第十四章临床遗传学

1、临床遗传学,临床遗传学（clinical genetics）： 是医学遗传学的重要组成部分，是医学遗传与临床医学相交叉的领域。 内容：遗传病的诊断、治疗、预防,遗传病的诊断,遗传病的诊断：指临床医生根据患者的症状、体征以及各种辅助检查结果结合遗传学分析，从而确认是否患有某种遗传病并判断其遗传方式及遗传规律。,遗传病的诊断,常规诊断 特殊诊断 ：染色体、染色质的检测及家系分析等方法,临症诊断(symptomatic diagnosis) 现症患者诊断 症状前诊断(presymptomatic diagnosis) 出生前诊断(prenatal diagnosis) 产前诊断 植入前诊断(prei

2、mplantation diagnosis),一、临症诊断,（一） 病史、症状和体征 1.病史: 家族聚集现象 采集原则：准确、详尽 家族史：整个家系患同种疾病的历史 婚姻史：婚龄、次数、配偶健康、近亲情况 生育史：生育年龄、子女数及健康状况 有无流产、死产和早产史； 新生儿死亡或患儿 有无产伤、窒息 妊娠早期有病毒、致畸接触,2.症状和体征 遗传病除有和其它疾病相同的体征和症状，有些遗传病又有其本身特有的症状和体征 ，为诊断提供线索。,（二） 系谱分析,绘制系谱能准确而有效地记录家族史，对遗传病的诊断及确定遗传病的遗传方式是非常重要的。系谱以图解的方式提供各种信息，易于分析和解释。 系谱分析

3、是在对先证者的症状、体征、实验室检查和其他辅助检查作出诊断之后，进一步追溯家系中其他成员，绘出系谱图。,一例先天性肌强直症的系谱(孙的家系),系谱分析应注意： 系谱系统性、完整性和可靠性 注意延迟显性的“隔代遗传” 注意有新的基因突变 注意显性与隐性概念的相对性,（三） 细胞遗传学检查,染色体检查核型分析,染色体检查的指征： 智力发育不全、生长迟缓或伴有其它先天畸形者 夫妇中有染色体异常，如平衡易位、嵌合体等 家族中已有染色体异常或先天畸形个体 多发性流产的妇女及其丈夫 原发闭经和女不育症者,无精子症男子和男性不育症 两性内外生殖器畸形者 疑为先天愚型的患儿及其父母 原因不明的智力低下伴有大耳

4、、大睾丸和多动症者 35岁以上的高龄孕妇,染色体检查标本的来源： 外周血 绒毛中胎儿脱落细胞 羊水中胎儿脱落细胞 脐血 皮肤,人类染色体G显带识别口诀：,一秃二蛇三蝶飘四像鞭炮五黑腰 六号似小白脸七上八下九苗条 十号三深带好十一低来十二高 十三四五一个样着色深带一二一（下2上） 十六深带连着点十七深带跑得远（带脚镣） 十八人小肚子大十九中间一点腰 二十头重脚轻 二十一像葫芦瓢 二十二两两一点Y黑脚，X一担挑,口诀：,一秃二蛇三蝶飘,四像鞭炮五黑腰,六号似小白脸,七上八下九两条,十号三深带好,十一低来十二高,十三四五一个样,着色深带一二一,十六深带连着点,十七深带跑得远,十八人小肚子大,十九中间

5、一点腰,二十头重脚轻,二十一像葫芦瓢,二十二两两一点,Y,黑脚，,X,一担挑,性染色质检查,优点是方法简单，主要用于疑为两性畸形或性染色体数目异常的疾病诊断或产前诊断，有一定价值，但确认仍需依靠染色体检查。,X染色质检查,X染色质的检查可刮取口腔粘膜、阴道粘膜脱落上皮细胞，亦可采用绒毛或羊水中胎儿脱落细胞涂片，经硫堇或甲苯胺蓝染色，在光镜下计数X染色质数目。,Y染色质检查适用于具有一个或一个 以上Y染色体的个体或细胞群 。如:XYY男性有2个Y小体。,Y染色质检查,应用标记的DNA片段与玻片上的细胞、染色体或间期核的DNA或RNA杂交，在这些核酸不改变原来结构的情况下，研究核酸片段的位置、相互

6、关系。 荧光原位杂交（FISH）：用生物素、地高辛等标记物标记的DNA探针进行原位杂交后，用荧光染料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。,2.染色体原位杂交,对中期染色体或间期核的DNA进行荧光原位杂交检测可完成非整倍体的检测。 进行中期染色体荧光原位杂交还可检测染色体微小缺失、插入、易位、倒位或扩增等结构异常。 DAPI、喹吖因、PI用于染色体着色显示红色 AMCA、FITC、Bidopy标记探针显示绿色 罗丹明、Texas red标记探针显示红色,整条染色体涂染,易位染色体,染色体荧光原位杂交,染色体荧光原位杂交,基因突变引起的单基因病往往表

7、现在酶和蛋白质的质和量的改变或缺如。因此，酶和蛋白质的定性定量分析是诊断单基因病或分子代谢病的主要方法。 分析酶变型的方法：电泳速率、酶动力学、指纹分析和免疫反应 分析蛋白质变型的方法：电泳、肽链和氨基酸顺序分析 测定中间代谢产物,（四） 生化检查,上海：19811987年对284,396名新生儿进行PKU筛查，查出PKU患儿15名，高苯丙氨酸血症4名。,枯草杆菌 苯丙氨酸浓度0.24mmol/L-测血液中苯丙氨酸的浓度,细菌抑制实验（Guthrie),标准品菌环范围： 2 mg/dl时菌环直径为 0.75-1.05cm；4 mg/dl时菌环直径为 1.25-.155cm； 8 mg/dl时菌

8、环直径为 1.55-1.85cm；20 mg/dl时菌环直径为2.05-2.35cm； 质控品菌环范围： 阴性质控菌环直径应 2mg/dl浓度点的直径； 阳性质控菌环直径应 4mg/dl浓度点的直径。,1978年，Kan YW 镰状细胞贫血,症状前诊断 外周静脉血,产 前 诊 断 孕早期的绒毛细胞,孕中期的羊水胎儿脱落细胞,母亲外周血中的胎儿有核红细胞,植入前诊断 受精卵卵裂细胞,（五） 基因诊断,基因诊断的特点：,又称分子诊断，指利用分子生物学技术，直接探测遗传物质的结构或表达水平的变化情况，从而对被检查者的状态和疾病做出诊断。 和传统的诊断方法主要差异在于直接从基因型推断表型，即可以越过产

9、物（酶和蛋白质）直接检测基因结构而作出诊断，这就改变了传统的表型诊断方式,故基又称为逆向诊断（reverse diagnosis）。 特点：针对性强、特异性高、灵敏度高、适应性强,基因诊断两个必要的条件,一特异的基因探针 二基因组DNA 基因探针：就是一段与目的基因或DNA互补的特异核苷酸序列,人群中不同个体基因的核苷酸序列存在差异，称为DNA多态性。 DNA顺序上发生变化而出现或丢失某一限制性内切酶位点，使酶切产生的片段长度和数量发生变化称为RFLP。 基因内大片段的缺失、插入及基因重排也可引起限制性内切酶图谱的变化，使限制性酶切片段的大小和数量发生变化。,1.限制性片段长度多态性（RFLP

10、）,HbS 镰型细胞贫血,正常人 Mst II 异常 Southern,1.35kb,1.15kb,0.2kb,AA AS SS,0.2kb,1.15kb,1.35kb,RFLP 法检测成年型多囊病APKD,AD， 1/1000，30岁后，肾、肝多发性囊肿：腰痛、蛋白尿、血尿、高血压、肾盂肾炎、肾结石等，导致肾功能衰竭和尿毒症。,APKDGene定位16p13，但致病基因尚未克隆，基因产物的生化性质和疾病发病机理也尚未阐明，但已证实APKD Gene与珠蛋白基因3端附近的一段小卫星DNA序列（3HVR）紧密连锁，因此，可以通过RFLP连锁分析进行诊断。,1,2,1,2,3,4,5,5.7kb,

11、3.4kb,2.3kb,2.PCR（聚合酶链反应）及相关技术 聚合酶链反应技术检测,PCR的一般过程,预变性(92-95C,2-5m),变性(92-95C,30s),(25-35),复性 (40-60C,30s),延伸(72C,30-60s),总延伸(72C,7m),经过30次的循环, 扩增的DNA片段可达100万倍以上。,1）PCR/ASO探针斑点杂交：,1986年，胡流清等基于点突变原理，用寡核苷酸探针进行基因诊断。,等位基因特异性寡核苷酸杂交（ASO ）,探针通常为长20bp左右的核苷酸 正常探针、突变探针 PCR/ASO技术: 即先将含有突变点的基因有关片段进行体外扩增，然后再与ASO

12、探针作点杂交，这样大大简化了方法，节约了时间，而且只要极少量的基因组DNA就可进行。,HbS,正常探针 G A G,异常探针 T A G,正常人 患者 DNA DNA,正常人 患者 DNA DNA,2）聚合酶链反应-单链构象多态法 聚合酶链反应-单链构象多态(PCR-SSCP),DNA分子在电泳中的行为取决于分子量和分子构象，DNA单链的构象取决于序列。,PCR产物变性后于中性胶中电泳，有一个碱基的不同，则会形成不同的二级结构，造成迁移率不同。与正常对照比较，若电泳行为异常，则认为内含突变的碱基。,PCR-SSCP,1989年，Orita等建立的PCR产物单链DNA凝胶电泳技术。,1：正常人

13、2,4,5：纯合体患者 3：杂合体(2的弟弟) 左为泳动变位模式：a 正常人；b 纯合体患者,PCR-SSCP,3）甲型血友病诊断（PCRRFLP）,甲型血友病的基因诊断：已知甲型血友病XR，获得家系成员基因组DNA 。,PCR 142 bp,142bp 99 bp 43bp,电泳,结果分析,BcLI,142bp,99bp,1 2,1,2,3,III,1,结果分析,1）先症者II 1具有99bp片段而发病，该片段来自母亲。 2）II2有142bp/99bp，为杂合子。142bp来自父亲，为正常片段，99bp片段是来自母亲而成为携带者。 3）1为99bp片段 如果是 男性 为患者（99bp片段来

14、自母亲）；女性为携带者（来自父母双方）,4）PCR产物变性梯度凝胶电泳（DGGE）,条件：尿素甲酰胺浓度梯度，恒温水浴（30） 过程：DNA逐渐由低强度进入高强度，解离温度较低 的DNA片段先达到其解离强度（变性梯度）解离 成局部单链，泳动减慢，通过溴化乙啶或银染观 测区带的变化。,3.DNA测序： 4.DNA芯片 Western 印迹技术 检测特定蛋白质 例：Duchenne 肌营养不良（DMD） 肌细胞增强蛋白（dystrophin）,二、症状前诊断,常染色体显性遗传病的杂合个体的症状前诊断主要依赖于家系调查和系谱分析依赖于各种临床检查和实验室检查，也依赖于DNA诊断技术的应用。,1 患者

15、,2,3,4,1,1 患者,2,2,5,3,4,AB,CC,BC,BC,AC,AC,DC,DB,A:17.5Kb，3.7Kb,B:17.5Kb，4.9Kb,C:15.0Kb，3.7Kb,D:15.0Kb，4.9Kb,单体型分析： 用一种以上的酶和几个基因探针进行杂交分析，根据同一条染色体上限制性位点的丢失或获得而出现的一组多态位点所构成的不同片断长度的随机组合类型来进行分析。,单体型分析,结 果,I,II,Hind ,Sph ,4.2kb,4.0kb,11kb,9.7kb,7.0kb,分析：,患儿1从母亲和父亲各获得一个7.0kb突变型,从Hind 酶切结果看出：,正常同胞3为纯合4.0kb

16、，也是sph 7.0kb纯合体，故母亲H 4.0kb S 7.0kb 构成单体型，母亲7.0kb为突变型，因此，母亲H 4.0kb S 7.0kb为突变单体型。,患儿1为Hind 4.2/4.0kb杂合体， 故父亲H 4.2kb S 7.0kb 为突变单体型 母亲H 4.2kb S 9.7kb 和父亲H 4.0kb S 7.0kb 为正常单体型。 2 两个单体型分别为H 4.2kb S 9.7kb（母）和H 4.0kb S 7.0kb（父） 正常个体 3两个单体型分别为H 4.0kb S 7.0kb（母）和H 4.0kb S 7.0kb（父） 携带者,三、出生前诊断,（一）出生前诊断的对象 1

17、、夫妇之一有染色体畸变，特别是平衡易位携带者，或夫妇核型正常，但曾生育过染色体病患儿。 2、 35岁以上的高龄孕妇 3、夫妇之一有开放性神经管畸形，或曾生育过这种畸形儿的孕妇 4、夫妇之一有先天性代谢缺陷或生育过这种患儿的孕妇,5. X连锁隐性遗传病携带者孕妇 6.有原因不明的习惯性流产史的孕妇。 7.羊水过多的孕妇。 8. 夫妇之一有致畸因素接触史孕妇或孕早期病毒感染、服用不当药物的孕妇。,（二）出生前诊断的方法与应用,1.非侵袭方法： （1）B超 ： 是一项简便对母体无痛无损伤的产前诊断方法。B型超声波应用最广，利用超声波能作出的产前诊断或排除性诊断。此外还可直接对胎心和胎动进行动态观察，

18、并可摄象记录分析，亦可作胎盘定位，选择羊膜穿刺部位，可引导胎儿镜操作，采集绒毛和脐带血标本供实验室检查。,（2）X线及其他： 主要用于检查24周以后胎儿骨骼先天畸形。但因X线对胎儿有一定影响，现已极少使用。 2.侵袭方法：,（1）羊膜穿刺法（amniocentesis）,亦称羊水取样。抽取羊水最佳 时间是妊娠1620周。经体外 培养后，可进行染色体分析、 酶和蛋白质检测、性染色质检 查、提取DNA作基因分析，也 可不经培养，用微量技术作酶 和蛋白质分析或直接提取DNA 作基因诊断。,（2）绒毛取样法,绒毛可经宫颈部取样，最好在B超监视下进行。绒毛取样一般于妊娠79周时进行。,绒毛枝经处理（与蜕膜严格分离）或经短期培养后进行染色体分析、酶和蛋白质检测和直接抽取DNA进行基因分析,（3）脐带穿刺术（cordocentesis） 经母腹抽取胎儿静脉血，可在B超引导下于孕中期、孕晚期（17-32周）进行。脐血可作染色体或血液学各种检查，亦可用于因羊水细胞培养失败，DNA分析无法诊断而能用胎儿血浆或血细胞进行生化检测的疾病，或在错过绒毛和羊水取样时机下进行，在一些情况下，可代替基因分析。,（4）胎儿镜检查 ：胎儿镜（fetoscope）又称羊膜腔镜或宫腔镜，是一种带有羊膜穿刺的双套管光导纤维内窥镜。能直接观察胎儿，可于怀孕15-21周进行操作。由于B超的应