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根据基因检测目的开展分子诊断

时间:2022-03-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:分子诊断的基本策略与疾病产生的原因有着密切联系。根据基因诊断的不同目的,选择不同层次的检测方法。DNA含量测定也是DNA分析的一项内容。由于PCR技术的出现,利用已知基因序列设计引物,直接检测所观察对象的有无已变得非常方便。因此,许多疾病不能采用基因突变检测途径。通常DNA大片段的缺失往往涉及多个基因而导致多种临床表型混合存在,除了可用细胞遗传学或染色体分析外,还可用Southern印迹杂交分析或PCR检测分析。

分子诊断的基本策略与疾病产生的原因有着密切联系。人类疾病的原因包括内因和外因两大类,内因主要是指遗传因素,如基因结构和基因表达状况的改变,其中基因结构的改变包括点突变、插入、缺失、重排、易位、多态性变异、前病毒插入等;外因是指外在的环境因素,如生活方式、工作环境、精神状况和各种感染性病原体的侵入等。根据基因诊断的不同目的,选择不同层次的检测方法。

(一)染色体分析

对大片段DNA检测除了用传统细胞遗传学技术外,可用更为先进的染色体分析技术,例如荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)技术,以黏粒、细菌人工染色体或酵母人工染色体作为探针,能够得到非常稳定的杂交效果。而比较基因组杂交(comparative genomic hybridization,CGH)技术可以部分弥补上述技术的缺陷,克服了它所提供的信息仅限于探针所覆盖的区域。

(二)DNA含量测定

DNA含量测定也是DNA分析的一项内容。携带多种基因(包括调控生长和凋亡的基因)异常改变的细胞常常含异常数量的核DNA,这可以用流式细胞术检测。相对于正常细胞DNA含量的变化(DNA指数),可能提示某条染色体增加或丢失(非整倍体),或额外的整套染色体(多倍体)存在。此外,组织的细胞DNA含量谱可反映细胞周期S与G2期细胞的比例,在某些肿瘤中(如乳腺癌)如果该比例增高则提示预后较差。

(三)基因突变检测

如果致病基因的某种突变与发病具有直接的因果关系,检测这种基因突变作为疾病诊断依据是最理想的。对致病基因已经完全了解或部分了解、分子机制完全清楚或部分清楚但已有规律可循的,直接检测和分析突变是分子诊断最有力和最准确的方法。由于一种基因可以有不同突变类型,故有必要为受检个体制定一个合理简便的策略。DNA大片段的缺失往往因涉及多个基因而导致多种临床表型混合存在,因此,对DNA大片段的缺失除了染色体分析外,还用Southern印迹杂交分析或PCR检测分析。点突变及小片段插入和缺失的检测,主要是因为致病基因可在任何位点上产生突变,使同一疾病有不同的突变类型。由于PCR技术的出现,利用已知基因序列设计引物,直接检测所观察对象的有无已变得非常方便。而运用PCR结合单链构象多态性(PCR-single strand conformation polymorphism PCR-SSCP)的分析方法则能灵敏地检测单个点突变。基因突变检测虽然有直接的优点,但由于目前大多数致病基因并未克隆出来,有些致病基因虽知其在染色体上的大概位置,但对其确切基因结构和分子机制却知之甚少。因此,许多疾病不能采用基因突变检测途径。

(四)基因连锁分析

由于同一染色体上相邻近的基因一起被遗传而存在相互连锁关系,对于还没有被鉴定但是至少被定位于特定染色体区域的致病基因应该进行连锁分析。只要鉴定与致病基因相连锁的有关基因存在与否,就可以判断受检者是否带有致病基因。可以采用分子多态标记追踪的方法在一个家族中进行突变等位基因的分离。这类分析不仅要收集先证者的DNA样品,而且还要收集两至三代中受累和未受累家族成员的DNA样品。为了将因染色体交换而产生的错误结果减少到最小,多态标志距离致病基因必须足够近(或者位于致病基因之内)。经典的连锁分析主要使用限制性片段长度多态性(restriction fragment length polymorphism,RFLP)为遗传标志,进行家系分析。近年来,在连锁分析方面,短串联重复序列(short tandem repeat,STR)作为DNA多态标记克服了RFLP许多缺点,获得了迅速发展,已经有逐步取代RFLP的趋势。事实表明,除个别情况外,染色体重组率所致错误诊断率<1%,因此DNA标记的连锁分析通常是可靠的。为了确保连锁分析基因诊断的正确性,需要在检测基因或位点附近两侧寻找2~3个遗传标志,这样就可以通过单体型分析,防止由于重组而造成的偏差。

(五)基因表达水平检测

分子诊断不仅可以检测基因的结构异常,而且可以检测基因表达状态,而基因表达状态的改变则包括转录产物的结构或表达量的异常。也就是说,除了直接检测基因外,还可以选择RNA为材料,利用反转录PCR、实时荧光定量PCR(RNA印迹法)、基因芯片等技术检测基因表达是否异常;也可以选择蛋白质为材料,利用Western-blot(蛋白质印迹法)、蛋白组织化学染色、ELISA和蛋白质芯片等技术检测基因表达是否异常。通常DNA大片段的缺失往往涉及多个基因而导致多种临床表型混合存在,除了可用细胞遗传学或染色体分析外,还可用Southern印迹杂交分析或PCR检测分析。

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