 dd
d
Dd
dd
d Dd dd
子代基因型：Dd dd
表现型：患者 正常
概率： 1/2 1/2
概率比： 1 ： 1
返回
概率与概率比之间的关系：
可以相互转换，分母相同时，分 子之比即为概率比；分母不相同 时，则通分后的分子之比则为概 率比
139
2
0
2023
suspected
mendelian basis
Total
18443 1112
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63
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单基因遗传病的诊断和治疗方法
单基因遗传病的诊断和治疗方法随着现代医学的发展，人们对基因的研究越来越深入，但是单基因遗传病仍然是困扰着许多家庭的问题。
针对单基因遗传病，早期的诊断和治疗至关重要。
在本文中，我们将探讨单基因遗传病的诊断和治疗方法。
一、诊断单基因遗传病1. 生育前筛查生育前筛查是指在怀孕之前对双方进行检查，以确定是否存在遗传基因缺陷，从而避免因基因缺陷而导致的胚胎缺陷和遗传病的出现。
常见的生育前筛查包括基因检测和遗传咨询。
2. 基因检测基因检测是采集DNA样本进行检测，以确定是否携带某个基因突变。
基因检测可通过羊水或绒毛取样进行，但是这种方式会对胎儿造成风险。
值得注意的是，基因检测只能对部分单基因遗传病进行诊断，而且检测成本较高。
3. 新生儿筛查新生儿筛查是指在宝宝出生之后进行基因诊断，以尽早发现潜在的遗传病。
新生儿筛查包含了对生血病、苯丙酮尿症、先天性甲状腺功能减退症等常见病症的筛查。
二、治疗单基因遗传病针对单基因遗传病，主要的治疗方式包括以下几个方面：1. 基因治疗基因治疗利用基因工程技术将正常基因导入患者体内，以达到治疗目的。
基因治疗的主要优势是避免了传统治疗中对身体的伤害，从而提高了治疗效果。
但是，基因治疗目前仍处于研究阶段，其长期效果有待观察。
2. 停药治疗一些单基因遗传病可以采用停药治疗的方式进行治疗。
例如，对于苯丙酮尿症患者来说，只要禁食含蛋白质的食物，就能有效控制病情。
3. 植入基因剪切体基因剪切体是一种分子生物学工具，它能够对基因进行编辑，从而去除基因中的问题所在。
近年来，植入基因剪切体的技术得到了极大的拓展，已经成功治疗了一些遗传疾病。
4. 替代治疗替代治疗是通过替代缺失的蛋白质或补充缺失的维生素来进行治疗。
例如，对于地中海贫血患者来说，进行红细胞输血和铁螯合剂治疗就能达到一定的治疗效果。
总之，单基因遗传病的诊断和治疗需要多方面的技术支持，早期诊断和治疗对于疾病的控制和治疗效果至关重要。
未来，我们相信在基因工程技术和生物科技的支持下，单基因遗传病的治疗效果一定会越来越好，让受到遗传病困扰的家庭得到更好的治疗和关怀。
单基因遗传病的研究方法与技术
单基因遗传病的研究方法与技术单基因遗传病是由单个基因的突变所引起的疾病，在人类疾病中约有6000多种属于单基因遗传病。
随着科技的不断进步，现代分子生物学技术开发出了许多研究单基因遗传病的方法和技术，本文将简要介绍单基因遗传病的研究方法和技术。
1.基因编辑技术基因编辑技术常用于对基因组进行定点修改，这个技术的主要意义在于，它可以使得人类能够针对某些单基因遗传病所造成的突变，进行有针对性地修改和治疗。
基因编辑技术的主要方法有：CRISPR/Cas9基因编辑技术：这是一种目前最常用的基因编辑技术，它是通过CRISPR/Cas9规律下的酶来切割某个基因型上的目标位点，并在此基础上引入一种新的DNA 片段或修改、删除旧有的片段，以达到更改基因信息和影响其表达的目的。
这种技术已经被应用于治疗及疾病预防的研究中，特别是在单基因病治疗中有着广泛的应用。
ZFN基因编辑技术：这种技术是以锌指蛋白结构为基础，通过特异性的DNA结合功能寻找到某一个基因点位进行切割，然后通过不同的方法修复、改变此基因片段，达到基因治疗的目的。
TALEN基因编辑技术：这种技术的基础是结构相似的转录激活因子靶向末端的限制性内切酶（TALENs），通过将TALENs导入细胞内，根据不同需要定向切割某一个基因片段，并对它进行修复、改变。
基因测序技术指的是通过测序方法对基因的序列进行分析，以便发现相关的变异、突变和基因点等。
基因测序技术已经被广泛用于单基因遗传病的诊断和研究中，包括单基因病致病基因的鉴定、新的单基因病的发现等方面。
常用的基因测序技术包括：Sanger测序技术：Sanger测序技术是一种标准的基因测序方法，它通过链终止的原理，以核酸为模板合成一系列不同长度的片段，并通过电泳分离这些片段，以确定其序列信息。
Next-generation sequencing（NGS）：这是一种高通量、高通量测序技术，它的优势在于，可以同时揭示大量的序列信息，并且需要比传统测序方法更短的时间和更低的成本。
医学遗传学-第五章-单基因遗传病-2
3
第三页，编辑于星期六：点 三十七分。
Medical Genetics (一) X连锁隐性遗传病
一些性状或疾病的基因位于X染色体上，该基因的
XAXa XAY XaXa XaY
男患后代女儿都发病，儿子都正常。 女患后代儿、女均有1/2的机会接受来自母亲带有突变等
位基因的X染色体而发病。
25
第二十五页，编辑于星期六：点 三十七分。
Medical Genetics
抗维生素D佝偻病
临床表现：低血磷酸盐性、佝偻病
26
第二十六页，编辑于星期六：点 三十七分。
第十八页，编辑于星期六：点 三十七分。
甲 型 血 友 病 Medical Genetics
遗传方式：XR 凝血因子Ⅷ基因遗传性缺陷 基因定位：Xq28 基因全长186kb，含26个外显子 基因缺陷包括:
缺失、点突变、插入、重复、倒位
临床表现： 出血不止
19
第十九页，编辑于星期六：点 三十七分。
Gower综合征 Medical Genetics
21
第二十一页，编辑于星期六：点 三十七分。
Medical Genetics
(二) X连锁显性遗传病
一些性状或疾病的基因位于X染色体上，其基因的 性质又是显性的，这种遗传方式称为X连锁显性遗传（ X-linked dominant inheritance, XD）。
Medical Genetics
第五章 单基因遗传病
Monogenic disease
单基因遗传病的研究方法与技术
单基因遗传病的研究方法与技术前言单基因遗传病是由单个突变的基因引起的疾病，它们通常遵循孟德尔遗传规律，并具有较为明确的遗传模式。
由于其严格的单因遗传规律，研究人员可以利用该规律、遗传学分析方法以及基因工程技术来研究单基因遗传病的病理机制、确诊和治疗方法。
本文将着重介绍单基因遗传病研究的方法与技术。
基因检测技术基因检测技术是从 DNA 样本中获得遗传信息的方法。
通过对个人基因序列和与疾病相关基因进行分析，以确定是否存在疾病相关的基因变异。
目前的基因检测技术包括：多态性位点分型法多态性位点分型法是一种基于分子生物学的技术。
它通过检测特定基因区域的DNA序列不同之处，比如单核苷酸多态性（SNPs）来对 DNA 进行分型。
在单基因遗传病的研究中，该技术可以检测是否存在特定突变和突变载体，并对某些基因的弱效性突变进行监测。
根据蛋白质构象来进行结构变体识别该方法通过蛋白质结构变体来识别遗传突变，从而识别导致单基因遗传病的病理机制。
这种方法基于已知蛋白结构，对突变前和突变后的蛋白进行比对，以确定两种蛋白之间的细微差别和潜在的突变。
通过这种方法，可以了解突变如何导致疾病，并为之后的治疗提供参考。
DNA测序技术DNA测序技术是指通过分析DNA分子，得出DNA序列信息的方法。
以患者DNA为例，可以通过DNA测序技术检测单基因遗传病是否和某一个或几个基因的特定DNA序列有关。
这种技术被广泛应用在帕金森病和阿尔茨海默症等疾病的研究中，以发现基因与疾病之间的关系。
基因编辑技术为了更好地了解单基因遗传病的病理机制，基因编辑技术可以用来模拟并研究细胞内单基因遗传病相关基因的功能和作用。
以下是三种常见的基因编辑技术：CRISPR/Cas9 基因编辑技术CRISPR/Cas9 基因编辑技术是近年来兴起的一种基因编辑技术。
通过 Cas9 酶与 RNA 的组合，可以从特定位置的基因序列中剪切出不同的基因，修改或插入目标基因。
该技术帮助研究人员理解基因-信使RNA-蛋白质之间的关系，并在探究一些单基因病例中扮演重要角色的基因如单病基因、肿瘤抑制基因等方面提供重要视角。
单基因遗传病
一、基本概念
1.基因座 2.等位基因 3.复等位基因 4.基因型 5.表型 6.纯合子 7.杂合子 8.显性 9.隐性
二、研究方法
系谱分析是研究人类遗传方式常用的方法。系谱是指 某种遗传病患者与家庭各成员相互关系的图解。系谱 中不仅包括患病个体，也包括全部健康的家庭成员。 通过对性状在家系后代的分离或传递方式来推断基因 的性质和该性状向某些家系成员传递的概率，这种方 法成为系谱分析法。 系谱中的先证者，是指家系中被医生或研究者发现的 第一个患病个体或具有某种性状的成员。系谱中常用 的符号如图。
男患后代女儿都发病，儿子都正常。女患后代儿、女均有 1/2的机会接受来自母亲带有突变等位基因的X染色体而发病。
抗VD佝偻病
无男性 男性传递 男患者的女儿全都患病；儿子正常 男女患者比例为1:2，反映了男女性X染色体的比例 男患者（半合子发病）的症状比女患者（杂合子发病）重
Ⅰ
3
1
2
Ⅱ
第二节
单基因遗传病的基本遗传方式
根据决定某一性状或疾病的基因是在常染色体 上或性染色体上，是显性还是隐性，可将人类 单基因遗传分为六种主要遗传方式： 常染色体显性遗传、常染色体隐性遗传、X-连 锁显性遗传、X-连锁隐性遗传、Y-连锁遗传和 线粒体遗传。
一、常染色体显性遗传病
控制一种遗传性状的显性基因位于常染色体上， 其遗传方式称为常染色体显性遗传（AD）。
如：
基因型 X AX A X AX a X aX a
表型 nor carrier p X AY X aY nor p
从基因型和表现型看，女性具有两条 X 染色 体，致病基因是隐性的，而致病基因频率很低， 纯合的概率很低，女性发病比男性少。
196.1单基因遗传医学遗传学AD遗传一
• （一）婚配类型与子女发病风险 • （二）AD特征 • （三）AD病类型与举例 • 小测试
AD病的子女发病风险
最常见的婚配类型
亲代 Aa × aa
配子 A a a 子代 Aa aa
1: 1
AA 患者 Aa 患者 aa 正常
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AD病的系谱特征
1.患者双亲中一方发病，致病 基因由患者亲代传来。若双 亲未发病，可能是新发生的 突变所致。2.患者的同胞、 子女有1/2的发病风险。 3. 因 为 致 病 基 因 位 于 常 染 色 体上，其传递不涉及到性别 决定，所以男女发病几率均 等可能。4.有连续遗传
• 先证者proband:家族中第一个被确诊 的患者或具有某种性状的成员。
系谱常见符号
系谱常见符号
Ⅰ
1
2
Ⅱ
1
2
3
单基因遗传分类
• Autosomal Dominant Inheritance • Autosomal Recessive Inheritance • X-linked Dominant Inheritance • X-linked Recessive Inheritance • Mitochondrial Inheritance
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AD遗传病的类型及病例
Ø 完全显性遗传
Ø 半（不完全）显性遗传 Ø 不规则显性遗传 Ø 共显性遗传 Ø 延迟显性遗传 Ø 从性显性
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遗传病分类
染色体病 单基因病 多基因病 线粒体遗传病 体细胞遗传病
Single gene disorders
单基因遗传病
• 单基因遗传monogenic inheritance
• 概念：指某种性状的遗传受一对等 位基因的控制，其遗传方式遵循孟 德尔定律。
单基因遗传病基因检测概述
肌肉活检组织
100mg
肌肉活检组织采集后应立即液氮冷冻保存，干冰 运输。
主要内容
背景介绍 检测方案 病例分享 现状与展望
病例一、Leigh综合征
• 临床信息
- 患者信息：男，27岁
- 临床表现：高热后逐渐出现复视、行走不稳4个月；双眼活动受限，四肢肌力III级，双上肢掌全 颌反射(+)，双下肢Babinski征(+),四肢健反射低，双下肢音叉振动觉下降；
全基因组疾病
• 扩增一个性状或一个疾病的基因 • 检测点突变和缺失重复 • 发现新突变、但不能发现新基因
• 检测相关基因组合 • 临床意义明确 • 结果解释容易 • 可以发现新突变、不能发现新基因
• 可以检测75-85%致病突变 • 对整个外显子组捕获测序 • 发现点突变和缺失重复 • 可能发现临床意义不明的突变，难以解释 • 发现新基因
正
诊
断
118个近亲生育 阿拉伯裔MDD患者
10个患者 纠正诊断
100个智力低下者 及正常父母（Trios）
13个个体发现de
检
novo 突变，3个XR
出
率
高
250个各种单基因病患者，62个检测出致病突变
全外显子组测序检测的优势
单一疾病、 单一系统 分析
全外分析
➢ 是目前最综合（覆盖基因全面，性价比 高）的基因检测方式之一；
* 数据来源：http://www.who.int/genomics/public/geneticdiseases/en/index2.html
单一发病率低， 但种类多，总 发病率达2.5%。 其中，全球出 生人口单病累 计发病率为 10/1000*
机遇与挑战
疾病的单基因遗传ppt课件
常染色体显性遗传病的遗传
染色体显性遗传病杂合子患者与正常人婚配图解
常染色体显性遗传病的遗传
成骨不全
常染色体显性遗传病的遗传
短指症
常染色体隐性遗传病的遗传
常染色体隐性遗传典型系谱
常染色体隐性遗传病的遗传
常染色体完全隐性遗传的特征
①由于基因位于常染色体上，所以它的发生与性别无 关，男女发病机会相等；
04 疾病的单基因遗传 Monogenic Inheritance
单基因遗传病
single-gene disorder，monogenic disorder
人类遗传病分类：单基因遗传病 多基因遗传病
单基因遗传病
single-gene disorder，monogenic disorder
单基因遗传病概念：某种疾病的发 生主要受一对等位基因控制，它们 的传递方式遵循孟德尔遗传律。
Y连锁遗传病的遗传
外耳道多毛
影响单基因遗传病分析的因素
• 表现度 • 外显率 • 拟表型 • 基因的多效性 • 遗传异质性 • 遗传早现 • 从性遗传 • 限性遗传
影响单基因遗传病分析的因素
• 遗传印记 • 延迟显性 • X染色体失活 • 不完全显性遗传 • 不规则显性遗传 • 共显性遗传 • 同一基因可产生显性或隐性突变
②系谱中患者的分布往往是散发的，通常看不到连续 传递现象，有时在整个系谱中甚至只有先证者一个患 者；
③患者的双亲表型往往正常，但都是致病基因的携带 者，此时出生患儿的可能性约占1/4，患儿的正常同胞 中有2/3的可能性为携带者；④近亲婚配时，子女中 隐性遗传病的发病率要比非近亲婚配者高得多。这是 由于他们来自共同的祖先，往往具有某种共同的基因。
X连锁隐性遗传病的遗传
单基因遗传病
单基因遗传病一．名词解释1.单基因遗传病：存在于生殖细胞或受精卵中的突变基因，按一定方式在上下代之间进行传递，其所携带的突变的遗传信息经过表达形成具有一定异常性状的疾病。
2.系谱：是从先证者入手，追溯调查其所有家族成员（直系亲属和旁系亲属）的数目、亲属关系及某种遗传病（或性状）的分布等资料，并按一定格式将这些资料绘制而成的图解。
2011A3.系谱分析法：对具有某个性状的家系成员的性状分布进行观察分析。
通过对性状在家系后代的分离或传递方式来推断基因的性质和该性状向某些家系成员传递的概率。
4.先证者：是某个家族中第一个被医师或遗传研究者发现的罹患某种遗传病的患者或具有某种性状的成员。
2011B5.携带者：表型正常而带有致病基因的杂合子。
6.常染色体显性遗传：是指控制性状或疾病的显性基因位于常染色体的遗传方式。
二．单项选择题1.在世代间连续传代并无性别分布差异的遗传病为（B ）2011AA．AR B．AD C．XR D．XD E．Y连锁遗传2.在世代间不连续传代并无性别分布差异的遗传病为（A ）2011BA．AR B．AD C．XR D．XD E．Y连锁遗传3.患者正常同胞有2/3为携带者的遗传病为（B ）A．常染色体显性遗传B．常染色体隐性遗传C．X连锁显性遗传D．X连锁隐性遗传E．Y连锁遗传4.系谱绘制是从家族中第一个就诊或被发现的患病成员开始的，这一个体称（D ）A. 受累者B. 携带者C. 患者D. 先证者E. 以上都不对5.一个女性将常染色体上的某一突变基因传给她孙女的概率是（B ）A. 1/2B. 1/4C. 1/8D. 1/16E. 以上都不对6.在X连锁显性遗传中，患者的基因型最多的是（B ）A. X A X AB. X A X aC. X a X aD. X A YE. X a Y7.一对表型正常的夫妇，生有一个苯丙酮尿症的患者和一个表型正常的孩子，这个表型正常的孩子是携带者的可能性是（D ）A. 1/4B. 1/3C. 1/2D. 2/3E. 18.携带者指的是（D ）A. 带有一个致病基因而发病的个体B. 显性遗传病杂合子中，发病轻的个体C. 显性遗传病杂合子中，未发病的个体D. 带有一个隐性致病基因却未发病的个体E. 以上都不对9.近亲结婚可以显著提高以下那个疾病的发病风险（B ）A. ADB. ARC. XDD. XRE. Y连锁遗传病10.父亲为AB血型，母亲为B血型，女儿为A血型，如果再生育，孩子的血型仅可能有（C）A．A和B B．B和AB C．A、B和AB D．A和AB E．A、B、AB和O三．多项选择题1.在X连锁显性遗传中，患者的基因型可能是（ABD ）A. X A X AB. X A X aC. X a X aD. X A YE. X a Y2.一个O型血的母亲生了一个A型血的孩子，其再次生育后代的血型可能是（ABC ）A. A型B. B型C. O型D. AB型E. 以上都对3.发病率有性别差异的遗传病有（CDE ）A．AR B．AD C．XR D．XD E．Y连锁遗传病4.短指和白化病分别为AD和AR，并且基因不在同一条染色体上。
遗传学的研究方法
遗传学的研究方法一、遗传分析遗传分析是遗传学研究中最基础的方法之一，它通过观察和分析基因在后代中的表现来揭示遗传规律。
遗传分析可以通过对家族、群体或个体的遗传特征的观察来推断遗传模式和基因型。
其中，常见的遗传分析方法包括单基因遗传病的家系分析、连锁分析和关联分析等。
1.1 单基因遗传病的家系分析家系分析是通过观察家族中的遗传病患者及其家族成员，分析其遗传特征来确定遗传病的遗传模式。
这种方法可以帮助确定遗传病是由显性遗传、隐性遗传还是性连锁遗传引起，进而指导家族内的遗传咨询和遗传筛查。
1.2 连锁分析连锁分析是通过观察两个或多个基因在同一染色体上的遗传连锁关系，推断基因之间的距离和相对位置。
通过研究连锁关系，可以构建遗传连锁图谱，进一步揭示基因座的位置和染色体的结构。
连锁分析通常通过观察基因型和表型的共遗传现象来进行。
1.3 关联分析关联分析是通过观察群体中基因型与表型之间的关联关系，推断基因与表型之间的关系。
关联分析常用于复杂遗传病的研究，通过对大量患者和正常人群的基因型和表型数据的比较，寻找与疾病发生相关的基因位点。
关联分析通常采用基因芯片、测序等高通量技术进行。
二、遗传变异分析遗传变异分析是研究基因组中的遗传变异和多态性，并探究其与表型差异之间的关系。
遗传变异分析可以帮助揭示基因对表型的贡献程度，以及基因与环境之间的相互作用。
常见的遗传变异分析方法包括基因型分析、突变检测和群体遗传结构分析等。
2.1 基因型分析基因型分析是通过检测个体的基因型来揭示基因对表型的影响。
常见的基因型分析方法包括聚合酶链反应（PCR）、限制性片段长度多态性（RFLP）等。
这些方法可以帮助检测基因型的差异，并与表型数据进行关联分析。
2.2 突变检测突变检测是研究基因组中的新突变和已知突变的分布和频率，揭示突变与表型之间的关系。
突变检测可以通过测序技术、PCR扩增等方法进行。
这些方法可以帮助发现致病突变、疾病易感基因等，为遗传病的诊断和治疗提供依据。
单基因病-LHB
OMIM Statistics for August 14, 2010
Autosomal X-linked Y-linked Mitochondrial 18886 1128 59 65 20138
OMIM Update List
基本概念 基本概念
基因座 (locus) 等位基因 (allele) 基因型 (genotype) 表型 (phenotype) 纯合子 (homozygote) & 杂合子 (heterozygote) 显性 (dominant) & 隐性 (recessive)
第五章
单基因遗传病
联系方式
刘海波 广州医学院第三附属医院妇研室 hbliugz@
[ 教学要求 ]
掌握：单基因病的类型及相关概念； 掌握：单基因病的类型及相关概念；系谱常用符 类型及相关概念 号及系谱分析；各种单基因病的系谱特征；AD 号及系谱分析；各种单基因病的系谱特征； 的各种类型 熟悉: 交叉遗传、遗传异质性的概念。 熟悉 交叉遗传、遗传异质性的概念。 了解: 常见单基因遗传病发病的分子机制。 了解 常见单基因遗传病发病的分子机制。
单基因遗传病
（monogenic disease, single gene disorder） disorder） 如果一种遗传病的发病仅仅涉及到一对基 因 ， 这个基因称为 主基因 (major gene)，其导致 这个基因称为主基因 主基因(major gene)， 的疾病称为单基因病 的疾病称为单基因病。 单基因病。 单基因病：由致病主基因引起的遗传病。 单基因病：由致病主基因引起的遗传病。 孟德尔遗传(Mendelian 孟德尔遗传(Mendelian inheritance)
不完全显性
遗传性疾病的病因与治疗研究
遗传性疾病的病因与治疗研究遗传性疾病是指由遗传因素导致的疾病，其中包括单基因遗传病、多基因遗传病和染色体异常等类型。
这类疾病是由于人体发生基因突变或染色体异常而引起的，表现出来的症状多种多样，有些疾病除了通过家庭史等遗传因素进行早期筛查外，还需要进行基因检测来确定。
在研究遗传性疾病的病因和治疗方面，我们已经取得了一些进展。
一、病因研究1.单基因遗传病：单基因遗传病或称单基因遗传性疾病，是由基因突变而引起的疾病。
目前，在单基因遗传病的病因研究领域中，科学家们通过对基因进行研究，可以发现是哪个基因发生了突变，从而进一步研究这些基因的功能，以及它们是如何影响人体健康的。
例如，囊性纤维化（CF）是一种常见的单基因遗传病，CFTR基因是导致该疾病的突变基因。
通过对CFTR基因进行研究并发现其突变位点可以帮助医生更好地进行家族性相关遗传病的筛查。
2.多基因遗传病：多基因遗传病指由多个基因或者环境因素共同作用而引起的遗传疾病。
这种疾病症状复杂，发病机理复杂，目前其病因的研究进展还不够充分。
但是，最近，科学家们通过大规模基因组学研究，发现某些基因的共同变异可以增加多个疾病的风险，这种共同变异现象被称为遗传关联（genetic association）。
例如，一些心血管疾病和癌症被发现与遗传关联有关，科学家们正在研究这些遗传关联和疾病之间的作用机制。
3.染色体异常：染色体异常是指染色体结构上的异常或数量上的异常，包括缺失、重复、倒位和易位等。
不同的染色体异常会引起不同的疾病，如唐氏综合症等。
目前，科学家们正在研究染色体异常的形成机制，并通过基因编辑技术设计和实现疾病的基因治疗。
二、治疗研究1.基因治疗：基因治疗是一种通过植入正常基因来修复或代替突变基因的治疗方式。
例如脊髓性肌萎缩症（SMA）是一种严重的单基因遗传病，研究者已经开发出治疗该疾病的基因治疗方法，该方法通过植入SMN1正常基因来治疗SMA。
虽然目前基因治疗的效果还有待证实，但是这种治疗方式为研究遗传性疾病的治疗提供了新思路。
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3’ 5’ 3’ 5’ 3’
5’
第二个循环 4个拷贝
3’
3’ 3’ 3’ 3’
3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 5’ 3’ 3’
5’
3’
3’ 3’
第三个循环 8个拷贝
3’
第n个循环 2n个拷贝
PCR反应体系
参与PCR反应的主要成份:
模板、引物、 dNTP 、 Taq DNA 聚合
各种类型病理性突变的比例
无义突变和移码突变：
稀有的错义突变：
60％
微小突变
20％
DNA大片段缺失或重复: 20％
基因突变分析所用实验材料
临床样本取材：
实验应用材料：
外周血 组织 毛囊 颊粘膜脱落细胞 羊水细胞 绒毛
DNA RNA Protein
RNA 的优点与缺点
2 3 4 5
1
5. 成人型多囊肾
是一种最常见的单基因遗传 性肾病，发病率约为1/1000 其主要特征在双肾形成进行 性增长的多个液性囊肿，最 终可引起肾衰竭 具有遗传异质性，存在两个 主要的致病基因PKD1和PKD2
46
ADPKD分子遗传基础
Gene PKD1 PKD2 PKD3 ?
Chromosomal locus
CMT是一类周围神经系统遗传病 ,其遗传方式 可为常染色体显性遗传(AD ,占绝大多数) 、常 染色体隐性遗传(AR)及 X连锁显性遗传(XD) 依据病理和电生理特点分为两型:脱髓鞘型 (CMT1 型) 和轴突型 (CMT2型). CMT1型约占 CMT总数的70%，70%以上CMT1由PMP22基 因重复引起 其中X连锁显性遗传CMT致病基因为CX32，含 有2个外显子
PCR反应的特点
特异性强 引物与模板结合的特异性及聚合酶的忠实性 灵敏度高 指数增长，从pg (10-12)可扩增至 mg (10-6)水平 简便、快速 2～4 小时完成扩增 对标本的纯度要求低 DNA 粗制品及总RNA均可作为扩增模板
PCR反应原理和反应过程
DNA的体外复制包括3个步骤： 变性（denaturation）:94 C ~95 C 退火（annealing）: 40 C ~70 C 延伸（extension）:72 C
若X染色体在Xq27.3处呈现细丝样结构， 且连接的末端形似随体，这条染色体就 被称为脆性X染色体。 主要临床症状：智力低下、语言障碍、 性格孤僻、伴有特殊面容——长脸、方 额、大耳朵、嘴大唇厚，青春期后可见 明显大于正常的睾丸。 通贯掌、三叉点C缺如。
Xq27.3
前突变和全突变
正常 CGG <6-54
新致病基因的研究方法 和技术
研究对象不同，策略方法不同
家系连锁分析来定位: 适于分析较大的遗传病家系，不适于 散发病例和小家系病例 二代测序技术： 适于散发病例和小家系病例
连锁分析与二代测序相结合加快新基因的发现
定位克隆
Met A A Met Val
Ser
Leu Gln Pro
T G G T C T C A C T G C A A C C G
酶和缓冲液等。
引物(Primers)
引物决定PCR扩增产物的特异性和长度 化学合成的寡核苷酸 能与模板特异地结合 引物决定产物的特异性和长度 引物设计时必须遵循一些原则
设计引物的原则：
二条引物分别位于被扩增片段的两端，与模板正负 链序列互补 长度为18 ~ 25个核苷酸 二条引物之间避免形成引物二聚体 引物的碱基组成应平衡 引物的5`端可被修饰（引入酶切位点、引入突变位 点、生物素等标记）
应用PCR技术分析一遗传性脊髓小脑性共 济失调（SCA)3型家系
NC:正常对照 PC:阳性对照 F:家系成员 M:Marker 结果： 家系成员1、3、 4有SCA3致病基 因突变; 家系成员2、5 未检测到突变
NC
1 2
3 4
5
F1
F2
F3
F4
F5
PC
M
2. 脊肌萎缩症
脊肌萎缩症( Spinal Muscular Atrophy , SMA)系指一类由于下运动神 经元变性导致的进行性骨骼肌无力和萎 缩的一组疾病 ,是儿童和少年常见的致 死性常染色体隐性遗传病之一 ,其隐性 致病基因携带率在人群中为 1/ 40～1/ 50 ,发病率为1/6000～1/10000.
Cห้องสมุดไป่ตู้ CA CA CA
CA
CA CA CA CA CA
Primer 2
CA CA
CA CA CA
CA
毛细管电泳分析PCR片段大小
分析
D4S1534 I-1 II-1 II-2 II-3 II-4 II-5 114,124 114,120 114,124 114,122 114,124 114,124
优点:
– 不包含内含子 – RT-PCR 能够检测异常的剪切体
缺点:
– 不易获得 – 要求操作特别小心且快速以免降解 –目的基因可能不在获得的材料组织中表达 –导致RNA不稳定的突变不能被检测
基因突变分析常用技术
分子杂交 聚合酶链式反应
Southern 印迹杂交
例如：脆X综合征
应用PCR相关技术进行基因突变 分析的策略与方法
策略与方法
直接分析法： PCR片段大小分析：片段大小有明显差异 PCR-RFLP：有酶切位点 PCR-测序：确定突变点碱基改变 多重连接探针扩增（MLPA）：片段缺失与重复 RT-PCR: 基因大，可取到新鲜材料，且基因在其中有表达
DNA聚合酶
Taq DNA聚合酶复制的保真性：
Taq DNA聚合酶无3’ → 5’外切酶活性， 因而无校正功能，在复制新链的过程中 会发生碱基错配。 Taq DNA聚合酶在每次循环中产生的移 码突变率为1/30000，碱基替换率为 1/8000。
扩增失败
试剂错加或漏加 实验中如发现对照样本也扩增失败，可用原试剂 重复一次，以确定试剂是否错加或漏加。 试剂失效 变性温度偏低 有些 DNA 所含 G 、 C 碱基对丰富，当变性温度偏低 时，双链DNA不能完全解链。 退火温度偏高
MLPA 技术简介
MLPA
Multiplex ligation-dependent probe amplification 链接依赖型多探针扩增技术 最早由荷兰人Schouten JP (Schouten JP et al, 2002) 在原有PCR技术上发展出来
MLPA
技 术 原 理
MLPA方法检测DMD
间接分析法： PCR-STR连锁分析：基因大；在已知致病基因编码区未检测 到突变的家系
1. 脊髓小脑性共济失调
脊髓小脑性共济失调是遗传性共济失调的主要 类型，包括SCA1－27。成年期发病、常染色体 显性遗传及共济失调等是本病的共同特征，并 表现在连续数代中发病年龄提前和病情加重（ 遗传早现）。 SCA3是我国最常见的脊髓小脑性共济失调亚型 ，基因位于14q24..3－32，含4个外显子。CAG 突变位于4号外显子，患者扩增拷贝数为61－ 89，正常人为12－41。
直接基因突变分析： 适于散发病例和小家系病例。具有结 果判读的不确定性 连锁分析: 适于分析在已知致病基因编码区未检 测到突变的较大家系，不适于散发病例 和小家系病例
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PCR-测序分析
在PKD1外显子编码序列上发现无义突变，使 突变碱基所在密码子由CGA变为终止密码子 TGA。
连 锁 分 析 结 果
应用PCR-RFLP技术分析脊肌萎缩症（SMA） 致病基因SMN
PCR扩增SMN基因 exon7,DraI酶切 PCR产物. 酶切N：正常人 PCR产物被酶切为 两条带 酶切P：阳性对照 PCR产物被酶切为 一条短带
病人1：结果显示 SMN基因有突变
病人2和3：结果 显示未有突变
3. 腓骨肌萎缩症(CMT)
T G G Val T C T Ser C A C Leu T G T Stop A A C C G
连锁分析
利用被定位的基因与在同一染色体
上另一遗传座位相连锁的特点，将该基
因定位在某一染色体或染色体某一区带
上。
常见遗传标记
DNA STR SNP
PCR-STR连锁分析
Primer 1
CA CA
3个步骤作为PCR的一个循环，每当完成一个循 环，一个分子的模板被复制为二个，产物量以 指数形式增长。
3’ 5’
5’ 3’
d.NTPs
引物
耐热DNA聚合酶
添加反应混合液 及样本
加入试管中
变性
退火
3’
5’
5’
3’
延伸
3’
Taq Taq
5’
5’
3’
继续延伸
3’
Taq 5’ Taq
3’
循环
3’ 3’ 3’ 3’
前突变
CGG 55-200 全突变 CGG >200
Southern杂交法诊断Fragile X
F: Fully expanded and methylated NM: Methylated X do not cut with EclXI P: Unmethylated premutation N: X in normal male and active normal female
聚合酶链式反应（PCR）
Mullis F
"for his invention of the polymerase chain reaction (PCR) method"