分子診斷學(xué)：檢驗技術(shù)緒論

1、 種瓜得瓜，種豆得豆種瓜得瓜，種豆得豆 “決定一個物種之決定一個物種之 所以是這個物種，是所以是這個物種，是 由它的遺傳信息決定由它的遺傳信息決定 的，而遺傳信息的載的，而遺傳信息的載 體，就是體，就是DNA。” 1869年年Friedrich Miescher發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)DNA。 DNA A ATTGCCCGTAAATGCCGTAAAGCTCTCGGGGACTCCGTACGTTCCCGTAAATTGCCCGTAAATGCCGTAAAGCTCTCGGGGACTCCGTACGTTCCCGTAAA TAACGGGCATTTACGGCTTTTCGAGAGCCCCTGAGGCATGCAAGGGCATTTT

2、AACGGGCATTTACGGCTTTTCGAGAGCCCCTGAGGCATGCAAGGGCATTT TCGGGGACTCCGTACGTTCCCGTAAAATTGCCCGTAAATGCCGTAAAGCTCTCGGGGACTCCGTACGTTCCCGTAAAATTGCCCGTAAATGCCGTAAAGCTC AGAGCCCCAGAGCCCCT TGAGGCATGCAAGGGCATTAACGGGCATTTACGGCTTTTCGAGGAGGCATGCAAGGGCATTAACGGGCATTTACGGCTTTTCGAG ATTGCCCGTAAATGCCGTAAAGCTCTCGGGGACTCCGTACGT

3、TCCCGTAAAATTGCCCGTAAATGCCGTAAAGCTCTCGGGGACTCCGTACGTTCCCGTAAA TAACGGGCATTTACGGCTTTTCGAGAGCCCCTGAGGCATGCAAGGGCATTTTAACGGGCATTTACGGCTTTTCGAGAGCCCCTGAGGCATGCAAGGGCATTT TCGGGGACTCCGTACGTTCCCGTAAAATTGCCCGTAAATGCCGTAAAGCTCTCGGGGACTCCGTACGTTCCCGTAAAATTGCCCGTAAATGCCGTAAAGCTC AGAGCCCCTGAGGCATGCAAGGGCATTAACGGG

4、CATTTACGGCTTTTCGAGAGAGCCCCTGAGGCATGCAAGGGCATTAACGGGCATTTACGGCTTTTCGAG ATTGCCCGTAAATGCCGTAAAGCTCTCGGGGACTCCGTACGTTCCCGTAAAATTGCCCGTAAATGCCGTAAAGCTCTCGGGGACTCCGTACGTTCCCGTAAA TAACGGGCATTTACGGCTTTTCGAGAGCCCCTGAGTAACGGGCATTTACGGCTTTTCGAGAGCCCCTGAGG GCATGCAAGGGCATTTCATGCAAGGGCATTT TCGGGGACTCCGTACGTTCCCGT

5、AAAATTGCCCGTAAATGCCGTAAAGCTCTCGGGGACTCCGTACGTTCCCGTAAAATTGCCCGTAAATGCCGTAAAGCTC AGAGCCCCTGAGGCATGCAAGGGCATTAACGGGCATTTACGGCTTTTCGAGAGAGCCCCTGAGGCATGCAAGGGCATTAACGGGCATTTACGGCTTTTCGAG ATTGCCCGTAAATGCCGTAAAGCTCTCGGGGACTCCGTACGTTATTGCCCGTAAATGCCGTAAAGCTCTCGGGGACTCCGTACGTTC CCCGTAAACCGTAAA TAACGGGCATTTA

6、CGGCTTTTCGAGAGCCCCTGAGGCATGCAAGGGCATTTTAACGGGCATTTACGGCTTTTCGAGAGCCCCTGAGGCATGCAAGGGCATTT TCGGGGACTCCGTACGTTCCCGTAAAATTGCCCGTAAATGCCGTAAAGCTCTCGGGGACTCCGTACGTTCCCGTAAAATTGCCCGTAAATGCCGTAAAGCTC AGAGCCCCTGAGGCATGCAAGGGCATTAACGGGCATTTACGGCTTTTCGAGAGAGCCCCTGAGGCATGCAAGGGCATTAACGGGCATTTACGGCTTTTCGAG 1950

7、年年Maurice Wilkins用用X射線射線 衍射技術(shù)觀測到衍射技術(shù)觀測到DNA結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) Francis CrickJames D. Watson u 1953年發(fā)現(xiàn)年發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)雙螺旋結(jié)構(gòu) u 1962年與年與Maurice Wilkins共共 同獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎同獲得諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎 開創(chuàng)了現(xiàn)代分子生物學(xué)學(xué)科開創(chuàng)了現(xiàn)代分子生物學(xué)學(xué)科 Arthur Kornberg 1956年發(fā)現(xiàn)年發(fā)現(xiàn)DNA聚合酶聚合酶I 1959年獲諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎年獲諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎 DNA聚合酶聚合酶 1973年年 基因工程元年（基因克隆）基因工程元年（基因克?。?嗜菌體 E.coli 簡

8、悅威簡悅威(Yuet Wai Kan) u 1976年采用液相年采用液相DNA分分 子雜交技術(shù)進行子雜交技術(shù)進行-地中海地中海 貧血基因缺失的產(chǎn)前診斷貧血基因缺失的產(chǎn)前診斷 u 開創(chuàng)了分子診斷的先河開創(chuàng)了分子診斷的先河 1977年年Frederick Sanger 發(fā)明了末端合成終止測序技術(shù)，發(fā)明了末端合成終止測序技術(shù)， 1980年獲得諾貝爾化學(xué)獎年獲得諾貝爾化學(xué)獎 DNA sequencing 聚合酶鏈反應(yīng)聚合酶鏈反應(yīng)(polymerase chain reaction, PCR) Kary Mullis，1985年發(fā)明PCR技術(shù)，1993年獲諾貝爾化學(xué)獎 1996年美國年美國Applied

9、 Biosystems, ABI公司推公司推 出基于出基于TaqMan探針的探針的 實時實時PCR技術(shù)技術(shù) “生物的進化史，都刻定在人類基因組這本生物的進化史，都刻定在人類基因組這本“天書天書”上上” 比較基因組學(xué)比較基因組學(xué) 1990年啟動人類基因組計劃年啟動人類基因組計劃 “人類只有一個基因組，不存在黃種人、白種人、黑種人基因組人類只有一個基因組，不存在黃種人、白種人、黑種人基因組” “一般每個人間僅有一般每個人間僅有5位點的等位基因不同，位點的等位基因不同，0.1的序列不同的序列不同” 種族、族群基因組研究種族、族群基因組研究 “一個人全基因組信息非同小可，它記錄著生老病死的重要信息一個

10、人全基因組信息非同小可，它記錄著生老病死的重要信息” “嚴(yán)格來說，所有疾病都可以說是基因病。嚴(yán)格來說，所有疾病都可以說是基因病。” 全基因組信息研究全基因組信息研究 醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)醫(yī)學(xué)分子生物學(xué) 利用分子生物學(xué)理論與技術(shù)從基因組、轉(zhuǎn)利用分子生物學(xué)理論與技術(shù)從基因組、轉(zhuǎn) 錄組、蛋白質(zhì)組、代謝組等水平研究疾病的發(fā)錄組、蛋白質(zhì)組、代謝組等水平研究疾病的發(fā) 生發(fā)展機制、疾病的預(yù)測與風(fēng)險評價、疾病的生發(fā)展機制、疾病的預(yù)測與風(fēng)險評價、疾病的 臨床診斷與治療，以及疾病的預(yù)防與控制。臨床診斷與治療，以及疾病的預(yù)防與控制。 分子細胞學(xué) 分子病理學(xué) 分子藥理學(xué) 分子遺傳學(xué) 分子微生物學(xué) 分子診斷學(xué) 分子診斷學(xué)分子

11、診斷學(xué) （Molecular diagnostics） n發(fā)展迅猛并具有廣闊的應(yīng)用前景，已成發(fā)展迅猛并具有廣闊的應(yīng)用前景，已成 為檢驗醫(yī)學(xué)領(lǐng)域嶄新的學(xué)科。為檢驗醫(yī)學(xué)領(lǐng)域嶄新的學(xué)科。 n在分子水平進行疾病的診斷、治療、預(yù)在分子水平進行疾病的診斷、治療、預(yù) 后判斷等。后判斷等。 臨床分子生物學(xué)檢驗臨床分子生物學(xué)檢驗 四個主要的發(fā)展階段四個主要的發(fā)展階段 n1976年年 美籍華裔科學(xué)家簡悅威應(yīng)用液相美籍華裔科學(xué)家簡悅威應(yīng)用液相DNA 分子雜交技術(shù)進行分子雜交技術(shù)進行-地中海貧血的產(chǎn)前診斷地中海貧血的產(chǎn)前診斷 n1985年年Kary Mullis創(chuàng)建創(chuàng)建PCR技術(shù)，技術(shù)，1993年獲年獲 諾貝爾獎。諾

12、貝爾獎。 n生物芯片技術(shù)生物芯片技術(shù) nDNA測序技術(shù)測序技術(shù) 基因結(jié)構(gòu)異?；蚪Y(jié)構(gòu)異常 基因表達異?；虮磉_異常 中心法則與常用的分子診斷方法中心法則與常用的分子診斷方法 等位基因特異性等位基因特異性 點雜交點雜交ASO PCR DNA測序測序 Southern blot RT-PCR 原位雜交原位雜交 Northern blot 基因芯片基因芯片 Wstern blot 免疫組化免疫組化 ELISA 蛋白質(zhì)芯片蛋白質(zhì)芯片 DNA 轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄 反轉(zhuǎn)錄反轉(zhuǎn)錄 mRNA蛋白質(zhì)蛋白質(zhì) 翻譯翻譯 點突變、缺失、點突變、缺失、 插入、易位、插入、易位、 重排等重排等 轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的 結(jié)構(gòu)或表達結(jié)構(gòu)

13、或表達 量異常量異常 分子生物學(xué)檢驗的新手段分子生物學(xué)檢驗的新手段 鐮形紅細胞貧血鐮形紅細胞貧血 地中海貧血地中海貧血 肌營養(yǎng)不良癥肌營養(yǎng)不良癥 血友病血友病 苯丙酮尿癥苯丙酮尿癥 G6PD缺乏癥等 缺乏癥等 肺癌肺癌 結(jié)腸直腸癌結(jié)腸直腸癌 乳腺癌乳腺癌 原發(fā)性肝細胞原發(fā)性肝細胞 癌癌 白血病白血病 病毒病毒 病原菌病原菌 支原體支原體 衣原體衣原體 糖尿病糖尿病 原發(fā)性高血壓原發(fā)性高血壓 家族性高脂血癥家族性高脂血癥 支氣管哮喘支氣管哮喘 分子診斷的范圍分子診斷的范圍 內(nèi)源性基因的異常內(nèi)源性基因的異常(基因基因 變異、基因多態(tài)性變異、基因多態(tài)性) 外源性基因外源性基因(DNA/RNA) （遺

14、傳性疾?。ㄟz傳性疾?。?單基因疾病單基因疾病多基因疾病多基因疾病 腫瘤腫瘤 其他其他 寄生蟲寄生蟲 器官移植器官移植 法醫(yī)學(xué)鑒定法醫(yī)學(xué)鑒定 細菌耐藥基因檢測細菌耐藥基因檢測 微生物學(xué)檢測：微生物學(xué)檢測： 病原體培養(yǎng)病原體培養(yǎng)/涂片涂片 病毒顆粒檢測病毒顆粒檢測 免疫學(xué)檢測：免疫學(xué)檢測： 檢測血清學(xué)標(biāo)志檢測血清學(xué)標(biāo)志 Ag、Ab 分子診斷：分子診斷： 檢測檢測DNA/RNA n 耗時長耗時長 n 陽性率低陽性率低 n 難培養(yǎng)難培養(yǎng) 簡便、快速簡便、快速 適于大規(guī)模篩查適于大規(guī)模篩查 可定性可定性/定量檢測定量檢測 存在存在“窗口期窗口期”問題問題 不能早期診斷不能早期診斷 靈敏度較低靈敏度較低 快速、高通量快速、高通量 靈敏、特異靈敏、特異 早期早期(縮短窗口期縮短窗口期) 可分型可分型 檢測病原體突變檢測病原體突變 檢測耐藥基因檢測耐藥基因 治療監(jiān)測治療監(jiān)測 病情評估病情評估 n核酸擴增技術(shù)核酸擴增技術(shù) PCR FQ-PCR NASBA LCR 特點：特點：靈敏靈敏 特異特異 簡便簡便 快速快速 n 核酸雜交技術(shù)核酸雜交技術(shù) b-DNA 點雜交點雜交 液相雜交液相雜交 雜交捕獲系統(tǒng)雜交捕獲系統(tǒng) 特點：特點：靈敏度較低靈敏度較低 特異特異 準(zhǔn)確準(zhǔn)確 重復(fù)性好重復(fù)性好 n 核酸測序技術(shù)核酸測序技術(shù)n 基因芯片技術(shù)基因芯片技術(shù) 臨床分子生物學(xué)檢驗技術(shù)的主要任務(wù)