医学遗传学总结

绪论

?每个人之间基因组并不完全相同，也叫基因组的多态性，这个多态性表现在DNA的序列上。

?任意两个人之间的DNA核苷酸差异约占基因组的0.01％；

生殖与遗传

?在有丝分裂过程中，中期染色体的姐妹染色单体之间发生互换，称为姐妹染色单体互换（sister chromatid exchange, SCE ）

?前期1;细线期，2.偶线期：连回复合体形成，二价体3.粗线期：四分体，互换4：双线期5终变期

?非荧光的Yp存在指导男性性分化的基因（SRY）。

?而对于精子发生至关重要的基因（DAZ）则位于Yq的非荧光区。

细胞遗传学

核小体：是染色体的基本结构单位

常染色质（euchromatin）：位于间期细胞细胞核中间，结构松散，染色较浅，具有转录活性的染色质。

异染色质（heterochromatin）：位于间期细胞细胞核内侧边缘，呈凝集状态，染色较深，转录活性差的，晚复制的染色质。可分为：结构异染色质（consitutive heterochromatin）:在各种细胞中总是处于凝缩状态，一般为高度重复的DNA序列，没有转录活性，常见于着丝点或端粒区，以及核仁组织者区等位置。

兼性异染色质（facultative heterochromatin）：在特定细胞或一定发育阶段，由长染色质凝缩转变而成，在凝缩时基因失去活性，无转录功能，当其处于松散状态时，又能够转变为长染色质，恢复其转录活性，如X染色质就是。

Lyon假说：

1）雌性哺乳动物体细胞中只有1条X染色体有活性；

2）失活发生在人胚胎发育的第16天；

3）X染色体的失活是随机的，一旦失活，将永久保持。

细胞分裂周期：连续分裂的细胞，从一次细胞分裂结束开始，到下次细胞分裂结束为止所经历的全过程，叫做一个细胞分裂周期，一个细胞分裂周期所需要的时间叫做细胞周期时间。细胞周期可分为间期和有丝分裂期。

减数分裂：又叫做成熟分裂进行有性生殖的生物，在产生配子时，同源染色体分离，非同源染色体自由组合，产生的配子染色体数目为体细胞染色体数目的一半，我们将这种细胞分裂方式称为减数分裂。减数分裂可分为两个阶段：减数分裂I和减数分裂II。

联会：减数分裂的偶线期同源染色体两两配对的现象。

减数分裂的意义

1.配子染色体数目减半，受精后保持了物种的稳定性；

2.在亲代基因的基础上产生新的组合，使后代变异更广泛。产生适应环境的变异。

。精子的发生1.增殖期 2.生长期3.成熟期4.变态期

卵子的发生1.增殖期2.生长期3.成熟期，出生前形成初级卵母细胞,t停止在双线期

分子遗传学

组蛋白：H1，H2A，H2B，H3，H4。富含精氨酸和

赖氨酸，呈碱性，带正电荷；合成与DNA复制同步；

非组蛋白：酸性，带负电荷，在细胞生命活动的不同

阶段表达的种类、数量不同。主要作用是参与基因表

达和染色体结构的调控。

信息传递的基础是碱基互补配对原则半保留半不连续自主复制

AUG起始密码

UAA，UAG和UGA为终止密码

密码子的特性：

特异性，通用性，兼并性，连续性，方向性。

多基因家族：真核基因组中有许多来源相同、结构相似、功能相关的基因叫做基因家族。这些基因是由相同的祖先基因经过重复和变异形成的。

假基因：在基因家族中某些成员不产生有功能的基因产物，这些基因叫做假基因。

基因组印记来自父母双方的同源染色体或等位基因存在着功能上的差异；同一染色体或基因由不同亲体传给后代时可引起不同的表型，这种遗传现象叫做。

单亲源二体

?单亲源二体指来自父母一方的染色体片段被另一方的同源部分取代，或一个个体的两条同源染色体都来自同一亲体，前者成为节段性单亲源二体。

单亲二体可分为单亲同二体（isodisomy，来自同一亲体的同一染色体）和单亲异二体（heterodisomy，分别来自同一亲体的两条同源染色体）。

染色体核型及染色体畸变染色体病

核型：一个体细胞中全部染色体系统排列所构成的图像

核型分析：将一个细胞的全部染色体按照染色体的大小、着丝粒位置及其他特征配对、排列，以确认其是否具有正常的核型组成的过程。

染色体组：人类等二倍体生物的每一个正常的精子或卵子的全部染色体。

亚二倍体(hypodiploid): 染色体数目少于二倍体数。缺失一条染色体的那对染色体将构成单体型(monosomy)。典型病例为45,X的女性性腺发育不全(Turner综合征）。

核型表示: 染色体总数，性染色体组合

例：４６,ＸＸ；４６,ＸＹ

显带染色体带的标示：①染色体号; ②臂号; ③区号; ④带号

例：1P31 ；14P12 ；2q24

染色体畸变的表示方式

简式：用断裂点表示

染色体总数+性染色体组成+字母或符号说明重排染色体类型+(重排染色体号)(区带表示断裂点)

例如：46,XX,del(1)(q21)

详式：用重排染色体带的组成表示

染色体总数+性染色体组成+字母或符号说明重排染色体类型+(重排染色体号)(重排染色体带的组成)

例如：46,XX,del(1)(pter→q21)

三倍体形成的原因:双雄受精（dindry):受精时同时有两个精子入卵受精，可形成69，XXX；69，XXY；69XYY。

双雌受精（digyny):卵子发生第二次减数分裂时，次级卵母细胞由于某种原因，其第二极体的那一染色体组没有排出卵外，而仍留在卵内这样的与一个正常的精子受精后，即可形成核型为69，XXX或69，XXY的受精卵。

四倍体形成原因：

1）核内复制（endoreduplication):

2)核内有丝分裂（endomitosis)：

非整倍体的形成机理

多为染色体的不分离或染色体丢失引起的。

初级不分离(primary non-disjunction): 患儿的父母均为正常二倍体，是在生殖细胞形成时，由于减数分裂染色体不分离，导

致受精后产生三体型患儿。称初级不分离。

次级不分离(secondary non-disjunction): 三体型亲代的生殖细胞在减数分裂时发生的不分离称次级不分离。

（1）缺失(deletion):

末端缺失(terminal deletion)46,XX,del(1)(q21) 46,XX,del(1)(pter→q21

中间缺失(interstitial deletion)46,XX,del(3)(q21q31) 46,XX,del(3)(pter→q21::q31 →qter

（2）易位(translocation):

相互易位(reciprocal translocation)：两条染色体发生断裂后形成的两个断片，相互交换连接而形成两条衍生的染色体。

46,XY,t(2;5)(q21;q31)

46,XY,(2;5)(2pter→2q21::5q31→5qter;5pter→5q31::2q21 →2qter)

罗伯逊易位(robertsonian translocation)近端着丝粒染色体着丝粒处发生断裂，在着丝粒处重接，也称着丝粒融合(centric fusion)。45,XX,-14,-21,+t(14;21)

45,XX,-14,-21,+t(14;21)(14qter→14p11::21q11→21qter

（3）倒位(inversion):

臂内倒位(paracentric inversion)46,XY,inv(1)(p22p34)

46,XY,inv(1)(pter→p34::p22→p34::p22→qter

臂间倒位(pericentric inversion)46,XX,inv(2)(p15q23)

46,XX,inv(2)(pter →p15::q21 →p15::q21 →qter)

（4）环状染色体(ring chromosome)46,XY,r(6)(p23q32)

（5）等臂染色体(isochromosome) )46,XY,i(Xp)

（6）双着丝粒染色体(dicentric chromosome) 46,XX,dic(6;11)(q22;p15)

46,XX,dic(6;11)(6pter→6q22::11p15 →11qter)

（7）标记染色体(marker chromosome) 20标记染色体形态上可以辨认，但又无法完全识别其来源和特征的染色体。可用mar或？表示例如：46,XX,+mar染色体重复★染色体不平衡易位

罗伯逊易位( 罗氏易位、着丝粒融合）：

近端着丝粒染色体着丝粒处发生断裂，在着丝粒处重接，也称着丝粒融合(centric fusion)。

45, XX,-14，-21，t(14q21q)

21三体综合征（Down syndrome或先天愚型）

21三体型,生殖细胞在减数分裂过程中，21号染色体发生不分离。与正常配子受精后将产生21三体患儿。

嵌合型:46,XY/47,XY,+21; 46,XX/47,XX,+21

易位型:越占5%。通常患者额外的21号染色体易位到14号染色体上，少数易位到13、15号染色体上，易位到21、22号染色体上的更少见。

★如为14/21易位所致，则患者核型为：46,XX,-14,+t(14q21q)

★如为21/21易位所致，则患者核型为：46,XX,-21,+t(21q21q)

13三体综合征（Patau 综合征）

18三体综合征（Edwards 综合征）

21单体综合征

部分单体或三体综合征

1. 猫叫综合征

常染色体单体性——致死（死胎、流产）

例：5p–综合征46, XX（XY）, del ( 5 ) ( p15 ) 22

2`4p三体综合征

?性腺发育不全综合征（Turner syndrome)

1. X单体型：核型为45,X。

2. 嵌合体：核型为45,X/46,XX; 45,X/47,XXX; 45,X/46,XX/47,XXX

3. X长臂等臂：核型为46,X,i(Xq).

4. X短臂等臂：核型为46,X,i(Xp).

5. X短臂缺失：核型为46,XXp-.

6. X长臂缺失：核型为46,XXq-.

7. X环状染色体：核型为46,X,r(X)

先天性睾丸发育不全(klinefelter syndrome)

XYY 综合症

X 三体综合症

两性畸形(hermaphroditism)

1.真两性畸形: 内外生殖器都具有两A.核型：46,XX

原因：Y染色体的SRY基因易位于常染色体或X染色体上。

B.核型：46,XY

原因：体内部分细胞有46,XX或45,X.

C.核型：46,XX/46,XY

原因：双受精（X，Y精子分别与卵和极体受精）

（X，Y精子分别与二个卵受精后融合）

D.核型：46,XY/45,X

性特

2假两性畸形: 核型、性腺只有一种，但外生殖器或副性征有两性特征或畸形。

原因：发育过程中性激素水平异常。

3 性逆转综合征(sex reversal syndrome)

A.46,XX 男性

B.46XY女性

原因：体内有XX/XY嵌合体未检出

光学显微镜未发现微小易位片段

性别决定的基因突变

脆性X综合征(fragile X syndrome)

在X染色体Xq27-Xq28带之间的染色体呈细丝状样，导致其连接的末端呈随体样结构。由于这一细丝样部位容易发生断裂，故称脆性部位(fragile site)。

分子细胞遗传学

定义：用分子生物学方法，在微细胞遗传学的基础上，在分子水平上研究染色体结构、畸变、遗传学效应与疾病发生等问题的学科。分子杂交：核酸研究中一项最基本的实验技术，是在体外单链核酸分子按照碱基互补配对原则结合成双链的过程，所以也称之为核酸杂交。有DNA-DNA、DNA-RNA、RNA-RNA等杂交类型。

按照检测核酸的类型分为：

DNA杂交：Southern Blotting；Dot Blotting；Array analysis

RNA杂交：Northern Blot；Gene Expression Array

原位杂交（In Situ Hybridization）：非荧光原位杂交，荧光原位杂交

核酸杂交的原理

1.DNA双螺旋结构

2.DNA双链的变性

3.DNA互补单链的复性

4.核酸分子可以标记

分子杂交两个必要条件：1.必需的特异的DNA探针；2.必需的基因组DNA。当两者都变性呈单链状态时，就能进行分子杂交。

固相杂交是将参加反应的一条核酸链先固定在固体支持物上，探针游离在溶液中。固体支持物有硝酸纤维素滤膜、尼龙膜、乳胶颗粒、磁珠和微孔板等。常用的固相杂交类型有：菌落原位杂交、斑点杂交、狭缝杂交、Southern印迹杂交、Northern印迹杂交、组织原位杂交等。

液相杂交则是所有反应物都在同一溶液中，为杂交的探针混杂在溶液中，产生非特异性信号，一般不采用。

①斑点杂交（Dot blotting）是将被检标本点到膜上，烘烤固定。这种方法耗时短，可做半定量分析，一张膜上可同时检测多个

样品。

②Southern印迹杂交（Southernblotting）DNA印迹技术由Southern于1975年创建，称为Southern印迹技术。包含酶切→电泳

→转膜→固定（交联）→预杂交→杂交→洗脱→放射自显影（显色反应）八个阶段。

③Northern印迹杂交（Northernblotting）RNA印迹技术正好与DNA相对应，故被称为Northern印迹杂交，Northern印迹杂交

的RNA吸印与Southern印迹杂交的DNA吸印方法类似，但变性过程有所不同。RNA变性后有利于在转印过程中与硝酸纤维素膜结合，它同样可在高盐中进行转印，但在烘烤前与膜结合得并不牢固，所以在转印后不能用低盐缓冲液洗膜，否则RNA 会被洗脱。所有操作均应避免RNase的污染。

用特定标记的已知序列核酸作为探针与细胞或组织切片中核酸进行杂交并对其实行检测的方法称为核酸原位杂交

染色体荧光原位杂交（Chromosome fluorescence in situ hybridization，FISH）：在染色体标本上进行原位杂交，用以检测染色体上微缺失、重复或复杂染色体结构改变。

FISH的原理探针标记物：非放射性，生物素地高辛

◆靶子：染色体，染色质纤维，间期核，细胞、组织，DNA片段

◆检测系统报告分子与荧光素标记的特异亲和素之间的免疫化学反应

?荧光分子的直接发光

?荧光显微镜

用于FISH的探针：

1）单拷贝探针：YAC，BAC，Cosmid，Plasmid，cDNA片段等

2）重复序列探针：着丝粒、端粒、异染色质区等

3）染色体涂染探针：单条、多条、全染色体

应用：

1）定位DNA片段（基因）及嵌合体克隆验证；

2）确定染色体微小缺失；

3）染色体断裂点分析；

4）间期细胞染色体异常诊断；

5）检测间期细胞（包括组织标本）基因丢失（LOH）、扩增与重排等

染色体“原位抑制”杂交（chromosome in situ suppression, CISS)

克服散在的重复序列造成的杂交背景，提高信号的特异性，在探针中加入过量的未标记的竞争性DNA(competitor DNA)，如human Cot-1 DNA，进行杂交前的预复性。探针中的重复序列与加入的竞争物中的大量重复序列优先复性，而特异性的单拷贝序列因竞争物中同源序列拷贝数少，绝大部分仍保持单链状态。（降低背景噪音、提高待测序列检测效果）

C0t是DNA复性动力学（DNA reassociation kinetics）中的一个单位，表示的是单位浓度（C0，mol/L）下DNA单链的复性时间（t，sec），在相同的条件下，DNA重复序列的C0t值小，而非重复序列具有较大的C0t值。在分子生物学中将 C0t=1的一类DNA定义为Cot-1 DNA。Cot-1 DNA通常作为DNA竞争性阻断剂，在基因组杂交中阻断可能引起非特异性杂交的重复序列。

FISH技术的拓展：

(一)染色体涂染：

整条染色体探针或染色体区带特异性探针杂交

探针来源：

（1）含有人单条染色体的人-啮齿类(human-rodent)体细胞杂种组织融合的产物；

（2）荧光激活的流式细胞仪(fluorescence-activated cell sorter,FACS)分离整条染色体DNA，并以载体克隆/PCR扩增；

（3）显微切割得到染色体或染色体片段，PCR扩增。

染色体涂染方法：

（1）正向(forward)：正常probe杂交到待检测的异常标本上；

（2）逆向(reverse)：分离异常染色体制备探针，杂交到正常标本上。

应用：

（1）染色体数目和结构异常分析；

（2）不同物种间的同源性比较；

（3）白血病及其它肿瘤的染色体诊断和研究。

**不能用于间期FISH

多色复合染色体FISH (multiplex FISH, M-FISH)两种以上不同的非同位素标记，不同的荧光检测系统，通过不同的滤光片组合或极少数几种非同位素标记探针后，按照不同的比例混合，可以显示多种颜色。

采取结合或比率标记的方法标记探针。

在一套特殊的滤光片和计算机软件系统辅助下，可制作24条染色体的彩色核型。

应用：(a)染色体数目和结构异常及断裂点分析——多色FISH或M-FISH

(b)标记染色体识别——多色FISH或M-FISH

(c)不同种属间基因组同源性比较——多色FISH

(d)多个DNA片段同时定位——多色FISH

**M-FISH不能检测染色体内的倒位、小片段缺失与重复。

彩色显带FISH（Rx-FISH）探针

根据灵长类动物与人类基因组的同源性制作探针，使人类的24条染色体显示出彩色带型。

比较基因组杂交(Comparative Genomic Hybridization，CGH)

探针为整个基因组DNA，而不是一个点或一个区域，主要用于确定未知区域的DNA扩增或缺失。特别是回避了实体肿瘤染色体制备的难题，是其它FISH方法难以替代的。但操作难度较大

应用：(a)肿瘤遗传学研究——发现新的癌基因和抑癌基因；

(b)相关种属间和同一种属内不同个体之间基因组差异；

(c)染色体不平衡片段识别和染色体重排研究。

染色质fiber FISH

染色质从细胞中释放出来后，做FISH。

信号由中期或间期的点状，形成线状排列。可提高定位的分辨率。(中期FISH的分

辨率为1-2Mb, Fiber FISH的灵敏度可达到10kb)

应用：

(a)估计cosmid和YAC或BAC克隆重叠群的重叠程度，以及gap的有无和大小；

(b)确定DNA微小缺失与重复；

(c)色质结构研究。

何为拷贝数变异（Copy Number Variations,CNVs)?

CNVs是指与参考序列相比，基因组中≥1 kb 的DNA 片段插入、缺失和/或重复，及其互相组合衍生出的复杂染色体结构变异。在过去的十年中，研究者发现CNVs广泛存在于动植物的基因组中，1-10%的基因组序列具有CNV结构。

CNVs遗传效应： 1.进化，多态 2.导致遗传病

CNVs的形成机制的假说:

?同源重组的机制：如非等位的同源重组（NAHR），该假说认为CNVs常发生于同源重复序列或DNA重复片段之内或之间；

?非同源重组的机制：如非同源的末端连接（NHEJ）等等。

CNVs的检测方法：比较基因组杂交(CGH)，定量PCR和多重连接探针扩增（MLPA）等方法。

FISH的应用

遗传病的诊断和筛查

肿瘤诊断和治疗标记

检测的特点：

＊回顾性诊断：由于 ??稳定性比较好，多年存档的蜡块也可以得到很好的分析结果；

＊准确性高： ??不易受到各种因素的影响，同时实验中设立了内对照（为绿色信号的 ?号染色体着丝粒探针），另外，结果判断是客观的，因而准确性非常高。

＊费用高：需要昂贵的设备、试剂与耗材，操作人员要经过严格的相关技术培训

一个应用：FDA批准Genentech的标签上增加了有关FISH检测HER2的注释。针对临床

研究的660个病人(IHC 2+或3+)的回顾性分析数据证实，其肿瘤检测FISH(+)

的病人比FISH(-)病人对赫赛汀治疗的受益更大。对于赫赛汀单药治疗来

说，肿瘤检测为FISH(+)病人的总应答率为20%，而FISH(-)病人则无反应。

＊在用赫赛汀单药治疗的IHC 2+和3+的男性乳腺癌病人中，仅FISH阳性者对药

物有反应。

＊临床的反馈信息提示FISH结果是最可靠、最值得信赖的。

单基因遗传病

?不同的遗传改变导致相同的疾病，所以有时可看到两个先天性聋哑婚后所生子女中，并无聋哑的患者。

?遗传复合体（genetic compound）：突变基因的纯合子，为同一基因座上两个不同等位基因。。

?双重杂合子：是指该个体在两个不同基因座均为杂合子

?遗传异质性：一种遗传病在不同家庭中由不同的遗传改变引起，分为等位基因异质性和基因座异质性。

?等位基因异质性：同一种疾病由同一基因座位上不同的等位基因突变决定。

?基因座异质性;同一疾病有不同基因座位上的基因决定。

常染色体显性遗传病

?完全显性(complete dominance)

?不完全显性(incomplete dominance)或半显性(semidominance)

?共显性(codominance)

?不规则显性(irregular dominance)

?延迟显性(delayed dominance)

?从性显性(sex-influenced

?一些遗传病在连续几代中有发病年龄越来越早，且病情越来越严重的现象称为早现。

?由于基因来自父方或母方而产生不同的表型现象称为遗传印记。这可能是该基因在某一性别中受到修饰（如DNA甲基化）的结果。

影响表型的因素

?外显率(penetrance)

?表现度(exprresivity)

?性别影响

?基因多效性(pleiotropy)。某一基因与多种不同的看来似乎并无关系的表型有关，例如神经纤维瘤病I型基因造成皮肤色素斑、周围神经瘤、身材矮小、巨头、骨骼异常和抽搐发作。多显性等位基因的每种效应都可表现为不外显和不同的表现度。

?遗传异质性(heterogeneity) ：不同的基因座引起相同的临床表型（基因座异质性）或同一基因座的不同类型的突变导致表型的差别（等位基因异质性）

常显：AD家族性高胆固醇血症，软骨发育不全(Aa)，

轴后A型多指的系谱，马凡综合症舞蹈症或遗传性舞蹈症肌强直性肌营养不良

?遗传的不稳定性（genetic instability):

致病基因编码区内有（CAG）的三核苷酸重复，正常人重复11-34次，平均20次，患者重复42-100次，平均46次。这种三核苷酸重复序列是不稳定的，在精子发生过程中，有近70%的突变频率使它从(CAG)40扩展到(CAG)75，因此称为动态突变(dynamic mutation)。

?常染色体显性遗传病的外显降低和表现差异形成的机理可能有：(表观遗传学）

?环境因素的影响，这些因素可以是内部因素，如内分泌的激素影响，也可以是外部的，如药物、食物；

?体细胞突变，医学遗传突变的显性表现可能是体细胞突变的―二次打击‖的结果；

?不稳定的三核苷酸重复序列的预期现象；

?遗传背景的影响，其他与该基因座发生相互作用的基因座的等位基因组成。

?

常隐：AR 白化病，苯丙酮尿症，先天性聋哑

X连锁隐：XR假性肥大，血友病a，红绿色盲，脆性X综合征

X连锁显：XD 颅额鼻综合征脱色性色素失调症

影响表型的因素;

X染色体灭活——Lyon化，生殖腺嵌合

基因病的治疗

手术治疗：修补----唇腭裂等矫正----心脏畸形骨骼畸形等（结合疾病自身的特点）

成骨不全、MPSIV等

切除----脾切除（遗传性球形红细胞增多症、脾功能亢进等）、肿瘤切除等

整形----耳朵、外生殖器（基因性别、社会性别）等

治疗----颅缝早闭（骨骼VS大脑）等

器官移植：

肾移植------Fabry病、成人型多囊肾、遗传性肾炎等

心脏移植----Danno病、线粒体心肌病等

肝移植------肝豆状核变性、α1抗胰蛋白酶缺乏症等

骨髓移植----WAS综合症、MPSI等

饮食治疗：

原则：禁其所忌

要点：明确代谢过程及异常

半乳糖血症：

严格限制乳糖和半乳糖的摄入

禁食或避免食用：母乳/牛乳/乳制品

动物内脏

乳钙制

罐头食品/ 食品加工半成

富含raffinose(棉子糖)stachyos(菜豆糖)的蔬菜，如豌豆、扁豆

肝豆状核变性

低铜饮食：每天饮食中铜的含量不超过1～l.5mg。

禁止使用铜制的炊具、器皿烧煮食物。

禁用含铜高的食物：少吃含铜较高的食物：适宜日常摄食的低铜食物：

肝糖原累积病(GSDI)

生玉米淀粉治疗--GSDI

GSDI是由于葡萄糖-6-磷酸酶缺陷所造成的，其特征性的临床表现为肝脏肿大、空腹低血糖、乳酸性酸中毒，患儿呈幼稚面容，幼儿时期经常鼻衄；轻者可导致生长发育迟缓，身材明显矮小，骨龄落后，骨质疏松，但多无智能障碍；重者可出现低血糖、高胆固醇血症、高尿酸血症、乳酸性酸中毒、呼吸困难，甚至出现惊厥。

药物治疗------补缺

补充激素：

Turner 综合症（45，XO)---补充生长激素、雌激素、孕激素、雄激素等；

先天性肾上腺皮质增生症：（女孩男性化，男孩性早熟，低血钠或高血压等多种症候群）。终身服用氢化可的松或强的松。

先天性糖尿病：补充胰岛素

先天性丙种球蛋白缺乏症：补充丙种球蛋白

血友病：补充凝血因子

先天性肉碱缺乏症：补充肉碱

药物治疗------除余

肝豆状核变性---驱铜治疗：

铜螯合剂

--青霉胺、三乙基四胺、二巯基丁二酸钠

减少铜的吸收（铜竞争剂）

--硫酸锌

β地中海贫血---铁螯合剂：去铁胺B。

药物治疗------酶替代治疗

Pompe病a葡萄糖苷酶缺乏

药物治疗------其他

甲基丙二酸尿症：VitB12

恶性PKU: BH4

成骨不全：二磷酸盐

遗传性骨病：二磷酸盐

基因治疗：SMA基因治疗作用机理

1.提高内源性fl-SMN蛋白的数量（增强SMN2基因表达, 改变SMN2转录物的剪接，以增加SMN蛋白的活性水平。）

- 组蛋白脱乙酰化酶（HDAC）抑制剂

可以抑制组蛋白和非组蛋白及转录因子脱乙酰化，从而松弛染色质三级结构，使转录机易于接近靶基因；另外，HDAC抑制剂还能影响SMN2转录的剪接，通过改变RNA剪接蛋白的表达，抑制外显子7的跳越。这类药物包括：酪氨酸钠, 丙戊酸, 丁酸苯酯, 羟基脲，SAHA。其中前四种药物已进入临床实验

- 启动子DNA甲基化调节剂

- 小反义RNA。

2. 补偿外源性SMN蛋白——干细胞治疗，基因治疗。这些目前还在体外实验阶段。

3.提高运动神经的生存能力——神经营养因子，神经保护剂，有规则的锻炼

脊髓性肌萎缩症（Spinal Muscular Atrophy 缩写：SMA）是一种运动神经元性疾病。运动神经元对用于进行爬、走、头颈控制以及吞咽等这一类活动的随意肌会产生影响。SMA是一种相对常见的“罕见病”——新生儿患病率约为1：6000，每40名成人中就有1人是致病基因携带者。

DNA分析技术

分子杂交的类型

Southern印迹杂交

Northern印迹杂交

原位杂交

克隆菌落原位杂交

组织切片的原位杂交

染色体原位杂交

斑点杂交

gDNA斑点杂交

ASO标点杂交

反向斑点杂交

DNA芯片

Array-CGH

基因变异类型

量的改变质的改变：单核苷酸取代动态突变易位、倒位

缺失/插入

重复

融合

基因变异的后果：

–导致基因功能异常的突变称为致病突变(causal mutation)；

–不引起基因功能改变的称为多态性(natural variation或polymorphisms)；

–进化。

–DNA区域中等位基因(或片段)存在两种或两种以上形式，对基因功能没有影响，称为多态性(polymorphism)。

–DNA序列中大约有1／100～1/200的碱基存在多态现象。

?在一个群体中，某一基因座或点上存在多种类型

?类型：

?单碱基取代: A or C, G or T, etc….

?缺失/插入: 某些个体丢失了一段序列

?重复: 通常为串联重复序列

?变与多态性：

?突变产生多态性(在群体中存在多种形式)

?在群体中突变是罕见的；

?如果一个突变在群体中成为‘常见‘，这个变异便被认为是群体的多态性；

?罕见与常见的划分是武断的!

?通常将pM>.01 或>.05作为多态性的界限

基因检测技术

基于分子杂交

Southern印迹杂交

寡核苷酸探针杂交(ASO)

ASO反向斑点杂交

SNP DNA芯片

多重探针杂交扩增(MHP)

探针连接反应

多重连接探针扩增(MLPA)

FISH

阵列比较基因组杂交(array CGH)

基于扩增片段的长度和有无

STR连锁分析

多重PCR检测缺失

等位基因特异性PCR（AS-PCR）

逆转录PCR（RT-PCR）

PCR-RFLP

基于构象分析

单链构象多态性(SSCP)

变性梯度凝胶电泳(DDGE)

高效液相色谱(DHPLC)

高分辨溶解曲线分析(HRM)

定量PCR(real time PCR)

DNA序列测定

…. ….

Southern印记杂交定义: 将凝胶中的DNA转移纤维膜上,称为Southern印迹，与分子杂交、放射自显影一起，统称为Southern 印迹杂交或Southern印迹法。

Southern印记杂交的主要分析步骤

⑴基因组DNA提取，

⑵DNA限制性内切酶酶解基因组DNA ，

⑶琼脂糖凝胶电泳分离DNA片段，凝胶中DNA片段原位碱变性、中和，

⑷凝胶中单链DNA 的Southern印迹转移，

⑸探针标记，

⑹分子杂交，

⑺放射（荧光）自显影或显色。

探针的标记方法：缺口平移随机引物PCR 化学修饰

Southern印迹杂交的应用

检测RFLP 连锁分析DNA指纹图

直接检测基因突变缺失插入倒位动态突变

ASO原理：可以在一张杂交膜_t点上数种不同突变型的ASO探针，同时检测扩增产物中有无数种基因突变型，大大提高了检测速度，该法又称为反相杂交法，适合于同一扩增产物上有数种突变位点的检测。现在这种方法已越来越多地应用于遗传病的检测和产前诊断，很适合于基层医院。但这种方法多使用同位素，使它的应用受到限制。现在已有一些非同位素的标记方法，如生物素、光敏生物素和地高辛等用于杂交实验，也取得了比较满意的效果。

ASO探针杂交是最早用来检测点突变的方法。

突变基因位点特异的寡核苷酸探针，一般为19个碱基，与被测定的突变所在区域的正常（或异常）DNA序列互补 特异性：避免基因组中的其他同源序列

ASO检测技术的发展

琼脂糖凝胶原位杂交

PCR产物斑点杂交：常规斑点杂交

反向斑点杂交将ASO探针固定在纤维膜上，用标记的基因组DNA的PCR扩增产物进行杂交，称为反向斑点杂交。

使用TMA杂交系统，洗脱条件只与ASO的长度有关，而与ASO 分碱基组成无关，这样可将同一基因的不同突变的ASO探针固定在滤膜上进行反向杂交，通过标记待测个体的PCR扩增产物，即可同时鉴定待测个体的基因型。

通常用poly-T加尾法延长ASO探针的长度，增加其与尼龙膜的结合力；也可以通过设计交叉互补ASO探针，通过循环延伸合成串联的探针。

DNA芯片

在严格的杂交洗脱温度下，只要有一个碱基不匹配，正常探针便只能与正常基因序。通常为两份，一份与正常基因序列杂交，一份与突变序列杂交。通过控制洗脱温度，使正常探针只能与正常基因杂交而不与突变序列杂交，反之亦然。

PCR原理;通过与特定DNA区域两端互补的寡核苷酸引物(primer)，在试管中由DNA聚合酶选择性地复制合成介于两引物之间的DNA片段。

富含GC区域的DNA 序列PCR扩增

难点：变性温度高；易形成链内二级结构

解决方案：降低变性温度和防止链内双链二级结构的形成

在反应体系中添加二甲亚砜(DMSO)或甲酰胺；

使用G 的类似物（如7-deaza dGTP）替代dGTP ，以降低二级结构的热稳定性。可用不同的比例替代dGTP，一般为7-deaza dGTP∶dGTP = 3∶1 。

为了保护酶蛋白，反应体系中还添加二硫苏糖醇(DTT)、BSA 或明胶。

多重PCR:在同一PCR反应体系中，加入多对引物，同步扩增彼此不相重叠的DNA片段。

内对照片段，以防止扩增的假阴性

致病基因有多个缺失热点区域，设计多重PCR 反应，通过一次PCR 反应确定基因缺失的位置和范围。

检测基因片段缺失

检测个体性别

多重PCR应注意的事项：

多重PCR 中应用的各PCR 引物应具有相同或相近的扩增条件，并且相互间不发生非特异性扩增。

多重PCR 产物的电泳检测须用分辨率较高的琼脂糖凝胶或聚丙烯酰胺凝胶。因此各个片段的长度应在设计时安排好，以便较好的分离。

自动化分析时，可使用不同的荧光标记一侧引物。由于标记的荧光不同，相近的片段通过不同的波长采集信号，可以彼此分辨。

巢氏PCR:从同源性高的复杂性DNA中选择性扩增目标DNA序列（用初级和次级两次不同引物）

RT-PCR是以mRNA为模板，经逆转录酶作用合成cDNA，通过PCR扩增，使微量mRNA（pg水平）迅速扩增（达ng～ug水平），提高mRNA的检出灵敏度。

应用;基因表达组织特异性、时间特异性与调控机制的研究，

前体mRNA及加工后mRNA的序列改变研究，

检测DNA核苷酸取代、缺失或插入，

检测转基因细胞或动物中转移基因的表达水平。

ASPCR:原理：引物3‘端与目标片段完全匹配，才能顺利延伸，是PCR反应成功的关键。应用这些特异的PCR引物，选择性地扩增目标等位基因，有PCR反应表明样品中含有特异的等位基因。平行设置正常与突变的ASPCR，可以明确片段个体在该位置的基因型。

应用：

可用来诊断由单核苷酸取代或微小缺失所致的突变。

当致病基因存在多种突变时，也可以设置多重PCR，同时扩增群体已知的突变类型。

引物设计需要考虑以下的因素：

引物的序列一般要超过30bp，应该避免使用长度小于28bp的引物，虽然需要在考虑成本的基础上，选择最合适的长度。

突变引物（M）的3'末端必须与突变互补，正常引物（N）的3'端与正常序列互补。

在引物的倒数第二位还需要引入人为的错配碱基，以增加反应的特异性。参考表2-3。

公共引物的序列应该长30bp，G＋C含量约为50％，

内对照PCR产物的长度应与检测片段的长度容易分辨，一般控制在150～250bp之间，应稍大于ASPCR产物）以控制其扩增的优势。

ASPCR成功的关键是设计合适的引物、严格控制的反应条件和适当的循环次数。

PCR产物酶切

用途

检测RFLP位点，用PCR 扩增RFLP位点周围区域的DNA 片段，然后用相应的限制性内切酶进行酶解，电泳后可通过DNA 片段的变化来判断。

检测基因突变，PCR 产物经限制酶酶解后，通过电泳确定是否存在已知的突变。

注意事项：

PCR 产物可直接用来进行酶解，如果某些限制酶的酶解条件比较苛刻，应纯化DNA 后再进行酶解。一定要酶解彻底，

否则会出现杂合状态的假象。

有些限制性内切酶对甲基化敏感，但PCR 产物不存在甲基化，要检测某位点是否甲基化，可用限制酶先对基因组DNA

进行酶解，然后再进行PCR 。一般在反应体系中要添加内对照，如同缺失型突变检测PCR 一样。

PCR产物酶切——人为引入限制酶切位点

当突变碱基周围的序列与某种限制性内切酶识别序列只有一个碱基差别时，类似于等位基因特异性PCR，在引物3?端引入错配碱基，产生人为的限制酶切位点，使正常或突变等位基因的的PCR产物能够被这种限制性内切酶切断。

RFLP（Restriction Fragment Length Polymorphism，限制性内切酶片段长度多态性）标记是发展最早的DNA标记技术。

RFLP是指基因型之间限制性片段长度的差异，这种差异是由限制性酶切位点上碱基的插入、缺失、重排或点突变所引起的。

象就不同，这样就形成了单链构象多态性。

构象多态性分析

●异源杂合双链检测：正常基因与突变基因的PCR产物可以形成异源杂合双链。这可以在PCR结束后将PCR产物加热缓慢冷却，

个体如果是杂合子则自身的PCR产物即可形成异源杂合双链，如果个体是突变的纯合子，则可以将其PCR产物与正常个体的PCR 产物混合，同法处理后形成异源杂合双链。由于存在碱基错配，分子的构像与同源双链DNA不同，电泳行为不同，因此可以彼此区分，电泳的条件与SSCP类似。

●单链构像多态性(single strand conforma:tion polymorphism, SSCP)指单链DNA 在溶液中形成链内局部双链，而形成一定的立体构

像，等长的DNA 片段因其序列中核苷酸的组成和排列顺序不同，形成的构像不同，在非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳中表现为电泳速度的差别。Hayashi 等人发明

单链DNA 的构像对DNA 序列的改变非常敏感，常常一个碱基的差别都能显示出来。

●双脱氧指纹分析是SSCP方法的发展，将双脱氧末端终止法与SSCP结合起来的分析技术。

●突变的SSCP检出效率受片段增长度的影响，片段较小时易显示SSCP改变。SSCP的检出率受到限制，对于扩增片段的长度，在

设定好引物之后便无法更改，除非重新设计引物，以产生不同长度的片段。

●1992年Sarkar等利用Sanger测序法原理，推出ddF。用一侧引物对PCR产物进行双脱氧末端终止法侧序反应，产生一系列长度

不等的单链DNA，然后进行SSCP分析在这些片段中总会有一些片段会在合适的条件下显示出SSCP改变，从而检测到基因突变。

●变性梯度凝胶电泳(部分解离的双链DNA 电泳速度大大减慢)DNA双链在聚丙烯酰胺凝胶电泳中的泳动速度取决于片段的长度

而与其核苷酸的组成和序列无关，但部分解离的双链DNA 电泳速度大大减慢。DNA 解离成单链的难易取决于DNA 的长度、DNA 中核苷酸的组成和排列。片段长的DNA解离温度高，富含CG的DNA片段或DNA区域解离温度高。除了DNA本身的参数外DNA片段的解离温度还与溶液中溶剂的组成有关，尿素或甲酰胺浓度提高时DNA的解离温度降低。DNA双链的解离常是一个节段一个节段发生，约长50～300 bp，称之为变性区。当DNA片段部分解离时其在凝胶中泳动的速度降低，当解离范围达到90 bp左右时，其泳动速度将降低20％，在具体应用中，为了达到更理想的分离，设计PCR引物时要借助计算机程序，使扩增片段只含有一个变性梯度区；为了使要检测的DNA区充分解离而又保持部分解离的状态，常在引物的5?端增加40 bp 左右的CG重复片段（即―CG夹‖）

●变性高效液相层析DHPLC原理：利用在部分变性条件下同源、异源双链DNA解链特征的差异进行变异检测。敏感性和特异性：

96%~100%。等位DNA片段长度相等时，含有错配碱基的双链（杂合双链）与碱基完全匹配的双链变性强度不一样。在使用三乙氨醋酸盐(triethylammonium acetate, TEAA)为离子偶联试剂的离子偶联反向（Ion-Pair Reversed Phase）HPLC中，TEAA与DNA 骨干的负电性磷酸基团结合，中和了亲水基团而引入疏水的三乙胺基团，增加了DNA与分离柱中固相支持物的结合力，从而增加了在柱中的稽留能力。使两种DNA发生洗脱差异的关键参数是HPLC分离柱的温度。通过试验调节，选择一个适宜的温度，在这个温度下，刚好使错配双链在错配周围发生解链（出泡），出泡的DNA双链与柱中支持物的结合能力下降，较完全匹配的DNA双链提前洗脱下来。

DNA测序的种类\

链终止法测序：Sanger

化学降解法测序：

焦磷酸测序

单分子测序

Sanger测序的基本原理

…反应体系：

缓冲液

模板：

纯化后PCR产物

引物：单向引物

DNA聚合酶：

测序酶

dNTP

少部分ddNTP

某种ddNTP掺入，DNA合成终止在3‘相应的核苷酸处。

（利用在部分变性条件下同源、异源双链DNA解链特征的差异进行变异检测。

…新一代测序方法

1）光点测序Pyrosequencing

脱氧三磷酸核苷酸连接到DNA 3‘-末端时会释放1个焦磷酸(PPi) ,焦磷酸在磷酸化酶的作用下转化为化学能,并发出光亮.由此,往反应液中每次只加入1种核苷酸,如加入的核苷酸结合则反应液发出亮点,并记录核苷酸种类;如核苷酸未结合则反应液中的核苷酸酶迅速分解此核苷酸,按此规律来测定DNA序列.

优点

DNA片段也无须荧光标记，操作极为简便。

不需要制胶，不需要毛细管，也不需要荧光染料和同位素。

10分钟内可分析96个样品的SNP，可满足高通量分析的要求。

每个样品孔都可进行独立的测序或SNP分析，实验设计灵活。

序列分析简单，结果准确可靠。

2）单分子测序法(single-molecule seguencing)

单分子测序法是美国Los Alames国家实验室(LANL )发展的一种通过检测标记在单个分子上的荧光进行DNA快速测序的方法。模板DNA分子首先通过酶法修饰或合成，使不同的荧光素标记不同的碱基，然后，用两个激光束(或称激光镊子lasertweezer)夹住标记的DNA分子，将其置于液流系统，从被固定的核苷酸上游端开始用外切酶逐一切下被标记的核苷酸，通过单分子荧光探测器检测液流中切下的标记核苷酸，再根据检测到的信号顺序确定DNA顺序。

3）DNA芯片测序

基本原理

将各种排列顺序的寡核苷酸点播在芯片上, 每个点播的寡核苷酸在排列的方阵中都有指定的位置.待检测的DNA分子与芯片温浴,凡是能杂交的寡核苷酸都会在确定位置发出信号,然后根据获取的信息将寡核苷酸的顺序进行对比组装,拼接成完全的DNA顺序.）

FISH

原理：是一种重要的非放射性原位杂交技术。它的基本原理是：如果被检测的染色体或DNA纤维上的靶DNA与所用的核酸探针是同源互补的，二者经变性-退火-复性，即可形成靶DNA与核酸探针的杂交体。

将核酸探针的某一种核苷酸标记上报告分子如生物素、地高辛，可利用该报告分子与荧光素标记的特异亲和素之间的免疫化学反应，或直接用荧光物标记探针，经荧光检测体系在镜下对待测DNA进行定性、定量或相对定位分析。

标记物：同位素标记的探针荧光标记探针

杂交目标：中期染色体染色体涂染比较基因组杂交(CGH）间期核染色质（fiber FISH）

微阵列（反向CGH）克隆DNA（BAC、cDNA）寡核苷酸组织微阵列

探针：基因特异分离获得的基因异种cDNA 染色体特异着丝粒特异端粒特异

区带特异克隆DNA探针噬菌体粘粒YAC BAC 显微切割探针池

同位素标记的放射性探针

优势在于对制备样品的要求不高，可以通过延长曝光时间加强信号强度，故较灵敏。

缺点是探针不稳定、自显影时间长、放射线的散射使得空间分辨率不高、及同位素操作较繁琐等。

采用荧光标记系统则可克服这些不足，这就是FISH技术。

FISH技术作为非放射性检测体系，具有以下优点：

1、荧光试剂和探针经济、安全；

2、探针稳定，一次标记后可在两年内使用；

3、实验周期短、能迅速得到结果、特异性好、定位准确；

4、FISH可定位长度在1kb的DNA序列，其灵敏度与放射性探针相当；

5、多色FISH通过在同一个核中显示不同的颜色可同时检测多种序列；

6、既可以在玻片上显示中期染色体数量或结构的变化，也可以在悬液中显示间期染色体DNA的结构。

缺点

不能达到100%杂交，特别是在应用较短的cDNA探针时效率明显下降

有限探针

多色FISH

使用多种荧光探针，p/q臂的独立标记，可以用24种不同的荧光组合将人的染色体分别标记

可以在一次杂交中筛查所有染色体，根据荧光颜色可以确定数目异常的染色体、标记染色体片段的来源、检测微小的染色体易位和检测复杂的染色体易位，尤其为肿瘤细胞染色体分析提供了全新、高效的方法。

核型分析

肿瘤染色体的复杂重排

试验流程：

FISH样本的制备→探针的制备→探针标记→杂交→（染色体显带）→荧光显微镜检测→结果分析

肿瘤遗传学

肿瘤遗传学：是在细胞遗传学，分子遗传学和免疫遗传学等学科的基础上发展起来的研究肿瘤发病机制的一门新学科。

环境因素与肿瘤发生

化学致癌物射线病毒烟草和酒精等

现已发现大量与人类肿瘤相关的DNA和RNA病毒。这些病毒是通过整合到宿主细胞DNA而发挥作用的。

对DNA肿瘤病毒而言，癌基因是病毒基因组的整合部分，对RNA肿瘤病毒而言，癌基因为病毒的供体，即病毒RNA经逆转录变为前病毒，再整合到宿主基因组。

常见的DNA肿瘤病毒：EBV、乳头瘤病毒

（HPV）和乙肝病毒。

常见的RNA病毒：人类T细胞白血病病毒和

人类免疫缺陷病毒。

EBV主要与Burkitt淋巴瘤和鼻咽癌的发生相关。98%非洲人Burkitt淋巴瘤有EBV感染史。100%的鼻咽癌有EBV DNA。免疫缺陷病毒可以引起艾滋病和肿瘤在内的多种疾病。

恶性肿瘤的遗传易感性

一）染色体脆性部位与肿瘤

脆性部位：指染色体上某一点在一定条件下，易于发生变化而形成裂隙或断裂。

1.罕见型脆性部位：遗传型脆性部位，表达率高，呈孟德尔式遗传

2.普通型脆性部位:存在一般人中，无遗传特征，表达率低。

与肿瘤发生的关系；均可为染色体重排提供条件。

染色体不稳定综合征与肿瘤

DNA修复缺陷—》染色体不稳定——》易于发生断裂或重排

1.Bloom综合征：常隐

2.Fanconi贫血常隐

3.毛细血管扩张性共济失调(AT)常隐

4.着色性干皮病(XP) 常隐

免疫缺陷与肿瘤

突变经常发生，一部分将构成恶性的若免疫系统丧失监始动过程，视机能，就会导致肿瘤的发生。

1 遗传性免疫缺陷与肿瘤

1）无丙种球蛋白血症XR

2）严重联合免疫缺陷症ADA AD

3）Wiscott-Aldrich综合怔XR

4）Chediak-Higashi综合征AR

5）毛细血管扩张性共济失调

2 获得性免疫缺陷与肿瘤

1）获得性免疫缺陷综合征2）应激反应

染色体异常与肿瘤

1.肿瘤染色体数目异常

同一肿瘤各个细胞核型不完全相同，优胜劣汰，存在克隆演化。

同一肿瘤的各细胞中染色体常有相同特点，表明来源于同一共同的

突变细胞，经过分裂而形成克隆，起源相同。

非整倍体：超N倍体，亚N倍体。

整倍体：

多倍体：三倍体以上。

2染色体结构异常与肿瘤

结构异常的染色体称为标记染色体。有的标记染色体是特

异的，存在某一肿瘤的大部分细胞，可以作为该种肿瘤的特征。

如：1.慢粒白血病：Ph‘染色体

2.Burkitt淋巴瘤：14q+/8q-

3.实体瘤：肺癌：del(3p)；

视网膜母细胞瘤：del(13q)

Wilms瘤：del(11)

病毒癌基因( virus-oncogene；v-onco ) 指病毒核酸能够使细胞恶性转化的片断。

原癌基因( proto-oncogene，pro-onco ) 在人类、哺乳动物如大鼠、小鼠，乃至酵母、果蝇中发现的与肿瘤病毒癌基因的同源顺序。这种基因是正常的细胞基因，其表达产物的功能在于维持细胞的正常生长发育。但是，这种基因一旦被某些因素激活酒会转变成有转化能力的癌基因。

病毒癌基因与细胞癌基因非常相似，主要不同之处在于：

细胞癌基因：含有内含子或者插入顺序。

病毒癌基因：不含有内含子。

二者在外显子序列中仅有非常微小的差别，他们的外显子在进化过程非常保守，这表明他们编码的蛋白质产物在进化上的重要性。已认识的抑癌基因及其功能

1).视网膜母细胞瘤基因（RB）

2)．肿瘤蛋白Tp53基因Tp53基因是涉及人类恶性肿瘤形成中最多的一个基因。它编码一种磷酸化蛋白质，是一种转录激活因子，可激活RB、MTS、CIP、KIP等基因，以竞争抑制细胞内转录因子E2F的活性，使细胞不能从G1期进入S期，从而阻止细胞增殖。3).多种肿瘤抑制基因（MTS1）

肿瘤的发生、发展是一个多基因、多阶段、多因素的过程。

个细胞的恶性转化需要二次以上的突变，恶性细胞在以后的发展中形成增殖优势而形成克隆，所以恶性肿瘤都是克隆起源的。

肿瘤遗传学

癌家族：是指一个家系在几代中有多个成员发生同一器官或不同器官的恶性肿瘤；

干系：在一个肿瘤的细胞群体中，占据主导地位的克隆构成干系。

众数：干系的染色体数目

恶性遗传性肿瘤：某种恶性肿瘤在家系中呈现为聚集现象，我们称之为恶性遗传性肿瘤；

癌基因是能引起细胞恶性转化的基因,有病毒癌基因和细胞癌基因。

无论病毒癌基因还是细胞癌基因被激活后均有诱导肿瘤发生的作用，所以有时候我们又将肿瘤细胞中的癌基因称为肿瘤癌基因。

抑癌基因也被称为抗癌基因，是正常细胞生长分化所必需的一类基因。一对抑癌基因均丧失功能或失活后，就会失去其抑制肿瘤发生的作用。

遗传性癌前病变：一些单基因遗传的疾病和综合征，有不同程度的恶性肿瘤倾向，在家系中表现为常染色体显性遗传，我们称之为遗传性癌前病变。

癌家族的特点：1. 肿瘤发生率高；2. 某种肿瘤发生率高；3. 肿瘤多发性4. 发病年龄早；5.符合常染色体显性遗传特点

1．视网膜母细胞瘤

.遗传学特征：遗传型：双侧发病，一岁以前，占20%-25%，有家族史，属AD。

非遗传型：单侧发病，二岁以后，占80%。

2．Wilm’s瘤

致病基因为WT，抑癌基因，其基因产物为一种锌指结构的蛋白质。

3．神经母细胞瘤

Knudson二次突变假说（Knudson's two-hit hypothesis ）

1.肿瘤的发生需要经过两次以上的突变。

2.遗传型病例中，第一次突变发生于生殖细胞，结果每一个视网膜细胞均带有一个突变，成为突变的杂合子。在这个基础上发生的第二次突变是体细胞突变。

3.非遗传型病例：二次都是体细胞突变，且必须同一细胞先后发生，积累漫长。故多为单发，发病较晚。

遗传性癌前病变

家族性结肠息肉综合征（FPC）APC基因神经纤维瘤（NF）RAS基因

基底细胞痣综合征（BCNS）BCNS基因

染色体异常在肿瘤发生过程中的作用

1. 易位或染色体结构重排激活癌基因，染色体缺失使抑癌基因失活

2. 原发性的染色体改变是致癌因子直接作用的结果，可能是非随机的，甚至是特异的染色体改变；继发性改变则发生在癌变过程中细胞分裂紊乱的产物，可能是随机的，多样的；但是，由于克隆演化，可使染色体异常细胞具有增殖优势，从而变成非随机的。继发性染色体改变的意义在于扩大原发染色体改变的效应，使细胞变成高度恶性的癌细胞。

3. 染色体畸变不是肿瘤发生的始动因素，而是致癌因子作用的结果，但是它是细胞癌变过程中的重要环节，有助于肿瘤的发生。

.癌基因的类型：

1)生长因子：基因产物是某种生长因子，可刺激细胞增生。

2)生长因子受体：与生长因子结合后，形成蛋白质酪氨酸激酶，触发细胞的一系列生理反应。

3)信号传递因子：

与膜相联系：产物是一类蛋白质酪氨酸激酶，它能把A TP末端的磷酸基转移到其他蛋白质的酪氨酸残基上，影响细胞的生长和分化。与细胞质相联系：产物是一类蛋白质丝/苏氨酸激酶，磷酸化丝苏氨酸，影响细胞生长和分化。

4)核内转录因子：可与细胞核结合，调节某些基因的转录和DNA复制促进细胞增殖。

细胞癌基因的激活

1)点突变：单个碱基改变所致的点突变，可以使之激活为转化基因。

2)启动子插入：细胞癌基因附近一旦被插入一个强大的启动子也可被激活。LTR。

3)基因扩增：细胞癌基因只有一对，其DNA不断复制可使其拷贝数大量增加，成为基因扩增。HSR/DM

4)染色体易位或重排：染色体易位或重排中，如果断裂点正好位于细胞癌基因所在的部位，则可改变细胞癌基因的结构或其调控系统，从而激活之。

癌发生的一般机理

一个细胞的恶性转化需要二次以上的突变，恶性细胞在以后的发展中形成增殖优势而形成克隆，所以恶性肿瘤都是克隆起源的。

从分子水平来看：一方面是细胞癌基因的激活，促进细胞增殖，使正常细胞转化为恶性；

另一方面，是抑癌基因的缺失或失活，也促进细胞恶变。

这两方面的变化都是癌发生所不可缺少的事件，而癌的发生是一个多基基因、多阶段的过程，另外环境因素也促进或抑制肿瘤的发生。视网膜母细胞瘤发生机制：

通过遗传或体细胞突变获得一个突变的等位基因不足以引发视网膜母细胞瘤，另一等位基因也失去功能才可使细胞越过检验点进行增殖，进而发展成视网膜母细胞瘤。

Organization of The Human Genome

Mitochondrial Genome

?Contains 37 genes (28 by H strand, 9 by L strand), tightly packed, no no introns

?Transcription starts from common promoters

?24 out of 37 non-coding RNA

?13 out of 37 protein-coding

The Human Nuclear and Mito. Genomes

基因数目估计的难度很大：nocRNA,大的基因外显子分布广泛，一些基因低表达或在特意组织或某发育阶段表达

蛋白质编码基因的特点：、

长度和内部结构即内外显子的比例有很大差别

不同基因间有重叠

基因家族聚集和分散在不同染色体上

基因家族可以按序列的范围和蛋白质结构的相似性分类

基因复制导致多基因家族和假基因和假基因片段

假基因是与功能性正常基因有重要序列同源性的有缺陷的基因拷贝。

未加工的假基因（nonprocessedpseudogenes）的特点

①有内含子

②可以转录（如果启动子等完整）

③与功能基因一般在同一染色体

④产生于基因重复

经过加工的假基因（processed pseudogenes）的特点

①无内含子

②两侧有同向重复序列

③与功能基因的调控序列没有同源关系

④3‘端有poly(A)尾

转座子的特点：

点缀于整个人基因组，位置不断变化，整个基因组的40%，存在于外显子内含子等之中。：

satellite DNA

定义1：真核细胞染色体具有的高度重复核苷酸序列的DNA。总量可占全部DNA的10%以上，主要存在于染色体的着丝粒区域，通常不被转录。因其碱基组成中GC含量少，具有不同的浮力密度，在氯化铯密度梯度离心后呈现与大多数DNA有差别的“卫星”带而得

名。高度重复的DNA:异染色质：在亚染色体区域的大量重复，在整个生命周期中保持高度压缩，不包含基因

转座子：有复制型转座子产生，占基因组46%，广泛分布于整个基因组，基因外，内含子，编码区,UTR.

?

的转换或替换。Minisatellites or VNTRs (Variable Numbers of Tandem Repeats)

?Microsatellites or SSRs (Simple Sequence Repeats) or STRs (Short Tandem Repeats)

?Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs)and Restriction Fragment Length Polymorphisms (RFLPs)

?Copy number variation (CNVs)

The Most Informative Types of Genetic Variation短串联重复序列STR

VNTR

?aka: Minisatellite Repeats

? 5 to 50 Alleles: Very informative

?Heterozygosity: 50-90%

?Usually Extragenic

?Detection method:

?Some PCR-Based

?Others Southern Blot

STRs Used to LinkInheritancewithDiseasePhenotype联系遗传与疾病表型

是连锁分析的marker，其定位已确定所以可以用来标记

SNP Numerically the most abundant type of genetic variant最丰富的基因多样性但非携带信息最多的

基因

? A modern working definition of a gene: a locatable region of genomic sequence, corresponding to a unit of inheritance, which is associated with regulatory regions, transcribed regions, and or other functional sequence regions

?Both RNA and proteins are products of the expression of the gene

定义一个基因的两个关键点：携带信息（DNA/RNA）;产生功能产物RNA/蛋白质

启动子的结构：核心启动子不必包括所有原件而且各元件的位位置变异很大，如人胰岛素基因的启动子有很多原件在不同组织中被不同的转录因子所识别和结合。

选择性剪接的结果：亚型;由于启动子具有组织特异性，通过选择不同的启动子不同的剪接方式是同一个基因产生不同的蛋白质产物。RNA编辑：在前提RNA中碱基的缺失插入或替换，两种：脱氨基作用c边为u，尿嘧啶的插入。

基因印记由DNA得甲基化介导，卵子中的印记始终与母源相同，精子与父相同。

?基因突变类型：量的改变

?缺失/插入

?重复

?融合

?质的改变

?单核苷酸取代

?动态突变

?易位、倒位

Loss of Heterozygosity (LOH)：一个有害突变和正常等位基因的杂合子，由于正常等位基因的突变成为有害的杂合子或有害突变和突变等位基因的杂合子。

基因量的改变：如非等位基因的同源重组。

微小缺失综合征

Microdeletion syndrome

?又称连续缺失综合征，用传统的细胞遗传学在显微镜下难以辨认的染色体上某些基因的缺失。多个基因的计量效应才能显示出变形的改变。

?这种由双亲性别决定的基因功能上的差异被称之为遗传印记(genetic imprinting)或亲代印记(parental imprinting, PI)。

?Duplication: The presence of an extra segment of DNA, resulting in redundant copies of a portion of a gene, an entire gene, or a series of genes, usually caused by unequal crossing-over during gene replication when gametes are formed in meiosis

副本：在配子形成过程中的减数分裂中由于基因的不平衡重组导致一个基因或一系列基因的一部分多余的拷贝。

突变的类型：插入，缺失，动态突变，剪接突变，调控突变

启动子处突变导致转录水平的提高或降低，外显子突变导致氨基酸顺序或转录提前终止，内含子边缘突变导致剪接信号改变。

导致的结果：同义（密码通用性），错意(氨基酸改变)，无意（终止密码提前出现），框移，动态

Anticipation早现

疾病的严重程度一大比一代更高，或疾病出现的年龄一代比一代更早，往往见于三核苷酸的动态突。

De Novo Mutation新生突变

由于配子或受精卵的突变使某种疾病第一次在一个家族中某个成员中出现。

Allelic heterogeneity 指相同基因座上的基因发生不同突变所引起的相同或者相似的表型。

?For molecular pathology, the important thing is not the sequence of a mutant allele but its effect分子病理学重要的是突变引起的效应

?Loss-of-function mutation (LOF)功能丢失

?The product has reduced or no function功能减少后消失

?Allelic heterogeneity is a common feature of LOF phenotype等位基因异质性（一个基因座位上的不同突变引