医学]第一章 核酸与分子标志物
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临床分子生物学检验：是分子生物学技术在临床检验诊断应用中 发展起来的，以疾病为中心，以生物分子标志物为靶标的新一代 临床检验诊断技术，是临床分子生物学的重要组成部分。
四个阶段：
• 一、以导致遗传病的基因突变位点为靶标，以 DNA分子杂交为核心
• 二、以PCR技术为核心 • 三、以生物芯片为核心 • 四、以DNA测序技术为核心
ຫໍສະໝຸດ Baidu
1.致病基因的分子缺陷
单基因病
1.致病基因结构发生了改变，影响了编码产物量和质 的改变，如血红蛋白病、血友病、Duchenne肌营 养不良等。
2.致病基因中核苷酸三联体重复序列发生高度扩展， 如脆性X综合征、亨廷顿病、强直性肌营养不良等。
血红蛋白疾病及其基因变异
临床表现：贫血 发病原因：单一氨基酸变异：镰刀型红细胞贫血
不足以解释多基因病的发病机制。
病种：精神神经疾病，高血压病，糖尿病， 某些先天畸形等
发病原因：多基因，多因素共同作用
多基因表型：身高
先天性巨结肠
2.线粒体基因突变
• 线粒体DNA突变使线粒体功能发生障碍，直接影 响人体组织和细胞的各种生物学功能，导致线粒 体 遗传病。
• 它具有母系遗传、基因突变具有阈值效应以及多 系统受累等遗传学特征。
• 人类基因组计划是由美国能源部和NIH(national institutes of
heath)联合做出的，1990年10开始，争取在15年内完成的目 标：鉴定人体DNA估计约8万个基因，测序构成人DNA的30 亿个碱基，贮存这些信息于databases(数据库)并发展data analysis的工具.实际包括两部分工作:一是 mapping，一是 sequencing。
1.基因定位和疾病相关性分析 ：将致病基因定位于 染色体相应位点，分析遗传标志与疾病的关联程 度
2.疾病诊断和遗传咨询：胎儿产前诊断；遗传疾病 风险评估
3.多基因病的研究：检测基因多态性，了解疾病发 生机制，疾病分类等
4.器官移植配型和个体识别：器官移植前HLA配型 等
DNA指纹用于罪犯识别
DNA指纹用于亲子鉴定
第一章 核酸与分子标志物
临床分子生物学检验
专业培养目标
培养学生具有扎实的 分子生物学理论基础
（1）掌握本学科的基础理论和基本技能
（2）了解本学科的前沿领域和发展趋势
考试 考试－多途径考核
实
考
验
试
成
成
绩
绩
40%
60%
第一节 临床分子生物学检验的定义 及其发展
• 研究对象：生物大分子(核酸、蛋白质)的结 构、功能和生物合成等
• 2.确定病毒感染和病毒载量：明确感染源， 判断病情，检测疗效
• 3.病毒分析：基因型变异产生不同临床症状 • 4.细菌耐药监测和分子流行病学调查 ：随
机扩增多态性DNA；指导选择治疗方案， 控制病原菌的感染传播
二、基因变异
• 1.致病基因的分子缺陷 • 2.线粒体基因突变 • 3.肿瘤相关基因
• 研究目的：阐明各种生命现象的本质 • 研究技术：克隆、扩增、测序、
杂交、电泳等
分子生物学的诞生与发展 是整个自然科学的大事
分子生物学理论与技术的结合，使人们对疾 病从现象的描述深入到了从分子水平的认识。
临床分子生物学：是利用分子生物学理论与技术从基因组、
转录组、蛋白质组、代谢组等水平研究疾病的发生发展机制、疾 病的预测与风险评价、疾病的临床诊断与治疗，以及疾病的预防 与控制。
3.肿瘤相关基因
• 肿瘤的发生是由多种致癌因素综合作用的结果。 • 与肿瘤发生相关的基因称为肿瘤相关基因，包括癌基因
和抑癌基因。 包括病毒癌基因和细胞癌基因,它们具有潜在诱
癌基因 导细胞恶性转化的特征。
抑癌基因 是存在于正常细胞内的一 类可以抑制细胞生长的基 因，具有潜在抑癌作用。
三、基因多态性
部分或整个珠蛋白α基因缺失 ：地中海贫血
血友病及其基因变异
临床表现：出血 发病原因：血友病甲、乙的基因缺失分别在凝血因子Ⅷ， Ⅸ基因中
杜氏营养不良
临床表现：横纹肌萎缩，腓肠肌假性肥大 发病原因：抗肌萎缩蛋白基因内部发生缺失，重复或点突 变
多基因病
• 参与多基因病发生的基因被称为疾病相关基因。 • 多基因病的发生涉及诸多因素，某一因素的变异
• 中国：重点是研究我们特有的致病基因的图谱和定序 。
人类基因组计划的启动
• 美国于1990年10月启动“人类基因组计划” • 欧洲、日本、韩国、俄罗斯、澳大利亚和中国相继加入人
类基因组计划的研究行列
• 中国于1994年启动中国人类基因组计划 • 最初的经费来源:
国家自然科学基金委员会 “863”高科技计划 • 最初的研究项目: 中华民族基因组中若干位点基因结构的研究 重大疾病相关基因定位、克隆、结构与功能研究
四、循环游离核酸
1、循环游离核酸与肿瘤 2、循环游离核酸与产前诊断 3、循环microRNA与肿瘤诊断
第三节 临床分子生物学检验发展与应用
一、临床分子生物学检验与感染性疾病诊断 与治疗
二、遗传性疾病的临床分子生物学检验 三、肿瘤的临床分子生物学检验 四、临床分子生物学检验与个体化医学
人类基因组计划 （human genome project, HGP）
• 1999年9月1日，在国际基因组计划第5次战略会议（伦敦）上， 争取到第3号染色体短臂上3000万bp的测序任务。首要条件之 一：中国要遵守“百慕大原则”，即HGP的精神，所有合格的 数据都应在24小时内上网。至此占世界人口20%的中国负责测 定HG中的1%序列，成为第6个参加HGP实质性工作的国家。 在30亿bp的测序上，美国承担54%。英国33%，日本7%，法 国2.8%，德国2.2%。中国要在仅有的8个月内完成相当于德国 的一半，法国的三分之一的工作量。设立的HGP中国实验室对 外称呼：“华大基因研究中心”。
第二节 临床分子生物学检验靶标及 其应用
• 广义：分子标志物包括:基因组DNA、各种 RNA、蛋白质和各种代谢物
• 临床分子生物学检验靶标主要以核酸 （DNA和RNA）为主
• 基因组DNA是临床分子生物学检验中最常 用的分子靶标
一、病原生物基因
• 1.菌种鉴定：PCR测序和PCR-DNA探针杂 交;缩短检测时间
• 结果，仅用半年时间，于2000年4月底超额完成了3000万bp的 “工作框架图“。
四个阶段：
• 一、以导致遗传病的基因突变位点为靶标，以 DNA分子杂交为核心
• 二、以PCR技术为核心 • 三、以生物芯片为核心 • 四、以DNA测序技术为核心
ຫໍສະໝຸດ Baidu
1.致病基因的分子缺陷
单基因病
1.致病基因结构发生了改变，影响了编码产物量和质 的改变，如血红蛋白病、血友病、Duchenne肌营 养不良等。
2.致病基因中核苷酸三联体重复序列发生高度扩展， 如脆性X综合征、亨廷顿病、强直性肌营养不良等。
血红蛋白疾病及其基因变异
临床表现：贫血 发病原因：单一氨基酸变异：镰刀型红细胞贫血
不足以解释多基因病的发病机制。
病种：精神神经疾病，高血压病，糖尿病， 某些先天畸形等
发病原因：多基因，多因素共同作用
多基因表型：身高
先天性巨结肠
2.线粒体基因突变
• 线粒体DNA突变使线粒体功能发生障碍，直接影 响人体组织和细胞的各种生物学功能，导致线粒 体 遗传病。
• 它具有母系遗传、基因突变具有阈值效应以及多 系统受累等遗传学特征。
• 人类基因组计划是由美国能源部和NIH(national institutes of
heath)联合做出的，1990年10开始，争取在15年内完成的目 标：鉴定人体DNA估计约8万个基因，测序构成人DNA的30 亿个碱基，贮存这些信息于databases(数据库)并发展data analysis的工具.实际包括两部分工作:一是 mapping，一是 sequencing。
1.基因定位和疾病相关性分析 ：将致病基因定位于 染色体相应位点，分析遗传标志与疾病的关联程 度
2.疾病诊断和遗传咨询：胎儿产前诊断；遗传疾病 风险评估
3.多基因病的研究：检测基因多态性，了解疾病发 生机制，疾病分类等
4.器官移植配型和个体识别：器官移植前HLA配型 等
DNA指纹用于罪犯识别
DNA指纹用于亲子鉴定
第一章 核酸与分子标志物
临床分子生物学检验
专业培养目标
培养学生具有扎实的 分子生物学理论基础
（1）掌握本学科的基础理论和基本技能
（2）了解本学科的前沿领域和发展趋势
考试 考试－多途径考核
实
考
验
试
成
成
绩
绩
40%
60%
第一节 临床分子生物学检验的定义 及其发展
• 研究对象：生物大分子(核酸、蛋白质)的结 构、功能和生物合成等
• 2.确定病毒感染和病毒载量：明确感染源， 判断病情，检测疗效
• 3.病毒分析：基因型变异产生不同临床症状 • 4.细菌耐药监测和分子流行病学调查 ：随
机扩增多态性DNA；指导选择治疗方案， 控制病原菌的感染传播
二、基因变异
• 1.致病基因的分子缺陷 • 2.线粒体基因突变 • 3.肿瘤相关基因
• 研究目的：阐明各种生命现象的本质 • 研究技术：克隆、扩增、测序、
杂交、电泳等
分子生物学的诞生与发展 是整个自然科学的大事
分子生物学理论与技术的结合，使人们对疾 病从现象的描述深入到了从分子水平的认识。
临床分子生物学：是利用分子生物学理论与技术从基因组、
转录组、蛋白质组、代谢组等水平研究疾病的发生发展机制、疾 病的预测与风险评价、疾病的临床诊断与治疗，以及疾病的预防 与控制。
3.肿瘤相关基因
• 肿瘤的发生是由多种致癌因素综合作用的结果。 • 与肿瘤发生相关的基因称为肿瘤相关基因，包括癌基因
和抑癌基因。 包括病毒癌基因和细胞癌基因,它们具有潜在诱
癌基因 导细胞恶性转化的特征。
抑癌基因 是存在于正常细胞内的一 类可以抑制细胞生长的基 因，具有潜在抑癌作用。
三、基因多态性
部分或整个珠蛋白α基因缺失 ：地中海贫血
血友病及其基因变异
临床表现：出血 发病原因：血友病甲、乙的基因缺失分别在凝血因子Ⅷ， Ⅸ基因中
杜氏营养不良
临床表现：横纹肌萎缩，腓肠肌假性肥大 发病原因：抗肌萎缩蛋白基因内部发生缺失，重复或点突 变
多基因病
• 参与多基因病发生的基因被称为疾病相关基因。 • 多基因病的发生涉及诸多因素，某一因素的变异
• 中国：重点是研究我们特有的致病基因的图谱和定序 。
人类基因组计划的启动
• 美国于1990年10月启动“人类基因组计划” • 欧洲、日本、韩国、俄罗斯、澳大利亚和中国相继加入人
类基因组计划的研究行列
• 中国于1994年启动中国人类基因组计划 • 最初的经费来源:
国家自然科学基金委员会 “863”高科技计划 • 最初的研究项目: 中华民族基因组中若干位点基因结构的研究 重大疾病相关基因定位、克隆、结构与功能研究
四、循环游离核酸
1、循环游离核酸与肿瘤 2、循环游离核酸与产前诊断 3、循环microRNA与肿瘤诊断
第三节 临床分子生物学检验发展与应用
一、临床分子生物学检验与感染性疾病诊断 与治疗
二、遗传性疾病的临床分子生物学检验 三、肿瘤的临床分子生物学检验 四、临床分子生物学检验与个体化医学
人类基因组计划 （human genome project, HGP）
• 1999年9月1日，在国际基因组计划第5次战略会议（伦敦）上， 争取到第3号染色体短臂上3000万bp的测序任务。首要条件之 一：中国要遵守“百慕大原则”，即HGP的精神，所有合格的 数据都应在24小时内上网。至此占世界人口20%的中国负责测 定HG中的1%序列，成为第6个参加HGP实质性工作的国家。 在30亿bp的测序上，美国承担54%。英国33%，日本7%，法 国2.8%，德国2.2%。中国要在仅有的8个月内完成相当于德国 的一半，法国的三分之一的工作量。设立的HGP中国实验室对 外称呼：“华大基因研究中心”。
第二节 临床分子生物学检验靶标及 其应用
• 广义：分子标志物包括:基因组DNA、各种 RNA、蛋白质和各种代谢物
• 临床分子生物学检验靶标主要以核酸 （DNA和RNA）为主
• 基因组DNA是临床分子生物学检验中最常 用的分子靶标
一、病原生物基因
• 1.菌种鉴定：PCR测序和PCR-DNA探针杂 交;缩短检测时间
• 结果，仅用半年时间，于2000年4月底超额完成了3000万bp的 “工作框架图“。