遗传病分子诊断
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(1) 遗传异质性(genetic heterogeneity)
由同一或不同基因座的不同突变所致的非常类似 的表型
同一种表型可由多个不同的基因型控制
大多数遗传病都有遗传异质性
遗传异质性
1) 等位基因异质性
由同一基因座不同突变所致非常类似的表型 β地中海贫血可由100多种突变引起
2) 基因座异质性
由不同基因座不同突变所致非常类似的表型
• 患者大多有家族史，患病率为5/10万～10/10万
1.HD基因的结构与定位
亨廷顿病相关基因ITl5 (interesting transcript 15)
• 位于染色体4p16.3，由67个外显子构成，编码产生蛋白质 huntingtin
• IT15基因外显子1的起始密码子ATG下游17个密码子处有 一段多态性的CAG重复序列，转录翻译产生一段聚谷氨酰 胺连于huntingtin蛋白的N端
从候选基因入手
将某一疾病基因初步定位
以该区域中已克隆的无名基因、cDNA等为候选者 根据定位结构是否相同来鉴定疾病相关基因
此方法具有速度快、效率高的优点
(2)基因诊断的途径
• 确定单基因遗传疾病后，再确定基因检测的方法
• 采集先证者及其父母的DNA；携带者基因分析时，需 采集与患者、携带者有血缘关系的亲属样品
单基因遗传病 (monogenic disease) 指单个基因突变所引起的遗传病。
特点：
– 病种较多，单个疾病发病率低 – 临床表现复杂多样 – 遗传规律符合孟德尔定律
1.单基因遗传病发病的分子机制
单基因遗传病的基因突变类型
① 基因的外显子或内含子完全或部分缺失 ② 基因的单碱基突变 ③ 三核苷酸重复突变 ④ 基因部分片段重复转录，基因产物大小改变 ⑤ 插入突变，基因组其他部位的DNA片段插入到目的
• 从人体组织的有核细胞中提取分离DNA
– 外周血有核细胞、口腔黏膜、毛囊细胞
(2)基因诊断的途径
• DNA印迹法(Southern blotting)
分析基因或基因片段的缺失、插入或动态突变
• PCR及其衍生技术
分析核苷酸取代、缺失或插入造成的点突变
• 基因芯片技术
自动化、微量化、高通量
4.单基因遗传病基因诊断中存在的问题
4.单基因遗传病基因诊断中存在的问题
(2) 基因突变的多样性
• 基因突变包括缺失、插入、替换和动态突变等
(3) 临床诊断是基因诊断的基础
• 基因诊断前注意临床诊断的准确性
• 多数遗传病需依靠多态性标志物进行家系连锁分 析，确定疾病相关基因
4.单基因遗传病基因诊断中存在的问题
(4)基因诊断方法的选择
➢ 根据基因诊断的目的慎重选择方法
➢ 产前诊断时，应选择高特异性和高灵敏度的方法， 可同时应用两种以上原理不同的方法进行检测， 减低误诊率
(二)常染色体显性遗传病的分子诊断
亨廷顿病 (Huntington disease, HD)
• 常染色体显性遗传病
• 常于30～45岁缓慢起病，临床表现为进行性加重的 舞蹈样不自主运动和智能障
(1) 基因诊断的思路
• 从蛋白质入手
– 从蛋白质到核酸，由表型至基因型
• 从DNA入手
– 由DNA到蛋白质
• 从候选基因入手
从蛋白质入手 明确蛋白产物 测定蛋白质的氨基酸序列 合成DNA探针 筛选编码基因或cDNA克隆 DNA测序确定导致疾病的分子缺陷
从蛋白质入手
• 通过该策略诊断许多单基因遗传疾病
2. ITl5基因在HD中的变化
• 正常IT15基因的(CAG)n重复长度为9～34个重复单位 • HD患者n>36，最多超过120
遗传病的分子诊断
概述
遗传性疾病
是由遗传物质改变所导致的疾病或缺陷，按一定 的方式垂直传递。
• 我国每年新出生人口中6％患有不同的遗传病， 新增遗传病患儿约120万
• 遗传病的发病率逐渐升高
遗传病的分类
• 基因病
单基因遗传病
多基因遗传病
• 染色体病
• 体细胞遗传病
一、单基因遗传病的分子诊断
定义
➢ 致病基因位于Y染色体 ➢ 伴随Y染色体以显性遗传方式向男性后代传递 ➢ 只有男性才表现出相应性状
如：外耳道多毛症
3.单基因遗传病的基因诊断
• 表型诊断
根据症状体征来判断病因并诊断
• 分子诊断（基因诊断）
直接检测患者基因(DNA)或其转录产物(mRNA)诊 断疾病
基因诊断是当前诊断遗传病最精确的方法
基本性状 ➢ 男女患病机会相等
如：先天性软骨发育不全病、亨廷顿病
(2) 常染色体隐性遗传 (autosomal recessive inheritance, AR)
➢ 致病基因位于常染色体 ➢ 携带一个隐性致病基因的杂合子不表现症状，只有获得
一对隐性基因的纯合子才表现出相应症状 ➢ 男女受累机会均等
如：苯丙酮尿症、白化病
(3) X连锁显性遗传
(X-linked dominant inheritance, XD)
➢ 致病基因位于X染色体 ➢ 以显性遗传的方式向后代遗传 ➢ 男性患者的女儿全部为患者，儿子全部正常，女性患者
的子女中各有50％可能性是患者
如：葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺乏症、假性甲状腺功能减 退病
DNA序列内
2.单基因遗传病的分类
(1) 常染色体显性遗传 (2) 常染色体隐性遗传 (3) X连锁显性遗传 (4) X连锁隐性遗传 (5) Y连锁遗传
(1) 常染色体显性遗传
(autosomal dominant inheritance, AD)
➢ 致病基因位于常染色体 ➢ 一对等位基因中只要有一个致病基因就可表现出
– 白Байду номын сангаас病 – 苯丙酮尿症 – 镰状细胞贫血
• 该策略已较少采用
从DNA入手
连锁分析确定致病基因的染色体定位
在该区域内搜索、分离致病基因
找到导致遗传病的分子缺陷 阐明正常与异常基因产物的生理功能和病理效应
从DNA入手
• 当前遗传性疾病诊断的主要策略
– 杜氏肌营养不良 – 亨廷顿舞蹈病
• 该策略的关键是DNA标志物
(4) X连锁隐性遗传 (X-linked recessive inheritance, XR)
➢ 致病基因位于X染色体 ➢ 女性在纯合子时表现出相应性状；携带一个隐性致病基
因时，为表型正常的致病基因携带者 ➢ 男性X染色体上有一个隐性致病基因就会发病
如：甲型血友病、红绿色盲
(5) Y连锁遗传
(Y-linked inheritance, YL)
由同一或不同基因座的不同突变所致的非常类似 的表型
同一种表型可由多个不同的基因型控制
大多数遗传病都有遗传异质性
遗传异质性
1) 等位基因异质性
由同一基因座不同突变所致非常类似的表型 β地中海贫血可由100多种突变引起
2) 基因座异质性
由不同基因座不同突变所致非常类似的表型
• 患者大多有家族史，患病率为5/10万～10/10万
1.HD基因的结构与定位
亨廷顿病相关基因ITl5 (interesting transcript 15)
• 位于染色体4p16.3，由67个外显子构成，编码产生蛋白质 huntingtin
• IT15基因外显子1的起始密码子ATG下游17个密码子处有 一段多态性的CAG重复序列，转录翻译产生一段聚谷氨酰 胺连于huntingtin蛋白的N端
从候选基因入手
将某一疾病基因初步定位
以该区域中已克隆的无名基因、cDNA等为候选者 根据定位结构是否相同来鉴定疾病相关基因
此方法具有速度快、效率高的优点
(2)基因诊断的途径
• 确定单基因遗传疾病后，再确定基因检测的方法
• 采集先证者及其父母的DNA；携带者基因分析时，需 采集与患者、携带者有血缘关系的亲属样品
单基因遗传病 (monogenic disease) 指单个基因突变所引起的遗传病。
特点：
– 病种较多，单个疾病发病率低 – 临床表现复杂多样 – 遗传规律符合孟德尔定律
1.单基因遗传病发病的分子机制
单基因遗传病的基因突变类型
① 基因的外显子或内含子完全或部分缺失 ② 基因的单碱基突变 ③ 三核苷酸重复突变 ④ 基因部分片段重复转录，基因产物大小改变 ⑤ 插入突变，基因组其他部位的DNA片段插入到目的
• 从人体组织的有核细胞中提取分离DNA
– 外周血有核细胞、口腔黏膜、毛囊细胞
(2)基因诊断的途径
• DNA印迹法(Southern blotting)
分析基因或基因片段的缺失、插入或动态突变
• PCR及其衍生技术
分析核苷酸取代、缺失或插入造成的点突变
• 基因芯片技术
自动化、微量化、高通量
4.单基因遗传病基因诊断中存在的问题
4.单基因遗传病基因诊断中存在的问题
(2) 基因突变的多样性
• 基因突变包括缺失、插入、替换和动态突变等
(3) 临床诊断是基因诊断的基础
• 基因诊断前注意临床诊断的准确性
• 多数遗传病需依靠多态性标志物进行家系连锁分 析，确定疾病相关基因
4.单基因遗传病基因诊断中存在的问题
(4)基因诊断方法的选择
➢ 根据基因诊断的目的慎重选择方法
➢ 产前诊断时，应选择高特异性和高灵敏度的方法， 可同时应用两种以上原理不同的方法进行检测， 减低误诊率
(二)常染色体显性遗传病的分子诊断
亨廷顿病 (Huntington disease, HD)
• 常染色体显性遗传病
• 常于30～45岁缓慢起病，临床表现为进行性加重的 舞蹈样不自主运动和智能障
(1) 基因诊断的思路
• 从蛋白质入手
– 从蛋白质到核酸，由表型至基因型
• 从DNA入手
– 由DNA到蛋白质
• 从候选基因入手
从蛋白质入手 明确蛋白产物 测定蛋白质的氨基酸序列 合成DNA探针 筛选编码基因或cDNA克隆 DNA测序确定导致疾病的分子缺陷
从蛋白质入手
• 通过该策略诊断许多单基因遗传疾病
2. ITl5基因在HD中的变化
• 正常IT15基因的(CAG)n重复长度为9～34个重复单位 • HD患者n>36，最多超过120
遗传病的分子诊断
概述
遗传性疾病
是由遗传物质改变所导致的疾病或缺陷，按一定 的方式垂直传递。
• 我国每年新出生人口中6％患有不同的遗传病， 新增遗传病患儿约120万
• 遗传病的发病率逐渐升高
遗传病的分类
• 基因病
单基因遗传病
多基因遗传病
• 染色体病
• 体细胞遗传病
一、单基因遗传病的分子诊断
定义
➢ 致病基因位于Y染色体 ➢ 伴随Y染色体以显性遗传方式向男性后代传递 ➢ 只有男性才表现出相应性状
如：外耳道多毛症
3.单基因遗传病的基因诊断
• 表型诊断
根据症状体征来判断病因并诊断
• 分子诊断（基因诊断）
直接检测患者基因(DNA)或其转录产物(mRNA)诊 断疾病
基因诊断是当前诊断遗传病最精确的方法
基本性状 ➢ 男女患病机会相等
如：先天性软骨发育不全病、亨廷顿病
(2) 常染色体隐性遗传 (autosomal recessive inheritance, AR)
➢ 致病基因位于常染色体 ➢ 携带一个隐性致病基因的杂合子不表现症状，只有获得
一对隐性基因的纯合子才表现出相应症状 ➢ 男女受累机会均等
如：苯丙酮尿症、白化病
(3) X连锁显性遗传
(X-linked dominant inheritance, XD)
➢ 致病基因位于X染色体 ➢ 以显性遗传的方式向后代遗传 ➢ 男性患者的女儿全部为患者，儿子全部正常，女性患者
的子女中各有50％可能性是患者
如：葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺乏症、假性甲状腺功能减 退病
DNA序列内
2.单基因遗传病的分类
(1) 常染色体显性遗传 (2) 常染色体隐性遗传 (3) X连锁显性遗传 (4) X连锁隐性遗传 (5) Y连锁遗传
(1) 常染色体显性遗传
(autosomal dominant inheritance, AD)
➢ 致病基因位于常染色体 ➢ 一对等位基因中只要有一个致病基因就可表现出
– 白Байду номын сангаас病 – 苯丙酮尿症 – 镰状细胞贫血
• 该策略已较少采用
从DNA入手
连锁分析确定致病基因的染色体定位
在该区域内搜索、分离致病基因
找到导致遗传病的分子缺陷 阐明正常与异常基因产物的生理功能和病理效应
从DNA入手
• 当前遗传性疾病诊断的主要策略
– 杜氏肌营养不良 – 亨廷顿舞蹈病
• 该策略的关键是DNA标志物
(4) X连锁隐性遗传 (X-linked recessive inheritance, XR)
➢ 致病基因位于X染色体 ➢ 女性在纯合子时表现出相应性状；携带一个隐性致病基
因时，为表型正常的致病基因携带者 ➢ 男性X染色体上有一个隐性致病基因就会发病
如：甲型血友病、红绿色盲
(5) Y连锁遗传
(Y-linked inheritance, YL)