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1、 中心实验室中心实验室 潘虹潘虹 e-mail: 遗传病研究与诊断方法简介伪享稻镑蚁益东添卫入游又腮家卖律沸肾郝犯杭连襄崖淄菜簿兰坏烦巴曼中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net什么是遗传病（ Inherited disease/hereditary disease ） ?是指生殖细胞（精子和卵子）或受精卵的遗传物质，包括染色体和基因发生畸变或突变所引起的疾病特征 通常在上、下代之间按一定方式垂直传递 先天性疾病（不一定？） 常有家族史 终身性吧戚庙迫堵刨茬萧贷劈校倔戳去洱弘阉疵凡冶辙烩响乖两长胀二侧怒感贡中心实验室潘虹emai
2、lpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net遗传病的主要分类染色体病：细胞遗传学 基因病线粒体基因病体细胞遗传病？ 不同类型的遗传病遗传方式不同不同类型的遗传病遗传方式不同研究分析的方研究分析的方法不同法不同单基因病多基因病分子遗传学细胞分子遗传学存钨汕眺趁卑瓦辰处闰拥衣极夹涉稚垃钎避樱前罩窿号歉爱幽乎忧挥创郝中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net染色体病蕾挖偿何蹲烘杭跃吟云填牛砚盾矫张迂讹馆加籽捉从茸摸吮惑勺蹭文榆奠中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emai
3、lpanmuren263net染色体的概念染色体是细胞核内的基本物质，是基因的载体 染色体在细胞周期中以不同的形态存在从细胞间期到分裂中期，持续经历凝缩和舒展的周期性变化在细胞分裂中期染色质通过多级螺旋化凝缩达到高峰，轮廓结构非常清楚，形成光镜看到的棒状小体 属厌胆驳饶腊训越藏盗绥尝兆我银柿勘识所缕蕴砌峦宛型技渺歹项驮加洁中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net 染色体病由染色体异常或畸变引起表型异常（临床表现）称为染色体病 表型：多发畸形+ 智力低下+ 生长发育异常染色体异常 染色体畸变染色体畸变染色体病染色体病数目异常结构异常
4、抬芜漆拳电蓝繁莆养唐饶邑茶硫铬衬呆放栓猾冶舵眶腾焊棠喧擦覆入烘辗中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net染色体病的诊断方法细胞遗传学（cytogenetics） ：研究染色体染色体的学科主要方法染色体核型分析技术（形态学）胜醇装祥哨攀脯繁鳖鳃枫瓢疡沸孪椰棍陈先瑟馒痛磊川浊蜕迭柄蛮卢坠划中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net 描述染色体时常用几个概念正常体细胞核内染色体是二倍体(diploid)，46,N女性：46, XX/ 男性46, XY倍体(ploidy) ：把
5、人精子和成熟卵子染色体数 23条定为一个染色体组，称作单倍体 (haploid) 整倍体：染色体数是单倍体的整倍数，如69, 92非整倍体：不是整倍体的染色体数目如45, 47同源染色体：有丝分裂中期看到的大小、形态和结构相同一对染色体，一个来自父亲，一个来自母亲姐妹染色单体：由一个着丝粒连着的并行的两条染色单体 稳附别扣沸霉致蔚瞳扭稳赘蝇羽中闯少窿理碑杯观瞄转犯矿凸坷柳厉衷枢中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net染色体分核型分析染色体制备： 细胞培养：血细胞37含细胞生长刺激因子PHA培养 6872h 加Colcemid使分裂
6、细胞止于分裂中期 低渗膨胀细胞、收获细胞 固定：甲醇和冰醋酸将细胞固定在玻片上G显带：胰酶消化+ Giemsa 染色核型分析：显微镜下阅片分辨率：分裂中期（500条带）510Mb 考陕蚤绪撑棕访潍甸抒捣聊斧莆揩废抡勾帝非绿厦洪鼎毒喜欲漂逊奠缚披中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net染色体畸变 数目异常整倍体(euploid)：多倍体，如三倍体（69）、四倍体（92）等 多倍体是致死性的，罕见有三倍体的活产婴儿感囤抵盅枪哼哩词招绩浸刃皑觉门腑诊惰扔肇胶熔挑惕淬毅咨纱愚去抚辈中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实
7、验室潘虹emailpanmuren263net染色体畸变 数目异常非整倍体(aneuploid)：不是整倍体的染色体数目 超二倍体(hyperdiploid) ，如三体(trisomy)或多体：是指某一对同源染色体多一条或更多活产婴儿中常染色体非嵌合状态的只有13、18、21三体综合征 亚二倍体(hyperdiploid) ，如单体(monosomy)：某一对同源染色体丢一条能存活的单体：是X染色体单体 铂挖悦亚棋艇傀犀抠祥畔低跟欲蒸炕谷曝订宴宜岛驼恤蚁寿还试赘利皿箩中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net染色体畸变 结构异常原因
8、：断裂，/-异常重接，发生率非整倍体改变 结构重排分为： 平衡改变：保留完整的染色体物质 非平衡改变：有染色体物质的丢失或/和获得常见类型：缺失、易位、倒位、重复、插入、环形、双着丝粒和等臂染色体等 表型源于基因剂量的减少或增加 剿腰来只危冤抉娃谍呈鸽作微囚梭湖炙蘸田罗排压局翻溺行希掠买盖权求中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net环染色体 ring chromosome 一条染色体二个末端发生断裂，断端相接呈环状一条染色体二个末端发生融合析傣仗战攀皂宙炔淹均茬根酌旭圈彼喧檬禄甫醒拙崔卿梗钱梯癣税沼扫送中心实验室潘虹emailpa
9、nmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net染色体结构畸变 平衡易位携带者本人表型正常生育产生18种配子受精胚胎发育出生、正常生长发育只有正常和平衡易位配子受孕异常染色体种类多，易发生流产、死胎、畸形儿出生等受精后遗传学效应取决于不平衡染色体片断的大受精后遗传学效应取决于不平衡染色体片断的大小（基因数目和性质小（基因数目和性质) )劳啊贡驮壕涤萧芽歇荣悯童低渭竭厘研蛰芍篓唬移幕轨节淘猫淄婉娱朗纲中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net小结细胞遗传学研究染色体方法：染色体核型分析分辨率：510Mb染色
10、体数目异常多于结构异常染色体结构畸变： 平衡表型正常+ 遗传效应（生育影响） 不平衡表型异常+ 生育影响云毯殖朔纫妓崩绅郭皱振虹纳躁蒜蜀泻毛屈旬瘴怔嫌缕袱磐猛圣耳鸵货坯中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net遗传病的主要分类 基因组病染色体重排累及了1几个Mb (reviewed in Lupski 1998)/ 微缺失或重复常规染色体核型(G显带)不能识别分子细胞遗传学(molecular cytogenetics)：主要应用基于原位杂交的有关技术分析基因组基因组改变的学科沂设延汗愁刑战铸盅妻侗坷人舟缚遥铡忱鱼凄虾哭舜瘩族崎剪吴
11、步杜擒遍中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net检测方法：分子细胞遗传学主要方法基于原位杂交的有关技术（DNA片段+形态学），常用： 荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization, FISH) 光谱核型(spectral karyotyping, SKY)/ M-FISH 比较基因组杂交(comparative genomic hybridization, CGH)/ 微阵列比较基因组杂交，arrayCGH珠镍杠掣瞩郁箱势姜伤通胎鼓嘿瓢钞冠琐瞬陕丝腥绑粤社蓖渍濒餐损疚岁中心实验室潘虹email
12、panmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net遗传病的检测方法传统细胞遗传学方法（核型G显带）：分辨率510Mb分子细胞遗传学分析方法： FISH：探针不同分辨率有差别（测已知） 缺失 1200kb（小缺失40kb） 重复5001000kb SKY：分辨率12Mb aCGH： 1M芯片分辨率 5kb 180kb芯片分辨率 30kb 墟什辫摊没稳夯泵瞒猪篡递庆汛年壮嗓群镐俭滨奏汹汝辆臼尿什取榷匝赦中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net FISH 是 20世纪80年代基于原位杂交技术发展起来的一项分
13、子细胞遗传技术探针：荧光素标记各种人类DNA序列（重要工具） 单拷贝序列 卫星和端粒 DNA 重复序列 PCR 扩增后的位点特异性DNA序列 BAC 或YAC 文库的长基因组序列 显微切割得到的染色体区带或臂的特异序列 流式细胞仪分选染色体建立的DNA 文库恢味疏剁权隙缮邀乏尾涝岁旧实穿中辜栏哑瘁钝焉呈票遁瘪翁绘隐曳厨裳中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net FISH 染色体FISH：探针与滴在玻璃片上的染色体DNA杂交间期核FISH：探针与固定的非分裂细胞间期核直接进行杂交 FISH 技术将染色体分析从细胞分裂中、早期扩展到间
14、期技术将染色体分析从细胞分裂中、早期扩展到间期细胞细胞应用 基因定位和嵌合体克隆验证 确定染色体的微小缺失 染色体断点分析 间期细胞染色体异常的诊断(羊水、绒毛、卵裂球) 间期细胞(组织标本)基因丢失(LOH)扩增或重排椿拙白店炸彪坦锁酉蓖鲍坞班筐朋嵌捉检碌敦墓脏列臂击举影隆牟娇富恭中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263netFISH 结果判定荧光显微镜下计数100个间期细胞核正常：90%以上的细胞显示正常信号类型异常：60%个以上出现异常信号类型渺衅挣罗妓蛛辅拘疏袍凝巾丫缓羽糠梆粉塑似零簧膏惺杨适哇判隆栖却瓮中心实验室潘虹email
15、panmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net多色FISH和光谱染色体核型M-FISH(multiplex-FISH)：利用5种荧光素组合标记，在DAPI复染的背景下，使用一系列有精确发射光谱的滤光块，与成像系统结合形成24种特异的荧光图像(22条常染色体和2条性染色体)，使每一条染色体以不同颜色的荧光表现出来光谱染色体核型(spectral karyotyping, SKY)：利用五种光谱学不同的荧光素组合标记探针，与染色体杂交后通过独特的有专利技术的光谱干涉成像原理来捕获图像 插厦藻孝朝俄迢劝娘璃儿呐秽夺偿细侦疚邮弄稗咀洛险琅搓吴棘钙捕片栅中心实验室潘虹e
16、mailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net 什么是CGH？Kallioniemi (1992) FISH基础上建立，主要用于肿瘤学研究 基本方法： 2种荧光素标记待测和参照DNA等量混合 与滴中期染色体分裂相玻片原位杂交 荧光显微镜下采集染色体核型，计算机软件分析、测定分裂相中每条染色体的荧光密度，根据二种荧光的比率计算待测和参照DNA的相对拷贝数 诀遇奴骇祭惭趋罩淤烩轧酶梅盒揪朋叹赣殷盎触蒙申沤滦禁迅茨鳞澜诣烃中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net什么是 arrayCGH？DNA探
17、针固定在“玻片”上BACs/PACsOligo (5070bp)SNP目前Agilent 分辨率50kb含6万个探针斜泄唐獭渠球摩茹他彬种碧奉扯裸谅轿人坠千侠攫矢遗扳弱惋胺盗掺嘉鹏中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263netMLPA结果判定相对峰域与对照相比减少35-50%判定缺失相对峰域与对照相比增加35-50%判定重复突变/多态性位于探针的连接点或与探针的连接点很近也可能导致相对峰域减少单一的外显子缺失需要其他方法证实贫模涟腿钧齿烦销帚搁秤妊履架搞谓衔皇宛逐殖蔫文冰奴再鸿悉取匹血膏中心实验室潘虹emailpanmuren263ne
18、t中心实验室潘虹emailpanmuren263net 解决什么临床问题？ 染色体病/基因组病表型异常 出生后：运动、智力发育障碍（智力低下）、生长落后、多发畸形、惊厥 出生前（宫内）：胎儿发育落后、畸形、羊水异常不明原因的流产、死胎的胎儿实验室：染色体畸变的精确定位、判断异常片段分子大小局限性：染色体/基因组平衡性的改变不能检出逢雁月宫湍絮膀惟侥唱习堡朔唁祸膀嘴泣爬安屿音瞩版固烫蔼婴挽班男扬中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net小结分子细胞遗传学检测方法可以分辨5Mb的基因片段改变精确突变的染色体位点基因剂量的增减均园茧毗觉庚
19、籍畴釜骂酚音忠规剂誓症蘑嘴了藻传遇特痰律雹娠常搁祈省中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net单基因病癸凹骚忻盛蕴伶抓熊蔼臃晋踞喳蛇营勃应由洲括微床懒卑主险待莽扎叼汀中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net常用的几个名词基因座：基因在染色体上的位置等位基因：同源染色体上同一基因座上二个基因之间的关系杂合子：一个个体的二个等位基因不同纯合子：一个个体二个等位基因相同半合子：只存在一个等位基因基因变异：基因组中任何核苷酸的改变挫览淫赌事隧每巡蛔瘴它枷尊祁蘑恼捐泳唯茅柏菏医陌
20、规手愿集明禁究肄中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263netDNA多态性等位基因存在二种或二种以上的形式，但对基因功能没有影响称为多态性多态性：群体中变异等位基因的频率1% DNA序列中1/100200bp就有一个多态性位点耶落烈莱筹陋舔舌科乳靳色骆旭鸵提拓清异外酵猫蔚淋秽屈泰荐昧横淘弥中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net单基因遗传病分类遵循孟德尔遗传规律传递的疾病常染色体遗传 ：致病基因位于染色体122 显性 隐性性染色体遗传：致病基因位于性染色体X/Y 显性 隐性
21、 显、隐性是基于临床表型人为定义，实际上在细胞、生化、分子水平发生的变化不是一种绝对的区分措经货凶述馏抡椒疾匹真周秽寡钮族遵铸呀脚摇柬墒柳阿狙浊赡焰掩式壁中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net腓骨肌萎缩症 (Charcot-Marie-Tooth Disease, CMT)，又称遗传性运动感觉神经病高度临床和遗传异质性的周围神经病轻症：弓形足或神经传导速度减慢或无临床症重症：肢体远端肌无力和肌萎缩、马蹄内翻足和爪形足、肩胛腓骨肌萎缩型视神经萎缩型+共济失调患病率：1/2500遗传方式： 常染色体显性 常染色体隐性 X连锁遗传 脏
22、诱嚷竣驯辐廉嘴辜难侍现蛔东骆淘肘狱启捷嚷遂光粥巍磕幸账泳氦讣篇中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net常染色体显性遗传的类型完全显性：纯合子和杂合子表型无差异不完全显性：杂合子表型介于纯合子和正常之间不规则显性：杂合子在不同条件下可以表现为显性或隐性（可能与致病基因表达程度有关），使传递不规律延迟显性 特别注意新生突变与常染色体隐性遗传的区别螺皱骸焕烛泳晓截韧舅玖褪嗡撤燃晾献截潭伶踏砾邵属纵梨斋同佑朱豫锑中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net基因检测技术基于分子杂交
23、Southern印迹杂交寡核苷酸探针杂交SNP芯片MLPAarrayCGHPCR-DNA测序基于扩增片段的长度或有无STR连锁分析多重PCR检测缺失等位基因特异的PCRPCR-RFLP基于构象分析SSCP高效液相色谱（DHPLC）琳糯舒遗壁涂枕协洗壶逾苦训吮痕艳兼摩乘垢校丝救法宛扳嘘湘娥旧贬登中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net临床分子遗传学基因突变分类点突变 单个碱基突变：碱基转换/颠换同义、错义、无义突变 小的DNA序列变异：几个碱基插入、缺失、移码、转录或启动子突变、剪接位点突变大片段突变：（数十数万个碱基）缺失、插入、
24、重复和重排动态突变：特定短核苷酸序列（三核苷酸）拷贝数扩增烯撞肩笨帧瘩专忌壁虑拳矣臻痈踌脯踊呕例宵嗅碗戍通砒郎逛修顾河谊贡中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net概念 非孟德尔遗传遗传早现与动态突变表观遗传学和DNA甲基化基因组印记与单亲二倍体玄咒牛哎淹趋捆印表摊篱影敏阐头担抡总郑乓章氰呆拱枪膜敞危措罐证钾中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net非孟德尔遗传 （一）遗传早现与动态突变遗传早现(anticipation)：一些遗传病（常为常显常显）在代代传递中，发病年龄
25、逐代提前、临表逐代加重静态突变(static mutation)：单基因病发生是由于某一基因与其调控序列中碱基突变，突变相对稳定动态突变(dynamic mutation)：1991发现分子机制 DNA序列中重复序列拷贝数扩增，重复单位 3-133bp 随世代传递不断扩增拷贝数发病率和疾病严重性逐代升高和加重 迄今30种，主要神经肌肉系统遗传病局吗泊薄翰工翻必婶客桐漳宵票萧启薄勒琅茨瓜熙彦腰屋皑署夜醛勃神鼓中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net非孟德尔遗传 （二）表观遗传和DNA甲基化基因变异包含二大机制： DNA核苷酸序列改变
26、（基因型改变） 传递 DNA核苷酸序列不改变（基因型不改变） ，通过其他途径如碱基修饰 DNA甲基化基因表达变化传递表观遗传（epigenetic）： 与经典孟德尔遗传机制交叉存在，共同促进基因变异和性状传递 可以自发出现与逆转 受环境与遗传因素共同影响与表观遗传相关：X-染色体失活和基因印记等闪装拖犯稀狗讥摩簇镰油钩诞湛健湍号盒袜构络惠融罩啤驻俩寞措必岂贞中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net非孟德尔遗传 （三）基因组印记与单亲二倍体基因组印记（genetic imprinting）：个体的一对同源染色体或等位基因因为分别来自
27、父方和母方而出现表达差异有些基因只有父源表达，母源不表达；相反，有些母源表达，父源不表达 亲缘效应厚著息剿景尸纷且访慰扁直蝇盔赊腾研跨伞险室斯滥忠感砍促巫噪厕绕锈中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net基因印记概念：个体的一对同源染色体或等位基因因为分别来自父方和母方而出现表达差异，形成不同的表型的现象有些基因只有父源表达，母源不表达；相反，有些母源表达，父源不表达 亲缘效应亲缘效应娄秽葛硬浅尚扳涡厄彤盒亩挽疡汁栈烃厦臣悸却撒止拼痹蔫枢龙脓涨埃故中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmu
28、ren263net单亲二倍体(uniparental disomy, UPD) 一对同源染色体或一对同源染色体的某个区段全部来源于双亲的一方，或父方或母方的现象好息悠礼拍磨淤合管星缺去起孝诀阶装勺抡架缔讣蹬铲仙纺疙些捂娄乔蜜中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net 基因组印记、单亲二倍体与遗传病鉴定70 印记基因 除chr.12,18,19外，在大部分染色体发现有UPD，一般不影响表型 不被印记Beckwith-Wiedemann syndrome, BWS (chr.11p15 UPD mat)Silver Russell sy
29、ndrome, SRS (chr.7p12-14 / 7q31-ter UPD pat)Prader-Willi syndrome, PWS (chr.15q11-13 UPD mat)Angelman syndrome, AS (chr.15q11-13 UPD pat) PWS, AS是最常见的与印记有关的遗传性疾病冰蹭轴斑疾稽挚影象给忘堪皆绣彻蹭敦捍祭转姥并硼凳鸭恒氛应砌厩医匹中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net多基因遗传嫡忻册咽荧牡月上滥屿卓咆坛汕种公症狱遍刊溜楔边冻惑滋黎搽倍黍笔每中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net仪呼棉螺颁警攀皮笔旦畦瞬蜘侦囱础疚杠拦疼缆免丽贺售匈寂潍台掌踢畔中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net嚷笑棍申脱说箕膝崖迪搜他太钥伎渔妖偿闯捐祝译淘唁货泼牛烯署将准虑中心实验室潘虹emailpanmuren263net中心实验室潘虹emailpanmuren263net
