遗传病的诊断课件

遗传病的病的诊断断遗传病的诊断遗传病的诊断遗传病的诊断341病史、症状和体征细1病史、症状和体征病史、症状和体征细胞遗传学检查系谱分析生物化学检查Chapter01遗传病的常规诊断遗传病的常规诊断341病史、症状和体征细胞遗传学检查系谱分析生物化学检查2C1.病史采集遗传病的个人病史和家族史的采集与常规疾病相似，但需问清一些重要的细节：遗传病的个人病史和家族史的采集与常规疾病相似，但需问清一些重要的细节：助孕情况助孕情况(接受供卵或供精接受供卵或供精)，流产史，死胎，终止妊娠，儿童的收养或过继，近亲婚配和非婚生情况；，流产史，死胎，终止妊娠，儿童的收养或过继，近亲婚配和非婚生情况；对于先天畸形，还需采集怀孕时父母身体健康情况和年龄、妊娠早期历史、暴露致畸物的情况、胎儿生长对于先天畸形，还需采集怀孕时父母身体健康情况和年龄、妊娠早期历史、暴露致畸物的情况、胎儿生长和活动情况、详细的出生记录，家庭其他成员的异常、发病年龄、病程特点，未受累者现在的年龄、种族和活动情况、详细的出生记录，家庭其他成员的异常、发病年龄、病程特点，未受累者现在的年龄、种族等有关资料。等有关资料。1.病史采集遗传病的个人病史和家族史的采集与常规疾病相似，但2.体格检查因为遗传病的患者及其家属常常具有较大的心理压力，所以检查病人的时间要充裕，环境要安静。因为遗传病的患者及其家属常常具有较大的心理压力，所以检查病人的时间要充裕，环境要安静。遗遗传传性性疾疾病病可可能能影影响响许许多多器器官官、系系统统，因因此此体体格格检检查查必必须须全全面面，既既要要注注意意明明显显的的体体征征、也也要要注注意意细细微微的的异常迹象。异常迹象。2.体格检查因为遗传病的患者及其家属常常具有较大的心理压力，l智力低下智力低下l黄疸黄疸l白内障白内障l肝脾肿大肝脾肿大l智力发育不全智力发育不全l毛发黄毛发黄l腐臭味腐臭味苯丙酮尿征苯丙酮尿征苯丙酮尿征苯丙酮尿征？半乳糖血症半乳糖血症半乳糖血症半乳糖血症？智力低下智力发育不全苯丙酮尿征？半乳糖血症？l面似满月面似满月l生长缓慢生长缓慢l哭声象猫叫哭声象猫叫猫叫综合征猫叫综合征猫叫综合征猫叫综合征？l副性征发育不良副性征发育不良l继发继发/原发性闭经原发性闭经l身体矮小身体矮小l肘外翻肘外翻4545，XO?XO?面似满月猫叫综合征？副性征发育不良45，XO?病史、症状和体征细胞遗传学检查系谱分析系谱分析生物化学检查Chapter01遗传病的常规诊断遗传病的常规诊断34病史、症状和体征细胞遗传学检查系谱分析生物化学检查2Ch系谱分析的原则系统完整系统完整去伪存真去伪存真注意新的基因突变注意新的基因突变系谱分析的原则系统完整1.孟德尔遗传病（1 1）常染色体显性遗传病）常染色体显性遗传病(AD)(AD)（2 2）常染色体隐性遗传病）常染色体隐性遗传病(AR)(AR)（3 3）X X连锁隐性遗传病连锁隐性遗传病(XR)(XR)（4 4）X X连锁显性遗传病连锁显性遗传病(XD)(XD)（5 5）Y Y连锁遗传病连锁遗传病1.孟德尔遗传病（1）常染色体显性遗传病(AD)（2）常染色1.1常染色体显性遗传病基因多效性基因多效性(pleiotropy)：是指某一基因与多种不同的看起来似乎无关的表型有关。是指某一基因与多种不同的看起来似乎无关的表型有关。多效性等位基因的每种效应都可表现为不同的外显率和不同的表现度。多效性等位基因的每种效应都可表现为不同的外显率和不同的表现度。环境因素的影响：内在的和外在的环境因素的影响：内在的和外在的体细胞突变：体细胞突变的体细胞突变：体细胞突变的“二次打击二次打击”动态突变：不稳定的三核苷酸重复序列的预期现象动态突变：不稳定的三核苷酸重复序列的预期现象遗传背景的影响：与其他基因座发生相互作用遗传背景的影响：与其他基因座发生相互作用1.1 常染色体显性遗传病基因多效性(pleiotropy)1.2常染色体隐性遗传病(AR)遗传异质性是产生遗传异质性是产生ARAR表型表达不规律的原因表型表达不规律的原因先天聋哑先天聋哑1.2 常染色体隐性遗传病(AR)遗传异质性是产生AR表型表1.3X连锁显性遗传病X X连连锁锁的的女女性性杂杂合合子子，由由于于X X染染色色体体的的LyonLyon化化导导致致的的染染色色体体随随机机失失活活使使女女性性的的症症状状不不像像男男性性那么严重。那么严重。1.3 X连锁显性遗传病X连锁的女性杂合子，由于X染色体的L1.4X连锁隐性遗传病临床表型杂合子临床表型杂合子(manifesting heterzygote)(manifesting heterzygote)：X X连锁基因的女性杂合携带者，由于连锁基因的女性杂合携带者，由于X X染色体的随机染色体的随机LyonLyon化，化，导致部分组织的细胞大部分突变基因所在的染色体处于活跃状态而患病。导致部分组织的细胞大部分突变基因所在的染色体处于活跃状态而患病。1.4 X连锁隐性遗传病临床表型杂合子(manifestin1.5Y连锁遗传病很少见。很少见。全男性传递。全男性传递。1.5 Y连锁遗传病很少见。2.非孟德尔遗传病（1 1）线粒体遗传病）线粒体遗传病 (2)(2)多基因病多基因病2.非孟德尔遗传病（1）线粒体遗传病(2)多基因病母系遗传，女性患者的子女都可能发病。母系遗传，女性患者的子女都可能发病。晚发，进行性。晚发，进行性。2.1线粒体遗传病母系遗传，女性患者的子女都可能发病。2.1 线粒体遗传病2.2多基因病许多出生缺陷和慢性晚发型疾病，家族性聚集性类似于孟德尔遗传，但不严格遵循孟德尔分离率。许多出生缺陷和慢性晚发型疾病，家族性聚集性类似于孟德尔遗传，但不严格遵循孟德尔分离率。近期研究结果表明：原来认为是多基因病的一些疾病中，相当一部分是由于遗传异质性所致。近期研究结果表明：原来认为是多基因病的一些疾病中，相当一部分是由于遗传异质性所致。2.2 多基因病许多出生缺陷和慢性晚发型疾病，家族性聚集性类3.具有特殊遗传方式的疾病遗传印记遗传印记动态突变动态突变3.具有特殊遗传方式的疾病遗传印记动态突变3.1遗传印记来来自自父父母母双双亲亲的的等等位位基基因因和和染染色色体体区区域域的的表表达达不不是是等等同同的的，这这些些等等位位基基因因在在双双亲亲的的配配子子细细胞胞中经过修饰，在子代中的表达不一样。中经过修饰，在子代中的表达不一样。等位基因按孟德尔方式遗传，但在表达上受传递的双亲性别影响。等位基因按孟德尔方式遗传，但在表达上受传递的双亲性别影响。母源印记：母源的等位基因处于失活状态母源印记：母源的等位基因处于失活状态父源印记：父源的等位基因处于失活状态父源印记：父源的等位基因处于失活状态3.1 遗传印记来自父母双亲的等位基因和染色体区域的表达不是3.2 3.2 动态突变动态突变在在三三核核苷苷酸酸重重复复序序列列扩扩展展所所致致的的疾疾病病中中，处处于于突突变变状状态态的的基基因因在在世世代代传传递递甚甚至至在在体体细细胞胞的的世世代代传递中表现为不稳定，其重复单元的数目会发生改变。传递中表现为不稳定，其重复单元的数目会发生改变。AUGCGGGAACAGCTGCGGTAAFra XFraXE11BGlnHDSCA1DRPLAMJDSBMAFRDAXF16ADM3.2 动态突变在三核苷酸重复序列扩展所致的疾病中，处于突变细胞遗传学检查细胞遗传学检查系谱分析生物化学检查Chapter01遗传病的常规诊断遗传病的常规诊断病史、症状和体征4细胞遗传学检查系谱分析生物化学检查2Chapter 01 1.核型分析骨髓骨髓,胸腹水胸腹水,活检组织活检组织(如绒毛膜如绒毛膜,手术取材的肿瘤组织手术取材的肿瘤组织等等),),组织培养物组织培养物(如原代培养的细胞如原代培养的细胞)羊水等都可以作为羊水等都可以作为检查材料检查材料.人外周血淋巴细胞培养人外周血淋巴细胞培养PHA淋巴母细胞淋巴母细胞秋水仙素秋水仙素分裂中期的细胞分裂中期的细胞1.核型分析骨髓,胸腹水,活检组织(如绒毛膜,手术取材的肿瘤染色体检查的指征1.1.明显的生长发育异常明显的生长发育异常,多发畸形多发畸形,智力低下者智力低下者;2.2.多发性流产和不育的夫妇多发性流产和不育的夫妇;3.3.性腺以及外生殖器发育异常者性腺以及外生殖器发育异常者;4.4.原发性闭经原发性闭经;5.355.35岁以上的高龄孕妇岁以上的高龄孕妇;6.6.已经生有染色体异常患儿的夫妇已经生有染色体异常患儿的夫妇;7.7.身材高大身材高大,性情粗暴的男性性情粗暴的男性;8.8.恶性血液病患者恶性血液病患者9.9.长期接受长期接受X X线线,电离辐射的人员电离辐射的人员.染色体检查的指征1.明显的生长发育异常,多发畸形,智力低下者2.性染色质检查Y Y染色质检查染色质检查 X X染色质检查染色质检查2.性染色质检查Y染色质检查 X染色体染色体Y染色体染色体13号染色体号染色体18号染色体号染色体21号染色体号染色体3.荧光原位杂交技术检查X染色体Y染色体13号染色体18号染色体21号染色体3.荧光细胞遗传学检查系谱分析生物化学检查生物化学检查Chapter01遗传病的常规诊断遗传病的常规诊断病史、症状和体征3细胞遗传学检查系谱分析生物化学检查2Chapter 01 生化检查主要是对蛋白质和酶结构或功能的检测主要是对蛋白质和酶结构或功能的检测;特别适用于分子病特别适用于分子病,先天性代谢病先天性代谢病,免疫缺陷等遗传病的检查；免疫缺陷等遗传病的检查；材料主要有血液材料主要有血液/活检组织活检组织/粪便粪便/脱落细胞脱落细胞/尿尿/阴道分泌物等。阴道分泌物等。生化检查主要是对蛋白质和酶结构或功能的检测;苯苯 丙丙 酮酮 尿尿 症症 酶活性检查酶活性检查 苯丙氨酸羟化酶苯丙氨酸羟化酶 肝肝 脏脏 血液滤片法血液滤片法 枯草杆菌抑制试验枯草杆菌抑制试验 FeCl3显色反应显色反应 苯丙酮酸苯丙酮酸 绿绿 色色 上海：上海：1981198119871987年对年对284,396284,396名新生儿进行名新生儿进行PKUPKU筛查，查出筛查，查出PKUPKU患儿患儿1515名，高苯丙氨酸血症名，高苯丙氨酸血症4 4名。名。苯丙酮尿症的生化检查 苯 丙 酮 尿 症 酶活性检查 苯丙氨酸羟化酶 肝 脏 遗传病的基因诊断遗传病的基因诊断Chapter 02遗传病的基因诊断Chapter 02直接以基因作为检测对象，具有其他临床诊断方法所没有的特点：直接以基因作为检测对象，具有其他临床诊断方法所没有的特点：针对性强、灵敏度高、特异性高、适应性强等。针对性强、灵敏度高、特异性高、适应性强等。1.基因诊断的特点直接以基因作为检测对象，具有其他临床诊断方法所没有的特点：12.基因诊断的基本途径2.基因诊断的基本途径2.1直接诊断直接检测致病基因本身的异常直接检测致病基因本身的异常2.1 直接诊断直接检测致病基因本身的异常2.2间接诊断多态性连锁分析多态性连锁分析 选择要分析的基因座位选择要分析的基因座位 确定应用的分析方法确定应用的分析方法 选择合适的家系选择合适的家系 对家系中的各个成员进行表型分析对家系中的各个成员进行表型分析 分析、判断并解释得到的结果分析、判断并解释得到的结果2.2 间接诊断多态性连锁分析3.基因诊断的方法常用于基因诊断的方法有分子杂交、聚合酶链反应（常用于基因诊断的方法有分子杂交、聚合酶链反应（PCR）和聚合酶链反应单链构象多态（）和聚合酶链反应单链构象多态（PCR-SSCP）分析。）分析。此外，近年来随着分子遗传学基础研究的发展，在此外，近年来随着分子遗传学基础研究的发展，在DNA多态性连锁分析的临床诊断中，除了应用多态性连锁分析的临床诊断中，除了应用RFLP分析，还广泛应用了分析，还广泛应用了STR、SNP和和DNA芯片技术。芯片技术。3.基因诊断的方法常用于基因诊断的方法有分子杂交、聚合酶链反3.1分子杂交（molecular hybridization)分子杂交是现代分子生物学技术的基础，是根据碱基互补配对原理，利用标记探针鉴定核酸序列中密切分子杂交是现代分子生物学技术的基础，是根据碱基互补配对原理，利用标记探针鉴定核酸序列中密切相关的分子方法。相关的分子方法。在在DNA、RNA和蛋白质不同水平常用相应的杂交方法有三种，即和蛋白质不同水平常用相应的杂交方法有三种，即Southern印迹、印迹、Northern印迹和印迹和Western印迹。印迹。3.1 分子杂交（molecular hybridizatiA.Southern印记杂交原理：原理：将待检测的将待检测的DNADNA分子用分子用/不用限制性内切酶消化后，通过琼脂糖凝胶电泳进行分离，继而将其不用限制性内切酶消化后，通过琼脂糖凝胶电泳进行分离，继而将其变性并按其在凝胶中的位置转移到硝酸纤维素薄膜或尼龙膜上，固定后再与同位素或其它标记物标变性并按其在凝胶中的位置转移到硝酸纤维素薄膜或尼龙膜上，固定后再与同位素或其它标记物标记的记的DNADNA或或RNARNA探针进行反应。如果待检物中含有与探针互补的序列，则二者通过碱基互补的原理进探针进行反应。如果待检物中含有与探针互补的序列，则二者通过碱基互补的原理进行结合，游离探针洗涤后用自显影或其它合适的技术进行检测，从而显示出待检的片段及其相对大行结合，游离探针洗涤后用自显影或其它合适的技术进行检测，从而显示出待检的片段及其相对大小。小。用途：检测样品中的用途：检测样品中的DNADNA及其含量，了解基因的状态及其含量，了解基因的状态,如是否有点突变、扩增重排等。如是否有点突变、扩增重排等。A.Southern 印记杂交原理：将待检测的DNA分子用 Southern Blot 操作步骤：操作步骤：DNA 琼脂糖电泳琼脂糖电泳 印迹转移印迹转移 预杂交预杂交 杂交（变性探针）杂交（变性探针）洗膜洗膜 放射自显影或显色放射自显影或显色 Southern Blot 操作步骤：DNA 琼镰形红细胞贫血症的分子诊断镰形红细胞贫血症的分子诊断1.35Kb1.15Kb脯缬谷脯缬谷脯谷谷脯谷谷第号第号染色体染色体Mst II识别顺序识别顺序Mst IIMst IIC C T N A G G镰形红细胞贫血症的分子诊断1.35Kb1.15Kb1.35Kb1.15Kb凝凝 胶胶 电电 泳泳 图图HbAHbAHbAHbSHbSHbS1.35Kb1.15Kb凝 胶 电 泳 图HbAHb原原理理：在在变变性性条条件件下下将将待待检检的的RNARNA样样品品进进行行琼琼脂脂糖糖凝凝胶胶电电泳泳，继继而而按按照照同同Southern Southern BlotBlot相相同同的的原原理理进进行转膜和用探针进行杂交检测。行转膜和用探针进行杂交检测。用途：检测样品中是否含有基因的转录产物（用途：检测样品中是否含有基因的转录产物（mRNAmRNA）及其含量。）及其含量。B.Northern印记杂交原理：在变性条件下将待检的RNA样品进行琼脂糖凝胶电泳，继而操作过程操作过程 mRNAmRNA提取提取 甲醛变性电泳甲醛变性电泳 印迹转移印迹转移 预杂交预杂交 杂交（变性探针）杂交（变性探针）洗膜洗膜 放射自显影或化学发光放射自显影或化学发光操作过程 mRNA提取 甲醛变性电泳 印遗传病的诊断课件3.2 PCRPCR-SSCPPCR-RFLPPCR-STR3.2 PCRPCR-SSCPA.PCR-SSCP当双链当双链DNADNA变性为两条单链后，各自会在中性条件下形成各自特定的空间构象，因而在电泳时将在不同的位置变性为两条单链后，各自会在中性条件下形成各自特定的空间构象，因而在电泳时将在不同的位置上出现各自电泳条带。上出现各自电泳条带。如果如果DNADNA序列发生变化，甚至只有一个碱基变化，空间构象也有可能发生变化，电泳条带也随之变化。序列发生变化，甚至只有一个碱基变化，空间构象也有可能发生变化，电泳条带也随之变化。A.PCR-SSCP当双链DNA变性为两条单链后，各自会在中1989年，年，Orita等建立的等建立的PCR产物单链产物单链DNA凝胶电泳技术。凝胶电泳技术。1 2 3 4 5a b1：正常人：正常人 2,4,5：纯合体患者：纯合体患者 3：杂合体：杂合体(2的弟弟的弟弟)左为泳动变位模式：左为泳动变位模式：a 正常人；正常人；b 纯合体患者纯合体患者1989年，Orita等建立的PCR产物单链DNA凝胶电泳技B.PCR-RFLP应用PCR-RFLP法检测软骨发育不全 B.PCR-RFLP应用PCR-RFLP法检测软骨发育不全 C.PCR-STR家系STR位点名称DXS102DXS8094DXS1192DXS1211DXS8013DXS1227家系AYYNYNN家系BYYYYYN家系CNYYYYNC.PCR-STR家系STR位点名称DXSDXSDXSDXS1 1，6 6，1111：待诊胎儿外祖父；：待诊胎儿外祖父；2 2，7 7，1212：孕妇；：孕妇；3 3，8 8，1313：待诊胎儿：待诊胎儿4 4，9 9，1414：待诊胎儿外祖母；：待诊胎儿外祖母；5 5，1010，1515：先证：先证者（待诊胎儿舅舅）者（待诊胎儿舅舅）家系家系A产前诊断电泳分析图谱产前诊断电泳分析图谱家系A产前诊断电泳分析图谱3.3基因芯片利用核酸杂交的原理，应用于利用核酸杂交的原理，应用于DNADNA、RNARNA的研究的研究基因芯片（基因芯片（gene chipgene chip）是利用点样机等机械装置，在玻璃等支持物表面整齐地点上高密度的、成千上万个）是利用点样机等机械装置，在玻璃等支持物表面整齐地点上高密度的、成千上万个“点点”，每个，每个“点点”含有可与一种基因杂交的一条探针。由于芯片上有序地排列着探针，因此也被称为微阵含有可与一种基因杂交的一条探针。由于芯片上有序地排列着探针，因此也被称为微阵列（）。在芯片上滴加样品后，在合适的条件下，样品中含有的各种核酸片段（或列（）。在芯片上滴加样品后，在合适的条件下，样品中含有的各种核酸片段（或）就与相应的探针杂交。由于核酸片段上已标记有荧光素，激发后产生的荧光强度就与样品中所含有的相）就与相应的探针杂交。由于核酸片段上已标记有荧光素，激发后产生的荧光强度就与样品中所含有的相应核酸片段的量成正比，也就代表该基因的表达量。经激光共聚焦扫描仪等装置扫描后，所获得的信息经专用软件应核酸片段的量成正比，也就代表该基因的表达量。经激光共聚焦扫描仪等装置扫描后，所获得的信息经专用软件分析处理，即可获得成千上万种基因的表达情况。分析处理，即可获得成千上万种基因的表达情况。3.3 基因芯片利用核酸杂交的原理，应用于DNA、RNA的研基因芯片的应用用于基因转录水平的检测、基因组分析和后基因组研究用于基因转录水平的检测、基因组分析和后基因组研究美美国国斯斯坦坦福福大大学学DavisDavis等等用用PCRPCR法法从从外外周周血血淋淋巴巴细细胞胞cDNAcDNA文文库库中中得得到到了了10461046种种cDNAcDNA片片段段，制制成成芯芯片片，然然后后与与热热处处理理的的T T淋淋巴巴细细胞胞和和未未处处理理的的T T细细胞胞种种提提取取的的mRNAmRNA反反转转录录出出的的单单链链cDNAcDNA片片段段杂杂交交，经经激激光光共共聚聚焦焦扫扫描描系系统统分分析析，共共发发现现1717个个差差异异表表达达的的基基因因，其其中中1111个个是是被被热热诱诱导导的的，6 6个个是是被被热热抑抑制制的的。经经序序列列分分析析证证实实，其其中中3 3个个是是未未报报导的新基因。导的新基因。基因芯片的应用用于基因转录水平的检测、基因组分析和后基因组研4.疾病分子诊断所带来的问题准确性准确性稳定性稳定性复杂性复杂性基因歧视基因歧视4.疾病分子诊断所带来的问题准确性遗传病诊断的三个层次遗传病诊断的三个层次Chapter 03现症病人诊断现症病人诊断症状前诊断症状前诊断产前诊断产前诊断遗传病诊断的三个层次Chapter 03现症病人诊断1.现症病人的诊断明确的临床诊断明确的临床诊断 相对比较容易相对比较容易确定其遗传规律确定其遗传规律 遗传异质性遗传异质性 患病对后代的影响很难确定患病对后代的影响很难确定1.现症病人的诊断明确的临床诊断2.携带者的检出携带者携带者携带有隐性致病基因，本人表现正常的个体；携带有隐性致病基因，本人表现正常的个体；携带有显性致病基因，但没有外显的正常个体；携带有显性致病基因，但没有外显的正常个体；携带有致病基因，迟发个体；携带有致病基因，迟发个体；染色体平衡易位或倒位的个体。染色体平衡易位或倒位的个体。2.携带者的检出携带者临床水平临床水平:只能提供线索只能提供线索,不能确诊不能确诊.如部分血友病基因的杂合子具有损伤后轻度出血倾向如部分血友病基因的杂合子具有损伤后轻度出血倾向;细胞水平细胞水平:染色体检查染色体检查,细胞培养和组织化学测定细胞培养和组织化学测定;酶与蛋白质水平酶与蛋白质水平:主要是生化检查主要是生化检查;基因水平基因水平:对单基因病的检查具有独特的优势对单基因病的检查具有独特的优势,是以后发展的方向是以后发展的方向.临床水平:只能提供线索,不能确诊.如部分血友病基因的杂合子具3.遗传病的产前诊断3.遗传病的产前诊断Thanks youfor your attention!Thanks you谢谢谢谢58