《遗传学 》教学课件：第十四章 遗传病的诊断与防治-XYL

1、第十四章 临床遗传学,医学遗传与发育生物学系,许轶靓,1,1,2,3,2,3,4,5,6,7,8,第一节 遗传病的诊断,遗传病的诊断：临床医生根据患者的症状、体征及各种辅助检查结果并结合遗传学分析，从而确认是否患有某种遗传病并判断其遗传方式和遗传规律。,9,遗传病诊断分类： a.现患者诊断 b.症状前诊断 c.产前诊断 d. 植入前诊断 遗传病诊断的内容：病史、症状、体征、系谱分析、临床实验室诊断。,10,第一节 遗传病的诊断,11,第一节 遗传病的诊断 基本流程,一、病史、症状和体征 病史采集 家族史：准确性、全面性。 婚姻史：婚龄、次数、配偶、近亲。 生育史：生育年龄、子女数目及健康状况；

2、 流产、死产及早产史 （如异常，了解产伤、窒息、 病毒、病毒感染、致畸因素）； 助孕情况(接受供卵或供精)。,12,第一节 遗传病的诊断 基本流程,症状和体征： 智力低下 黄疸 白内障 肝脾肿大 智力发育不全 毛发黄 腐臭味 临床辅助检查：实验室检查、X线、超声、心电图、脑电图、CT等。,半乳糖血症 ？,苯丙酮尿征 ？,13,第一节 遗传病的诊断,14,第一节 遗传病的诊断 基本流程,二、系谱分析 在对先证者的症状、体征、实验室检查和其他辅助检查作出初步诊断后，进一步追溯家系中其他成员的健康状况，绘出系谱图，并对疾病作出诊断，确定其遗传方式的过程。,15,遗传方式：XD 判断依据：系谱中可见连

3、续遗传现象；患者双亲之一必是患者；女患多于男患；男患女儿全部发病；女患多为杂合子，致病基因可传给儿子和女儿。,16,第一节 遗传病的诊断 基本流程,绘制系谱图的过程中需要注意： 系统完整： *系谱成员调查三代以上（包括死者） *近亲婚配、死胎、流产和婴儿死亡等， 询问清楚并记录。 去伪存真：核查患者及家属所提供信息的真实性,17,第一节 遗传病的诊断 基本流程,注意新的基因突变： *无家族史的先证者 *假肥大型肌营养不良（DMD）：约有1/3的病例为新基因突变引起的。 患者母亲卵子形成过程中X染色体上DMD基因突变所致。,18,第一节 遗传病的诊断 基本流程,在系谱图分析的过程中注意区别： 1

4、.孟德尔遗传病 单基因病，符合孟德尔遗传。包括AD遗传病、AR遗传病、XD遗传病、XR遗传病、YL疾病等。 遗传异质性、不规则外显、外显不全和延迟显性,19,2.非孟德尔遗传病 线粒体遗传病：母系遗传，女性患者的子女都可能患病；晚发、进行性加重。 多基因病：家族性聚集性，不严格遵循孟德尔分离规律。,20,第一节 遗传病的诊断 基本流程,3.具有特殊遗传学现象的疾病 基因组印记：来自双亲的等位基因和染色体区域的表达不是等同的。 动态突变 ：在三核苷酸重复序列扩展所致的遗传病中，其重复单元的数目发生改变。,21,第一节 遗传病的诊断 基本流程,亨廷顿舞蹈症： 父系遗传，发病早，母系遗传，发病晚 H

5、tt基因, (CAG)n。,第一节 遗传病的诊断,22,三、细胞遗传学检查 染色体检查 核型分析 性染色质检查 染色体荧光原位杂交(FISH),23,第一节 遗传病的诊断 基本流程,核型分析：染色体检查，通过外周血淋巴细胞的培养制备中期染色体，进而显带、显微摄影和分组排列对比分析。 可准确检出100多种染色体畸变综合征及其他异常核型。,24,第一节 遗传病的诊断 基本流程,性染色质检查：用于两性畸形或性染色体数目异常疾病的诊断。 X染色质检查： Turner综合征: XO。 Klinefelter综合征: XXY。 Y染色质检查,25,第一节 遗传病的诊断 基本流程,染色体荧光原位杂交 （FI

6、SH）,26,第一节 遗传病的诊断 基本流程,27,第一节 遗传病的诊断 基本流程,28,第一节 遗传病的诊断 基本流程,21号染色体,染色体检查的指征 * 智能发育不全、生长迟缓或伴其他先天畸形者。 * 夫妇中有染色体异常，如平衡失位、嵌合体。 * 家族中已发现染色体异常或先天畸形个体。 * 多发性流产的妇女及其丈夫。 * 原发性闭经和男女不孕者。 * 34岁以上的高龄孕妇。 * 有两性内外生殖器畸形者。,29,第一节 遗传病的诊断 基本流程,第一节 遗传病的诊断,30,四、生物化学检查 蛋白质和酶结构或功能的检测; 分子病,先天性代谢病,免疫缺陷等遗传病的产前诊断和新生儿筛查； 材料: 绒

7、毛/羊水/胎儿皮肤/血液/活检组织/粪便/脱落细胞/尿/阴道分泌物等。,31,第一节 遗传病的诊断 基本流程,32,第一节 遗传病的诊断 基本流程,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。,生物化学检查,第一节 遗传病的诊断,33,五、基因诊断 基因诊断：利用分子生物学技术，在DNA 或RNA水平对某一基因进行分析，从而对特定的疾病进行诊断。 优点： a 可以明确指出个体是否患病，存在基因缺陷并揭示基因 状态，还可对表型正常的携带者作出诊断和预测。 b 不受细胞类型限制，不考虑基因表达与否；而生化检查必须在基因表达后方可实行。

8、特点： 针对性强、特异性高、灵敏度高、适应性强,第一节 遗传病的诊断 基本流程,34,基因诊断的基本途径 直接诊断：直接检测致病基因本身的异常。 间接诊断：致病基因已知而异常未知，或致病基因本身尚属未知，通过对受检者及家系进行连锁分析，推断前者是否获得了带有致病基因的染色体。,35,第一节 遗传病的诊断 基本流程,基因诊断常用方法： 分子杂交技术 聚合酶链式反应(PCR)技术 DNA序列测定技术 基因芯片技术,36,第一节 遗传病的诊断 基本流程,分子杂交技术 原理：双链DNA在加热到一定温度以上或在碱性溶液中会变性成为两条单链，在一定条件下又严格按照碱基互补的原则重新结合成为双链。它不仅能在

9、DNA和DNA之间进行，也能在DNA和RNA之间进行。 PCR-RFLP： 原理：突变位点为限制性内切酶的作用位点，突变后，限制性内切酶无法作用于该位点。,37,第一节 遗传病的诊断 基本流程,镰状细胞贫血(HbS)： 第57位密码子,Mst： CCTNAGG,A： CCTGAGGAG S： CCTGTGGAG,正常HBB,突变HBS,38,第一节 遗传病的诊断 基本流程,聚合酶链反应 在体外迅速的扩增特定的靶DNA。 原理：,39,第一节 遗传病的诊断 基本流程,DMD的缺失型诊断：,40,第一节 遗传病的诊断 基本流程,DNA测序技术 Maxan和Gilbert首先建立了化学方法，Sang

10、er建立了DNA测序的酶学方法。 是检测未知突变和已知突变基因的最基本和最重要的实验手段。,41,第一节 遗传病的诊断 基本流程,第一节 遗传病的诊断,基因芯片 大规模、高通量分子检测技术。 基本原理是核酸杂交，将大量特定的寡核苷酸片段或基因片段作为探针，有规律地排列固定于支持物上，形成矩阵点。（1cm2上排列成千上万个“点”）。 样品DNA/RNA通过PCR扩增、体外转录等技术掺入荧光标记分子，然后按碱基配对原理进行杂交，再通过荧光检测系统等对芯片进行扫描，以计算机系统对每一探针上的荧光信号进行信号分析。,42,43,第一节 遗传病的诊断 基本流程,1,2,3,44,第二节 遗传病的治疗,一

11、、常规治疗原则 手术治疗 矫正畸形：修补和缝合唇裂、腭裂，矫正先天性心脏畸形及两性畸形等。 器官和组织移植：家族性多囊肾，遗传性肾炎等进行肾移植，肾移植也是迄今最成功的器官移植。,45,第二节 遗传病的治疗,药物治疗 原则：“补其所缺”、“去其所余”。 出生前治疗 在胎儿出生前进行，大幅度地减轻胎儿出生后的遗传病症状。 产前诊断羊水中甲基丙二酸含量增高，提示胎儿可能患甲基丙二酸尿症，该病会造成新生儿发育迟缓和酸中毒，在出生前和出生后给母体和患儿注射大量的维生素B12。 羊水中T3增高，胎儿可能患甲状腺功能低下，给孕妇服用甲状腺素。,46,第二节 遗传病的治疗,症状前治疗 预防遗传病的病症发生而

12、达到治疗的效果。 新生儿甲状腺功能低下，可给予甲状腺素制剂终生服用，防止其发生智能和体格发育障碍。 现患者治疗 若在出生后，当遗传病发展到各种症状已经出现，机体器官已经受到损害，仅限于对症。 激素替代疗法：Turner综合征：雌激素 垂体性侏儒：生长激素 糖尿病患者：胰岛素,47,第二节 遗传病的治疗,食物治疗 原则是禁其所忌。 患有半乳糖血症风险的胎儿，在孕妇的饮食中限制乳糖和半乳糖的摄入量代以其他的水解蛋白，胎儿出生后再禁用人乳和牛乳喂养，患儿会得到正常发育。 对PKU患儿，低苯丙氨酸饮食，如大米、大白菜、菠菜、 马铃薯、羊肉等，则可促使婴儿正常生长发育。等到孩子 长大上学时，再适当放宽对

13、饮食的限制。,48,第二节 遗传病的治疗,二、基因治疗（gene therapy） 基因治疗：运用DNA重组技术将外源正常基因导入靶细胞，以纠正或补偿因基因缺陷和异常引起的疾病，以达到治疗目的。 基因治疗的策略 （一）基因修正 （二）基因替代 （三）基因增强 （四）基因干预,49,第二节 遗传病的治疗,基因修正(gene correction)： 对突变DNA进行原位修复，纠正致病基因中的异常碱基，保留正常的部分。 基因替代(gene replacement): 定点导入外援正常基因，替代有缺陷的基因。 基因增强(gene augmentation)： 非定点导入外源正常基因，而没有去除或修复

14、有缺陷的基因。属于间接治疗。 基因干预(gene interference): 将特定的反义核酸和核酶导入细胞，在转录和反义水平阻断某些基因的异常表达。,50,第二节 遗传病的治疗,体细胞基因治疗：使患者症状消失或得到缓解, 但有害基因仍能传给后代。,51,基因治疗的基本方式,第二节 遗传病的治疗,生殖细胞基因治疗：可根治遗传病, 使有害基因不再在人群中散布。,52,基因治疗的基本方式,第二节 遗传病的治疗,外源基因的安全导入； 外源基因高效正确的表达。,53,基因治疗的关键,第二节 遗传病的治疗,疾病的发病机制及相应基因的结构功能清楚 已克隆正常基因，且明确该基因表达与调控机制 导入基因具有

15、合适的受体细胞，并能有效表达 具有安全有效的转运载体和方法,54,基因治疗的条件,第二节 遗传病的治疗,基因治疗的方法,55,物理方法 直接注射法 已在小鼠，猪 中成功注射 缺点：工作量大,第二节 遗传病的治疗,56,物理方法 电穿孔法 把靶细胞置于高压 脉冲电场中，用 电流产生可逆穿孔,微粒子轰击法 用钨和金吸附DNA， 包裹颗粒，基因枪技术,第二节 遗传病的治疗,化学法 应用磷酸钙沉淀法改变细胞膜透性，以加强细胞从培养液中摄取外源DNA。但此法转移效率低，其成功率约在1/1001/1000。,57,第二节 遗传病的治疗,膜融合法 利用人工脂质体或红细胞影泡、微细胞、原生质球等通过与靶细胞融

16、合或直接注射到病灶区，令其内含的外源基因表达。,58,第二节 遗传病的治疗,受体载体转移法 将含有目的基因的重组质粒和某些细胞表面受体能识别的特异性多肽（配体）形成复合物，通过细胞内吞途径达到转移基因的目的。可使外源基因在活体内导向特异类型的细胞,59,60,优点,稳定 可携带大片段外源DNA 可选择特异的靶细胞 无免疫原性,缺点,转染效率较低 瞬时表达,第二节 遗传病的治疗,第二节 遗传病的治疗,同源重组法 将外源性目的基因定位或原位修补，导入的外源基因和染色体上的基因在同源顺序间发生重组而插入染色体，这样外源基因专一地整合到靶细胞的特定位点，取代原位点上的缺陷基因。,61,第二节 遗传病的

17、治疗,病毒介导转移法 以病毒为载体，将外源目的基因通过基因重组技术，组装于病毒上，并使重组病毒感染受体宿主细胞，完成基因转移。,62,63,第二节 遗传病的治疗,逆转录病毒(retrovirus),优点,能高效转染宿主细胞，转染率可达100 宿主范围广泛 可转染大量细胞并长期停留，病毒基因和所载的外源基因都能表达,缺点,病毒容量有限(7 kb) 随机插入,使插入位点 附近的基因过度表达 有致癌作用,64,逆转录病毒(retrovirus),逆转录病毒载体的构建(缺陷型病毒),外源目的基因,第二节 遗传病的治疗,靶细胞的选择 皮肤成纤维细胞、干细胞、前体细胞都是理想的转基因治疗靶细胞。 原则：

18、易于取材 易于体外培养 便于进行遗传技术操作 安全回输,65,第二节 遗传病的治疗,反义寡核苷酸技术,66,应用DNA和RNA的碱基互补可形成同源或异源双链的原理，人工合成反义RNA(或DNA)，和mRNA互补，使其灭活，阻止其翻译成蛋白质，达到治疗疾病的目的。,第二节 遗传病的治疗,“自杀基因”疗法 “自杀基因”(suicide gene)的产物可将一种无害的药物(前药物)转化成对正常细胞无害,对肿瘤有害毒性物质,使肿瘤细胞DNA不能复制而死亡.,67,68,“自杀基因”疗法,第二节 遗传病的治疗,第二节 遗传病的治疗,ADA缺乏症 腺苷酸脱氨酶（ ADA） 缺乏症为AR致死性疾病，患者由于

19、缺乏ADA，导致脱氨腺苷酸增多，改变甲基化能力，产生毒性效应，使T淋巴细胞受损，导致严重的联合免疫缺陷症，引起反复感染，以致死亡。 世界上第一种用于基于治疗的疾病,69,70,ADA-Gene + vector （逆转录病毒） 重组分子 导入 细胞生长分裂 10天 Gene表达 回输患儿体内 12月治疗一次10个月 患儿体内ADA水平达正常人的25%. 治疗后患儿T细胞数上升，细胞和体液免疫功能及临床症状明显改善，随访5年仍可在患儿体内的T细胞中测得转入的载体序列，其它免疫指标检测也证实其长期作用。,第二节 遗传病的治疗,71,Ashanti was the first patient to

20、be treated with gene therapy.,Injections repeated 7 times in first 10.5 months,72,XR ，患者凝血因子缺乏，因子基因定位在Xq26.3q27.2。临床表现，易出血，凝血时间长，轻伤、小手术后常出血不止。发病率为1/30000。 我国学者薛京伦实施的F的基因治疗。,乙型血友病,第二节 遗传病的治疗,逆转录病毒载体 +FcDNA 重组体 5 LTR F neo SV PSO LTR 3 是我国基因治疗成功的例子。,73,第二节 遗传病的治疗,乙型血友病,薛京伦 (复旦大学),1991, 逆转录病毒 皮肤成纤维细胞,2

21、011, rAAV2-hF.IX,以造血干细胞为靶细胞的体外途径,2000年4月，法国科学家在Science上报导：从2名患有严重型免疫缺陷症的患儿骨髓中抽取出造血干细胞，以逆转录病毒为载体将正常基因导入造血干细胞中，然后回输给病孩。经过10个月的随访获得了较满意的效果，患儿的免疫系统达到正常水平。 干细胞水平的治疗方案不像成熟的T细胞那样需要反复回输，减少了患儿反复注射的痛苦，同时基因表达的水平也明显高于以前的方案。可见，干细胞水平基因治疗会成为今后发展的方向。,第二节 遗传病的治疗,75,2002年法国连续发现2名接受基因疗法的“气泡儿童”出现了类似白血病的症状。 美国2003年1月宣布：

22、鉴于法国接受基因治疗的“气泡儿童”患上了白血病，该局决定暂停27项类似的基因治疗试验。 基因领域的专家仍然指出，基因治疗的好处远远大于其弊端，基因疗法对目前无法治愈的疾病的治疗提供了最大的希望。,第二节 遗传病的治疗,第二节 遗传病的治疗,转基因治疗的问题与危险性 导入基因的持续表达 外周血淋巴细胞和皮肤成纤维细胞有一定寿命，需不断地给患者回输含目的基因的细胞。研究生命较长的靶细胞，如造血干细胞和骨髓细胞。 导入基因的高效表达 导入细胞的目的基因表达率与基因转移方法、靶细胞的选择等有关。,76,第二节 遗传病的治疗,安全性问题 逆转录病毒基因转移系统的安全性问题；治疗基因在基因组中随机整合，有可能激活原癌基因或失活抑癌基因，引起细胞恶性转化。,77,1,2,3,78,第三节 遗传病的预防,一、遗传咨询（genetic counseling） 咨询医师与咨询者就其家庭中遗传病的病因、遗传方式、诊断、治疗、预防、复发风险等所面临的全部问题进行的讨论和商谈，最后做出恰当的对策与选择，并在咨询医师的帮助下付诸实施，以达到最佳防治效果的过程。 遗传咨询是预防遗传病在一个家庭中出生患儿的最有效的方法。,79,第三节 遗传病的预防,遗传咨询门诊和咨询医师 合格的遗传咨询医师 有一定条件的实验室和辅助检查手段 有各种辅助性工作基础,