分子診斷學(xué)復(fù)雜性疾病分子診斷

1、分子診斷學(xué)復(fù)雜性疾病分子診分子診斷學(xué)復(fù)雜性疾病分子診斷斷1. Molecular pathology represents the application of the principles of basic molecular biology to the investigation of human disease processes.molecular pathology：分子病理學(xué)：分子病理學(xué)Key Points2. Gene mutation and/or genetic polymorphism is a normal occurrence, usually without gra

2、ve consequences, that contributes to those traits that establish our individuality.genetic polymorphism：基因多態(tài)性：基因多態(tài)性3. According to numerous information available, genetic diseases can be categorized into three major groups: chromosomal disorders, monogenic or single-gene disorders, and polygenic or

3、multifactorial disorders. chromosomal：染色體；：染色體；monogenic/single-gene：?jiǎn)危簡(jiǎn)位?；基因；polygenic/multifactorial多基因多基因4. Polygenic or multifactorial disorders result from multiple genetic and/or epigenetic factors that do not conform to traditional Mendelian inheritance pattens, which are different in monogen

4、ic disorders. epigenetic：后生的；：后生的；Mendelian inheritance：孟德爾遺：孟德爾遺傳；傳；5. The pathogenic nature of methylation is illustrated by the observation that for many tumor suppressor genes.methylation：甲基化；：甲基化；pathogenic：病原的：病原的 Hybridization：雜交：雜交6. The detection of methylated sequences in DNA derived from

5、the plasma or serum by all kinds of sensitive techniques is a potentially important early detection and monitoring method for cancer.plasma or serum：血漿或血清：血漿或血清potentially：潛在地：潛在地7. DNA alterations have been detected in patients with small or even in situ lesions, indicating that tumor DNA is shed i

6、nto circulation early in the disease.alterations：改變，更改；：改變，更改；in situ：在原來(lái)的位置；：在原來(lái)的位置；lesion：機(jī)能障礙；：機(jī)能障礙；8. Our ever broadening insights into the molecular basis of disease processes continue to provide an opportunity for the clinical laboratory to develop and implement new and novel approaches for di

7、agnosis, monitoring, drug resistance and prognostic assessment of human diseases.Implement：實(shí)施；：實(shí)施；prognostic：預(yù)兆：預(yù)兆復(fù)雜性疾病包括腫瘤（復(fù)雜性疾病包括腫瘤（tumor）、心血管疾病）、心血管疾病（cardiovascular diseases）、自身免疫性疾病）、自身免疫性疾病（autoimmune diseases）和一些代謝性疾?。┖鸵恍┐x性疾?。╩etabolic diseases）等。）等。腫瘤（腫瘤（tumor）：醫(yī)學(xué)術(shù)語(yǔ)亦稱惡性腫瘤（）：醫(yī)學(xué)術(shù)語(yǔ)亦稱惡性腫瘤（malig

8、nant neoplasm），由控制細(xì)胞生長(zhǎng)增殖機(jī)制失常而引起的），由控制細(xì)胞生長(zhǎng)增殖機(jī)制失常而引起的疾病。癌細(xì)胞除了生長(zhǎng)失控外，還會(huì)局部侵入周遭正常疾病。癌細(xì)胞除了生長(zhǎng)失控外，還會(huì)局部侵入周遭正常組織甚至經(jīng)由體內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)或淋巴系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到身體其他組織甚至經(jīng)由體內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)或淋巴系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到身體其他部分。分子生物學(xué)的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)部分。分子生物學(xué)的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)2.5萬(wàn)多種與癌癥相萬(wàn)多種與癌癥相關(guān)的基因變異，這個(gè)數(shù)字還在增加關(guān)的基因變異，這個(gè)數(shù)字還在增加心血管疾?。ㄐ难芗膊。╟ardiovascular diseases）：心血管疾病是威脅）：心血管疾病是威脅人類健康的最常見疾病，其發(fā)病率在中國(guó)居于首

9、位。人類健康的最常見疾病，其發(fā)病率在中國(guó)居于首位。自身免疫性疾病（自身免疫性疾?。╝utoimmune diseases）：是指機(jī)體對(duì)）：是指機(jī)體對(duì)自身抗原發(fā)生免疫反應(yīng)而導(dǎo)致自身組織損害所引起的疾病。自身抗原發(fā)生免疫反應(yīng)而導(dǎo)致自身組織損害所引起的疾病。代謝性疾病（代謝性疾?。╩etabolic diseases）營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入機(jī)體后在體）營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入機(jī)體后在體內(nèi)合成和分解代謝過程中的一系列化學(xué)反應(yīng)，如某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)內(nèi)合成和分解代謝過程中的一系列化學(xué)反應(yīng)，如某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)障礙則引起代謝性疾病障礙則引起代謝性疾病復(fù)雜性疾?。◤?fù)雜性疾病（complicated diseases）基本特征：發(fā)病原因不明，由

10、多個(gè)基因和環(huán)境因素共基本特征：發(fā)病原因不明，由多個(gè)基因和環(huán)境因素共同參與，不符合孟德爾遺傳規(guī)律，當(dāng)出現(xiàn)典型臨床表現(xiàn)同參與，不符合孟德爾遺傳規(guī)律，當(dāng)出現(xiàn)典型臨床表現(xiàn)時(shí)已經(jīng)處于病程的中后期。時(shí)已經(jīng)處于病程的中后期。復(fù)雜性疾病分子診斷的特點(diǎn)：復(fù)雜性疾病分子診斷的特點(diǎn)：1.直接檢測(cè)疾病或疾病相關(guān)基因，屬病因診斷，針對(duì)性直接檢測(cè)疾病或疾病相關(guān)基因，屬病因診斷，針對(duì)性強(qiáng)。強(qiáng)。2.特異性強(qiáng)，靈敏度高。特異性強(qiáng)，靈敏度高。3.適用范圍廣。適用范圍廣?；颊叩耐庵苎?xì)胞患者的外周血細(xì)胞病灶局部的受損組織病灶局部的受損組織血漿血漿DNA血漿血漿DNA（plasma DNA），又稱循環(huán)），又稱循環(huán)DNA（circul

11、ating DNA），是一種無(wú)細(xì)胞狀態(tài)的胞外），是一種無(wú)細(xì)胞狀態(tài)的胞外DNA，由長(zhǎng)度不等的單鏈或雙鏈由長(zhǎng)度不等的單鏈或雙鏈DNA組成。組成。根據(jù)核苷酸序列的組成差異性，可分為：根據(jù)核苷酸序列的組成差異性，可分為： 人類基因組來(lái)源的循環(huán)人類基因組來(lái)源的循環(huán)DNA； 細(xì)菌及病毒等病原生物來(lái)源的循環(huán)細(xì)菌及病毒等病原生物來(lái)源的循環(huán)DNA人類基因組循環(huán)人類基因組循環(huán)DNA來(lái)源于：來(lái)源于： 細(xì)胞死亡后釋放的細(xì)胞死亡后釋放的DNA片段；片段； 細(xì)胞主動(dòng)分泌或釋放的細(xì)胞主動(dòng)分泌或釋放的DNA片段片段分子雜交（分子雜交（molecular hybridization）不同來(lái)源或不同種類生物分子間相互特異識(shí)別而發(fā)

12、生不同來(lái)源或不同種類生物分子間相互特異識(shí)別而發(fā)生的結(jié)合。如核酸的結(jié)合。如核酸(DNA、RNA)之間、蛋白質(zhì)分子之間、之間、蛋白質(zhì)分子之間、核酸與蛋白質(zhì)分子之間、以及自組裝單分子膜之間的特核酸與蛋白質(zhì)分子之間、以及自組裝單分子膜之間的特異性結(jié)合。異性結(jié)合。PCR（polymerase chain reaction）DNA序列分析序列分析基因芯片基因芯片1. 基因結(jié)構(gòu)異常檢測(cè)：基因結(jié)構(gòu)異常檢測(cè)： 斑點(diǎn)雜交（斑點(diǎn)雜交（dot blot hybridization） 等位基因特異的寡核苷酸探針雜交（等位基因特異的寡核苷酸探針雜交（allele-specific oligonucleotide, ASO

13、） 單鏈構(gòu)象多態(tài)性（單鏈構(gòu)象多態(tài)性（SSCP） 限制性內(nèi)切酶圖譜（限制性內(nèi)切酶圖譜（restriction map） 限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性（限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性（restriction fragment length polymorphism, RFLP） DNA印跡（印跡（Southern blot）2. 基因轉(zhuǎn)錄水平檢測(cè)：基因轉(zhuǎn)錄水平檢測(cè)： RNA印跡（印跡（Northern blot） 逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄PCR（RT-PCR）3. 基因序列分析及表達(dá)檢測(cè)技術(shù)基因序列分析及表達(dá)檢測(cè)技術(shù) DNA序列分析序列分析 基因芯片基因芯片基因和蛋白質(zhì)水平改變，其發(fā)生發(fā)展存在一定的遺傳學(xué)基因和蛋白質(zhì)水平改變，

14、其發(fā)生發(fā)展存在一定的遺傳學(xué)基礎(chǔ)，以此作為腫瘤分子診斷的依據(jù)基礎(chǔ)，以此作為腫瘤分子診斷的依據(jù)1. 階梯式遺傳學(xué)疾病階梯式遺傳學(xué)疾病2. 表觀遺傳學(xué)改變表觀遺傳學(xué)改變Classical genetics表觀遺傳學(xué)表觀遺傳學(xué)研究不涉及研究不涉及DNA序列改變的基因表達(dá)和序列改變的基因表達(dá)和調(diào)控的可遺傳變化的，或者說(shuō)是研究從基調(diào)控的可遺傳變化的，或者說(shuō)是研究從基因演繹為表型的過程和機(jī)制的一門新興的因演繹為表型的過程和機(jī)制的一門新興的遺傳學(xué)分支。遺傳學(xué)分支。表觀遺傳表觀遺傳所謂表觀遺傳就是不基于所謂表觀遺傳就是不基于DNA差異的核酸遺差異的核酸遺傳。即細(xì)胞分裂過程中，傳。即細(xì)胞分裂過程中，DNA 序列不

15、變的前提序列不變的前提下，全基因組的基因表達(dá)調(diào)控所決定的表型遺下，全基因組的基因表達(dá)調(diào)控所決定的表型遺傳，涉及染色質(zhì)重編程、整體的基因表達(dá)調(diào)控傳，涉及染色質(zhì)重編程、整體的基因表達(dá)調(diào)控（如隔離子，增強(qiáng)子，弱化子，（如隔離子，增強(qiáng)子，弱化子，DNA甲基化，甲基化，組蛋白修飾等功能組蛋白修飾等功能 ), 及基因型對(duì)表型的決定作及基因型對(duì)表型的決定作用。用。 表觀遺傳學(xué)的研究?jī)?nèi)容：表觀遺傳學(xué)的研究?jī)?nèi)容：l 基因轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄后的調(diào)控u基因組中非編碼基因組中非編碼RNAu微小微小RNA（miRNA）u反義反義RNAu內(nèi)含子、核糖開關(guān)等內(nèi)含子、核糖開關(guān)等l 基因選擇性轉(zhuǎn)錄表達(dá)的基因選擇性轉(zhuǎn)錄表達(dá)的調(diào)

16、控調(diào)控uDNA甲基化甲基化u基因印跡基因印跡u組蛋白共價(jià)修飾組蛋白共價(jià)修飾u染色質(zhì)重塑染色質(zhì)重塑組蛋白修飾組蛋白修飾2染色質(zhì)重塑染色質(zhì)重塑3RNA 調(diào)調(diào) 控控4DNA 甲基化甲基化1DNA甲基化甲基化(methylation)DNA甲基化一般與基因的沉默甲基化一般與基因的沉默(gene silence)相關(guān)，非甲基化相關(guān)，非甲基化(non-methylation)一一般則與基因的活化般則與基因的活化(gene activation)相關(guān)，相關(guān)，而去甲基化而去甲基化(demethylation)往往是與一個(gè)沉往往是與一個(gè)沉默基因的重新激活默基因的重新激活(reactivation)相關(guān)相關(guān)DNA

17、甲基化對(duì)維持染色體的結(jié)構(gòu)具有重甲基化對(duì)維持染色體的結(jié)構(gòu)具有重要作用，并且與要作用，并且與X染色體的失活、基因印跡染色體的失活、基因印跡和腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)。和腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)。3. 基因變異基因變異基因異常表達(dá)基因異常表達(dá) 腫瘤腫瘤因此可以將特定腫瘤的基因表達(dá)標(biāo)記，應(yīng)用到腫瘤診斷、因此可以將特定腫瘤的基因表達(dá)標(biāo)記，應(yīng)用到腫瘤診斷、分型和對(duì)治療反應(yīng)性的預(yù)測(cè)當(dāng)中。分型和對(duì)治療反應(yīng)性的預(yù)測(cè)當(dāng)中。A. 癌基因（癌基因（oncogene）：能引起細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化的基）：能引起細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化的基因因 原癌基因（原癌基因（pro-oncogene）或細(xì)胞癌基因（）或細(xì)胞癌基因（c-onc）按照癌基因編碼蛋白的結(jié)

18、構(gòu)和功能及其在細(xì)胞內(nèi)的定位，按照癌基因編碼蛋白的結(jié)構(gòu)和功能及其在細(xì)胞內(nèi)的定位，癌基因可以分為五大類：癌基因可以分為五大類： 生長(zhǎng)因子類生長(zhǎng)因子類 酪氨酸激酶類酪氨酸激酶類 GTP結(jié)合蛋白類結(jié)合蛋白類 核蛋白類核蛋白類 端粒酶（端粒酶（telomerase）P264B. 癌基因的活化機(jī)制：癌基因的活化機(jī)制： 轉(zhuǎn)導(dǎo)：漫長(zhǎng)的生物進(jìn)化過程中，正?；蛘习┺D(zhuǎn)導(dǎo)：漫長(zhǎng)的生物進(jìn)化過程中，正?；蛘习┗蚧?點(diǎn)突變點(diǎn)突變 插入突變插入突變 易位易位 基因擴(kuò)增基因擴(kuò)增 基因甲基化改變基因甲基化改變C. 抑癌基因：抑癌基因： 一對(duì)等位基因由于其功能的喪失，從而使細(xì)胞過度生一對(duì)等位基因由于其功能的喪失，從而使

19、細(xì)胞過度生長(zhǎng)增殖，導(dǎo)致腫瘤形成。這一對(duì)等位基因即為抑癌基因。長(zhǎng)增殖，導(dǎo)致腫瘤形成。這一對(duì)等位基因即為抑癌基因。 主要包括兩個(gè)方面：主要包括兩個(gè)方面： 抑癌基因必須是一對(duì)等位基因同時(shí)是失活的；抑癌基因必須是一對(duì)等位基因同時(shí)是失活的； wild-type導(dǎo)入到腫瘤細(xì)胞，體外培養(yǎng)可以抑制細(xì)胞增導(dǎo)入到腫瘤細(xì)胞，體外培養(yǎng)可以抑制細(xì)胞增殖殖常見的抑癌基因：常見的抑癌基因：Rb基因、基因、p53基因、基因、APC基因、基因、BRCA1基因、基因、WT1基基因、因、erbA基因、基因、INK4基因、基因、p21clip1基因基因3. 基因變異基因變異4. DNA損傷及其分子改變損傷及其分子改變5. 基因組不穩(wěn)定性基因組不穩(wěn)定性6. 染色體異常染色體