dna分子诊断技术的研究进展

dna分子诊断技术的研究进展

1分子诊断技术dns分子诊断技术是通过直接分析遗传因素的多态性来诊断出具有内基因的生物遗传因素的排列特征、复制和表达性结果的技术。经过短短20多年的发展过程，该技术已显露出其广阔的应用前景。DNA分子诊断技术可分为两大类：一类是以电泳技术和分子杂交技术为核心的分子诊断技术，如RFLP(RestrictionFragmentLengthPolymorphism）技术及DNA指纹（DNAFingerprinting）技术等。该类技术的共同点是利用一种或几种限制性内切酶消化不同生物个体的DNA分子，再通过特异性克隆或合成的探针进行分子杂交来揭示其DNA的多态性。另一类是以DNA扩增技术和电泳技术为核心的分子诊断技术，如RAP(RandomAmplifiedPolymorphic）技术及CAPS(CleavedAmplifiedPolymorphicSequence）技术等。该类技术的共同点是利用合成的随机引物（常为5个～10个或更多个寡聚核苷酸），通过PCR扩增不同生物个体的DNA分子，然后直接进行电泳分析来揭示其DNA的多态性，从而在医学、植物育种、破案等方面发挥作用。2关于d基因诊断技术的应用2.1dna探针诊断在通常情况下，医生对疾病作出诊断是通过对病人的直接讯问或物理、化验检查来进行的。通过这一系列诊断方法的比较可以看出，以化验检查中的特异性和敏感性的分子水平上的检测为最理想。因为用化学或免疫方法对蛋白质和酶的分析都涉及到基因的检测。而运用DNA检测（如DNA探针检测）来诊断疾病则可以达到前所未有的特异性强、灵敏度高、既简便又快速的目的。从分子生物学的角度看，疾病的发生就意味着异常基因的出现，而如何测出异常基因，从目前的研究进展情况可知，有两类基因涉及到疾病的发生和发展。一类是内源基因（即病人本身的基因）发生了异常，如常见的遗传病；而另一类是外源基因，如通过微生物和寄生虫对人的感染，把其基因带入人体，从而引起各种感染和寄生虫病，这方面的疾病包括肝炎、痢疾、疟疾等。把内源基因的异常和外源基因的入侵检查出来，这就是DNA分子诊断（基因诊断）方法。为快速、准确地对生物大分子进行DNA的探测，科学工作者经过长期艰苦的研究，终于开发成功了DNA探针。用于诊断的DNA探针是从各种导致疾病的病毒、细菌、癌细胞中提取的DNA分子在实验室复制而成的。所谓DNA探针，就是DNA（单股）小片段用同位素以及酶、荧光分子或化学发光催化等予以标记而成。其诊断疾病的具体步骤如下：第一，先抽取病人的组织或体液作为化验样品，在抽取的样品中包含有致病有机体。第二，将样品中的DNA分离出来。第三，用化学方法或物理方法使样品中DNA的两条链分离开。第四，将DNA探针加到化验样品中寻找其互补链，并与之结合（杂交）在一起；找不到互补链的DNA探针可以被洗脱。这样，通过遗留在样品中的标记过的DNA探针进行基因分析就可判断该病人所得的疾病。DNA分子诊断已经用于临床的有腹泻病原菌病毒、人性病病原体、巨细胞病毒、乙型肝炎病毒、苞诊病毒、癌症及艾滋病毒，用于产前诊断遗传性疾病的有镰刀贫血症、地中海贫血和肌营养不良等，均取得了前所未有的诊断效果。近期公布的一份调查报告显示，用大肠杆菌内毒素基因探针调查一些泰国腹泻的儿童，得出了结论，它还可以检测这种内毒素大肠杆菌的水源污染，以这种方法检测水比传统方法敏感10000倍，检测粪便比传统方法敏感1000倍；用这种高效、敏感方法进行流行病调查，对采取有效预防措施很有帮助。2.2dna分子诊断技术杂交育种是植物最重要的育种技术，而亲本选配是杂交育种的关键步骤。亲本选配必须考虑的一个重要因素是测定亲本间的遗传距离，以确定其亲缘关系。由于受到体内外环境因素、数量性状遗传及显性和上位性等因素制约，用传统的形态特征或同功酶等分析方法确定亲缘关系效率偏低，而采用DNA分子诊断技术，直接对遗传信息的载体DNA分子进行差异性分析，则能快速、准确地确定不同生物个体间的亲缘关系，从而提高育种效率，并可有效地测定杂种优势。DNA分子诊断技术不仅在杂交育种上有关键性的作用，而且在测定新培育出来的品系的纯度上也是不可缺少的。还有，它在品种资源的研究中同样具有重要的应用价值。在杂交等育种实践中，往往会遇到这样的问题，新培育出来的品种或品系，有可能因管理或其他内外环境因素影响而出现纯度下降，从而影响产量与品质。采用DNA分子诊断技术就可快速、准确地对品种或品系实施纯度监测，并根据检测结果采取措施，如去杂留纯、加强管理，以保持新品种或新品系的产量与品质优势。在生产实践中，人们都是非常重视品种资源的。因为品种资源是人类利用生物的遗传变异选育新品种的主要材料来源，是发展农业生物和进行遗传育种工作的物质基础，也是生物学研究的重要材料。如研究生物进化，物种就是一个基本的单元。而在品种资源研究中，过去只是根据形态、生理等差异进行分类，往往不那么准确，更不易反映其遗传差异。作为直接揭示DNA分子水平上的差异的分子诊断技术则更准确、可靠。特别是在生物进化理论研究中，如松鼠、松树、酵母的亲缘关系，按过去的形态比较方法是难以确定的。当代发展起来的DNA分子诊断技术则可能有效地解决这些难题。我国科学工作者在利用DNA分子诊断技术进行遗传育种方面已经取得了突破性研究进展。研究者指出，DNA分子诊断在育种上的应用，实质上就是在DNA分子检测的基础上进行DNA重组。在生产实践上，我国科学家已将“京花1号”小麦DNA导入小麦新品系814527，并从其变异后代中选育出了D259小麦新品系。这种小麦新品系明显具有抗旱优良性状，在2005年一水未浇的情况下，单产仍可达6000kg/hm2以上。目前这两个品系示范种植面积均超过1300hm2。研究人员还将罗布麻的DNA导入棉花，育成了3个棉花新品系，在土壤含盐碱量达0.6%的条件下这些新品系仍可正常出苗，而且抗棉铃虫，纤维品质优良，产量比目前推广的品种高出8.5%～17.3%，这两项研究填补了棉花异科间导入的一项国际空白，处世界领先水平。除上述植物间在DNA分子诊断基础上实现了基因导入外，研究人员还在国际上首次将牛胸腺DNA导入小麦，并从变异后代中选出几个各具特色的新品系，其中优质、抗病、高产的D041蛋白质质量分数在15%以上，赖氨酸质量分数达0.39%，而且抗白粉病、条锈病，产量比目前推广的高产品种增加10%～15%。2.3dna指纹鉴别法“DNA指纹术”是一项新开发出的分子生物学技术。也有学者把它称为“遗传指纹术”。当含有放射性元素的DNA分子片断遇到可配对的DNA分子片段时，便互相结合，反之则不能。然后再通过底片爆光、显影等程序，使放射性元素在底片上留下一道像指纹一样的黑色条纹，这种条纹就叫DNA指纹。借助这项技术，只要取极少量的血液、分泌物、头发或皮屑，即可确定每一个细胞里的DNA，而DNA又是每一个人的遗传密码，因人而异，无一相同（或者说，在10亿人中DNA指纹化验结果才可能有一例相同）。因此，把它用作身份鉴定是十分可靠的。这是DNA分子诊断用于法学破案的应用研究新进展。DNA分子诊断技术研究报告曾介绍过这样一起破案事例，有个19岁的法国留学生寄宿于英国一个寡妇的家里。10个月后，那位英国妇女生下一个女婴，取名黎斯玛。她声言这孩子是自己和法国留学生的骨肉，而法国留学生却断然否认。于是英妇上告法院，原告律师见法院束手无策，便建议请有办法的科学界名人热弗雷斯予以鉴定。热弗雷斯即用潜心研究多年而发明的“DNA试验”，对能否确定血统关系的三者“遗传标志”作了比较，得出黎斯玛非法国留学生女儿的可能性小于12亿分之一的结论。据此，法国判决法国留学生负担黎斯玛的养育费。另一起DNA分子诊断技术成功破案事例是发生在日本的一起谋杀案，由于找不到线索，迟迟未能破案。然而，由于案犯酒后吐真言，终于使此案真相大白。不过，作出准确判决的根据不能只凭酒后一句话，破案的功劳应归功于DNA分子诊断。它是侦破人员把案犯自身遗留在现场的打火机上的微量血液和嫌疑犯血液进行DNA鉴定对比而得出了结论。虽然用传统的ABO法或Rh法等血液鉴定法也能分辨血液，但仍无法限定某个个人，因为相同血型的人是一个群体，然而DNA鉴定能做到限定某个人。因此，这种手段能在破案中发挥极大的威力。目前，这种方法的施用又有新的技术突破。新近发明的DNA指纹鉴别法与原来的方法相比，可使绘指纹时间由过去的4个星期缩短到现在仅用两天，其准确度比原来提高了近百倍