Geneticdisease

1,1. Molecular Diagnostics of Genetic Disease,Concept of Genetic Diseases人类遗传性疾病是由遗传物质的变化所导致的疾病或缺陷，按一定的方式垂直传播。我国每年新出生约2000万人口，其中6患有不同的遗传病，据此每年新增遗传病患儿120万左右。按照遗传物质改变的不同，遗传病主要分为三大类基因病：单基因遗传病和多基因遗传病染色体病体细胞遗传病,Concepts and Diagnosis strategies,2,3,1. Molecular Diagnostics of Genetic Disease,Molecular Diagnostics of Genetic Diseases是指通过分析患者体内遗传物质的结构或表达水平的变化，对人体健康状况和疾病进行诊断或辅助诊断的方法。评估基因的存在和缺陷： DNA，评估基因的表达量： RNA/蛋白质,Concepts and Diagnosis strategies,4,1. Molecular Diagnostics of Genetic Disease,Molecular Diagnostics in Genetic Diseases是指通过分析患者体内遗传物质的结构或表达水平的变化，对人体健康状况和疾病进行诊断或辅助诊断的方法。评估基因的存在和缺陷： DNA，评估基因的表达量： RNA/蛋白质,Concepts and Diagnosis strategies,5,1. Molecular Diagnostics of Genetic Disease,Strategies of Diagnostics in Genetic Disease直接诊断：疾病基因突变的DNA序列分析间接诊断：基因多态性连锁分析基因突变的定量: 计算基因量并与参考标准物比较,Concepts and Diagnosis strategies,6,1. Molecular Diagnostics of Genetic Disease,Strategies of Diagnostics in Genetic Disease直接诊断：利用分子生物学技术直接检测导致遗传病发生的各种基因突变，如基因的缺失、插入或点突变等。前提：被测基因已经克隆，其核酸序列及结构已经被阐明。直接揭示遗传缺陷，比较可靠。,Concepts and Diagnosis strategies,7,2. Diagnostics of Monogenetic Disease,单基因遗传病：指单个基因突变所引起的遗传病。单基因遗传病的特点：病种较多，发病率很低，临床表现较为复杂多样。目前已确定的人类单基因遗传疾病达6678种，可导致单基因病的基因异常已达10210种。单基因病的分子机制：基因缺失、单碱基突变、重复转录、插入突变,Diagnosis of Monogenetic Disease,8,2. Diagnostics of Monogenetic Disease,单基因病的分类常染色体显性遗传（autosomal dominant inheritance, AD）常染色体隐性遗传（autosomal recessive inheritance, AR） X连锁显性遗传（X-linked dominant inheritance, XD） X连锁隐性遗传（X-linked recessive inheritance, XR）Y连锁遗传（Y-linked inheritance, YL）,Diagnosis of Monogenetic Disease,9,2. Diagnostics of Monogenetic Disease,Diagnosis of Monogenetic Disease,常见单基因遗传病及种类,10,2. Diagnostics of Monogenetic Disease,Diagnosis of Monogenetic Disease,单基因遗传病分子诊断方法,基因异常 诊断方法 探针、引物或限制酶,基因缺失 基因组DNA印迹法 缺失基因的探针 PCR扩增 引物包含缺失或在缺失部位内点突变 RFLP分析 突变导致其切点消失的限制酶 ASO杂交 正常或异常的ASO探针 PCR产物的多态性分析 引物包括突变部位 （RFLP、SSCP、DGDE）基因已知但异常不明 基因内或旁侧序列多态性 基因内或旁侧序列探针或引物 连锁分析（RFLP、AMP-FLP）基因未知 与疾病连锁的多态性， 与疾病连锁的多态位点探针或引物 如SSCP AMP-FLP连锁分析、 RFLP位点单体型连锁分析,11,2. Molecular Diagnostics of Genetic Disease,Huntingtons Disease (HD),HD is a genetic disorder characterized by abnormal body movements and reduced mental abilitiesHD is caused by a mutation in the Huntington (HD) gene亨廷顿病（Huntington disease, HD）是一种典型的常染色体显性遗传病，于3045岁时缓慢起病，外显率较高。临床表现为进行性加重的舞蹈样不自主运动和智能障碍，患者有大脑基底神经节的变性，可引起广泛的脑萎缩，病变主要位于尾状核、豆状核和额叶。患者大多有家族史，且父亲为患者时，其所生子女的发病年龄提前，临床症状加重，即遗传早现。该病全世界的患病率约510/10万，可影响所有人种。HD基因的突变率较低，亨廷顿病患者往往有相同的突变起源。,12,2. Molecular Diagnostics of Genetic Disease,Huntingtons Disease (HD),In individuals with HD, the HD gene is “expanded”In non-HD, the HD gene has a pattern called trinucleotide repeats with “CAG” occurring in repetition less than 30 times.IN HD individuals, the “CAG” trinucleotide repeat occurs more that 36 times in the HD gene 通过对HD基因CAG重复序列的直接分析进行亨廷顿病的诊断及预测。由于CAG重复次数增加是HD患者的唯一变化，分子诊断主要检测CAG重复次数。,13,Huntingtons Disease (HD),PCR can be performed on an individuals DNA to determine whether the individual has HD. The DNA is amplified via PCR and sequenced (a technique by which the exact nucleotide sequence is determined) and the number of trinucleotide repeats is then counted.,2. Molecular Diagnostics of Genetic Disease,14,2. Molecular Diagnostics of Genetic Disease,Fragile X syndrome, FraX,脆性X综合征（FraX）属X连锁显性遗传病，发病率仅次于唐氏综合征，是遗传性智力障碍最常见的一种形式，也是家族性智力低下最常见的原因之一。 ”突变特征：FMR-1基因5端（CGG）n重复序列异常扩增 诊断方法 southern blot分析 是目前诊断脆性X综合征的主要方法。本法可了解（CGG）n重复数 PCR直接扩增（CGG）n重复序列，根据扩增片段长度进行诊断,15,Cystic Fibrosis (CF),CF is a genetic disease characterized by severe breathing difficulties and a predisposition to infections.It is caused by mutations in the cystic fibrosis trans-membrane conductance regulator (CFTR) gene.In non-CF individuals, CFTR gene codes for a protein that is a chloride ion channel and is involved in the production of sweat, digestive juices and mucus.,2. Molecular Diagnostics of Genetic Disease,16,Cystic Fibrosis (CF),In CF individuals, mutations in the CTFR gene lead to thick mucous secretions in the lungs and subsequent persistent bacterial infections.CTFR mutations can be detected by performing PCR and sequencing on that individuals DNA.,2. Molecular Diagnostics of Genetic Disease,17,Hemophilia,最常见的X连锁单基因遗传出血性疾病主要病因: 凝血因子基因缺陷致其含量不足或功能缺陷，导致凝血功能障碍。据其遗传特征可分为三型：血友病A：占80%82%，又称因子（F）缺乏症或抗血友病球蛋白缺乏症，系因子基因突变所致的X 连锁隐性遗传病血友病B：占11%15%，又称因子缺乏症或凝血活酶成分缺乏症，凝血因子基因缺乏、突变或重排所致；血友病C（Roseenthal综合征）：占5%7%，又称因子缺乏症或凝血活酶前质缺乏症，为凝血因子缺乏的常染色体不全性隐性遗传病。,2. Molecular Diagnostics of Genetic Disease,18,Hemophilia,血友病分子诊断方法基于PCR技术对基因突变进行直接检测 小片段基因突变检测 常用方法包括SSCP、DGGE、化学错配碱基裂解法（CMC）、变性梯度凝胶印迹（DGGblots）、构象敏感凝胶电泳（CSGE）、毛细管电泳（CE）、基因芯片等。简便，灵敏度高，效果好，有的已应用于临床基因诊断。利用基因连锁分析间接检测基因突变 对血友病携带者，如其存在先证者并有明确家族史，基因连锁分析目前行之有效，包括限制片段长度多态性分析、可变数目串联重复序列（VNTR）多态性分析、短串联重复序列（STR）分析、双脱氧指纹图谱（ddF）法、变性高效液相色谱分析（DHPLC）等技术。,2. Molecular Diagnostics of Genetic Disease,19,polygenic inheritance,遗传病是由遗传物质改变所致。改变的遗传物质为某一对染色体上的一对基因，这样的遗传病称为单基因遗传病；如果改变的遗传物质涉及几对基因的变化，并有环境因素的作用，这样的遗传病为多基因遗传病。 多基因遗传（polygenic inheritance）是指生物和人类的许多表型性状由不同座位的较多基因协同决定，而非单一基因的作用。多基因遗传时，每对基因的性状效应是微小的，称微效基因(minor gene)，但不同微效基因可以协同累加作用，此外还受环境因素的影响，因而是基因与环境两因素结合形成的一种性状，又称多因子遗传(multifactorical interitance)。,2. Molecular Diagnostics of Genetic Disease,20,polygenic inheritance,由于多基因遗传病是由多个致病基因决定的，其发病率远低于单基因遗传病。在多基因遗传病中，参与决定性状的基因数越多，表型就越多，表型间差别也就越小。决定性状的每对基因彼此不存在显性或隐性关系，环境因素可以很大程度地影响,包括增加或抑制基因所决定的性状，遗传因素和环境因素的共同作用决定一个人是否患病。其中，遗传因素所起作用大小程度称为遗传率，如果遗传率是7080%，则遗传基因在患病的可能性上起决定作用，环境因素作用较小；如果刚好相反，则环境因素对患病可能性有重要作用，遗传作用较小，只有30%40%。,2. Molecular Diagnostics of Genetic Disease,21,polygenic inheritance,多基因遗传病的分子诊断策略由于不是由一对基因而是多对微效基因所产生的协同作用并与环境因素共同导致发病，这些等位基因可存在于正常人群中，但具有越多的此类等位基因，患病的可能性就越大，此类基因称为易感基因(predisposing genes)。多基因遗传病的分子诊断策略与单基因遗传病相似，主要包括：直接检测法：直接检查致病基因本身异常间接检测法,2. Molecular Diagnostics of Genetic Disease,22,polygenic inheritance,多基因遗传病的分子诊断策略基因直接检测法 适用于已知基因异常的疾病。 常用的基因直接检测方法包括限制性内切酶酶切分析、DNA酶切图谱分析、PCR产物测序、分子杂交等。以PCR为基础的基因诊断，尤其是实时荧光定量PCR技术，不仅可以检测患者体内多种DNA和RNA病原体载量，还可检测多基因遗传病细胞中mRNA的表达量。基因间接检测法 适用于致病基因虽然已知，但其异常尚属未知时，或致病基因本身尚属未知时，可以通过对受检者及其家系进行连锁分析，以推测前者是否获得了带有致病基因的染色体。 RFLP、VNTR、 SSCP、 AMP-FLP等技术均可用于连锁分析。,2. Molecular Diagnostics of Genetic Disease,23,polygenic inheritance,Diabetes mellitus分为1型糖尿病、2型糖尿病及特异性糖尿病。目前认为，各型糖尿病均与遗传因素有关。在临床上可确定个体的遗传易感性，阐明发病机制等。T1DM是多基因遗传病，其遗传易感基因十分复杂。HLA单倍体型A1、C1、B56、DR4、DQ8个体有非常高的T1DM的患病危险性，近50%的遗传危险性可归于HLA类基因。新确定的基因座位IDDM4和IDDM5与1型DM有关。T2DM：与多种基因突变有关：胰岛细胞的葡萄糖转运蛋白2（GluT2）基因突变和翻译错误；肝糖输出有关的酶的基因异常；INS基因突变，载脂蛋白C-（ApoC-）启动子变异引起单基因水平上的胰岛素抵抗；糖原合成酶（GS）基因变异；胰高血糖素受体（GCG-R）基因突变使肝糖输出降低； INSR基因突变所致的糖尿病等。,2. Molecular Diagnostics of Genetic Disease,24,polygenic inheritance,Hypertension 常见慢性疾病，是心、脑、肾等器官损伤的主要危险因素，具有明显的家族聚集倾向，遗传因素与高血压发病密切相关。通常认为原发性高血压（essential hypertension，EH）是遗传易感性与许多环境因素共同作用下发生的。 一般临床实验室没有专门针对高血压的分子诊断，肾素血管紧张素系统（renin-angiotensin system，RAS）中的部分基因因与高血压关系密切而受到关注。此外，常用候选基因法和全基因组扫描法进行原发性高血压相关基因研究。,2. Molecu