现代分子诊断技术PPT课件
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确定它到底是哪一类的病原物，是病毒、细菌， 还是其他物质
实践证明:比较有效,检测到病原微生物相对比 较特异
诊断成本高、速度慢、效率低 如砂眼衣原体、朊病毒
4
检测寄生虫感染的诊断方法的比较
方法
显微镜镜检
体外培养、接种 抗体检测 DNA杂交及PCR
优点
缺点
简单易行，可直接观察到 寄生虫的形态
能检测到活的寄生虫，并 可检测感染性和感染程度
Scanner
Analyze da17ta
18
基因诊断的原理
❖ 利用分子生物学和分子遗传学的技术，从DNA或RNA 水平检测、分析基因的存在、变异和表达状态，从 而对疾病做出诊断的方法
❖ 策略 检测已知的能产生某种特定功能蛋白的基因 检测与某种遗传标志连锁的的致病基因 检测表型克隆基因
19
基因治疗的机理
指在固相支持物上原位合成寡核苷酸或者直接将 大量探针以显微打印的方式有序地固化于支持物表面， 然后与标记的样品杂交，通过对杂交的检测分析，得 出样品的遗传信息（基因序列及表达的信息）
由于在制备过程中运用了计算机芯片的制备技术 如显微光蚀刻、显微打印等，且常用硅芯片作为固相 支持物，所以称为DNA芯片技术
6
基因诊断的特点
❖ 特异性高 检测目标是基因，为原始的致病因素
❖ 灵敏度高 待测标本往往微量，目的基因只需pg水平
❖ 稳定性高 基因的化学组成为核酸，比蛋白质稳定，且不需 处于活性状态
❖ 诊断范围广，适应性强 确切的诊断，也能确定与疾病的关联状态
❖ 临床应用前景好 7
基因诊断优点
❖ 从基因水平彻底揭示疾病的病因及发病机制 ❖ 显著提早产前诊断的时间 ❖ 无需对组织、器官或细胞进行选择 ❖ 快捷准确、安全
谢德尔，1999 21
22
23
24
分子诊断百度文库
利 用 PCR 技 术 或 PCR 与 分 子 杂 交 标记相结合，可 以快速准确地检 测出病原性物质。
25
分子诊断
遗传性疾病的诊断
羊水和胎盘绒毛膜检测
26
第一节酶联免疫吸附测定
❖ 抗体高度特异地与抗原分子结合 ❖ 通过抗原-抗体的特异识别反应进行检测
8
基因诊断常用的技术
• 核酸分子杂交 • PCR（聚合酶链式反应） • 限制性酶切分析 • SSCP（单链构象多态性分析） • DNA 测序 • DNA 芯片技术
9
❖ DNA Southern blot, FISH,PCR, Sequencing,
micoarray, restriction analysis, RFLP，SSCP
❖ RNA Northern blot, RT-PCR, micoarrays
❖ Protein Western blot, Immuno-histochemistry,
microarray
10
Southern blot
NTTNT T
N
11
FISH
12
PCR 技术
13
DNA 测 序
14
DNA芯片技术的概念
酶联免疫吸附测定(enzyme-linked immunosorbant assay,ELISA)
27
一、酶联免疫吸附测定的原理
工作原理：
❖ 主要是利用了一抗与目标分子的特异性结合 ❖ 假定目标分子是一种蛋白质，那么要得到可用于
检测的抗体，则首先需要纯化出这种蛋白质，然 后用纯化的蛋白质免疫动物（一般是兔子），在 免疫过程中兔子的血清就会产生多克隆抗体
花费高，步骤多，无法区 分活的和死的寄生虫，有 时会有假阳性或假阴性
5
❖ 现代分子诊断技术主要是指应用免疫学和分 子生物学的方法对病原物质进行诊断检测
❖ 一种有效的诊断方法应具备： 1、专一性（specificity）强，诊断只对某一种病原菌分
子产生阳性反应 2、灵敏度(sensitivity)高 3、操作简单(simplicity)
第七章 现代分子诊断技术
❖酶联免疫吸附测定 ❖DNA诊断系统 ❖DNA指纹 ❖遗传性疾病的分子诊断技术
1
整体概述
概述一
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概述二
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概述三
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2
基因诊断
基因
蛋白质
性状
基因 诊断
生化 诊断
临床 诊断
3
❖ 传统的诊断程序
先要对病原物质进行培养，培养后再分析它的 生理学特性
速度慢，灵敏度低，对经 验水平要求高费时费工， 无法辨别形态相近的寄生 虫
速度慢、花费高，寄生虫 可能难以进行体外培养， 且必须使用动物材料
简单、快速、能够实现自 动化，可用于检测大量的 样品
无法区分活的寄生虫与处 在潜伏状态的寄生虫。有 时会有非特异反应发生
快速灵敏，能够实现自动 化，可以分辨不同种的寄 生虫，不需要以前有寄生 虫感染病史
DNA芯片技术流程
arrayer
microarray
Biological Sample
❖ Microarray fabrication ❖ Sample preparation ❖ Molecular hybridization ❖ Detection and analysis
“Hybridize”
1990年9月14日，安德森对一例患ADA缺乏症的4岁 女孩谢德尔进行基因治疗。这个4岁女孩由于遗传基因 有缺陷，自身不能生产ADA，先天性免疫功能不全， 只能生活在无菌的隔离帐里。他们将含有这个女孩自 己的白血球的溶液输入她左臂的一条静脉血管中，这 种白血球都已经过改造，有缺陷的基因已经被健康的 基因所替代。在以后的10个月内她又接受了7次这样的 治疗，同时也接受酶治疗。经治疗后，免疫功能日趋 健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活。
15
DNA芯片技术原理
❖ 大规模集成的固相杂交
❖ 基本原理是核酸分子杂交，即依据DNA 双链碱基互补配对、变性和复性的原理
以大量已知序列的寡核苷酸、 cDNA 或 基 因 片 段 作 探 针 ， 检 测 样品中哪些核酸序列与其互补， 然后通过定性、定量分析得出待 测样品的基因序列及表达的信息
16
❖ 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 ❖ “自杀基因”的应用 ❖ 免疫基因的治疗 ❖ 耐药基因的治疗
20
美国医学家W·F·安德森等人对腺甘脱氨 酶缺乏症（ADA缺乏症）的基因治疗，是 世界上第一个基因治疗成功的范例
实践证明:比较有效,检测到病原微生物相对比 较特异
诊断成本高、速度慢、效率低 如砂眼衣原体、朊病毒
4
检测寄生虫感染的诊断方法的比较
方法
显微镜镜检
体外培养、接种 抗体检测 DNA杂交及PCR
优点
缺点
简单易行，可直接观察到 寄生虫的形态
能检测到活的寄生虫，并 可检测感染性和感染程度
Scanner
Analyze da17ta
18
基因诊断的原理
❖ 利用分子生物学和分子遗传学的技术，从DNA或RNA 水平检测、分析基因的存在、变异和表达状态，从 而对疾病做出诊断的方法
❖ 策略 检测已知的能产生某种特定功能蛋白的基因 检测与某种遗传标志连锁的的致病基因 检测表型克隆基因
19
基因治疗的机理
指在固相支持物上原位合成寡核苷酸或者直接将 大量探针以显微打印的方式有序地固化于支持物表面， 然后与标记的样品杂交，通过对杂交的检测分析，得 出样品的遗传信息（基因序列及表达的信息）
由于在制备过程中运用了计算机芯片的制备技术 如显微光蚀刻、显微打印等，且常用硅芯片作为固相 支持物，所以称为DNA芯片技术
6
基因诊断的特点
❖ 特异性高 检测目标是基因，为原始的致病因素
❖ 灵敏度高 待测标本往往微量，目的基因只需pg水平
❖ 稳定性高 基因的化学组成为核酸，比蛋白质稳定，且不需 处于活性状态
❖ 诊断范围广，适应性强 确切的诊断，也能确定与疾病的关联状态
❖ 临床应用前景好 7
基因诊断优点
❖ 从基因水平彻底揭示疾病的病因及发病机制 ❖ 显著提早产前诊断的时间 ❖ 无需对组织、器官或细胞进行选择 ❖ 快捷准确、安全
谢德尔，1999 21
22
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24
分子诊断百度文库
利 用 PCR 技 术 或 PCR 与 分 子 杂 交 标记相结合，可 以快速准确地检 测出病原性物质。
25
分子诊断
遗传性疾病的诊断
羊水和胎盘绒毛膜检测
26
第一节酶联免疫吸附测定
❖ 抗体高度特异地与抗原分子结合 ❖ 通过抗原-抗体的特异识别反应进行检测
8
基因诊断常用的技术
• 核酸分子杂交 • PCR（聚合酶链式反应） • 限制性酶切分析 • SSCP（单链构象多态性分析） • DNA 测序 • DNA 芯片技术
9
❖ DNA Southern blot, FISH,PCR, Sequencing,
micoarray, restriction analysis, RFLP，SSCP
❖ RNA Northern blot, RT-PCR, micoarrays
❖ Protein Western blot, Immuno-histochemistry,
microarray
10
Southern blot
NTTNT T
N
11
FISH
12
PCR 技术
13
DNA 测 序
14
DNA芯片技术的概念
酶联免疫吸附测定(enzyme-linked immunosorbant assay,ELISA)
27
一、酶联免疫吸附测定的原理
工作原理：
❖ 主要是利用了一抗与目标分子的特异性结合 ❖ 假定目标分子是一种蛋白质，那么要得到可用于
检测的抗体，则首先需要纯化出这种蛋白质，然 后用纯化的蛋白质免疫动物（一般是兔子），在 免疫过程中兔子的血清就会产生多克隆抗体
花费高，步骤多，无法区 分活的和死的寄生虫，有 时会有假阳性或假阴性
5
❖ 现代分子诊断技术主要是指应用免疫学和分 子生物学的方法对病原物质进行诊断检测
❖ 一种有效的诊断方法应具备： 1、专一性（specificity）强，诊断只对某一种病原菌分
子产生阳性反应 2、灵敏度(sensitivity)高 3、操作简单(simplicity)
第七章 现代分子诊断技术
❖酶联免疫吸附测定 ❖DNA诊断系统 ❖DNA指纹 ❖遗传性疾病的分子诊断技术
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2
基因诊断
基因
蛋白质
性状
基因 诊断
生化 诊断
临床 诊断
3
❖ 传统的诊断程序
先要对病原物质进行培养，培养后再分析它的 生理学特性
速度慢，灵敏度低，对经 验水平要求高费时费工， 无法辨别形态相近的寄生 虫
速度慢、花费高，寄生虫 可能难以进行体外培养， 且必须使用动物材料
简单、快速、能够实现自 动化，可用于检测大量的 样品
无法区分活的寄生虫与处 在潜伏状态的寄生虫。有 时会有非特异反应发生
快速灵敏，能够实现自动 化，可以分辨不同种的寄 生虫，不需要以前有寄生 虫感染病史
DNA芯片技术流程
arrayer
microarray
Biological Sample
❖ Microarray fabrication ❖ Sample preparation ❖ Molecular hybridization ❖ Detection and analysis
“Hybridize”
1990年9月14日，安德森对一例患ADA缺乏症的4岁 女孩谢德尔进行基因治疗。这个4岁女孩由于遗传基因 有缺陷，自身不能生产ADA，先天性免疫功能不全， 只能生活在无菌的隔离帐里。他们将含有这个女孩自 己的白血球的溶液输入她左臂的一条静脉血管中，这 种白血球都已经过改造，有缺陷的基因已经被健康的 基因所替代。在以后的10个月内她又接受了7次这样的 治疗，同时也接受酶治疗。经治疗后，免疫功能日趋 健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活。
15
DNA芯片技术原理
❖ 大规模集成的固相杂交
❖ 基本原理是核酸分子杂交，即依据DNA 双链碱基互补配对、变性和复性的原理
以大量已知序列的寡核苷酸、 cDNA 或 基 因 片 段 作 探 针 ， 检 测 样品中哪些核酸序列与其互补， 然后通过定性、定量分析得出待 测样品的基因序列及表达的信息
16
❖ 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 ❖ “自杀基因”的应用 ❖ 免疫基因的治疗 ❖ 耐药基因的治疗
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美国医学家W·F·安德森等人对腺甘脱氨 酶缺乏症（ADA缺乏症）的基因治疗，是 世界上第一个基因治疗成功的范例