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1、和地中海贫血的分子基础及产前诊断,徐湘民南方医科大学，医学遗传学教研室南方医院产前诊断和遗传病诊断技术中心,Zhongshan 2007, November 30,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,1,和地中海贫血的分子基础及产前诊断 徐湘民Zhongsha,遗传性血红蛋白病Genetic disorders of human hemoglobin 异常血红蛋白 Abnormal hemoglobin, Structural variants 地中海贫血 (地贫) Thalassemias -thalassemia -thalassemia 遗传性持续性胎儿血红蛋白 Hereditary
2、persistence of fetal hemoglobin(HPFH),地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,2,遗传性血红蛋白病地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民2,地中海贫血是全球最大的单基因遗传病之一,中国南方不同高发地区人群携带率 1 23%,研究背景,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,3,Thalassemia地中海贫血是全球最大的单基因遗传病之一,全球血红蛋白病人群负荷,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,4,全球血红蛋白病人群负荷WHO地区人口出生纯合子出生(千)非洲,中国南方地中海贫血人群携带率,Xu, et al. J Clin Pathol 2004, 57:5
3、17-22. Cai, et al. Chi J Epidemiol 2002,23:281-5.,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,5,中国南方地中海贫血人群携带率 地区携带率(%) 地贫,广州市主要出生缺陷的发生率 (1998-2001),地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,6,排序出生缺陷分析例数发生频率1先天性心脏病26019.662,Pedigree for -thalassemia in a typical family.,地中海贫血: 常染色体隐性遗传病,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,7,Pedigree for -thalassemia in,地贫是严重致死、致残
4、性遗传性血液病, 常染色体隐性遗传病 受累基因： 地贫 - 珠蛋白基因（16p13.3） 地贫 - 珠蛋白基因（11p15.3） 突变纯合子：重型地贫 - 致死 中间型地贫 - 致残 病理学基础： /链比例失衡,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,8,地贫是严重致死、致残性遗传性血液病 常染色体隐性遗传病地,地贫纯合子：致死性出生缺陷,重型地贫:胎儿水肿综合征 早产死胎或出生前后死亡 可导致严重产科并发症 无理想治疗方法,重型地贫 出生后1年内发病 多于未成年前因严重贫血而夭折 输血和去铁治疗可维持,代价昂贵,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,9,地贫纯合子：致死性出生缺陷重型地贫:胎儿
5、水肿综合征重型地,家系样品采集现场,中间型地贫是严重致残性遗传病,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,10,家系样品采集现场中间型地贫是严重致残性遗传病地中海贫血的分子,研究地中海贫血的意义 重症地贫患儿的出生是世界公认的公共卫生问题 通过产前诊断阻止重症患儿出生是首选预防措施 WHO优先推荐在发展中国家实施预防的遗传性疾病 预防地贫是中国南方高发区减少出生缺陷的战略需求,研究背景,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,11,研究地中海贫血的意义研究背景地中海贫血的分子基础及产前诊断徐,中国需要解决的研究主题 发展用于临床和预防的分子诊断技术 高发地区人群中的遗传流行病学调查 开展人群水平的
6、地中海贫血预防,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,12,中国需要解决的研究主题地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民1,指导制定计划,大人群监控和预防,用于基因分型,用于产前诊断,诊断 筛查 预防,地中海贫血的研究策略,研究背景,遗传流行病学调查,建立一系列诊断标准和诊断技术,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,13,指导制定计划用于基因分型用于产前诊断 诊断,地中海贫血的临床特征,小细胞低色素性溶血型贫血(中、重度)黄疸肝脾肿大 (脾大明显)骨髓扩增发育迟缓合并感染Barts 水肿胎(地贫,宫内或出生后半小时内死亡),地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,14,地中海贫血的临床特征小细胞
7、低色素性溶血型贫血(中、重度)地中,地中海贫血的血液学表型特征 RBC 参数 MCV MCH 细胞形态变化 Hb电泳分析 Hb A2 () 或 () Hb Barts Hb H () Hb E (),地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,15,地中海贫血的血液学表型特征地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘,地贫血象：红细胞着色不足、异形红细胞和骨髓成红血细胞增多症,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,16,地贫血象：红细胞着色不足、异形红细胞和骨髓成红血细胞增多症地,血红蛋白电泳图谱,1 2 3 4 5,1. 正常人HB2. 轻型地贫 3. 异常HB E 杂合子4. 新生儿HB Barts (
8、地贫标准型）5. HB H,Normal AA2 AE Barts AF HA,+,-,500V, 25min,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,17,血红蛋白电泳图谱1 2,地贫发生的分子病理学经典机制, 地贫: 基因缺失使基因功能丢失 地贫: 结构基因变异使转录异常,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,18,地贫发生的分子病理学经典机制 地贫: 基因缺失使基因功能,-50kb -10kb 0kb 10kb 20kb 30kb,(-SEA) Deletion (- 4.2) Deletion (- 3.7) Deletion,2 1,导致地贫的不同类型的基因缺失,地中海贫血的分子基础及
9、产前诊断徐湘民,19,-50kb -10kb, Globin genes affected by thalassemia deletion,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,20, Globin genes affected by tha,地贫疾病严重程度的单倍型顺序2 1T 2 1 2T1 1T ,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,21,地贫疾病严重程度的单倍型顺序地中海贫血的分子基础及产前诊断,Hematological data of the proposituse and her family members.,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,22,Hematologic
10、al data of the prop,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,23,Jia SQ, et al. J Clin Pathol,Different point mutations reducing globin gene expression,Rund. & Rachmilewitz. N. Engl. J. Med. 2005, 353:1135-46.,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,24,Different point mutations EXON,世界上不同种族的常见地贫突变类型,种 族 突变类型,地中海人 IVS-1, position 110 (G A) CD3
11、9, nonsense (CAG TAG) IVS-1, position 1 (G A) IVS-2, position 745 (C G) IVS-1, position 6 (T C) IVS-2, position 1 (G A)黑人 29, (A G); 88, (C T) Poly(A), (AATAAA AACAAA),地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,25,世界上不同种族的常见地贫突变类型 种 族,东南亚人,中国人 CD 41-42, Frameshift (CTTT) IVS-2, position 654 (C T) 28, (A G); Hb E (G A) CD17
12、, nonsense (AAG TAG) IVS-1, position 5 (G C)亚洲印地安人 IVS-1, position 5 (G C) 619-bp deletion CD 8-9, Frameshift (+G) IVS-1, position 1 (G T) CD 41-42, Frameshift (CTTT),地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,26,东南亚人,中国人 CD 41-42, Framesh,Results of blood analysis, DNA diagnosis and mRNA detection in the family members.,地
13、中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,27,SexProbandMotherFather Brother,Sequencing of the -globin gene amplified from the proband,Heterozygosity for the CT substitution at position-90 of the-globin gene,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,28,Sequencing of the -globin gen,近年来发现的部分中国南方新突变,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,29,近年来发现的部分中国南方新突变基 因 突 变,地中海贫
14、血的产前诊断, 胎儿取样技术 DNA诊断技术 -地贫的诊断 -地贫的诊断,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,30,地中海贫血的产前诊断 胎儿取样技术地中海贫血的分子基础及产,羊膜穿刺 (amniocentesis) 抽取胎儿样品示意图,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,31,羊膜穿刺 (amniocentesis) 抽取胎儿样品示意图, 植入前基因诊断 Preimplantation genetic diagnosis(PGD) 超声产前诊断 Prenatal diagnosis: Ultrasound measurement 母体外周血分离胎儿细胞进行产前诊断 Prenatal di
15、agnosis: Fetal cells in the maternal circulation 母体血浆或血清中胎儿DNA分析 Analysis of fetal DNA in maternal plasma and serum,目前及今后的胎儿产前诊断新技术,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,32, 植入前基因诊断目前及今后的胎儿产前诊断新技术地中海贫血的,Ding C, Chiu RW, Lau TK, Leung TN, Chan LC, Chan AY, Charoenkwan P, Ng IS, Law HY, Ma ES, Xu X, Wanapirak C, Sanguan
16、sermsri T, Liao C, Ai MA, Chui DH, Cantor CR, Lo YM. MS analysis of single-nucleotide differences in circulating nucleic acids: Application to noninvasive prenatal diagnosis.Proc Natl Acad Sci U S A. 2004 20;101(29):10762-7.,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,33,Ding C, Chiu RW, Lau TK, Leung,单碱基延伸产物的质谱分析,M F,F,父亲的
17、突变类型,SABER:single allele base extension reaction,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,34,单碱基延伸产物的质谱分析M FF父亲的突变类型SABE,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,35,分子量FMStandard protocol SABER p,鉴定母血浆DNA中的父亲地贫突变,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,36,Case CD 41/42IVS2 654nt 28 C,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,37,单倍型分析用于鉴定母血浆DNA中的父亲等位基因Case Mo,地中海贫血的产前诊断, 胎儿取样技术 DNA诊断技术
18、-地贫的诊断 -地贫的诊断,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,38,地中海贫血的产前诊断 胎儿取样技术地中海贫血的分子基础及产,DNA诊断技术, 多重PCR （multiplex PCR） 等位基因特异性性寡核苷酸杂交（ASO） 反向点杂交 （RDB） 变性高效液相色谱（DHPLC） 基于微孔板 (microtiter well-based ) 高通量检测 实时PCR (real-time PCR),地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,39,DNA诊断技术 多重PCR （multiplex PCR）,-50kb -10kb 0kb 10kb 20kb 30kb,(-SEA) Deleti
19、on (- 4.2) Deletion (- 3.7) Deletion,2 1,导致地贫的不同类型的基因缺失,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,40,-50kb -10kb,Location of primers and detection of -SEA deletion by gap-PCR,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,41,Location of primers and detect,Genotyping of the-SEA alleles by Gap-PCR,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,42,Genotyping of the-SEA alleles,Ch
20、ong SS, et al. Blood. 2000; 95(1):360-2.,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,43,Chong SS, et al. Blood. 2000;,寡核苷酸探针杂交技术,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,44,寡核苷酸探针杂交技术地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民44,ASO探针检测 -地贫基因诊断结果,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,45,ASO探针检测 -地贫基因诊断结果 地中海贫血的分子基础及,PCR,B,B,B,B,B,B,gDNA,Hybridization,Detection,Streptavidin-POD,Color Signa
21、l,M,Membrane,ASO,N M N M N M,Substrate(TMB),反向点杂交技术,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,46,PCRBBBBBBgDNAHybridizationDete,RDB analysis: application to rapid prenatal diagnosisfor eight thalassaemia mutations.,GenotypeFather CDs41-42 (CTTT) / N MotherIVS-2-654 (CT) / N FetusCDs41-42 / IVS-2-654Normal control N / N,地中
22、海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,47,RDB analysis: application to r,Human -globin gene and the PCR amplicons,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,48,Human -globin gene and the PC,68 uniquely profiled DHPLC patterns observed from 795 DNA samples,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,49,FragmentMutation patternsNorma,实验结果,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,50,实验结果地中海贫血的
23、分子基础及产前诊断徐湘民50,实验结果,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,51,实验结果地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民51,实验结果,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,52,实验结果地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民52,实验结果,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,53,实验结果地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民53,实验结果,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,54,实验结果地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民54,中国南方和地中海贫血的预防计划人群筛查预防计划的策略 医院水平(Hospital-based)的预防计划 社区水平(community-based)的预防
24、计划 家系扩展筛查(screening extended families),地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,55,中国南方和地中海贫血的预防计划地中海贫血的分子基础及产前,Carrier screening for and thalassemia in pregnancy: the results of an 11-year prospective program in Guangzhou Maternal and Neonatal Hospital Guangzhou Maternal and Neonatal Hospital Liao C Li J Huang YN Li QM
25、Feng Q Zhong HZ Cui YYSouthern Medical University Mo QH Li LY Hua L Zhang JZ Zeng R Jia SQ Xu XM,Prenat Diagn 2004, 25:163-71,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,56,Carrier screening for and ,地贫携带者筛查及产前诊断流程,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,57,地贫携带者筛查及产前诊断流程被检对象（婚前或孕中期）血液学分,Outcomes of screening program in GZMNH 1993-2003,地中海贫血的分子
26、基础及产前诊断徐湘民,58,筛查发现的 检 测 出 的,( contd ),地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,59,筛查发现的 检 测 出 的 完,Prenatal diagnosis in 83 fetuses at-risk for thalassemia,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,60,诊断结果 基因型 例数 正常 30 杂合子,( contd ),地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,61,诊断结果 基因型 例数 纯合子或双重杂合子(总数) 18C,Results in 266 pregnancies where a precisediagnosis was achie
27、ved,* Three Hb H disease involved,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,62,胎儿诊断 产前诊断例数,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,63,Detection of the -SEA/ deleti,筛查发现的阳性孕妇或阳性夫妇 地贫1 地贫 地贫 地贫 5.7% 3.6% 4.4% 1.8%,Total of 4503 couples screened,Outcomes of screening program in GZMNH 1993-2003,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,64,筛查发现的阳性孕妇或阳性夫妇 Total o,49221 例
28、被筛查的孕妇,4587(9.3%)地贫特征/病例 2804 (5.7%) 地贫 1783 (3.6%) 地贫,139 例其他异常Hb个体44495 例正常表型个体,4503(98.2%)阳性孕妇的配偶被筛查,281(6.2%)例高风险妊娠 198 重型地贫 83 重型地贫,84(1.8%)例配偶未接受筛查,281(100%) 例高风险妊娠孕妇进入跟踪随访,4222 例非风险妊娠,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,65,49221 例被筛查的孕妇 4587(9.3%)地,269 (95.7%) 孕妇实施产前诊断 187 地贫 83 地贫(1双胞胎),72(26.7%) 孕妇要求终止妊娠 54
29、 重型地贫 18 重型地贫(1双胞胎),69 重型地贫被预防 51 水肿胎 18 重型地贫(1双胞胎),12 孕妇不接受产前诊断,197例孕妇继续妊娠,3 例HbH病出生,2例水肿胎出生,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,66,269 (95.7%) 72(26.7%) 孕妇要求终止妊娠,自行研制的东南亚型地贫链免疫学检测试剂盒,A,B,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,67,自行研制的东南亚型地贫链免疫学检测试剂,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,68,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民68,产前遗传学的临床和公共卫生问题利用有效的公共卫生教育资源，首先使医生 和公众了解更多的
30、地贫知识和知晓选择遗传 服务及其对待产前诊断的态度是我们面临的 一个重要课题；2.为满足大规模预防工作的需要，我们须大力 加强专科医生,遗传咨询师，及其他相关专业 人员的培训工作;,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,69,产前遗传学的临床和公共卫生问题地中海贫血的分子基础及产前诊断,3.预防监测系统建立过程中，要特别注重转诊、 病例登记、实验室质量控制的把关;4.政府在组织、基础建设、制定政策法规和行 政管理上的主导作用是推动预防计划的关键 因素。,( contd ),地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,70,3.预防监测系统建立过程中，要特别注重转诊、( contd,AcknowIedgments,第一军医大学 南方医科大学 广州市妇婴医院 珠海市妇幼保健医院 韶关市妇幼保健医院 广东医学院附属一医院 汕头市第二人民医院 柳州市妇幼保健医院 美国Transgenomic公司 珠海市海泰生物制药有限公司 NSFC, 973 Program 广东省科技厅, 广东省卫生厅 广州市卫生局, 四会市卫生局,地中海贫血的分子基础及产前诊断徐湘民,71,AcknowIedgments 第一军医大学 南方医科,
