基因检测 专业讲课稿

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1、*1医学遗传学检测1*2人类基因组计划 The Human Genome Project2*3人类基因组计划 能带给我们什么?基因组 信息翻译临床应用保健应用基因检测必然会成为重要的医学检查技术3*4“人类基因组计划的完成为医学提供了大量信息，由此 发展出1000余种疾病的基因诊断技术，目前已经有 700余种用于临床。其中大部分可以诊断发病率低的 遗传病，但是越来越多的基因诊断技术被用于广大人 群，主要用于：1. 疾病相关基因变异携带者的发现2. 常见疾病的遗传风险预测和提示3. 指导个体化用药 基因检测和其它正在发展遗传筛选和预防技术将对人 类的健康医疗产生巨大的影响。” 美国国家疾病控制中

2、心基因检测部4*5美国疾病预防控制中心http:/www.cdc.gov/5*6美国基因检测中心 http:/www.genetests.org/6*7北京大学医学遗传中心http:/ 1. Prader-Willi 综合征（Prader-Willi syndrome,PWS 2. 延髓脊髓性肌萎缩（Spinal and bulbar muscular Atrophy,SBMA） 3. 镰刀状贫血（Sickle Cell disease，SCD） 4. 脆X综合征（Fragile X syndrome） 5. V因子点突变分析 （Factor V deficiency） 6. 脊髓性肌萎缩症（

3、Spinal Muscular Atrophy，SMA） 7. 强直性肌营养不良（Myotonic Dystrophy，DM） 8. 脊髓小脑共济失调（Spinocerebella Axia,SCA） 9. 腓骨肌萎缩症（CharcotMarieTooth disease，CMT） 10. 脊索侧索硬化（Amyotrophic Lateral Sclerosis ， ALS） 11. 弗里德里西共济失调 （Friedreich Ataxia ，FRDA） 12. 齿状核红核苍白球路易斯核萎缩 （Dentatorubarl-PallidoluysianAtrophy ， DRPLA） 13. 亨

4、廷顿（Huntington disease ， HD） 14. 安吉曼综合症 Angelman syndrome,(AS ) 15. 先天性无虹膜症(Aniridia) 7*8一. 什么是基因？基因是DNA起作用的单位。DNA含 有大量的化学信息数据库，携带合 成所有细胞所需蛋白质的整套信息 。每个基因含有一套指导信息，通 常编码一个特定蛋白。8*9十七,十八世纪普遍认为 为遗传是预成的。达尔文 (Charles Darwin ,1856)孟德尔 (Gregor Mendel (1866)9*10什么是人基因组?细胞细胞核染色体10*11DNA 与染色体结构DNA 分子 (chromosome

5、)硷基ATG C11*12基因12*13基因组包括所有基因蛋白质 2蛋白质 1非编码区非编码区基因 1 编码区基因 2 编码区13*1423 对染色体 32 亿碱基对人类细胞含 有两套染色 体，一套来 自于父亲， 一套来自于 母亲。 14*15二. 基因是如何工作的？虽然每个含有一套完整的基因，但是 细胞使用基因的时候是有选择性的， 使得脑细胞与骨细胞不同。 一个正常细胞只会激活实时需要的基 因而抑制其它基因的活力。15*16基因通过它们所 编码的蛋白质决 定人体的特征， 包括人体如何应 对环境带来的挑 战。16*17氨基酸Lysine side chain20 种不同的氨基酸Basic St

6、ructure of an Amino AcidGraphic Representation of an Amino AcidLysineCarboxyl groupAmino group17*18侧链亲水的氨基酸LysineWaterOilHistidineGlutamic acidAspartic acidArginine18*19侧链亲脂肪的氨基酸AlanineWaterOilMethioninePhenylalanineProlineCysteineTryptophanLeucineGlycineValineIsoleucine19*20侧链亲水和脂肪的氨基酸WaterOilSerin

7、eTyrosineAsparagineThreonineGlutamine20*21蛋白质Amino groupCarboxyl groupPeptide bondAmino groupAmino groupCarboxyl groupCarboxyl groupPeptide bond21*22基因到蛋白质 IDNAT A C G C A A T A T G C A T TA U G C G U U A U A C G U A AmRNA22*23基因到蛋白质 II23*24RibosomemRNAtRNAACodons: AUG=Methionine=Start CGU=Arginine

8、UAU=Tyrosine ACG=Threonine UAA=StopMethionineArginineThreonineTyrosineU G C G U U A U A CU A AGStopTyrosineMethionineThreonineArginine基因到蛋白质 III24*25蛋白质折叠与功能Amino acid chain growsand foldsinto a 3-D structure.25*2626*27三. 基因是如何引发疾病的？一个人的健康依赖于上千个蛋白质持 续共同作用，在正确的地方以正确的 数量一起发挥作用。27*28在最近的10年中，对于人类遗传学的研究

9、得 到了长足的发展。而在疾病遗传基础方面，人 类基因的理解也飞速发展。目前超过4000种疾 病(例如镰刀细胞贫血症和囊性纤维性变病)被 认为是具有遗传性的，并且在家族中传递。并 且现在已经知道在普通条件下，如心脏病、糖 尿病和多种癌症中我们基因发生的变化起到了 重要作用。 基因与人类健康密切相关28*29疾病与基因有关许多疾病可以追溯到我们自身的基因上。单基因疾病: 一个基因的异常引起的疾病，从 母亲和/或者父亲那里继承的突变基因相关。多基因疾病: 疾病的发生与多个基因有关，常 见疾病如心血管病, 糖尿病,大多数癌症, 老 年性痴呆等与多种基因，以及环境和基因互相 作用相关。29*30单基因疾

10、病仅与一个特定的基因密切相关，大 多数比较少见的遗传性疾病属于这一类。在这 类疾病发生原因中单个基因突变的影响力可以 达到80%以上。 地中海贫血(Mediteranean Anemia) 亨廷顿氏病（Huntingtons Disease，HD） 肌肉营养不良性萎缩（Duchenne MuscularDystrophy，DMD） 苯丙酮尿症（Phenylketonuria ,简称PKU）30*31单基因疾病分类:AD: 常染色体显性遗传AR: 常染色体隐性遗传XD: X染色体显性遗传XR: X染色体隐性遗传Y- : Y连锁遗传31*32多基因疾传病有一定的遗传基础和家族聚集现象， 它不取决于

11、一对基因，而是几对基因。同时， 还受环境因素影响，它不遵守孟德尔遗传定律。易感性：susceptibility 由遗传因素决定的患病的风险，在一定的环境条件下，易感性的高低可以代表易患性的高低。 多基因病，遗传因素决定的不是疾病本身，而是这种疾病的遗传易感性。 有遗传易感性的个体能否发病，取决于各种遗传因素和环境因素的相互作用，包括饮食、活动、有害因子等。32*331.疾病症状与几个或者更多突变等位基因 有关, 2.各个基因分别对疾病只产生小的影响, 3.基因的表现受到大量外界因素的影响。 多基因疾病与多个基因有关，如高血压病 与近20个基因有关。癌症、高血压病、糖 尿病、老年性痴呆、中风、冠

12、心病等，大 多数疾病与基因的关系是：疾病是基因与外界因素相互作用的结果, 基因突变并不一定导致疾病。因此 通过基因检测了解等位基因的突变, 可以调节外界因素(生活环境/生活习惯/ 饮食)。做到 避免或延缓疾病，或减轻症状，及早治疗。33*34基因的变异每个人的基因系列基本是一样的 但是每个基因有不同的形式 等位基因受累的 父亲正常的 母亲受累受累正常正常34*35基因突变的方式: 基因上单个碱基的突变， 基因的片段的丢失和增加 拷贝数增加 染色体异常35*36基因的变异是如何发生的？遗传性突变(生殖性突变 ) 从父母亲那里继承的 获得性突变(体细胞突变) 体细胞突变在个别细胞DNA中出现 36

13、*37什么是基因组的变异?人类共有序列有变异的序列多态性缺失移位插入, 重复染色体37*38基因突变可能产生三种后果：1.不影响编码蛋白的结构和功能 2.蛋白质仍有功能，但有缺陷 3.蛋白质会完全失去作用38*39人类基因组的变异个体 1个体2= DNA中的变异39*40不造成后果的变异= 不造成后果的变异40*41造成后果的变异= 造成后果的变异41*42造成疾病的变异= Variation in DNA that causes harmful change血友病 A （hemophilia A）是 凝血因子VIII 缺乏 所导致的出血性疾 病，约占先天性出 血性疾病的85% 。 42*43

14、造成潜在疾病的变异多年后= 造成潜在疾病的变异43*44体细胞的基因DNA序列的突变44*45当基因发生突变，基因所编码的蛋白质变得不 正常。某些蛋白质改变是不重要的，而其它则 可能会带来严重后果。基因 突变异常蛋 白质45*46单核苷酸多态性（SNP）是最常见的基因变异至少1%的人群绝大多数人群共有序列G to CSNP位点变异的序列四. 最常见的基因变异 SNP46*47单核苷酸多态性（SNP）47*48为什么 SNPs 重要?个体 1个体 2= SNP variations in DNASNP标志基因 A基因 B基因 ASNP 可能使基因 B 产生变 异的蛋白质分子48*49编码区的SN

15、Ps 不造成蛋白质分子改变DNA SNP C to GRNA Codon CUG to CUCProtein Leucine to LeucineNo change in shapeLeucineLeucinemRNAG A CC U GC U CCUGCUCG A G49*50DNA SNP A to CRNA Codon GAU to GAGProtein Aspartic acid to Glutamic acidSlight change in shapeAspartic acidGlutamic acidmRNAC T AG A UG A GGAUGAGC T C编码区的SNPs 造

16、成蛋白质分子微细无害改变50*51DNA SNP T to ARNA Codon GAU to GUUProtein Aspartic acid to ValineChange in shapeAspartic acidValinemRNAC T G A UG U UGAUGUUC AAA编码区的SNPs 造成蛋白质分子有害改变突变天(门)冬氨酸51*52编码区的SNPs 细微的蛋白质变化 只在某种情况下才引起疾病Smoking Switched-on genesPattern A Many years later= SNPs causing latent effectsPattern B Many years later52*53SNPs 对药物的反应的作用Transporter治疗乳腺癌药物Absorption in the bre