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第十四章 基 因 诊 断 和 基 因 治 疗Gene diagnosis and Gene Therapy第一节 基因诊断第二节 基因治疗
第一节 基因诊断 重组DNA技术极大地丰富了我们对人类遗传病分子病理学的知识,同时也提供了从DNA水平对遗传病进行基因诊断的手段。 基因诊断:就是利用DNA重组技术从DNA 水平检测人类遗传性疾病的基因缺陷,又称DNA分析法。
一、直接诊断 • 直接检测致病基因本身的异常。通常使用基因本身或邻近的DNA序列作为探针,或通过PCR 扩增产物,以检测基因点突变、缺失、插入等异常及性质。它主要适用于已知基因异常疾病 的诊断。
1)α地贫的Gene诊断 α基因不同程度的缺失引起不同类型的α地贫,α基因缺失1~4个。正常Gene组用BamHI切割,可得到14kb的片段,而缺失一个α Gene时可得到10kb片段。 1、Gene 缺失遗传病的诊断 BamHI BamHI α2 α1 14 kb α2 probe 10 kb
以αGene为探针,Southern blot 方法检测 • αα/αα αα/α- αα/- - α- /- - - - / - - • 正常 缺1 缺2 缺3 缺4 14kb 10kb
2)DMD/BMD的缺失诊断(进行性肌营养不良或假肥大型)2)DMD/BMD的缺失诊断(进行性肌营养不良或假肥大型) • DMD是一种严重致死性疾病(XR),临床症状表现肌肉进行性萎缩和乏力。BMD临床症状与DMD相似,但症状较轻。 • Gene 定位Xp21 , Gene 2300kb,79 个Exon ,cDNA全长13974bp 编码3685 Aa,分子量427kD。 • DMD/BMD 70%左右为缺失型,基因很大,缺失可能发生在不同的部位。应用多重PCR扩增检测,判断缺失状态。
多重PCR扩增后电泳检测结果 病例 1 2 3 4 5 6 7 8 bp 外显子 535 Pm 3 43 50 13 6 47 60 52 113
2、突变型遗传病的基因诊断 例 如: 镰形细胞贫血的Gene诊断 已知突变基因编码β珠蛋白链的 第6位密码子 GAG——GTG 谷Aa——缬Aa
1)RFLP诊断 • 已知限制酶MstII • 识别序列 MstII 1.15kb • CCTG AGG 1.35kb x probe • CCTGTGG • 突变后不能识别, • 酶切位点消失,限制酶切片段长度发生变化。
限制酶切片段电泳后,经Southern Blot检测,结果: 1.35kb 1.15kb βΑ/βΑ βΑ/βS βS/βS 正常 镰状 镰状贫血
2)ASO探针诊断 已知突变Gene部位和性质,合成寡和苷酸探针,32P标记,进行Southern Blot 杂交/斑点杂交。 Normal βΑGene Probe——与正常 βΑ杂交 Mutation βS Gene Probe——与异常 βS杂交
斑点杂交结果: βΑ/βΑ βΑ/βS βS/βS 正常探针 突变探针
二、间接诊断 主要通过Gene和DNA多态的连锁分析作出诊断。当致病基因虽然已知,但其异常尚属未知时,或疾病Gene本身尚属未知时,可通过对受检者及其家系进行连锁分析,推断受检者是否获得了带有致病基因的染色体或DNA 片段。 连锁分析是基于遗传标记与Gene连锁,子代是否获得遗传标记间接地判断做出诊断。 这些遗传标记是基因组中的DAN 多态,如:RFLP,VNTR 等。
1、Gene异常不明确的遗传病的诊断 • 例:成年型多囊肾病——APKD,AD ,临床表现为腰痛,蛋白尿,血尿,高血压,肾盂性肾炎,肾结石。最终导致肾功能衰竭和尿毒症。 • APKD——Gene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α珠蛋白基因3`端附近的一段小卫星DNA序列(3`HVR)紧密连锁,因此,可以通过RFLP连锁分析进行诊断。
以3`HVR为probe与PvuII酶切后的家系有关成员的Gene组DNA杂交——Southern Blot杂交 Gene组DNA probe (3`HVR) PvuII酶切DNA片段 杂交 结果
结 果 1 2 1 2 3 4 5 5.7kb 3.4kb 2.3kb
结果分析 • 患者(I1、II1和II2)有3.4kb片段,说明致病基因与3.4kb片段连锁,并按孟德尔方式遗传.II5不含3.4kb片段,产前诊断正常.
PCR—RFLP诊断 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 BcLI 142bp 99 bp 43bp 电泳 结果分析 ? Bcl I p1 p2 142bp Bcl I - 99bp 43bp Bcl I +
问:1/ Ⅱ2、Ⅲ1诊断;2/ Ⅲ1是男或是女发病? Ⅰ 1 2 Ⅱ 1 2 3 III 1 142bp 99bp
结果分析 1)先症者II2具有99bp片段而发病,该片段来自母亲。 2)II2有142bp/99bp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)Ⅲ1为99bp片段 如果是 男性 为患者(99bp片段来自母亲);女性为携带者(来自父母双方)
基因诊断意义 • 现证病人的诊断:争取有效、针对性治疗。 • 产前诊断:意义更为重要,预防遗传病患儿的出生 END