基因个体化治疗汇总课件.ppt

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1、个体化药学服务与基因相关概念人类基因组计划人类基因组计划n1990年正式启年正式启动动人人类类基因基因组测组测序序计计划划,2003年年完成。完成。识别识别人人类类基因基因组组的所有大的所有大约约3万个万个DNA测测定定组组成人成人类类基因基因组组DNA的的约约30亿对亿对核苷酸核苷酸的序列的序列个体化用药个体化用药主要潮流，大势所趋主要潮流，大势所趋WHO：2000年提出，21世纪步入“3P”时代预防（preventive），预测（predictable)和个体化（personal）美国FDA：2006全美3600万份用药记录中，880万份（24.3%）使用了说明书中有基因组生物标记信息的药

2、物。FDA：2013.12，已经批准超过200个需要患者基因信息指导才能准确治疗的药物，涉及约40%的患者。三甲评审标准要求：进行个体化给药方案的研究与监测We wouldnt think of buying shoes in a single size我们不会愿意买只有一个尺码的皮鞋So why should we be satisfied with one-size-fits-all medicine?那为什么我们就满足于千人一方呢？据世界卫生组织的最新统计，各国住院病人发生药品不良反应的比率在10%10%至20%20%，其中5%5%的患者会因为严重的药品不良反应而死亡。目前全世界死亡的病

3、人中，约有1/31/3的患者死于用药不当，药品不良反应致死占社会人口死因的第4 4位。药物毒性或不良反应的发生往往是因为药物反应的个体差异所致；个体差异使药品的效果差异显著。个体化药学临床应用的意义个体化药学临床应用的意义降低医疗事故发生率缩短平均住院日提高医院收入为临床用药提供更精确的指导（精准剂量,减少不良反应，药物相互作用等）疗效好疗效好疗效不好或无疗效疗效不好或无疗效毒副反应毒副反应药物反应的个体差异药物反应的个体差异相同药物治疗的一组人群相同药物治疗的一组人群基因基因?环境环境?药物不良药物不良反应反应药物效应据世界卫生组织的最新统计，各国住院病人发生药品不良反应的比率在10%10%

4、至20%20%，其中5%5%的患者会因为严重的药品不良反应而死亡。目前全世界死亡的病人中，约有1/31/3的患者死于用药不当，药品不良反应致死占社会人口死因的第4 4位。药物毒性或不良反应的发生往往是因为药物反应的个体差异所致；个体差异使药品的效果差异显著。药物有效率三环类抗抑郁药50-80%50-80%阻滞药65-85%65-85%ACEACE抑制药70-90%70-90%5-HT5-HT1 1 抑制药55-80%55-80%HMG CoA HMG CoA 还原酶抑制药70-90%70-90%干扰素30-70%30-70%抗恶性肿瘤药30-80%30-80%药物剂量（mgmg）氯氮卓1515

5、-6060 氯氮平2525-600600 奥氮平5 5-2020普萘洛尔10-240 10-240 美托洛尔12.5-200 12.5-200 卡托普利6.25-25 6.25-25 奈法唑酮5050-300300 缬沙坦80-32080-320维拉帕米80-48080-480利血平0.125-1 0.125-1 相关药物的剂量范围相关药物的剂量范围各类常用药物的有效率各类常用药物的有效率0%0%10%10%20%20%30%30%40%40%50%50%60%60%70%70%80%80%90%90%100%100%基因基因环境因素环境因素IIII糖尿病糖尿病乳腺癌乳腺癌男性心肌梗死男性心肌

6、梗死原发性高血压病原发性高血压病冠心病冠心病I I糖尿病糖尿病苯妥英苯妥英锂锂水扬酸水扬酸异戊巴比妥异戊巴比妥双香豆素双香豆素阿司匹林阿司匹林安替匹林安替匹林保泰松保泰松遗传和非遗传因素在药物代谢中的作用遗传和非遗传因素在药物代谢中的作用新的医学模式新的医学模式:个体化治疗（个体化治疗（PersonalizedTherapy）根据分子诊断提出治疗方案根据分子诊断提出治疗方案诊断诊断分子诊断分子诊断-预测反应预测反应 治疗治疗理想反应理想反应药理学药理学+基因组学基因组学基因是载有特定生物遗传信息的基因是载有特定生物遗传信息的DNADNA分子片断，人类基因包括两大分子片断，人类基因包括两大区域区

7、域:1.:1.编码区编码区(占占5%);2.5%);2.侧翼序列侧翼序列 DNADNA分子是由由腺嘌呤（腺嘌呤（A A）、胞嘧啶、胞嘧啶(C(C）、鸟嘌呤（）、鸟嘌呤（G G）、胸腺嘧啶）、胸腺嘧啶（T T，DNADNA专有）和专有）和尿嘧啶（尿嘧啶（U U，RNARNA专有）碱基排列组成专有）碱基排列组成,每个人都存每个人都存在差异，将其称为多态性。在差异，将其称为多态性。人类的基因发现几百万由单一的碱基变换而形成的位点既人类的基因发现几百万由单一的碱基变换而形成的位点既SNPSNP，它意，它意味着个人间最小的遗传差异。味着个人间最小的遗传差异。A:腺嘌呤腺嘌呤T:T:胸嘧啶胸嘧啶G:G:鸟

8、嘌呤鸟嘌呤C:C:胞嘧啶胞嘧啶CGTTCTCTATTAACACGTTCTCTATTAACAGCAAGAGATAATTGTGCAAGAGATAATTGTCGTCGTG GCTCTATTAACACTCTATTAACAGCAGCAC CGAGATAATTGTGAGATAATTGT10q24.2Chromosome10CYP2C9 genen9Exonn55kbn490AA10q24.2CGTASNPCYP2C9*1NormalenzymaticactivityG A G G A C C G T G T T C A AGluAspArgValGln53CYP2C9*2No enzymatic acti

9、vityT430CT(Arg144Cys)Cys单核苷酸多态性单核苷酸多态性（SNP）n导致人致人类遗传易感性的重要因素易感性的重要因素n导致人致人类药物代物代谢和反和反应差异的重要因素差异的重要因素GT突变突变野生型野生型 突突变型型变态反反应药动学药动学代谢代谢吸收、分布、排泄吸收、分布、排泄药效学药效学靶向结合作用靶向结合作用免疫系统免疫系统毒副作用毒副作用治治疗作用作用药物耐受物耐受药物代谢酶药物代谢酶药物转运蛋白药物转运蛋白药物靶蛋白、受体药物靶蛋白、受体人类白血球抗原人类白血球抗原药物作用物作用基因与药物作用的关系原理基因与药物作用的关系原理基基因因 蛋白合成蛋白合成举例例：抗抗癫

10、痫药丙戊酸丙戊酸钠的相关代的相关代谢酶CYP2C19其基因最主要的两个突其基因最主要的两个突变位点位点 CYP2C19*2:第第5外外显子子681位位 GA CYP2C19*3:第第4外外显子子636位位 GA产生终止密码，过早终产生终止密码，过早终止蛋白合成，产生无活止蛋白合成，产生无活性性CYP2C19CYP2C19酶，降低对酶，降低对丙戊酸代谢，使其在体丙戊酸代谢，使其在体内蓄积，发生毒副反应内蓄积，发生毒副反应18.CCATTGAC.CCATTGAC.GGTAACTG.GGTAACTG.CCATTGAC.CCGTTGAC.GGTAACTG.GGCAACTG.CCGTTGAC.CCGTT

11、GAC.GGCAACTG.GGCAACTG.A/A野生型纯野生型纯合子合子单核苷酸多态性形成三种基因型和表型单核苷酸多态性形成三种基因型和表型XXXA/a野生型杂合野生型杂合子子a/a突变纯合子突变纯合子高活性高活性中活性中活性低活性低活性GCCCGCCCA ACCTCCTC CGCCCGCCCG GCCTCCTC C甲病人甲病人乙病人乙病人Wild typeMutationWild typeWild typeConcentrationMutationMutationConcentrationTimeTimeCYP450CYP450CYP450CYP450 相同的剂量不同的血浆浓度相同的剂量不

12、同的血浆浓度吸收吸收 -慢慢 -快快受体受体 -缺失缺失 -丰富丰富代谢代谢 -慢速慢速-中等中等-快速快速-超快速超快速排泄排泄 -缓慢缓慢 -正常正常药物体内过程药物体内过程)吸收吸收药物代谢酶药物代谢酶药物转运药物转运分布分布药物转运药物转运代谢代谢药物代谢药物代谢酶酶排泄排泄药物转运药物转运CYP 450CYP 450 主要存在于肝微粒体中,它的活性决定药物的代谢速率,与药物的清除率有着直接关系。CYP 450CYP 450酶系的基因主要有CYP1,CYP2,CYP3 CYP1,CYP2,CYP3 三家族,有以下几种重要的P450 P450 酶:CYP 1A2:CYP 1A2、CYP2

13、A6CYP2A6、CYP2C9CYP2C9、CYP2C19CYP2C19、CYP2D6CYP2D6、CYP2E1CYP2E1、CYP3A4CYP3A4。根据根据CYP2D6CYP2D6基因型调整抗抑郁药剂量基因型调整抗抑郁药剂量38383939米帕明多虑平马普替林曲米帕明地昔帕明去甲替林氯米帕明帕罗西丁文拉法辛阿米替林米安色林PMIMEMUM182182132132174174808030 0128128818138381741741291299292818113213217917941418181125125989811911915215292921181181381387474757593

14、93115115135135949411611613213270708484110110130130646411511593936060148148170170525238383838%平均剂量关于CYP2D6的表型判断举例：关于举例：关于CYP2D6的表型判断，的表型判断，CYP2D6属于细胞色素属于细胞色素P450酶酶常见药物代谢酶基因型及表型判断常见药物代谢酶基因型及表型判断1 1受体基因突变药物计量调整受体基因突变药物计量调整1 1受体野生野生纯纯合子合子高高敏感性敏感性美托洛美托洛尔尔25mg/25mg/次，次，bidbid100%100%阿替洛阿替洛尔尔50mg/50mg/次，次，

15、qdqd100%100%比索洛比索洛尔尔5mg/5mg/次，次，qdqd100%100%杂杂合子合子中度中度敏感性敏感性美托洛美托洛尔尔25mg/25mg/次，次，bidbid150%150%阿替洛阿替洛尔尔50mg/50mg/次，次，qdqd150%150%比索洛比索洛尔尔5mg/5mg/次，次，qdqd150%150%突突变变纯纯合子合子低低敏感性敏感性美托洛美托洛尔尔25mg/25mg/次，次，bidbid建建议议改用其他改用其他药药物物阿替洛阿替洛尔尔50mg/50mg/次，次，qdqd建建议议改用其他改用其他药药物物比索洛比索洛尔尔5mg/5mg/次，次，qdqd建建议议改用其他改用

16、其他药药物物 美托洛美托洛尔，根据根据CYP2D6基因基因调整整剂量量CYP 2D6(Genotype)美托洛尔剂量调整原则PM 弱代谢型弱代谢型1.心力衰竭：换药，用比索洛尔或卡维地洛。或减少75%剂量。2.其他适应症，警惕不良事件，如心动过缓、四肢冰冷。或换药，用阿替洛尔或比索洛尔。IM 中间代谢型中间代谢型1.心力衰竭：换药，用比索洛尔或卡维地洛。或减少50%剂量。2.其他适应症，警惕不良事件，如心动过缓、四肢冰冷。或换药，用阿替洛尔或比索洛尔。UM 超快代谢型超快代谢型1.心力衰竭：换药，用比索洛尔或卡维地洛。或在评估疗效和副作用的前提下，可将剂量滴定到正常剂量的250%。2.其他适应

17、症，换药，用阿替洛尔或比索洛尔。或在评估疗效和副作用的前提下，可将剂量滴定到正常剂量的250%。26项目类别检测基因相关药物检测意义高血脂高血脂用用药基因基因检测 有机阴离子转运蛋白基因(SLCO1B1)(SLCO1B1)、ABCB1 ABCB1 他汀类降脂药 基基因因突突变者者降降低低总胆胆固固醇醇作作用用显著著减减弱。弱。硝酸甘油硝酸甘油用用药基因基因检测 ALDH2 ALDH2 硝酸甘油硝酸甘油 基基因因突突变变导导致致硝硝酸酸甘甘油油难难以以发发挥挥有有效效作作用用。故故基基因因有有缺缺陷陷的的患患者者，不不能能完完全全把把硝硝酸酸甘甘油油片片当当作救命之作救命之举举。另另外外酒酒精精

18、的的代代谢谢能能力力也也与与该该基基因因息息息息相关。相关。高血脂药物及硝酸甘油高血脂药物及硝酸甘油项目类别检测基因相关药物检测意义雌激素代谢酶雌激素代谢酶 SULT1A1SULT1A1磺基转移酶雌醇类药物 该该基基因因确确实实导导致致雌雌激激素素在在卵卵巢巢等等靶靶器器官官暴暴露露值值升升高高造造成成癌变。癌变。儿童智商基因儿童智商基因 DIO2DIO2 突变儿童应补突变儿童应补充充T4T4基基因因确确实实可可造造成成智智商商低低下下，切切8 8岁岁后后无法治愈。无法治愈。雌激素与儿童智商相关基因雌激素与儿童智商相关基因【英国每日英国每日邮报邮报网站网站3 3月月2323日日报报道】科学家道

19、】科学家发现发现了一种会增加儿童智商低下了一种会增加儿童智商低下风险风险的基的基因。因。这这个个发现发现意味着，在新生儿出生后不久意味着，在新生儿出生后不久对对其其进进行一行一项项基因基因检测检测，可能会有助于，可能会有助于发现发现存在上述存在上述问题问题的的婴婴儿，甚至儿，甚至为应对这为应对这一一问题问题确定治确定治疗疗方案做好准方案做好准备备。科学家科学家认识认识到，如果到，如果7 7岁岁以下儿童在体内出以下儿童在体内出现现一种常一种常见见基因基因变变异体的同异体的同时时，甲状腺，甲状腺激素水平也出激素水平也出现现下降，那么他下降，那么他们们的智商的智商变变得异常低下的可能性将得异常低下的

20、可能性将为为其他儿童的其他儿童的4 4倍。倍。每年每年约约有有4%4%的新生儿的新生儿带带有有这这种基因，而且体内的甲状腺激素水平种基因，而且体内的甲状腺激素水平较较低。低。给这给这些儿童服用含有甲状腺激素的些儿童服用含有甲状腺激素的药药片，或片，或许许可以帮助其大可以帮助其大脑脑正常正常发发育并达到正常育并达到正常水平的智商。每年将会有水平的智商。每年将会有3 3万名儿童因此受益。万名儿童因此受益。这项这项新研究的关注重点是与新研究的关注重点是与细细胞内甲状腺激素的胞内甲状腺激素的产产生有关的生有关的型脱碘型脱碘酶酶。研究人研究人员员此前已将此前已将这这种种酶酶的基因突的基因突变变与包括糖尿

21、病和高血与包括糖尿病和高血压压在内的其他健康在内的其他健康问题联问题联系在一起。系在一起。在上述新研究中，加的夫大学和布里斯托在上述新研究中，加的夫大学和布里斯托尔尔大学的科学家大学的科学家对对31233123名名7 7岁岁以下儿童的基因以下儿童的基因数据数据进进行了分析。行了分析。这这些儿童也接受了智商些儿童也接受了智商测试测试。体内甲状腺激素水平体内甲状腺激素水平较较低且存在低且存在型脱碘型脱碘酶酶变变异体的那些儿童，智商低于异体的那些儿童，智商低于8585的可能的可能性是其他儿童的性是其他儿童的4 4倍。而倍。而仅仅存在甲状腺激素水平存在甲状腺激素水平较较低低问题问题的儿童不会面的儿童不

22、会面临临更多智商低下更多智商低下的的风险风险。加的夫大学的皮特加的夫大学的皮特泰勒博士泰勒博士说说：“如果其他研究如果其他研究证实证实了我了我们们的科研成果，那么，的科研成果，那么，除了常除了常规规的新生儿甲状腺激素的新生儿甲状腺激素筛查筛查外，同外，同时进时进行行针对这针对这种基因种基因变变异体的异体的测试测试，将有助于，将有助于识别识别出今后最有可能出今后最有可能变变得智商低下的那些儿童。得智商低下的那些儿童。”相关研究相关研究结结果是在于利物浦召开的英国内分泌果是在于利物浦召开的英国内分泌协协会大会上会大会上发发布的。布的。儿童儿童DIO2DIO2基因突变导致智商低下的研究基因突变导致智

23、商低下的研究在上述新研究中，加的夫大学和布里斯托在上述新研究中，加的夫大学和布里斯托尔尔大学的科学家大学的科学家对对31233123名名7 7岁岁以下儿童的基因以下儿童的基因数据数据进进行了分析。行了分析。这这些儿童也接受了智商些儿童也接受了智商测试测试。体内甲状腺激素水平体内甲状腺激素水平较较低且存在低且存在型脱碘型脱碘酶酶变变异体的那些儿童，智商低于异体的那些儿童，智商低于8585的可能的可能性是其他儿童的性是其他儿童的4 4倍。而倍。而仅仅存在甲状腺激素水平存在甲状腺激素水平较较低低问题问题的儿童不会面的儿童不会面临临更多智商低下更多智商低下的的风险风险。加的夫大学的皮特加的夫大学的皮特

24、泰勒博士泰勒博士说说：“如果其他研究如果其他研究证实证实了我了我们们的科研成果，那么，的科研成果，那么，除了常除了常规规的新生儿甲状腺激素的新生儿甲状腺激素筛查筛查外，同外，同时进时进行行针对这针对这种基因种基因变变异体的异体的测试测试，将有助于，将有助于识别识别出今后最有可能出今后最有可能变变得智商低下的那些儿童。得智商低下的那些儿童。”相关研究相关研究结结果是在于利物浦召开的英国内分泌果是在于利物浦召开的英国内分泌协协会大会上会大会上发发布的。布的。儿童儿童DIO2DIO2基因突变导致智商低下的研究基因突变导致智商低下的研究本世纪，肿瘤的药物治疗取得了巨大成就。但肿瘤细胞的多药耐药性和肿瘤

25、药物治疗的个体差异常造成肿瘤化疗的失败，且引起严重的毒副反应。个体药物治疗的药效和毒性的差异在很大程度上受到遗传因素如药物代谢酶、药物转运蛋白和药物作用靶点等药物相关基因的遗传多态性的影响。所以抗恶性肿瘤药临床有效率为30-80%30-80%肿瘤个体化治疗与肿瘤个体化治疗与基因检测基因检测 根据病人的遗传特征,选择最有效的疾病治疗方法，更好地控制疾病的进展甚至预防疾病的发生，实现最佳的医学治疗效果。在合适的时间(Right(Right Time)Time)给合适的病人(Right(Right Patient)Patient)施行合适的治疗(Right(Right Treatment),Trea

26、tment),达到肿瘤个体化治疗肿瘤个体化治疗与肿瘤个体化治疗与基因检测基因检测肿瘤个体化治疗包括靶向治疗和化疗两部分:靶向治疗:通过实时定量、基因测序、FISHFISH等技术检测肿瘤患者基因拷贝及基因突变信息，根据检测结果进行靶向治疗。个体化化疗：通过实时定量、基因分型、mRNAmRNA定量等技术，检测患者肿瘤标本或血液标本的mRNAmRNA表达、DNADNA的SNPSNP分型，确定患者对化疗药物的敏感性和毒性反应并确定化疗剂量。肿瘤个体化治疗与肿瘤个体化治疗与基因检测基因检测类类型型药药物物检测检测基因相关病症相关病症适用适用样样本本判断判断标标准准基因多基因多态性检态性检测测卡卡铂铂（碳

27、碳铂、卡波、卡波铂）顺铂顺铂（顺氯氨氨铂，顺式式铂）奥沙利奥沙利铂铂（乐沙定、沙定、奥正南、草奥正南、草铂等等）ABCB1XRCC1GSTP1非小非小细细胞肺癌胞肺癌小小细细胞肺癌胞肺癌乳腺癌乳腺癌结结直直肠肠癌癌肝癌肝癌卵巢癌等卵巢癌等石蜡、石蜡、手手术术/穿穿刺刺样样本、本、全血全血（抗凝）（抗凝）等等AA基因型，基因型，出出现现毒副作毒副作用的用的风险风险最最高，生存率高，生存率降低，其次降低，其次是是AG型；型；GG型毒副作型毒副作用用风险风险最低，最低，生存率生存率较较高。高。氟尿嘧啶GSTP1非小非小细细胞肺癌胞肺癌小小细细胞肺癌胞肺癌乳腺癌乳腺癌卵巢癌等卵巢癌等AA基因型，基因型

28、，毒性毒性风险风险最最高，其次是高，其次是AG型，型，GG型毒性型毒性风险风险最低。最低。伊立替康伊立替康UGT1A1*28非小非小细细胞肺癌胞肺癌等等TA7突突变变者毒者毒副作用增加，副作用增加，建建议议降低用降低用药药量；量；剂剂量量250mg/m2 时时，起始，起始剂剂量减少量减少30%。肿肿瘤瘤细细胞基因表达与化胞基因表达与化疗疗药药物物类类型型药药物物检测检测基因基因相关病症相关病症适用适用样样本本判断判断标标准准基因基因多多态态性性检检测测阿那曲阿那曲唑唑（艾达、（艾达、瑞斯意瑞斯意、瑞婷瑞婷、瑞宁得瑞宁得）/来曲来曲唑唑（芙芙瑞瑞）CYP19A1乳腺癌等乳腺癌等全血、血全血、血浆

29、浆、血清、血清、石蜡、手石蜡、手术术/穿刺穿刺样样本等本等突突变变用用药显药显著（著（纯纯合合/杂杂合）合）伊立替康（开普拓）伊立替康（开普拓）UGT1大大肠肠癌等癌等野生型野生型纯纯合子用合子用药药显显著著SLCOIB1氟尿嘧啶氟尿嘧啶DPYD直肠直肠癌等癌等野生野生纯纯合子用合子用药显药显著著5FU药药物（物（5氟尿氟尿嘧啶嘧啶等）等）ABCB1胃胃肠肠道道乳腺癌等乳腺癌等突突变纯变纯合用合用药显药显著著乳腺癌乳腺癌胃癌胃癌肠肠癌等癌等野生野生纯纯合用合用药显药显著著顺铂顺铂（顺氯氨氨铂，顺式式铂）奥沙利奥沙利铂铂（乐沙定、奥正南、沙定、奥正南、草草铂等等）ABCB1肺癌肺癌胃癌胃癌肠肠癌

30、等癌等野生野生纯纯合用合用药显药显著著突突变变用用药显药显著（著（纯纯合合/杂杂合）合）突突变变用用药显药显著（著（纯纯合合/杂杂合）合）突突变变基因与化基因与化疗疗药药物物肿瘤化疗疗效及毒副作用基因检测肿瘤化疗疗效及毒副作用基因检测项目类别检测基因相关药物检测意义肿瘤化疗疗效及毒副作用基因检测GSTM1GSTM1、GSTP1GSTP1、MTHFRMTHFR、XRCC1XRCC1、XPDXPD、XPGXPG、ERCC1ERCC1、TPMTTPMT、CYP 2E1CYP 2E1、CYP2C9CYP2C9、ABCB1ABCB1铂类药物：顺氯氨铂(顺铂)；草酸铂；奥沙利铂等、紫杉醇、5-5-氟尿嘧啶

31、、甲氨喋呤、6-6-硫鸟嘌呤（6-TG6-TG），6-6-巯基嘌呤（6-MP6-MP）、硫唑嘌呤（AZAAZA）、环磷酰胺、长春碱、FK506FK506、依托泊苷1.1.GSTM1GSTM1突突变变型型在在紫紫杉杉醇醇和和顺顺氯氯氨氨铂铂治治疗疗后后有有较较好好的的生生存存时时间间，降降低低急急性性粒粒系系白白血血病治病治疗时疗时的复的复发发。2.2.GSTP1GSTP1突突变变型型有有利利患患者者在在化化疗疗中的生存中的生存。3.3.MTHFRMTHFR突突变变的的白白血血病病患患儿儿对对于于MTXMTX的的毒毒副副反反应应发发生生风风险险为为未突未突变变者的者的11.311.3倍。倍。4.

32、4.XRCC1XRCC1突突变变型型对对5-5-氟氟尿尿嘧嘧啶啶和奥沙利和奥沙利铂铂不敏感。不敏感。5.5.XPGXPG突突变变者者用用草草酸酸铂铂，客客观缓观缓解率低。解率低。6.6.ERCC1ERCC1突突变变型型对对含含有有铂铂类类药药物化物化疗疗的敏感性高。的敏感性高。果因PPT工作室 2014-03-19原 位 杂 交 技 术一一原位杂交技术的历史发展二原位杂交技术的原理及分类三原位杂交技术的一般过程四原位杂交技术的应用一、原位杂交技术的历史发展 原位杂交技术原位杂交技术(In situ hybridization(In situ hybridization，ISH)ISH)是分子生

33、物学是分子生物学、组组织化学及细胞学相结合而产生的一门新兴技术，始于织化学及细胞学相结合而产生的一门新兴技术，始于2020世纪世纪6060年代。年代。19691969年美国耶鲁大学的年美国耶鲁大学的GallGall等首先用爪蟾核糖体基因等首先用爪蟾核糖体基因探针与其卵母细胞杂交，将该基因进行定位，与此同探针与其卵母细胞杂交，将该基因进行定位，与此同时时 BuongiornoBuongiornoNardelliNardelli和和AmaldiAmaldi等等(1970)(1970)相继利用同位素标记相继利用同位素标记核酸探针进行了细胞或组织的基因定位，从而创造了原位杂交核酸探针进行了细胞或组织的

34、基因定位，从而创造了原位杂交技术。自此以后，由于分子生物学技术的迅猛发展，特别是技术。自此以后，由于分子生物学技术的迅猛发展，特别是2020世纪世纪7070年代末到年代末到8080年代初，分子克隆、质粒和噬菌体年代初，分子克隆、质粒和噬菌体DNADNA的构的构建成功，为原位杂交技术的发展奠定了深厚的技术基础。建成功，为原位杂交技术的发展奠定了深厚的技术基础。二、原位杂交技术的原理及分类 概念：原位杂交技术(In situ hybridization，ISH)是用标记的核酸探针，经放射自显影或非放射检测体系，在组织，细胞、间期核及染色体上对核酸进行定位和相对定量研究的一种手段。原理：利用核酸分子

35、单链之间有互补的碱基序列，将有放射性或非放射性的外源核酸(即 探针)与组织、细胞或染色体上待测 DNA或 RNA互补配对，结合成专一 的核酸杂交分子，经一定的检测手段 将待测核酸在组织、细胞或染色体上 的位置显示出来。原位杂交法分类1、基因组原位杂交技术基因组原位杂交技术基因组原位杂交基因组原位杂交(GISH)(GISH)技术是技术是2020世纪世纪8080年代末发展起来的一种原位杂交技术。它主要是利年代末发展起来的一种原位杂交技术。它主要是利用物种之间用物种之间DNADNA同源性的差异，用另一物种的基因组同源性的差异，用另一物种的基因组DNADNA以适当的浓度作封阻，在靶染色体上以适当的浓度

36、作封阻，在靶染色体上进行原位杂交。进行原位杂交。2 2、荧光原位杂交技术荧光原位杂交技术荧光原位杂交荧光原位杂交(FISH)(FISH)技术是在已有的放射性技术是在已有的放射性 原位杂交技术的基础上发展起来的一种非放原位杂交技术的基础上发展起来的一种非放 射性射性DNADNA分子原位杂交技术。它利用荧光标记分子原位杂交技术。它利用荧光标记 的核酸片段为探针，与染色体上或的核酸片段为探针，与染色体上或DNADNA显微切显微切 片上的特异片上的特异性性杂交，通过荧光检测系杂交，通过荧光检测系 统统(荧光显微镜荧光显微镜)检测信号检测信号DNADNA序列在染色体或序列在染色体或 DNADNA显微切片

37、上的目的显微切片上的目的DNADNA序列，进而确定其杂序列，进而确定其杂 交位点。交位点。3、多彩色荧光原位杂交技术多彩色荧光原位杂交技术多彩色荧光原位杂交(mFISH)是在荧 光原位杂交技术的基础上发展起来的 一种新技术，它用几种不同颜色的荧 光素单独或混合标记的探针进行原位 杂交，能同时检测多个靶位，各靶位 在荧光显微镜下和照片上的颜色不同，呈现多种色彩。4、原位原位PCRPCR原位PCR技术是常规的原位杂交技术与PCR技术的有机结合，即通过PCR技术对靶核酸序列在染色体上或组织细胞内进行原位扩增使其拷贝数增加，然后通过原位杂交技术进行检测，从而对靶核酸序列进行定性、定位和定量分析。原位杂

38、交法分类三、原位杂交技术的一般过程以经过标记的已知核酸分子为探针以细胞内与探针序列互补的特异核酸分子为靶分子在一定条件下使探针与靶核酸分子在原位发生杂交再对其探测探针探针标记标记靶核酸靶核酸分子分子杂交杂交检测检测一）、探针 是含有互补顺序的外源性被标记的DNA或RNA片段，是在原位杂交中用于检测细胞内特定DNA或RNA顺序定位的特殊试剂，探针的碱基序列是已知的，只能与特定的核酸分子结合上1、cDNA2、RNA 3、寡核苷酸 1、cDNA (complementary DNA)克隆于质粒中，可以无限繁殖，取之不尽 较稳定，不易被降解 标记方法可靠易行优点优点：杂交效率比DNA探针高 在检测mR

39、NA时所形成的RNA-mRNA杂交体 比DNA-mRNA杂交体稳定 可以同时得到同义RNA链和反义RNA链 缺点：2、RNA容易受容易受容易受容易受RNARNA酶的污染而被降解酶的污染而被降解酶的污染而被降解酶的污染而被降解 这类探针是根据靶分子而设计序列 在DNA合成仪上用化学方法合成 优点：形成杂交体快速 （序列短链，杂交时易于穿透）缺点：特异性较低（短链和简单）短链探针(长度10-50个核苷酸)3、寡核苷酸二）、探针标记1、标记物 （1）放射性标记物 （2）非放射性标记物2、标记方法 （1）DNA探针标记 （2）RNA探针标记 （3）寡核苷酸探针标记 1、标记物高度灵敏性；高度灵敏性；标

40、记物与核酸探针结合，应绝对不能影响核酸探针与模标记物与核酸探针结合，应绝对不能影响核酸探针与模板的结合能力及结合的特异性；板的结合能力及结合的特异性；当用酶促方法进行标记时，应对酶促活性（当用酶促方法进行标记时，应对酶促活性（KmKm值）无多值）无多大影响，以保证标记反应的效率和标记产物的比活性；大影响，以保证标记反应的效率和标记产物的比活性；高度特异性；高度特异性；较高的化学稳定性，保存时间长，标记及检测方法简单；较高的化学稳定性，保存时间长，标记及检测方法简单；对环境无污染，对人体无损伤；对环境无污染，对人体无损伤；价格低廉等。价格低廉等。标记物分类放射性标记物：同位素 3 3 3 35

41、5S S、3333P P、3232P P 和和 3 3H H等等非放射性标记物：荧光素荧光素 生物素生物素 地高辛地高辛 溴脱氧尿嘧啶等溴脱氧尿嘧啶等标记分子：标记分子：标记分子：标记分子：某种单核苷酸某种单核苷酸 在单核苷酸分子中导入某个原子、在单核苷酸分子中导入某个原子、功能基团或侧链分子作为标记物，功能基团或侧链分子作为标记物，对碱基配对不造成影响对碱基配对不造成影响标记分子：标记分子：放射性标记分子：放射性标记分子：35S-UTP35S-dATP35S-dCTP32P-UTP32P-dATP等等等等非放射性标记分子：非放射性标记分子：四甲基罗达明-UTP生物素-UTP(Bio-UTP)

42、地高辛-dUTP(Dig-dUTP)溴脱氧尿嘧啶本身为标记分子2、标记方法（1）DNADNA探针标记探针标记 切口移位法切口移位法 随机引物法随机引物法（2）RNARNA探针标记探针标记 在体外转录技术中与探针制备同时完成在体外转录技术中与探针制备同时完成（3）寡核苷酸探针标记寡核苷酸探针标记 末端转移法末端转移法将放射性或非放射性的标记分子将放射性或非放射性的标记分子将放射性或非放射性的标记分子将放射性或非放射性的标记分子 在各种酶促反应中参入探针分子在各种酶促反应中参入探针分子在各种酶促反应中参入探针分子在各种酶促反应中参入探针分子切口平移法随机引物法三）、靶核酸分子靶分子靶分子靶分子靶分

43、子（或靶序列）：或靶序列）：指所要探测的核酸分子或核苷酸序列指所要探测的核酸分子或核苷酸序列（DNA或或RNA）DNADNA可以是中期染色体上的或是间期细可以是中期染色体上的或是间期细胞核内的，也可以是线粒体胞核内的，也可以是线粒体DNA或或病毒病毒DNARNARNA可以是编码细胞合成的任何蛋白质分子可以是编码细胞合成的任何蛋白质分子的的mRNA，也可以是核糖体，也可以是核糖体rRNA线粒体或病毒线粒体或病毒RNA 四）、杂交 1 1.杂交体杂交体 2.2.杂交条件杂交条件 3.3.严格度的概念严格度的概念1、杂交体 hybrids DNA-DNADNA-RNARNA-DNA-DNADNA-R

44、NARNA-RNARNA稳定稳定性性依次是：依次是：DNA-DNA DNA-DNA DNA-RNA DNA-RNARNA-RNARNA-RNADNA-DNA杂交双链分子杂交双链分子变性变性变性变性复性复性复性复性2、杂交条件（1 1）杂交液）杂交液 （2 2）探针浓度（）探针浓度（3 3）温度（）温度（4 4）pH pH（5 5）时间）时间（1 1）、杂交液）、杂交液 钠盐（杂交效率钠盐（杂交效率 非特异反应非特异反应）甲酰胺（使杂交所需温度降低甲酰胺（使杂交所需温度降低裂解红细胞裂解红细胞）硫酸葡聚糖（提高探针浓度）硫酸葡聚糖（提高探针浓度）牛血清白蛋白和载体牛血清白蛋白和载体DNADNA等

45、等 （阻断探针与组织非特异结合，（阻断探针与组织非特异结合，背景）背景）杂交条件（2）、探针浓度 探针浓度影响杂交反应的速度 放射性标记探针0.5g/ml 非放射性为2g/ml 最适宜的探针浓度要经实验摸索得到确定（1 1）杂交液）杂交液 （2 2）探针浓度（）探针浓度（3 3）温度（）温度（4 4）pH pH（5 5）时间）时间杂交条件（3）、温度杂交时温度一般低于相应杂交体的杂交时温度一般低于相应杂交体的TmTm值值2525TmTm值：是核酸的融解温度，是一半双链分子解链时的温度）值：是核酸的融解温度，是一半双链分子解链时的温度）当杂交液含当杂交液含50%50%甲酰胺、盐浓度甲酰胺、盐浓度

46、0.75mol/L0.75mol/L左右时左右时 杂交温度：杂交温度：对对DNADNA探针是探针是4242 对对RNARNA探针是探针是50-5550-55 对寡核苷酸探针是对寡核苷酸探针是37371）杂交液）杂交液（2）探针浓度（）探针浓度（3）温度（）温度（4）pH（5）时间）时间杂交条件（4 4）、）、PHPHpH在在5-9范围内，杂交体形成不受影响范围内，杂交体形成不受影响常用缓冲液常用缓冲液pH为为6.5-7.5（5 5）、时间）、时间一般探针浓度下，杂交反应在一般探针浓度下，杂交反应在4-64-6小时小时内完成内完成 孵育孵育6 6小时后小时后-杂交信号不再增强杂交信号不再增强 反

47、应超过反应超过2424小时后小时后-已形成的杂交体可能发生解已形成的杂交体可能发生解 链，杂交信号反而减弱链，杂交信号反而减弱（1 1）杂交液）杂交液 （2 2）探针浓度（）探针浓度（3 3）温度（）温度（4 4）pH pH（5 5）时间）时间五）、杂交体的探测使标记的杂交体在光镜或电镜下可见使标记的杂交体在光镜或电镜下可见 （一）（一）放射自显影方法放射自显影方法 （二）（二）免疫细胞化学方免疫细胞化学方法法（一）、放射自显影方法方法：方法：切片上涂覆核子乳胶膜切片上涂覆核子乳胶膜 置于暗盒中于置于暗盒中于44干燥处自显影干燥处自显影 经显影和定影后在显微镜下观察银粒经显影和定影后在显微镜下

48、观察银粒 在细胞和细胞器的分布情况在细胞和细胞器的分布情况用同位素标记探针来显示杂交反应的方法用同位素标记探针来显示杂交反应的方法（二）、免疫细胞化学方法报告分子（报告分子（reportermolecules）在杂交后探测技术中，为显在杂交后探测技术中，为显示探针标记物而使用的示探针标记物而使用的免疫细胞免疫细胞化学标记物化学标记物常被叫做报告分子常被叫做报告分子即与抗体即与抗体（或亲和素、（或亲和素、A蛋白、）联结，最终在蛋白、）联结，最终在显微镜下可见的分子：显微镜下可见的分子：荧光素荧光素胶体金胶体金酶酶-过氧化物酶过氧化物酶-H2O2和和DAB碱性磷酸酶碱性磷酸酶-NBT/BCIP用地

49、高辛标记的探针用荧光素、胶体金、酶标记抗地高辛抗体来显用地高辛标记的探针用荧光素、胶体金、酶标记抗地高辛抗体来显示示依据免疫细胞化学原依据免疫细胞化学原理用直接法或间接法理用直接法或间接法来显示探针标记物来显示探针标记物四、原位杂交技术的应用1.细胞特异mRNA转录的定位，用于基因图谱、基因表达和基因组进化的研究。2.感染组织中病毒DNA/RNA的检测和定位。3.癌基因、抑癌基因和各种功能基因在转录水平的表达和变化的检测。4.基因在染色体上的定位和检测染色体序列确定染色体核型。5.间期细胞遗传学的研究6.疾病的基因变化的研究探针杂交探针杂交采集标本采集标本提取基因组提取基因组DNA/RNADNA/RNAPCRPCR扩增扩增显色显色/扫描扫描电泳检测电泳检测纯化纯化PCRPCR产物产物基因芯片基因芯片焦磷酸测序焦磷酸测序双脱氧标记双脱氧标记毛细管电泳毛细管电泳焦磷酸测序焦磷酸测序双脱氧测序双脱氧测序RT-PCRRT-PCR实时荧光实时荧光PCRPCR采集标本采集标本标本预处理标本预处理杂交测序杂交测序 个体化药学服务平台个体化药学服务平台出现污染的高风险环节出现污染的高风险环节 低风险环节低风险环节