基因诊断 (2)课件.ppt
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1、关于基因诊断(2)现在学习的是第1页,共69页第一节第一节基因诊断的概念基因诊断的概念及常用技术及常用技术现在学习的是第2页,共69页基因诊断基因诊断利用分子生物学技术,从利用分子生物学技术,从DNA/RNA水平检测基因的存在水平检测基因的存在,分分析基因的结构变异和表达状态,从而析基因的结构变异和表达状态,从而对疾病作出诊断。对疾病作出诊断。一、基本概念一、基本概念现在学习的是第3页,共69页二、基因诊断常用方法二、基因诊断常用方法核酸分子杂交核酸分子杂交PCRPCRDNADNA序列测定序列测定 DNADNA芯片技术芯片技术现在学习的是第4页,共69页(一一)核酸杂交核酸杂交基本原理基本原理
2、-核酸变性和复性理论核酸变性和复性理论 即双链的核酸分子在某些理化因素作用下双链解即双链的核酸分子在某些理化因素作用下双链解开,而在条件恢复后又可依碱基配对规律形成双开,而在条件恢复后又可依碱基配对规律形成双链结构。因此应用已知碱基序列的单链核苷酸片链结构。因此应用已知碱基序列的单链核苷酸片段作为探针,就可检测样本中是否存在与其互补段作为探针,就可检测样本中是否存在与其互补的同源核苷酸序列。的同源核苷酸序列。现在学习的是第5页,共69页probeprobe现在学习的是第6页,共69页核酸杂交的关键要素核酸杂交的关键要素probe DNAprobe DNAtarget DNAtarget DNA
3、signal detectionsignal detection现在学习的是第7页,共69页核酸杂交方法分类核酸杂交方法分类按作用环境大致分为固相杂交和液相杂交两种按作用环境大致分为固相杂交和液相杂交两种类型。类型。固相杂交是将参加反应的一条核酸链先固定在固体固相杂交是将参加反应的一条核酸链先固定在固体支持物上,一条反应核酸游离在溶液中。支持物上,一条反应核酸游离在溶液中。液相杂交所参加反应的两条核酸链都游离在溶液中。液相杂交所参加反应的两条核酸链都游离在溶液中。现在学习的是第8页,共69页固相杂交分类固相杂交分类Southern 印记杂交Northern 印记杂交斑点杂交原位杂交现在学习的是
4、第9页,共69页Southern blot是最经典的基因分析方法,不但能检出特异是最经典的基因分析方法,不但能检出特异的的DNADNA片段,而且能进行定量和测定分子量,片段,而且能进行定量和测定分子量,可用于基因的酶切图谱分析、基因突变分析可用于基因的酶切图谱分析、基因突变分析等。等。现在学习的是第10页,共69页Northern杂交用于用于RNARNA的检测,能对组织细胞中总的检测,能对组织细胞中总RNARNA或或mRNAmRNA进行定性和定量分析。进行定性和定量分析。现在学习的是第11页,共69页斑点杂交(斑点杂交(Dot blotDot blot)可用基因组中特定基因及其表达的定性及定量
5、可用基因组中特定基因及其表达的定性及定量分析,方法简单、快速灵敏、样品用量少;其分析,方法简单、快速灵敏、样品用量少;其缺点是不能鉴定所测基因的分子量,特异性不缺点是不能鉴定所测基因的分子量,特异性不高,有一定比例的假阳性。高,有一定比例的假阳性。现在学习的是第12页,共69页原位杂交原位杂交(Colony in situ hybridizationColony in situ hybridization)可查明染色体中特定基因的位置,用于染色体疾可查明染色体中特定基因的位置,用于染色体疾病的诊断;原位杂交的结果是显示有关核酸序列病的诊断;原位杂交的结果是显示有关核酸序列的空间位置情况,因此可
6、检出含核酸序列的具体的空间位置情况,因此可检出含核酸序列的具体细胞,细胞的具体定位,数目和类型,可检出基细胞,细胞的具体定位,数目和类型,可检出基因和基因产物的亚细胞定位。因和基因产物的亚细胞定位。现在学习的是第13页,共69页(二)利用(二)利用PCR及结合其他技术进行基因及结合其他技术进行基因诊断诊断直接采用PCR进行基因诊断采用采用PCRPCR产物的限制性片段长度多态性分析(产物的限制性片段长度多态性分析(PCR-RFLPs)进行基因诊断采用采用PCRPCR结合等位基因特异性寡核苷酸探针(ASO)斑点杂交进行基因诊断 *通过通过PCRPCR产物的反相点杂交产物的反相点杂交(RBD)(RB
7、D)进行基因诊断采用PCRPCR产物的单链构象多态性(SSCP)(SSCP)分析进行基因诊分析进行基因诊断断采用PCR技术对靶核酸进行定量分析技术对靶核酸进行定量分析现在学习的是第14页,共69页寡核苷酸杂交分析寡核苷酸杂交分析SNP和等位基因特异和等位基因特异寡核苷酸杂交寡核苷酸杂交(ASO)#现在学习的是第15页,共69页(三)(三)DNA序列测定序列测定 DNA序列测定是进行基因突变检测的最直接、最准确的方法,可以确定突变的部位,突变的性质。现在学习的是第16页,共69页(四(四)DNA芯片技术芯片技术 应用DNA芯片,可以检测基因的结构及其突变多态性,对基因表达的情况进行分析。现在学习
8、的是第17页,共69页二二 基因诊断的特点基因诊断的特点高特异性高特异性高灵敏度高灵敏度获得稳定的结果获得稳定的结果早期快速早期快速适用性强,应用范围广适用性强,应用范围广现在学习的是第18页,共69页第二节第二节 遗传病的基因诊断遗传病的基因诊断现在学习的是第19页,共69页一、概述 人类的遗传病达数千种地中海贫血在意大利等国家发病率达10镰状细胞贫血在美国黑人中发病率达14我国常见的遗传性疾病有地中海贫血、异常血红蛋白病和血友病。有效治疗难;通过基因诊断进行携带者筛查,产前早期诊断,降低发病率。现在学习的是第20页,共69页二、镰状细胞贫血血红蛋白病(异常血红蛋白病)红细胞呈镰刀状,寿命短
9、,引起溶血性贫血。患者多在成年以前死亡现在学习的是第21页,共69页Mst酶切位点酶切位点(CCTNAGG)53正常基因正常基因53突变基因突变基因1.15kb1.35kb(一)镰状红细胞贫血分子机制(一)镰状红细胞贫血分子机制5 67-Pro GluGlu-CCT GAG GAG-5 67-Pro AlaGlu-CCT GTG GAG-现在学习的是第22页,共69页(二)镰状细胞贫血的基因诊断方法限制性内切酶限制性内切酶/Southern blot采集制备血液DNA内切酶Mst消化电泳转膜32P标记的珠蛋白cDNA杂交放射自显影现在学习的是第23页,共69页+0.2kb1.15kb1.35k
10、b正常人正常人突变携带着突变携带着患者患者镰状红细胞贫血患者基因组的限制性酶切分析镰状红细胞贫血患者基因组的限制性酶切分析现在学习的是第24页,共69页PCR/PCR/限制性内切酶限制性内切酶设计引物设计引物PCRPCRPCRPCR扩增扩增产物进行产物进行限制性内切酶酶切限制性内切酶酶切电泳电泳电泳电泳EBEB染色染色直接观察直接观察例:例:例:例:引物引物1 1:5-GGG CTG GGC ATA AAA GTCA-35-GGG CTG GGC ATA AAA GTCA-35-GGG CTG GGC ATA AAA GTCA-35-GGG CTG GGC ATA AAA GTCA-3引物引物
11、2 2:5-AAT AGA CCA ATA GGC AGAG-35-AAT AGA CCA ATA GGC AGAG-35-AAT AGA CCA ATA GGC AGAG-35-AAT AGA CCA ATA GGC AGAG-3扩增产物扩增产物294bp294bp镰状细胞贫血的基因诊断方法现在学习的是第25页,共69页引物引物1CCT GAG GAGCCT GTG GAG引物引物1引物引物2引物引物2294bp103bp191bpMst酶切位点酶切位点(CCTNAGG)现在学习的是第26页,共69页+103bp191bp294bp正常人正常人突变携带着突变携带着患者患者镰状红细胞贫血患者镰
12、状红细胞贫血患者PCR产物的限制性酶切分析产物的限制性酶切分析现在学习的是第27页,共69页RT-PCR/序列分析 采集制备血液RNART-PCR产物测序推测氨基酸序列进行诊断镰状细胞贫血的基因诊断方法现在学习的是第28页,共69页二、地中海贫血(Thalassaemia,简写thal或T)珠珠蛋蛋白白基基因因突突变变导导致致该该多多肽肽链链的的合合成成大大为为减减少少()或完全缺失()或完全缺失()或完全缺失()或完全缺失(0 0)珠珠蛋蛋白白合合成成速速率率降降低低,导导致致链链和和链链合合成成的的不不平平衡衡多多余余的的珠珠蛋蛋白白链链沉沉积积在在红红细细胞胞膜膜上上改改变变了了膜膜的的
13、通通透性和硬度透性和硬度导致溶血性贫血。导致溶血性贫血。高危人群地中海人、中东人、印度人、中国人;中国人群高危人群地中海人、中东人、印度人、中国人;中国人群高危人群地中海人、中东人、印度人、中国人;中国人群高危人群地中海人、中东人、印度人、中国人;中国人群中又一广东、广西、四川、贵州等省发病率最高。中又一广东、广西、四川、贵州等省发病率最高。中又一广东、广西、四川、贵州等省发病率最高。中又一广东、广西、四川、贵州等省发病率最高。缺乏有效治疗措施。缺乏有效治疗措施。缺乏有效治疗措施。缺乏有效治疗措施。现在学习的是第29页,共69页(一)地贫病的分子基础珠蛋白基因全长珠蛋白基因全长2053bp,含
14、,含2个内含子个内含子(IVSI和和IVS-II),),3个外显子。个外显子。目前发现突变有百余种,中国人群发现约目前发现突变有百余种,中国人群发现约20种;种;一般对特定种族来说,一般对特定种族来说,90%的的地贫基因仅地贫基因仅由由46种突变组成。种突变组成。现在学习的是第30页,共69页(二)地中海贫血的基因诊断PCR/ASO斑点杂交法合成2对PCR引物(扩增区段700bp和580bp,分别包含14种和1种可能突变)合成等位特异寡核苷酸(ASO)探针(46对,分别标记)制备DNA样品PCR扩增斑点印迹杂交RFLP分析法现在学习的是第31页,共69页三地中海贫血的基因诊断ac左侧缺失左侧缺
15、失4.2kb右侧缺失右侧缺失3.7kbbbba2112N端端1C端端正常基因正常基因序列序列PCR扩增法定性分析左侧缺失型基左侧缺失型基因序列因序列右侧缺失型基右侧缺失型基因序列因序列ac扩增0.4kbab无扩增片段ab扩增1.2kb现在学习的是第32页,共69页+0.4kb1.2kb正常人正常人右侧缺右侧缺失患者失患者地中海贫血患者基因组的地中海贫血患者基因组的PCR分析分析左侧缺左侧缺失患者失患者现在学习的是第33页,共69页四、杜氏肌营养不良症(四、杜氏肌营养不良症(DMD)1.DMD是常见的性连锁隐性遗传病,是常见的性连锁隐性遗传病,2.主要特征是进行性肌萎缩和肠肌假性肥主要特征是进行
16、性肌萎缩和肠肌假性肥大,大,XP21.2121.3区抗肌萎缩蛋白基因突区抗肌萎缩蛋白基因突变形式不同。变形式不同。DMD多在多在5岁发病,岁发病,10岁左右瘫痪,在岁左右瘫痪,在20岁左右由于心力和呼吸衰竭而死亡,其发病岁左右由于心力和呼吸衰竭而死亡,其发病率为活产男婴的率为活产男婴的1/3500。现在学习的是第34页,共69页(一)(一)DMD分子基础:分子基础:抗肌萎缩蛋白基因长约抗肌萎缩蛋白基因长约抗肌萎缩蛋白基因长约抗肌萎缩蛋白基因长约2900kb,含,含,含,含7979个外显子。抗个外显子。抗肌萎缩蛋白基因突变分为基因缺失型和非基因缺失肌萎缩蛋白基因突变分为基因缺失型和非基因缺失型。
17、型。(1 1)DNA片段缺失(片段缺失(60%的病例的病例导致阅读框移码导致阅读框移码移码实变移码实变致致DMD,整码缺失,整码缺失BMDBMD)。缺失的)。缺失的2 2个热点区个热点区个热点区个热点区该基因该基因该基因该基因5端处端处45554555外显子范围内。外显子范围内。(2)非基因缺失型部分重复(病例的)非基因缺失型部分重复(病例的)非基因缺失型部分重复(病例的)非基因缺失型部分重复(病例的5%)现在学习的是第35页,共69页(1 1)基因组探针法)基因组探针法)基因组探针法)基因组探针法 用用用用XP21XP21区分离得到的不同探针如(区分离得到的不同探针如(区分离得到的不同探针如
18、(区分离得到的不同探针如(P20P20)来进行相应内切酶)来进行相应内切酶)来进行相应内切酶)来进行相应内切酶酶谱分析、检出率取决于探针数和酶切位点数目。酶谱分析、检出率取决于探针数和酶切位点数目。酶谱分析、检出率取决于探针数和酶切位点数目。酶谱分析、检出率取决于探针数和酶切位点数目。(2 2)cDNAcDNA探针法探针法探针法探针法抗抗抗抗肌肌肌肌萎萎萎萎缩缩缩缩蛋蛋蛋蛋白白白白基基基基因因因因系系系系列列列列cDNAcDNA探探探探针针针针分分分分析析析析患患患患者者者者基基基基因因因因缺缺缺缺失失失失、外外外外显显显显子子子子拼接改变和基因内部分重复。拼接改变和基因内部分重复。拼接改变和
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