大三上课件13.临床遗传学八年制

田虹Tel:(O)医学遗传系

第十四章临床遗传学

临床遗传学（clinicalgenetics）是医学遗传学的重要组成部分，它是研究临床各种遗传病的诊断、产前诊断、预防、遗传咨询和治疗的学科。

第一节遗传病的诊断

一、临症诊断(symptomaticdiagnosis)（一）病史、症状和体征

（二）系谱分析

（三）

细胞遗传学检查

（四）生物化学检查

（五）基因诊断

（二）系谱分析

人类孟德尔遗传在线人类孟德尔遗传OnlineMendelianInheritanceinMan(OMIM)

190685603903（三）

细胞遗传学检查

1.染色体检查

用生物素、地高辛等标记的DNA探针进行原位杂交后，用萤光染料（罗丹明、DAPI、FITC等）标记的生物素亲和蛋白和抗亲和蛋白的抗体进行免疫检测和放大，使探针杂交的区域发出荧光。这种原位杂交称为荧光原位杂交（fluorescencein-situhybridization,FISH).2.染色体荧光原位杂交

应用标记的特异性DNA探针与玻片上的染色体或间期核的DNA或RNA杂交，在这些核酸不改变其结构和分布格局的情况下，研究核酸片段的位置、相互关系，因此称为原位杂交。

（四）生物化学检查

（表13-1）疾病缺陷的酶采样的组织白化病酪氨酸酶毛囊半乳糖血症半乳糖-1-磷酸尿苷转移酶红细胞糖原贮积病I型葡萄糖-6-磷酸酶肠黏膜苯丙酮尿症苯丙氨酸羟化酶肝进行性肌营养不良肌酸磷酸激酶血清（五）基因诊断

基因诊断（genediagnosis）又称为分子诊断，通过对受检者的某一特定基因（DNA）或其转录产物（mRNA)进行分析而对遗传病作出诊断的技术。

1.核酸分子杂交2.聚合酶链反应及相关技术3.DNA序列测定

（1）PCR/等位基因特异性寡核苷酸探针杂交

（2）PCR/限制性片段长度多态性连锁分析

（3）可变数目串联重复序列和短串联重复序列多态性分析

基因的突变部位和性质已完全清楚（4）PCR/单链构象多态性(single-strandconformationpolymorphism,SSCP)分析（5）PCR产物变性梯度凝胶电泳（denaturedgradientgelelectrophoresis，DGGE）分析（6）变性高效液相色谱分析

(DHPLC)例

β地中海贫血的基因诊断

例如IVS-2nt.654(C→T)的基因诊断，合成针对该位点的突变型探针及其相应正常基因的寡核苷酸（ASO）探针：突变探针（M）：5ˊ-ATTGCTATTACCTTAACCC-3ˊ

正常探针（N）：5ˊ-GGGTTAAGGCAATAGCAAT-3ˊ

PolymorphicDNAmarker:Normalβ–globingene7.6kbβSglobingene13kb

βAβS7.6kb13kb例

α地中海贫血的基因诊断

图14-3BglⅡ在α珠蛋白基因附近的切点及不同类型的缺失示意图

图14-4α珠蛋白基因缺失病例的BglⅡ酶切DNA印迹示意图1，8.正常对照；2，5.东南亚缺失型α0地中海贫血杂合子（--/αα）；3.右侧缺失型HbH；4，7.HbBart’s胎儿；6.左侧缺失型HbH。（3）可变数目串联重复序列（VNTR）和短串联重复序列多态性分析

PCR方法对个体进行微卫星(CArepeat)多态性分型（4）PCR/单链构象多态性(single-strandconformationpolymorphism,SSCP)分析在低温条件下，单链DNA呈现一种由内部分子相互作用形成的三维构象，它影响了DNA在非变性凝胶中的迁移率。相同长度但不同核苷酸序列的DNA由于在凝胶中的不同迁移率而被分离。（5）PCR产物变性梯度凝胶电泳（denaturedgradientgelelectrophoresis，DGGE）分析基本原理：当双链DNA在变性剂(如尿素或甲酰胺)浓度或温度梯度增高的凝胶中电泳，随变性剂浓度或温度升高，由于Tm值不同，DNA的某些区域解链，降低其电泳泳动性，导致迁移率下降。（6）变性高效液相色谱分析

(DHPLC)在DNA部分变性的温度条件下，变异型和野生型的PCR产物分别形成同源双链和异源双链，其熔解温度的差异，使色谱固定相保留它们的能力有所不同，在色谱柱上的保留时间不同，可以分辨它们。3.DNA序列测定mtDNA核苷酸A1555G测序

4.DNA芯片

5.连锁分析

连锁是指同一染色体上相互靠近的基因一起遗传，而不是独立分配。连锁分析是通过基因与DNA标记之间的是否紧密连锁来分析患者是否携带致病基因。

一条染色体上两个或两个以上的多态性座位状态的组合称为单体型（haplotype）。诊断途径基因异常诊断方法探针、引物或限制酶直接诊断（直接检测异常基因）基因缺失基因组DNA印迹杂交缺失基因的探针动态突变PCR扩增引物包括缺失或在缺失部位内点突变RFLP分析ASO杂交PCR产物的多态性分析（RFLP、SSCP、DGGE、DHLPC）突变导致其切点消失的限制酶正常和异常的ASO探针引物包括突变部位

间接诊断（与性状或DNA多态性标记的连锁分析）基因已知但异常不明基因内或旁侧序列多态性（RFLP、STR、SNP，SSCP、DHLPC）连锁分析基因内或旁侧序列探针或引物基因未知与疾病连锁的多态性，如SSCP、STR、SNP连锁分析，RFLP位点单体型连锁分析与疾病连锁的多态位点探针或引物表14-2遗传病的基因诊断方法

二、症状前诊断

通过家系分析已证实成年多囊肾病（APKD）的致病基因与α基因3ˊ端附近的一段小卫星DNA序列即3ˊ高度可变区（HVR）紧密连锁，而后者在人群中具有高度多态性，因此可通过RFLP连锁分析进行诊断。当用3ˊHVR作为探针与PvuⅡ酶切后的家系有关成员基因DNA杂交时，可见5.7kb、3.4kb和2.4kb三种等位片段（图14-7）。

图14-7成年多囊肾病的连锁分析诊断

Ⅰ1和Ⅱ1已经发病，其他成员尚未得病，他们是否也携带有致病基因呢？

Huntington'sDisease三、产前诊断

产前诊断（prenataldiagnosis）是以羊膜穿刺术和绒毛取样术等技术为主要手段，对羊水、羊水细胞及绒毛膜细胞进行遗传学分析，以判断胎儿的染色体或基因等是否正常。

Theprincipalindicationsforprenataldiagnosisbyinvasivetesting1.Advancedmaternalage(35years).2.Previouschildwithadenovochromosomeabnormality.3.Presenceofstructuralchromosomeabnormalityinoneoftheparents.4.FamilyhistoryofgeneticdisorderthatmaybediagnosedorruledoutbybiochemicalorDNAanalysis.5.FamilyhistoryofanX-linkeddisorder.6.Riskofaneuraltubedefect.7.Maternalserumscreeningandultrasoundhaveproblem.MaternalAgeRiskofRiskofDownsyndromeallaneuploidy201:19231:526251:12051:476301:8851:384351:3651:178401:1091:65451:321:18t(21/21)gametezygotezygote

t(14/21)Balancedtranslocationcarriersgamete

NormalMonomer21Ttrisomy21

t(14/21)1sttrimesterweek1

-14

3rdtrimesterweeks22-

2ndtrimesterweeks15-

21

Week30MethodsofprenataldiagnosisInvasivetesting1.Amniocentesis(16to20weeks)①fetalchromosomeanalysis(celllevelanalysis)②alpha-fetoprotein(AFP)

testNTDs.③DNAanalysis(molecularlevelanalysis)④FISH(cellandmolecularlevelanalysis)2.ChorionicVillusSampling(CVS)(10to12weeks)allowstheresultstobeavailableataneralystageofpregnancy.

3.Cordocentesis(19to21weeks)theincidenceoffetallossduetotheprocedureisapproximately2to3percent.

NoninvasivetestingMethodsofprenatalscreening1.Maternalserumscreening(MSS)15-20week16MSScanhelptoidentifyfetusesatincreasedriskofopenneuraltubedefects(NTDs),somechromosomalabnormalitiesincludingDownsyndrome,andotherdisorders.AFP2.Ultrasounddetectionitsfunctioninassessmentofgestationalageandfetalgrowth,enablesthediagnosisofanumberofmorphologicalabnormalities,manyofwhicharegeneticinorigin,atearlygestationalages.3.Isolationfetalcellsfrommaternalcirculationblood.0.72~0.73AFPconcentration-

openneuraltubedefect16thweekAFPDown:>1/300;NTD:>1/270;+18:>1/350

AFP-alpha-fetoproteinuE3-unconjugatedestriolHCG-humanchorinicgonadotrophin

NTD-NeuraltubedefectThesetestsDONOTdiagnoseaproblem;theyonlysignalthatfurthertestingshouldbedone

PrenatalusesofultrasoundGeneralobstetricconsiderationsDetectionofspecificabnormalitiesFetalageHeartdefectsFetalsexNeuraltubedefectsMultipleSkeletalabnormalFetalmovementPolydactylyandlimbdefectsPlacentallocalizationAmbiguousgenitaliaPolycystickidneysCranialmalfomationsCleftpalate/lipencephaloceleLaboratorystudies1CytogeneticsinprenataldiagnosisfetalcellsKaryotyping(cellculture1-2weeks)amniocentesisorCVSbiochemicalorDNAanalysis

2FISH:screeninterphasenucleiinfetalcellsforthecommonaneuploidiesofchromosomes13,18,21,X,andYimmediatelyafteramniocentesisorCVS.Thisapproachforrapidprenatalcytogeneticassessment.Fluorescenceinsuithybridization(FISH)

AmnioticFluidcellRapiddiagnosisofprenatal

chromosomalaneuploidiesCEP18/X/YLSI13/21probetodetectthe13q14regionandthe21q22.13to21q22.2region3DNAanalysisDNAanalysiscanbeperformedeitherbymeansofcloselylinkedmarkersorbydirectdetectionofthemutation.Becausethespectrumofmutationsvariesfromdisordertodisorderandoftenvariesbetweenracialandethnicgroupswithinaparticulardisorder,theapplicationofDNAanalysistoprenataldiagnosisremainshighlyspecialized,exceptforcommondiseasessuchascysticfibrosisandfragileXsyndrome

LasMeninas

by

DiegoVelázquez

(1656)

第二节

遗传病的治疗

大多数遗传病是可以治疗的，少数还可以治愈。一、手术治疗二、药物及饮食治疗2.器官和组织移植1.手术矫正1.禁其所忌2.去其所余3.补其所缺具有有效治疗手段的单基因病举例病种治疗方案先天性肾上腺皮质增生类固醇激素补充苯丙酮尿症饮食限制苯丙氨酸，服用苯丙氨酸解氨酶胶囊血友病凝血因子补充严重联合免疫缺陷病骨髓移植，ADA基因治疗家族性结肠息肉症结肠切除地中海贫血骨髓移植成年多囊肾肾移植Wilson病服用D-青霉胺家族性高胆固醇血症饮食控制，服用消胆胺葡萄糖-6-磷酸脱氢酶缺乏症禁用抗疟药、磺胺类药、蚕豆素等表具有有效治疗手段的多基因病举例病种治疗方案唇裂和腭裂外科手术幽门狭窄外科手术先天性心脏病外科手术，药物治疗脑积水外科手术，药物治疗糖尿病药物治疗高血压药物治疗胃溃疡外科手术，药物治疗癫痫药物治疗基因治疗是指运用DNA重组技术设法修复患者细胞中有缺陷的基因,使细胞恢复正常功能而达到治疗遗传病的目的，它主要包括基因修正（genecorrection）和基因添加（geneaugmentation）两种方式。

三、基因治疗

亚香提•德希瓦（AshanthiDeSilva）是一位普通的美国姑娘，1990年9月14日，美国国立卫生研究院（NIH）的W•弗伦奇•安德森（W.FrenchAnderson）博士与其同事在当时年仅四岁的小亚香提身上施行了人类历史上第一例成功的基因治疗临床试验。

亚香提生来缺乏腺苷脱氨酶基因，因而患有重症联合免疫综合征（severecombinedimmunodeficiency，SCID）。这是一种非常罕见的遗传疾病，会导致患者缺乏一个健康完备的免疫系统，因而一些儿童常见疾病——如感冒和水痘——都有可能将亚香提置于死地。在这次临床试验中，医生们首先将她体内的白细胞移出，然后将缺失的基因插入其中，并利用IL-12（白介素-12）刺激其增殖，而后再把细胞输回体内。治疗结束后的检测发现她的免疫力虽未回复至正常水平，但有大幅提高，面对一些疥癣之疾，亚香提不再毫无抵御了。然而遗憾的是，输回的白细胞并不能一劳永逸改善她的免疫力，上述治疗过程每隔一段时间就要重新来过。这就是目前并不完美但令人兴奋的基因治疗（GeneTherapy）过程。

1999年9月17日可谓是基因治疗诞生以来最黑暗的一天，美国青年杰西•格尔辛基（JesseGelsinger）不幸成为第一例基因治疗死亡病例。他患有先天性鸟氨酸甲酰氨基转移酶（ornithinetranscarbamylase，OTC）缺乏症（X连锁性遗传病），在接受了以腺病毒为载体的基因治疗后数小时，体温迅速升高，最终由于多器官衰竭而去世。事后调查发现病毒触发了强烈的免疫反应，引起肝脏、肺和肾脏的血管壁发生炎性反应。此外这一事件的发生也与研究者忽视规则有密切关系，为此美国食品药品监督管理局给予主研人员威尔森以严厉惩罚——取消其从事任何临床试验的资格。国内首例人类基因治疗-------血友病B1991年11月该病是由于凝血因子IX的缺乏而引起的一种性连锁隐性遗传病。常规治疗以输血和血制品为主，既可引起严重输血反应，还容易感染肝炎病毒和艾滋病毒等。第三节遗传病的预防一、遗传病的筛查（一）出生前筛查（二）新生儿筛查（neonatalscreening)(三）成人筛查（四）携带者筛查例如血色素沉着症，家族性结肠息肉

二、遗传咨询遗传咨询（geneticcounseling）是由临床医生和医学遗传学工作者解答遗传病病人或其亲属提出的有关遗传病的病因、遗传方式、诊断、防治及预后等方面的问题，估计患者及其亲属再生育时该病的再发风险，提出建议和指导，供患者及其亲属参考。

（一）遗传咨询的对象和步骤

（二）遗传病再发风险的估计

三、遗传登记和随访

四、遗传保健

SPECIALTIESThemajorityofgeneticcounselorspr