基因诊断与基因治疗PPT课件(1)
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第8章_第1节_基因诊断(3_LMJ)
(allele-specific oligonucleotide hybridization, ASOH)
4.DNA 芯片(DNA chip)技术
15:49:32
6
1.斑点印迹(dot blotting)杂交
方法： 将核酸(DNA或RNA)样品点在NC膜上，变性 后与标记探针结合，显影或显色，密度测
(6)等位基因特异性PCR(AS-PCR)
针对等位基因的序列差异区域设计引物，使 引物的 3’端与等位基因序列的差异碱基对应， 仅能与突变型或野生型互补。
以DNA分子为模板，加入与拟扩增DNA片段两 端分别互补的一对寡核苷酸链作为引物，在 DNA 聚合酶的催化下，按照半保留复制的形式分别合 成两股新的DNA互补链，可使两引物间的DNA片段 拷贝数增加一倍。
多次重复这一过程，可使这段 DNA拷贝数随 复制次数以指数形式扩增。
15:49:32
16
2. 基因诊断中常用的PCR及其衍生技术
（4）早期诊断：易在疾病尚无临床表现时作出诊断； （5）应用广泛：可检测自体基因和外源基因。
15:49:32
4
二、基因诊断的主要技术方法
(一)核酸分子杂交（NA hybridiza单链构象多态性分析（SSCP）
(四)DNA分子多态性（DNA polymorphism）分析 (五)限制性片段长度多态性（RFLP）分析 (六)显微切割（microdissection）技术 (七)DNA序列测定（DNA sequencing）
DNA微阵列 (DNA microarray)——通过计 算机控制点样和图像扫描的高密度集成探 针的杂交技术。
应用： 单核苷酸多态性(SNP)、基因表达谱和遗传 性疾病的分析；病原微生物的大规模检测。
4.DNA 芯片(DNA chip)技术
15:49:32
6
1.斑点印迹(dot blotting)杂交
方法： 将核酸(DNA或RNA)样品点在NC膜上，变性 后与标记探针结合，显影或显色，密度测
(6)等位基因特异性PCR(AS-PCR)
针对等位基因的序列差异区域设计引物，使 引物的 3’端与等位基因序列的差异碱基对应， 仅能与突变型或野生型互补。
以DNA分子为模板，加入与拟扩增DNA片段两 端分别互补的一对寡核苷酸链作为引物，在 DNA 聚合酶的催化下，按照半保留复制的形式分别合 成两股新的DNA互补链，可使两引物间的DNA片段 拷贝数增加一倍。
多次重复这一过程，可使这段 DNA拷贝数随 复制次数以指数形式扩增。
15:49:32
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2. 基因诊断中常用的PCR及其衍生技术
（4）早期诊断：易在疾病尚无临床表现时作出诊断； （5）应用广泛：可检测自体基因和外源基因。
15:49:32
4
二、基因诊断的主要技术方法
(一)核酸分子杂交（NA hybridiza单链构象多态性分析（SSCP）
(四)DNA分子多态性（DNA polymorphism）分析 (五)限制性片段长度多态性（RFLP）分析 (六)显微切割（microdissection）技术 (七)DNA序列测定（DNA sequencing）
DNA微阵列 (DNA microarray)——通过计 算机控制点样和图像扫描的高密度集成探 针的杂交技术。
应用： 单核苷酸多态性(SNP)、基因表达谱和遗传 性疾病的分析；病原微生物的大规模检测。
生物化学及分子生物学(人卫第九版)-26基因诊断与基因治疗
第26章
基因诊断与基因治疗
作者 : 李存保 单位 : 内蒙古医科大学
目录
第一节 基因诊断
第二节 基因治疗
重点难点
掌握
基因诊断与基因治疗的概念
熟悉
基因诊断技术、基因治疗的基本策略和基本程序
了解
基因诊断和基因治疗在医学中的应用
第1节
基因诊断
一、基因诊断的概念与特点
（1） 基因诊断的概念：
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。
（2）直接体内疗法
临床上可用于基因诊断的样品有血液、组织块、羊水和绒毛、精液、毛发、唾液 和尿液等。
三、基因诊断的基本技术
（一）核酸分子杂交技术
1. Southern 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。 2. Northern 印迹法 Northern印迹法（Northern blot）能够对组织或细胞的总RNA或mRNA进行定性 或定量分析，及基因表达分析。Northern印迹杂交对样品RNA纯度要求非常高，限制了 该技术在临床诊断中的应用。
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。
一、基因治疗的基本策略
（一）缺陷基因精确的原位修复
1.基因矫正 gene correction 致病基因的突变碱基进行纠正 2.基因置换 gene replacement 用正常基因通过重组原位替换致病基因 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。
基因诊断与基因治疗
作者 : 李存保 单位 : 内蒙古医科大学
目录
第一节 基因诊断
第二节 基因治疗
重点难点
掌握
基因诊断与基因治疗的概念
熟悉
基因诊断技术、基因治疗的基本策略和基本程序
了解
基因诊断和基因治疗在医学中的应用
第1节
基因诊断
一、基因诊断的概念与特点
（1） 基因诊断的概念：
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。
（2）直接体内疗法
临床上可用于基因诊断的样品有血液、组织块、羊水和绒毛、精液、毛发、唾液 和尿液等。
三、基因诊断的基本技术
（一）核酸分子杂交技术
1. Southern 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。 2. Northern 印迹法 Northern印迹法（Northern blot）能够对组织或细胞的总RNA或mRNA进行定性 或定量分析，及基因表达分析。Northern印迹杂交对样品RNA纯度要求非常高，限制了 该技术在临床诊断中的应用。
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。
一、基因治疗的基本策略
（一）缺陷基因精确的原位修复
1.基因矫正 gene correction 致病基因的突变碱基进行纠正 2.基因置换 gene replacement 用正常基因通过重组原位替换致病基因 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。
第十八章基因诊断与基因治疗
第十八章 基因诊断与基因治疗
(gene diagnosis and therapy)
本章主要内容
基因诊断 基因治疗
2
第一节
基 因 诊 断
一.
基因诊断概念
利用分子生物学方法，直接检测基因结 构及其表达水平是否异常，从而对疾病作出 诊断,为治疗提供依据。
3
二.
基因诊断特点：
针对性强，特异性高 检测灵敏度和精确性高 实用性强，诊断范围广
优点：
缺点：
简便、快速、灵敏、样本用量少；
特异性不高，有一定比例的假阳性。
用途：
检测样本中存在的微量DNA或RNA
14
（4）菌落杂交
该法可从大量细菌中筛选含特异的DNA序列及基因工程重组体。
15
（5）夹心杂交法
RE
A A A
片断A 检测探针
RE
B B
片段B捕捉探针
B
固 相 支 持 物
本法优点：
16 特异性强，对样本纯度要求不高，定量较准确。
模板DNA 扩增倍数T=2n (n:
循环次数)。
21
2.
PCR各要素及其作用
PCR模板可以是DNA或RNA。 以线性DNA模板为佳，量适中，一般为102105个拷贝； RNA作为模板时，需要：
（1） 模板
RNA 逆转录 cDNA
PCR, 称此为RT-PCR.
（2）耐热DNA聚合酶(Taq DNA聚合酶) 是从耐热细菌体内提取的一种 DNA聚合酶，可在95℃稳定 30分钟。从而保证PCR在[94℃变性→ 52℃退火→72℃延伸]
4
三.
基因诊断常用技术方法
核酸分子杂交技术
聚合酶链反应（PCR）技术
(gene diagnosis and therapy)
本章主要内容
基因诊断 基因治疗
2
第一节
基 因 诊 断
一.
基因诊断概念
利用分子生物学方法，直接检测基因结 构及其表达水平是否异常，从而对疾病作出 诊断,为治疗提供依据。
3
二.
基因诊断特点：
针对性强，特异性高 检测灵敏度和精确性高 实用性强，诊断范围广
优点：
缺点：
简便、快速、灵敏、样本用量少；
特异性不高，有一定比例的假阳性。
用途：
检测样本中存在的微量DNA或RNA
14
（4）菌落杂交
该法可从大量细菌中筛选含特异的DNA序列及基因工程重组体。
15
（5）夹心杂交法
RE
A A A
片断A 检测探针
RE
B B
片段B捕捉探针
B
固 相 支 持 物
本法优点：
16 特异性强，对样本纯度要求不高，定量较准确。
模板DNA 扩增倍数T=2n (n:
循环次数)。
21
2.
PCR各要素及其作用
PCR模板可以是DNA或RNA。 以线性DNA模板为佳，量适中，一般为102105个拷贝； RNA作为模板时，需要：
（1） 模板
RNA 逆转录 cDNA
PCR, 称此为RT-PCR.
（2）耐热DNA聚合酶(Taq DNA聚合酶) 是从耐热细菌体内提取的一种 DNA聚合酶，可在95℃稳定 30分钟。从而保证PCR在[94℃变性→ 52℃退火→72℃延伸]
4
三.
基因诊断常用技术方法
核酸分子杂交技术
聚合酶链反应（PCR）技术
基因诊断与基因治疗PPT课件
• 用于探测点突变时一般需要合成两种探针，一种与正常基因 序列完全一致，能与之稳定地杂交，但不能与突变基因序列 杂交；另一种与突变基因序列一致，能与突变基因序列稳定 杂交，但不能与正常基因序列稳定杂交，这样，就可以把只 有一个碱基发生了突变的基因区别开来。
• PCR可结合ASO，即PCR－ASO技术，即先将含有突变点 的基因有关片段进行体外扩增，然后再与ASO探针作点杂交， 这样大大简化了方法，节约了时间，而且只要极少量的基因 组DNA就可进行。
• 根据探针的核酸性质不同又可分为DNA探 针、RNA探针、cDNA探针、cRNA探针及 寡核检测
• 核酸探针的常用酶促标记技术
–缺口平移 –DNA快速末端标记 –用T4多核苷酸酶标记DNA 5‘末端，随引物延伸 –聚合酶链反应
• 核酸探针的非放射性标记技术
1995年美国FDA批准Ad－P53肿瘤基因治疗等临床试验 的实施，标志着基因治疗已逐步进入一个正常的、目标明 确的理性化发展阶段。
• 18岁的格尔辛基（Jesse Gelsinger）因临床试验的某些 失误而于1999年9月17日死亡。格尔辛基是世界上首位由 基因治疗导致丧生的患者。他患先天性鸟氨酸甲酰氨基转 移酶（OTC）缺乏症（X连锁性遗传病）病症，在男性身 上较严重，往往引起新生男婴患者的死亡。
–光促生物素标记核酸 –酶促生物素标记核酸 –寡核苷酸的生物素末端标记 –酶标DNA –酶标寡核苷酸 –DNA半抗原标记
核酸分子杂交方法
• 核酸分子杂交可按作用环境大致分为固相杂 交和液相杂交两种类型
• 固相杂交是将参加反应的一条核酸链先固定 在固体支持物上，一条反应核酸链游离在溶 液中，固体支持物有硝酸纤维素滤膜、尼龙 膜、乳胶颗粒、磁珠和微孔板等。
胞培养。从1982年起采取妊娠8-12周的绒毛DNA 作产前诊断使产前基因诊断的时间提前。由于 PCR技术的应用，甚至在胚胎植入前(受精6d)也可 作产前诊断。
• PCR可结合ASO，即PCR－ASO技术，即先将含有突变点 的基因有关片段进行体外扩增，然后再与ASO探针作点杂交， 这样大大简化了方法，节约了时间，而且只要极少量的基因 组DNA就可进行。
• 根据探针的核酸性质不同又可分为DNA探 针、RNA探针、cDNA探针、cRNA探针及 寡核检测
• 核酸探针的常用酶促标记技术
–缺口平移 –DNA快速末端标记 –用T4多核苷酸酶标记DNA 5‘末端，随引物延伸 –聚合酶链反应
• 核酸探针的非放射性标记技术
1995年美国FDA批准Ad－P53肿瘤基因治疗等临床试验 的实施，标志着基因治疗已逐步进入一个正常的、目标明 确的理性化发展阶段。
• 18岁的格尔辛基（Jesse Gelsinger）因临床试验的某些 失误而于1999年9月17日死亡。格尔辛基是世界上首位由 基因治疗导致丧生的患者。他患先天性鸟氨酸甲酰氨基转 移酶（OTC）缺乏症（X连锁性遗传病）病症，在男性身 上较严重，往往引起新生男婴患者的死亡。
–光促生物素标记核酸 –酶促生物素标记核酸 –寡核苷酸的生物素末端标记 –酶标DNA –酶标寡核苷酸 –DNA半抗原标记
核酸分子杂交方法
• 核酸分子杂交可按作用环境大致分为固相杂 交和液相杂交两种类型
• 固相杂交是将参加反应的一条核酸链先固定 在固体支持物上，一条反应核酸链游离在溶 液中，固体支持物有硝酸纤维素滤膜、尼龙 膜、乳胶颗粒、磁珠和微孔板等。
胞培养。从1982年起采取妊娠8-12周的绒毛DNA 作产前诊断使产前基因诊断的时间提前。由于 PCR技术的应用，甚至在胚胎植入前(受精6d)也可 作产前诊断。
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
《基因治疗》PPT课件
DNA复合物 3. 多聚物/DNA复合物 4. 其它方法
1. 裸DNA
• 方法：直接注射或基因枪轰击 • 溶液类型对基因表达有影响：
重组DNA可贮存于5%-30%的蔗糖溶液中 也可用生理盐水或PBS
2. 脂质体/DNA复合物
形成高效包装DNA的人造膜，与细胞膜极为相似。 形成脂质双层包围水溶液的脂质微球，与细胞融合后被
重症综合性免疫缺乏症（SCID）
腺苷脱氨酶（ADA）缺乏症是常染色体隐性遗传的 致死性疾病，患者由于ADA缺乏导致脱苷腺氨酸增多， 改变了甲基化能力，致使淋巴细胞受损，从而导致 免疫缺陷
1990年，首次将ADA转基因T淋巴细胞注射到 人体骨髓组织（患有－－腺苷脱氨酶（ADA） 缺乏症的4岁儿童） ，治疗SCID
细胞内吞。
人工脂质体膜具有如下特点
1. 无毒性和免疫原性 2. 可生物降解，不会在体内堆积 3. 可制成球状(0.03-50 m)，包容大小不同的生物分子 4. 可带有不同的电荷 5. 具有不同的膜脂流动性、稳定性、及温度敏感性，能适
应不同的生理要求
3. 多聚物/DNA复合物
• 阳离子多聚体 • DNA带负电 • 细胞表面带负电
（一）基因治疗的病毒载体
• 应该具有的基本条件： I. 携带外源基因并能组装成病毒颗粒 II. 介导外源基因的转移和表达 III. 对机体没有致病能力
病毒载体的产生
➢ 充分了解载体病毒的基因组结构和功能（编码区/非编 码区、结构蛋白/非结构蛋白、必须基因/非必须基因 、包装容量等）
➢ 外源基因插入病毒基因组的非必须区 • 致病基因（裂解细胞、癌基因使细胞转化）删除 • 插入外源基因长度受限删除非必须基因/必须基因（
2．种系细胞的基因治疗：在生殖细胞（精子、卵子 或未分化的受精卵）中引入正常基因或修复缺陷基因 以校正遗传缺陷。引入的外源基因（整合到基因组） 能遗传给后代。
1. 裸DNA
• 方法：直接注射或基因枪轰击 • 溶液类型对基因表达有影响：
重组DNA可贮存于5%-30%的蔗糖溶液中 也可用生理盐水或PBS
2. 脂质体/DNA复合物
形成高效包装DNA的人造膜，与细胞膜极为相似。 形成脂质双层包围水溶液的脂质微球，与细胞融合后被
重症综合性免疫缺乏症（SCID）
腺苷脱氨酶（ADA）缺乏症是常染色体隐性遗传的 致死性疾病，患者由于ADA缺乏导致脱苷腺氨酸增多， 改变了甲基化能力，致使淋巴细胞受损，从而导致 免疫缺陷
1990年，首次将ADA转基因T淋巴细胞注射到 人体骨髓组织（患有－－腺苷脱氨酶（ADA） 缺乏症的4岁儿童） ，治疗SCID
细胞内吞。
人工脂质体膜具有如下特点
1. 无毒性和免疫原性 2. 可生物降解，不会在体内堆积 3. 可制成球状(0.03-50 m)，包容大小不同的生物分子 4. 可带有不同的电荷 5. 具有不同的膜脂流动性、稳定性、及温度敏感性，能适
应不同的生理要求
3. 多聚物/DNA复合物
• 阳离子多聚体 • DNA带负电 • 细胞表面带负电
（一）基因治疗的病毒载体
• 应该具有的基本条件： I. 携带外源基因并能组装成病毒颗粒 II. 介导外源基因的转移和表达 III. 对机体没有致病能力
病毒载体的产生
➢ 充分了解载体病毒的基因组结构和功能（编码区/非编 码区、结构蛋白/非结构蛋白、必须基因/非必须基因 、包装容量等）
➢ 外源基因插入病毒基因组的非必须区 • 致病基因（裂解细胞、癌基因使细胞转化）删除 • 插入外源基因长度受限删除非必须基因/必须基因（
2．种系细胞的基因治疗：在生殖细胞（精子、卵子 或未分化的受精卵）中引入正常基因或修复缺陷基因 以校正遗传缺陷。引入的外源基因（整合到基因组） 能遗传给后代。
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
人教版高中生物选修2《1.2基因诊断与基因治疗》 课件(共28张PPT)
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
4、引发的社会和伦理问题
基因疗法目前着重于纠正基因缺陷和 治疗危害生命的疾病，有规章制度用于管 理这类研究。但未来的几十年，当基因治 疗技术变得简单和容易实现时，社会将需 要处理更加复杂的问题。
基因治疗可能从遗传物质上改变人 的精子或卵子，从而永远改变了人的遗 传基因。另外一个可能是基因干涉会提 高人的能力，例如提高记忆力和智力。
5、基因诊断技术的应用
• （1）遗传病的产前诊断。 • Ａ通过基因诊断，可检测胎儿性别。 • Ｂ可进行高发性的遗传病诊断，为优生优育作出 了贡献，如地中海贫血、镰刀状贫血、凝血因子 缺乏等基因诊断已在临床应用多年。 • （2）致病病原体的检测。 • 如病毒（乙肝）、细菌（结核）、原虫（梅毒螺 旋体）等病原体的检测。 • （3）癌基因的检测和诊断。 • 如白血病、肺癌、神经胶质瘤等疾病
3、基因治疗对肿瘤的治疗方案
杀死肿瘤 细胞
{ 抑制癌基因转录 的DNA
片断导入癌细胞
抑制癌细胞增生基因导 入癌细胞
提高免疫力--- 提高机体免疫力基因导 入免疫系统
•与传统药物治疗方 法相比，基因治疗 具有哪些优点？
•基因治疗是一种根本性的治疗，它可以 通过取代突变的致病基因，也可以通过改 变病变细胞的基因结构，或者通过导入能 增强人体内免疫能力的基因等方式，来达 到治疗的目的。与传统的药物治疗相比， 以上这些措施，都是从根本上对疾病进行 控制。
1、抗生素的概念
2、青霉素、头孢菌素的作用机制
3、合理使用抗生素的措施
基因
蛋白质
性状 临床 诊断
基因 诊断
生化 诊断
第 二 节
基 因 诊 断 与 基 因 治 疗
• 1.说出基因诊断的基本含义和基本原 理。 • 2、描述基因诊断在恶性肿瘤早期诊 断中的突出作用。 • 3.简述基因芯片的基本含义及在生物 医学方面的应用。 • 4.说出基因治疗的基本含义、基本步 骤、优点及其前景。
4、引发的社会和伦理问题
基因疗法目前着重于纠正基因缺陷和 治疗危害生命的疾病，有规章制度用于管 理这类研究。但未来的几十年，当基因治 疗技术变得简单和容易实现时，社会将需 要处理更加复杂的问题。
基因治疗可能从遗传物质上改变人 的精子或卵子，从而永远改变了人的遗 传基因。另外一个可能是基因干涉会提 高人的能力，例如提高记忆力和智力。
5、基因诊断技术的应用
• （1）遗传病的产前诊断。 • Ａ通过基因诊断，可检测胎儿性别。 • Ｂ可进行高发性的遗传病诊断，为优生优育作出 了贡献，如地中海贫血、镰刀状贫血、凝血因子 缺乏等基因诊断已在临床应用多年。 • （2）致病病原体的检测。 • 如病毒（乙肝）、细菌（结核）、原虫（梅毒螺 旋体）等病原体的检测。 • （3）癌基因的检测和诊断。 • 如白血病、肺癌、神经胶质瘤等疾病
3、基因治疗对肿瘤的治疗方案
杀死肿瘤 细胞
{ 抑制癌基因转录 的DNA
片断导入癌细胞
抑制癌细胞增生基因导 入癌细胞
提高免疫力--- 提高机体免疫力基因导 入免疫系统
•与传统药物治疗方 法相比，基因治疗 具有哪些优点？
•基因治疗是一种根本性的治疗，它可以 通过取代突变的致病基因，也可以通过改 变病变细胞的基因结构，或者通过导入能 增强人体内免疫能力的基因等方式，来达 到治疗的目的。与传统的药物治疗相比， 以上这些措施，都是从根本上对疾病进行 控制。
1、抗生素的概念
2、青霉素、头孢菌素的作用机制
3、合理使用抗生素的措施
基因
蛋白质
性状 临床 诊断
基因 诊断
生化 诊断
第 二 节
基 因 诊 断 与 基 因 治 疗
• 1.说出基因诊断的基本含义和基本原 理。 • 2、描述基因诊断在恶性肿瘤早期诊 断中的突出作用。 • 3.简述基因芯片的基本含义及在生物 医学方面的应用。 • 4.说出基因治疗的基本含义、基本步 骤、优点及其前景。
第7章基因治疗精品PPT课件
1、内源基因的变异 2、外来生物的入侵
基因致病
基因结构的异常 基因表达的异常
2
基因诊断常用技术
• 核酸分子杂交： • PCR： • 生物芯片： DNA芯片或基因芯片 • 基因测序：
3
血友病A基因诊断
• 病因：factor VIII 基因缺陷 （碱基取代、缺失或插入等）， 使凝血因子VIII 无活性或不 稳定，导致凝血障碍。
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基因治疗的两种途径
ex vivo
靶细胞
载体 目的基因
in vivo
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基因治疗的总体策略
1、基因矫正（修正）（gene correction）：未实现 2、基因置换 （gene replacement）： 3、基因修饰（增补）（gene augmentation）： 4 、基因激活（gene activation）： 5 、基因失活（干预）（gene interference ）：反
细胞生长分裂
10天 Gene表达
IL-2刺激C分裂
回输患儿体内
1~2月治疗一次, 10个月 患儿体内ADA水平达正常人的25%
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基因治疗基本过程 例2
• 逆转录病毒载体 +FⅨcDNA
重组体
5` LTR FⅨ neo SV PSO LTR 3`
①导入仓鼠细胞（CHO ）→FⅨ表达；
②导入乙型血友病患者皮肤成纤维细胞（体外培养） →FⅨ表达；
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7.2 基因治疗的载体
7.2.1 逆转录病毒载体 7.2.2 腺病毒载体 7.2.4 单纯疱疹病毒
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7.2.1 逆转录病毒载体
• 正链RNA病毒
• 5’ gag- pol-
env 3’
基因诊断和基因治疗
临床诊断
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
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
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
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。
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
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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基因置换：正常基因取代致病基因 • 基因修正：纠正致病基因的突变碱基序列 • 基因修饰：目的基因表达产物补偿致病基因 的功能 • 基因抑制：外源基因干扰、抑制有害基因的 表达 • 基因封闭：封闭特定基因的表达
小 结
• 基本概念 基因诊断 PCR技术 基因芯片 • 基本理论 • 基因诊断过程 • 基因诊断及基因芯片的应用 • 基因治疗的过程 • 基因治疗的机理
基因治疗
1.基因治疗： 将特定外源基因导入有基因缺陷的细 胞来治疗疾病 2.基因治疗过程： 选择治疗基因 治疗基因与载体结合
治疗基因正常表达
基因治疗工作原理
基因治疗对癌症的治疗方案
• 抑制癌细胞增生基因 导入癌细胞 • 抑制癌细胞转录 DNA片断导入癌细胞
• 提高机体免疫力基因 导入免疫系统 阻断癌 细胞繁 殖
基因诊断与基因治疗
从社会中来
• 恶性肿瘤的早期诊断？ • 产生胎儿的早期诊断？ • SARS疑似患者的快速诊断？
基因诊断
基因 蛋白质
性状
基因 诊断
生化 诊断
临床 诊断
基因诊断 放射性同位素标记或荧光分子标记的 工具： DNA分子探针 原理： 碱基互补配对原则（DNA分子杂交）
基因诊断
PCR技术：
在DNA聚合酶作用下，利用4种脱氧核苷酸， 依据模板DNA序列合成相同序列的DNA片断
基因诊断过程：
• 基因诊断过程： 1. 制备基因探针 2. 提取目的基因，获得单链DNA PCR扩增仪 3. PCR扩增DNA 4. 目的DNA与尼龙膜结合 5. 探针与目的DNA互补配对 关键要素： 6. 冲洗尼龙膜 探针DNA、目的DNA、信号 7. 检测杂合分子 检测
基因芯片
• 阅读课本，分组讨论思考： – 什么是基因芯片？ – 基因芯片与基因诊断有什么关系？ – 基因芯片有什么优点？ – 基因芯片有哪些应用？
• 通过微技术手段将大量特定序列的DNA片段 （探针）有序地固定在尼龙膜、玻片或硅片 上，从而能大量，快速、平行地对DNA分子 的碱基序列进行测定和定量分析。
PCR扩增过程
基 因 诊 断 结 果
基因诊断的应用
• 感染性疾病的病原诊断
结核病、柯萨奇B3病毒感染的心肌炎、乙型肝炎病毒（HBV）、丙 型肝炎病毒（HCV），爱滋病等
• 各种肿瘤的生物学特性的判断 • 遗传病的基因异常分析（包括产前诊断） • 器官移植组织配型 • 法医学中个体识别、亲子鉴定
• 基因芯片在感染性疾病、遗传性疾病和肿瘤等 疾病的临床诊断方面具有独特的优势。与传统 检测方法相比，它可以在一张芯片同时对多个 病人进行多种疾病的检测；无需机体免疫应答 反应，能及早诊断，待测样品用量小；能检测 病原微生物的耐药性，病原微生物的亚型；极 高的灵敏度和可靠性；检测成本低，自动化程 度高，利于大规模推广应用。这些特点使得医 务人员在短时间内，可以掌握大量的疾病诊断 信息，这些信息有助于医生在短时间内找到正 确的治疗措施。同时为不久的将来实现真正意 义上的网络诊断提供了有效手段。
基因治疗
小 结
• 基本概念 基因诊断 PCR技术 基因芯片 • 基本理论 • 基因诊断过程 • 基因诊断及基因芯片的应用 • 基因治疗的过程 • 基因治疗的机理
基因治疗
1.基因治疗： 将特定外源基因导入有基因缺陷的细 胞来治疗疾病 2.基因治疗过程： 选择治疗基因 治疗基因与载体结合
治疗基因正常表达
基因治疗工作原理
基因治疗对癌症的治疗方案
• 抑制癌细胞增生基因 导入癌细胞 • 抑制癌细胞转录 DNA片断导入癌细胞
• 提高机体免疫力基因 导入免疫系统 阻断癌 细胞繁 殖
基因诊断与基因治疗
从社会中来
• 恶性肿瘤的早期诊断？ • 产生胎儿的早期诊断？ • SARS疑似患者的快速诊断？
基因诊断
基因 蛋白质
性状
基因 诊断
生化 诊断
临床 诊断
基因诊断 放射性同位素标记或荧光分子标记的 工具： DNA分子探针 原理： 碱基互补配对原则（DNA分子杂交）
基因诊断
PCR技术：
在DNA聚合酶作用下，利用4种脱氧核苷酸， 依据模板DNA序列合成相同序列的DNA片断
基因诊断过程：
• 基因诊断过程： 1. 制备基因探针 2. 提取目的基因，获得单链DNA PCR扩增仪 3. PCR扩增DNA 4. 目的DNA与尼龙膜结合 5. 探针与目的DNA互补配对 关键要素： 6. 冲洗尼龙膜 探针DNA、目的DNA、信号 7. 检测杂合分子 检测
基因芯片
• 阅读课本，分组讨论思考： – 什么是基因芯片？ – 基因芯片与基因诊断有什么关系？ – 基因芯片有什么优点？ – 基因芯片有哪些应用？
• 通过微技术手段将大量特定序列的DNA片段 （探针）有序地固定在尼龙膜、玻片或硅片 上，从而能大量，快速、平行地对DNA分子 的碱基序列进行测定和定量分析。
PCR扩增过程
基 因 诊 断 结 果
基因诊断的应用
• 感染性疾病的病原诊断
结核病、柯萨奇B3病毒感染的心肌炎、乙型肝炎病毒（HBV）、丙 型肝炎病毒（HCV），爱滋病等
• 各种肿瘤的生物学特性的判断 • 遗传病的基因异常分析（包括产前诊断） • 器官移植组织配型 • 法医学中个体识别、亲子鉴定
• 基因芯片在感染性疾病、遗传性疾病和肿瘤等 疾病的临床诊断方面具有独特的优势。与传统 检测方法相比，它可以在一张芯片同时对多个 病人进行多种疾病的检测；无需机体免疫应答 反应，能及早诊断，待测样品用量小；能检测 病原微生物的耐药性，病原微生物的亚型；极 高的灵敏度和可靠性；检测成本低，自动化程 度高，利于大规模推广应用。这些特点使得医 务人员在短时间内，可以掌握大量的疾病诊断 信息，这些信息有助于医生在短时间内找到正 确的治疗措施。同时为不久的将来实现真正意 义上的网络诊断提供了有效手段。
基因治疗