分子诊断学绪论

分子诊断学绪论危敏副教授南方医科大学基因工程研究所生物化学与分子生物学教研室最早的疾病诊断疾病的发展过程基因细胞组织脏器个体全身实验室诊断技术发展简史第四类20世纪80年代第三类20世纪60年代第二类20世纪50年代第一类分子诊断免疫学检验代谢产物、酶活性变化细胞学检查绪论什么是分子诊断学？为什么学分子诊断学？学什么内容？怎么学？本章内容第一节

分子诊断学的概念、任务和特点第二节分子诊断学的发展简史第三节分子诊断的基本策略及其在医学中的应用第四节展望第一节分子诊断学的概念、任务和特点分子生物学基因诊断分子诊断分子诊断学基本概念分子生物学molecularbiology研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构、功能及其表达、调控的一门学科。基因诊断genediagnosis

指利用现代分子生物学和分子遗传学方法，通过检测基因的结构或表达功能的异常，对人体状态和疾病作出诊断的方法和过程。对象（材料）：DNA、RNA病因学诊断

分子诊断应用分子生物学方法检测患者体内遗传物质的结构或表达水平的变化而做出诊断的技术，称为分子诊断。分子诊断的材料包括DNA、RNA和蛋白质。

分子诊断是预测诊断的主要方法，既可以进行个体遗传病的诊断，也可以进行产前诊断。一、分子诊断学的概念moleculardiagnostics利用分子生物学技术，研究机体外源性和内源性生物大分子和大分子体系的存在、结构或表达调控的改变，从而为疾病的预测、预防、诊治和转归提供分子水平信息。临床检验诊断学的重要分支分子免疫学分子遗传学分子肿瘤学分子诊断学分子病理学分子生物学分子微生物学二、分子诊断学的任务阐明疾病发生、发展及转归的分子机制；为疾病进程的各阶段探寻准确、特异的分子诊断指标；运用分子生物学技术为分子诊断指标建立临床实用、可靠的检测方法。三、分子诊断学的特点1.对有表型出现的疾病作出明确诊断2.早期快速诊断3.确定个体对疾病的易感性4.疾病的分期分型、疗效监测、预后判断等

分子诊断不仅可准确诊断有基因表型异常的疾病，更重要的是其可对疾病基因型的变异做出判断。掌握！第二节分子诊断学的发展简史

20世纪50年代Watson和Crick提出了DNA双螺旋结构模型，标志着分子生物学作为一门独立学科的诞生。分子生物学的基本法则，是1958年由克里克(Crick)提出的遗传信息传递的规律。1869年FridrichMiescher

从脓细胞中提取核素1949年

Pauling分子病1953年

Watson和CrickDNA双螺旋结构1960年JuliusMarmur核酸杂交技术1975年EdwardSouthernSouthern印迹1977年Gilbert和SangerDNA测序方法1977年YuetWaiKan镰状细胞贫血基因诊断1985年MullisPCR技术1996年AppliedBiosystems实时荧光定量PCR1996年KozalDNA芯片2001年美英等国完成人类基因组计划2001年Hutchens蛋白质指纹技术应用

相关的分子生物学重大发现一、分子诊断学的历史1.

1949年，Pauling发现镰形细胞贫血症由β-珠蛋白链上一个氨基酸改变引起，并首次引入“分子病”这个名词，为分子诊断学奠定了基础。2.70年代末，美国科学院院士美籍华裔科学家Kan等应用液相DNA分子杂交成功地进行了镰形细胞贫血症的基因诊断，标志着进入基因诊断时代。分子诊断学研究的主流技术核酸分子杂交PCR（聚合酶链式反应）DNA测序掌握！核酸分子杂交

MolecularhybridizationSouthernblot——DNANorthernblot——RNADotblot，SlotblotInSituHybridization,ISH复性RNADNA基本原理：核酸变性复性NNTTNTTSouthernblotFISHN／原位杂交可检出被检基因的空间位置状况，即细胞的具体定位、数目及类型。PCRPolymeraseChainReactionPCR又称为基因扩增技术，通过采用特异性引物扩增特异DNA片段，具有周期短、特异性强、灵敏度高、操作简便、快速以及对原始DNA样品的数量和质量要求低等特点，极大地推动了基因诊断的发展，在基因诊断中已得到了广泛应用。

1993年，Mullis因发明PCR技术荣获诺贝尔化学奖!发展简史核酸体外扩增的设想基本原理变性95˚C延伸72˚C退火Tm-5˚C在体外不断进行DNA复制的过程DNAsequencing

DNA测序是基因诊断中最直接、最准确的方法，通过直接分析待测基因的碱基排列顺序检测基因的突变并确定突变的部位、性质。由于自动测序技术的发展及商业化，DNA测序有望应用于临床。二、分子诊断学的现状1、PCR技术的优化、生物芯片（biochip）技术及蛋白质组学研究的进步使分子诊断学的检测技术不断得到提高，应用范围更广。2、1999年11月，美国研究病理学会和分子病理学协会创刊出版了《TheJournalofMolecularDiagnostics》杂志，这标志着分子诊断已经发展成为一个独立的学科——分子诊断学。

RealTimePCR流程实时荧光定量PCR技术原理标准曲线进行定量生物芯片（biochip)信息芯片：

DNA芯片（基因芯片）蛋白质芯片组织芯片细胞芯片优势：

高通量、密集型、自动化基因芯片打印仪自动化单色荧光杂交结果Cye3Cye5双色荧光叠加结果蛋白质组学随着二维凝胶电泳等蛋白质分离技术的不断完善，生物质谱技术及生物信息学的发展，出现了研究蛋白质的新领域——蛋白质组学。DNA序列分析基因突变检测及多态性分析基因表达谱分析基因诊断新药研发及药物筛选基因芯片基因芯片技术的应用第三节分子诊断的基本策略及其在医学中的应用DNAmRNA蛋白质转录反转录SouthernblotDNA测序FISH实时荧光定量PCRDNA芯片NorthernblotFISH逆转录PCR实时荧光定量PCR转录谱芯片Westernblot免疫组织化学染色ELISA蛋白质芯片基因结构异常基因表达异常分子诊断学的主要应用：（1）感染性疾病的分子诊断（2）遗传性疾病的分子诊断（3）肿瘤的分子诊断（4）个体化医疗（5）药物遗传学的分子诊断（6）其它血源筛查HBV、HCV、HIV-1病毒核酸检测试剂盒(PCR-荧光探针法)

NucleicAcidTestKitforHBVHCVHIV(Type-1)

(Real-timePCR)HBVHCVHIV预测性遗传筛查在个体的不同时期，针对不同对象进行新生儿筛查

以便早诊断、治疗和预防育龄(婚前)对象筛查对发现严重疾病基因携带者进发病风险估计，防止遗传病发生在后代。产前筛查和产前诊断提供终止患病胎儿继续发育的选择。预植入基因诊断(PGD)

又称受精卵子宫着床前诊断，是针对体外授精、试管婴儿等辅助生殖技术的基因诊断。肿瘤的早期基因诊断疾病症状前筛查检查对象：晚发型、高易感性、高风险性疾病或恶性肿瘤。

类型疾病名称易感、或致病基因可选择的预防、治疗措施晚发型遗甲状腺髓质瘤RET预防性手术切除传病成人型多囊肾多囊肾基因预防性手术切除、其他治疗遗传病易肝血色素病HFE预防性换血治疗感基因携静脉血栓性梗凝血因子Ⅴ避免吸烟、口服避孕药带者塞基因(R506Q)

遗传性癌遗传性乳腺癌BRCA1、BRCA2监测、预防性手术切除

症易感基遗传性非息肉MLH1、MSH2

因肠癌(HNPCC)第四节展望1.分子诊断的发展方向技术上:联合、定量；无创诊断范围：常见、多发、复杂性疾病诊断目的：治疗→预防诊断时机：早期掌握！2、分子诊断的发展趋势：利用现有基因功能研究的成果，不断扩大可进行分子诊断的疾病种类和分子标志。在DNA水平上以及在转录和翻译水平阐明疾病的分子机制。3、安全、有效、合法地进行分子诊断，规范化管理、严格的质控和标准化操作程序是分子诊断学当今面临的首要任务。

学习内容1.基础篇（5）基因组概论1

原核基因组1

真核基因组1

病毒基因组