分子遺傳學課件：基因診斷與治療

1、基因診斷與治療黃 辰西安交通大學環(huán)境與疾病相關基因教育部重點實驗室基礎醫(yī)學院細胞生物學與遺傳學系 基因診斷 基因診斷基因-定位-突變檢測 小英是一位22歲的充滿青春活力的少女，今年要大學畢業(yè)了。由于全球金融危機，要獲得一份理想的工作不容易，因此決定考研。平時喜歡睡懶覺的她制定了一個學習計劃，即每天6點起床學習英語，為了能按時起床，將鬧鐘設定在6點。不幸的是在第一次被鬧鐘驚醒后發(fā)生了暈厥，其后又發(fā)生了多次類似的暈厥。同時，小英發(fā)現周圍的同學也在努力學習，準備考研，因此心理壓力增加，多次因為精神緊張而發(fā)生暈厥。 基因診斷基因-定位-突變檢測 由于暈厥的事情發(fā)生得越來越頻繁，因此小英到地區(qū)醫(yī)院看病。

2、在對導醫(yī)的護士陳述了自己的癥狀后，小英被介紹到心內科就診。在做靜息ECG檢查時發(fā)現多形性室性心動過速，竇性心律時QTc為0.60s。醫(yī)生建議小英避免聲音刺激，并每日服用倍它樂克50mg/日，其后暈厥發(fā)作明顯減少。小英將病情告訴了父母。父母非常擔心，因為小英的二舅在35歲那年發(fā)生了猝死，但死因不明。 基因診斷基因-定位-突變檢測 小英父母決定帶小英到西安交通大學醫(yī)學院的第一附屬醫(yī)院就診。醫(yī)生通過對小英家系（圖1）調查發(fā)現小英二姨母QTc達到0.63s，反復發(fā)作性暈厥40余年，無明顯誘因及規(guī)律，56歲猝死。小英母親的QTc 為0.45s，父親的QTc為0.47s,但其患有高血壓病5年。小英、其父親

3、和兄弟ECG多導聯的T波形態(tài)呈表淺雙峰，第二峰位于T波的頂部，在某些胸導聯上T波頂部呈平臺狀（圖2）。而小英的母親和有暈厥史的姨媽ECG多導聯可見明顯的u波，未見明顯的雙峰T波（圖3）。 基因診斷基因-定位-突變檢測小英家的系譜圖（II-6于家系調查后猝死。） 小英的心電圖：T波呈現閉表淺雙峰，第二峰位于T波的頂部 基因診斷基因-定位-突變檢測小英母親的心電圖： ECG多導聯可見明顯的U波，未見明顯的雙峰T波。 基因診斷基因-定位-突變檢測 病因： 心肌細胞膜離子通道功能障礙 臨床表現 QT間期延長 ST-T易變 室性心動過速（ventricular tachycardia, VT） 尖端扭轉

4、性室性心動過速（Torsade de points, TdP） 發(fā)作性暈厥 心臟性猝死(sudden cardiac death, SCD)遺傳病研究范例-先天性長QT綜合征（long QT syndrome, LQTS） 基因診斷基因-定位-突變檢測 臨床診斷標準 評分：1分，LQTS的診斷可能性??；23分，LQTS的診斷為臨界型；4分， LQTS的診斷可能性大。 記分ECG標準*AQTc*480ms3460470ms2450ms（男）1BTdP*2CT波交替1DT波切跡（3個導聯以上）1E靜息心率低于正常2個百分位數0.5臨床表現A暈厥：體力或緊張引起2 非體力或緊張引起1B先天性耳聾0.

5、5家族史A家族成員中有肯定的LQTS#1B直系親屬中有480ms3460470ms2450ms（男）1BTdP*2CT波交替1DT波切跡（3個導聯以上）1E靜息心率低于正常2個百分位數0.5臨床表現A暈厥：體力或緊張引起2 非體力或緊張引起1B先天性耳聾0.5家族史A家族成員中有肯定的LQTS#1B直系親屬中有30歲的心臟性猝死0.5 基因診斷遺傳學原理基因組學 遺傳標記限制性片段長度多態(tài)性 （restriction fragment length polymorphism， RFLP） 基因診斷遺傳學原理基因組學 遺傳標記短串聯重復（short tandem repeat, STR） 基因診

6、斷遺傳學原理基因組學 遺傳標記單核苷酸多態(tài)性 （single nucleotide polymorphism, SNP） 基因診斷遺傳學原理 概念： RFLP與SNP的關系 polymorphism 一個等位基因如果它在成分中出現的頻率，即被定義為多態(tài)性。 Haplotype（單體型） is the particular combination of alleles in a defined region of some chromosome, in effect the genotype in miniature. Originally used to described combina-t

7、ions of MHC alleles, it now may be used to describe parti-cular combinations of RFLPs. 基因診斷遺傳學原理 概念： RFLP與SNP的關系 polymorphism 一個等位基因如果它在成分中出現的頻率，即被定義為多態(tài)性。 Haplotype（單體型） is the particular combination of alleles in a defined region of some chromosome, in effect the genotype in miniature. Originally u

8、sed to described combina-tions of MHC alleles, it now may be used to describe parti-cular combinations of RFLPs. 基因診斷遺傳學原理基因組學 遺傳標記與連鎖分析 基因診斷遺傳學原理如何應用遺傳標記分析小英家系的致病基因？文獻復習 基因診斷遺傳學原理 只有患者（III1）和疑似患者（II1 和 III3）均具有D7S1824-1、D7S2439-1和D7S483-2構成的單體型，與HERG（LQT2）基因連鎖。 基因診斷遺傳學原理測序 在KCNH2基因mRNA的1619-1637處存在

9、19個堿基的缺失(CCGTACTCTGAGTAGCGAT)并存在L564L SNP； 根據該突變的效應將其命名為L539fs/47 ； 為GeneBank注冊的KCNH2基因第3例大片段缺失突變（注冊號：AY520838 ）。 基因診斷遺傳學原理 November小組在研究中得到的遺傳地圖，根據1387個樣本的基因組信息確定出他們在圖中的坐標位置。不同字母縮寫代表研究對象自稱的出生國家。從中可以看出，遺傳地圖與地理地圖的相似度。 基因診斷遺傳學原理 基因診斷遺傳學原理猴圖騰：傳說羌族巫師因神猴引路才學得法術。故巫師以猴皮為帽，崇拜猴頭，并尊稱猴為老祖宗、老師傅。羅剎女與獼猴基因診斷直接診斷技術

10、DNA點突變的檢測Southern Blotting鐮狀細胞貧血基因診斷直接診斷技術已知點突變的檢測PCR-RFLP已知點突變的檢測PCR-探針雜交基因診斷直接診斷技術缺失與重復5.2Kb基因診斷間接診斷技術遺傳標記與疾病表型間的連鎖分析原理基因診斷間接診斷技術 苯病酮尿癥PAH基因的診斷基因診斷間接診斷技術血友病家系基因診斷間接診斷技術苯丙酮尿癥基因診斷間接診斷技術苯丙酮尿癥 遺傳標記用于基因診斷連鎖分析的注意事項： 遺傳家系 遺傳標記不能為純合子 遺傳方式基因診斷FISH技術Fluorescence In Situ Hybridization基因診斷FISH技術原理基因診斷FISH技術熒光

11、原位雜交的應用： 基因（或DNA片段）的染色體定位 基因診斷FISH技術熒光原位雜交的應用： 染色體微小缺失的檢測 基因診斷FISH技術熒光原位雜交的應用： 染色體重復的檢測 基因診斷FISH技術熒光原位雜交的應用： 間期染色體數目畸變的檢測 探針為X染色體基因診斷FISH技術熒光原位雜交的應用： 多色FISH（multi-color FISH)基因診斷FISH技術熒光原位雜交的應用： 腫瘤基因擴增的研究 Fluorescence in situ hybridization for HER2 gene amplification. Numerous fluorescent signals ar

12、e present in each nucleus of this case, indicating amplification of the HER2 gene.基因診斷的應用 用于遺傳病診斷 用于腫瘤診斷 用于診斷感染性疾病 在器官移植組織配型中的應用 在法醫(yī)學中的應用基因診斷的應用范圍親子鑒定這孩子一點也不像我，是不是要去做做親子鑒定？基因診斷的應用范圍親子鑒定ABO血型檢查DNA指紋分析STR技術應用1父親3孩子2母親基因診斷的應用范圍試管嬰兒In vitro fertilization (IVF) 羅伯特愛德華1978年 世界上第一個“試管嬰兒”路易絲與她的兒子卡梅倫。 基因診斷的應

13、用范圍PGD胚胎移植前遺傳病診斷preimplantation genetic diagnosis, PGD基因診斷的應用范圍腫瘤的早期篩查 有BRCA1基因突變者，患乳腺癌和卵巢癌的風險分別是50%85%和15%45%，有BRCA2基因突變者，患乳腺癌和卵巢癌的風險分別是50%85%和安吉麗娜遺傳乳腺癌基因 10%20%。 孤單 是一個人的狂歡 狂歡 是一群人的孤單 阿桑基因治療 現在已經證明小英的疾病是由于HERG基因發(fā)生突變而引起的，普通藥物已經很難完全控制其疾病的發(fā)展。那么，有沒有辦法改善其病程？Dominant Negative基因治療 基因治療（Gene therapy） ：指應用

14、DNA重組技術，將外源正常基因導入靶細胞，以糾正或補償因基因缺陷和異常引起的疾病,以達到治療的目的。 基因置換 基因修復 基因增補 基因失活基因治療途徑生殖細胞基因治療：將正?；蜣D移到患者生殖細胞（精細胞，卵細胞，早期胚胎）使其發(fā)育成正常個體。為理想的治療方法，從根本上治療遺傳病，使其有害基因不能在人群中散播。 體細胞基因治療：將正?；蜣D移到體細胞，使之表達基因產物，以達到治療的目的。但有害基因能遺傳給后代?；蛑委煵呗灾苯踊蛑委煟涸谠恍迯腿毕莸幕?，以達到治療目的。為較理想的基因治療策略，由于存在某些問題，目前正在努力之中。（未實現）間接基因療法：以正常的基因替代致病基因。導入外源正

15、?；颍瑳]有去除或修復有缺陷的基因。用DNA重組技術設法修復患者細胞中有缺陷的基因，使細胞恢復正常功能而達到治療遺傳病的目的。 基因治療流程基因治療的流程：目的基因的獲得受體細胞的準備外源基因的載體選擇基因的轉移方法 基因治療目的基因的獲得 人工合成 逆轉錄 基因組DNA基因治療基因轉移法 物理方法 電穿孔法 顯微注射法 微粒子轟擊法 基因治療基因轉移法化學法 磷酸鈣沉淀法 脂質體(Liposome) 融合法基因治療基因轉移法病毒載體基因治療基因轉移法基因治療基因轉移法病毒載體構建基因治療基因轉移法 復合免疫缺陷綜合征的基因治療（人類Gene治療成功例子） ADA缺乏癥致死性疾病，患者由于腺苷酸脫氨酶（ADA）缺乏?；蛑委熁蜣D移法 黑色素瘤的基因治療 腫瘤浸潤淋巴細胞TIL，它積聚腫瘤部位，并在該處持續(xù)存在而無副作用，利用此特點協助治療腫瘤。 基因治療基因轉移法反義核酸基因治療 基因治療RNAiDouble-stranded RNAinjectC. elegansNeg. c