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1、Clinic genetics,临 床 遗 传,临床遗传学：运用医学遗传学理论知识，通过家系调查和各项临床检查来诊断、治疗和预防遗传病。一、遗传病的诊断二、遗传病的治疗三、遗传病的预防,第一节 遗传病的诊断,一、遗传病诊断的类型及手段1、临症诊断(symptomatic diagnosis)指在遗传病的临床症状出现后所作的诊断。1）一般手段：病史、症状、体征、常规的实验室检查2）特殊手段：系谱分析、核型分析、生化分析、基因诊断,系谱分析单基因、多基因；显性、隐性；常染色体、性染色体；表现度；外显率；隔代遗传；遗传方式；发病风险。染色体检查标本外周血、绒毛、羊水、活检组织。分带G-,R-,C-,
2、荧光原位杂交(FISH)分析数目、结构（易位、缺失、倒位)指征原因不明的智力障碍、发育畸形、多发性流产、原发性不育、某些肿瘤,生化检查 主要用于分子病和先天性代谢缺陷。基因诊断直接诊断被检者的DNA或RNA。间接遗传标记检测多态性，连锁分析 基因诊断技术：PCR,RFLP,分子杂交,分子测序,2、症状前诊断(presymptomatic diagnosis),指在遗传病的临床症状出现前所作的诊断。有些常染色体显性遗传病的杂合子个体发病时往往已经生儿育女，如能在可疑杂合子个体生育之前就作出诊断，就能避免影响子代。1、家系调查和系谱分析2、DNA分析,3、出生前诊断(prenatal diagno
3、sis),是以羊膜穿刺和绒毛膜取样术为主要手段，对羊水、羊水细胞及绒毛膜进行遗传学分析，以判断胎儿的染色体或基因等是否正常。,1)夫妇之一有染色体畸变，特别是平衡易位携带者，或夫妇核型正常，但曾生育过染色体病患儿的孕妇；2)35岁以上的高龄孕妇；3)夫妇之一有开放性神经管畸形，或生过这种畸形儿的孕妇；4)夫妇之一有先天性代谢缺陷，或生过这种患儿的孕妇；,出生前诊断的对象,5)X连锁遗传病基因携带者孕妇；6)有原因不明的习惯性流产史的孕妇；7)羊水过多的孕妇；8)夫妇之一有致畸接触史的孕妇；9)具有遗传病家族史，又系近亲婚配的孕妇。,出生前诊断的途径和方法,超声诊断仪检查：任何时候羊膜穿刺术：1
4、418周绒毛取样术：79周脐带穿刺术：18周胎儿镜检查：1518周X线照相术：16周从母血中分离胎儿细胞：1216周,4、着床前诊断,是在受精6天胚胎着床前对处于卵裂期的胚胎进行检测。最佳取样时间在受精后的第3天前（4-8个细胞时期）。优势：1)把人类遗传病控制在胚胎发育的最早阶段，避免流产患病胎儿给孕妇带来的痛苦；2)既可排除患病的胚胎，也可以排除携带者胚胎，从而使有遗传病风险的夫妇得到完全健康的子代。,二、基因诊断,1、定义通过对某个遗传病患者的某一特定基因(DNA)或其他转录物(mRNA)进行分析并作出诊断的技术。是病因的诊断。,2、策略,（1）从基因产物入手（2）从基因定位入手（3）从
5、比较正常和异常基因的差异入手,3、基因诊断的样本可以是任何有核细胞，包括：外周血白细胞、口腔粘膜细胞 活检标本、石腊包埋的组织块 沉淀细胞（唾液、痰液、尿液）羊水细胞、绒毛细胞、进入母体循环的胎儿细胞,4、基因诊断的方法,（1）DNA诊断分析静态的基因结构核酸分子杂交聚合酶链反应（PCR）(2)RNA诊断分析动态的基因表达 RT-PCR(mRNAcDNA),（1）对已知突变的基因进行检测的方法等位基因特异性寡核苷酸杂交分析(ASO)基因芯片DNA测序法动态突变分析,5、基因突变的检测方法,等位基因特异性寡核苷酸杂交分析(ASO),（2）对已知基因、未知突变的检测方法限制性片段长度多态性（RFL
6、P）变性梯度凝胶电泳（DGGE）单链构型多态性（SSCP）变性高效液相色谱检测（DHPLC）,限制性片段长度多态性（RFLP）,DNA顺序上发生变化而出现或丢失某一限制性内切酶位点，使酶切产生的片段长度和数量发生变化。,镰状红细胞贫血患者基因组的限制性酶切分析,+,0.2kb,1.15kb,1.35kb,正常人,携带着,患者,经Hind III酶切，苯丙氨酸羟化酶cDNA探针杂交,思考题：一对夫妻已生育一个苯丙酮尿症患儿及一个正常孩子，现又已怀孕，要求作产前诊断，家系成员及胎儿羊水细胞DNA用内切酶EcoR I和BamH I消化，结果如下：问胎儿正常吗？,（3）对未知基因、未知突变的检测方法外
7、显子捕获或测序技术全基因组关联分析（GWAS）,5、现状与趋势,随着人类结构基因组计划的完成，越来越多的突变基因将被发现，进一步鉴定突变基因的功能将成为基因诊断发展的必然趋势。（1）基因诊断技术的标准化问题（2）基因诊断过程中涉及的伦理问题（3）基因诊断所用资源和信息的安全性问题,第二节 遗传病的治疗,遗传病历来被认为是一类较难治疗的疾病。以往的治疗方法和常规疾病相似，包括：手术治疗、饮食、药物控制和物理疗法。然而近十年随着人们对遗传病发病机制的逐渐深入及分子生物学技术在医学中的广泛应用，使遗传病的治疗从常规治疗跨入了基因治疗，为根治遗传病带来了希望。,一、常规治疗,1、单基因病的治疗：药物及
8、饮食疗法原则：禁其所忌，去其所余和补其所缺禁其所忌：如苯丙酮尿症者低苯丙氨酸饮食去其所余：排泄剂、螯合剂、血液过滤补其所需：补充酶或其他蛋白,2、多基因病的治疗外科手术、药物或二者并用,3、染色体病的治疗常染色体病：对症治疗性染色体病：补充激素及手术矫正4、线粒体基因病的治疗原则主要采用药物治疗。5、体细胞遗传病主要包括癌症及部分先天性畸形。,二、基因治疗,1、概述定义：是指应用基因工程的技术，更换、校正或增补缺陷基因，以达到治疗遗传病的目的。,2、基因治疗的种类和策略,1）原理：纠正异常基因，使遗传病得到根治,2)基因治疗的两种形式,（1）生殖细胞基因治疗 正常基因患者的生殖细胞发育成正常个
9、体,（2）体细胞基因治疗 正常基因转移体细胞使之表达基因产物以达到治疗目的。,基因修复：定点导入外源正常基因以代替有缺陷的基因，对靶细胞基因组其他部分无任何改变。基因替代：将有功能的正常基因转移到疾病细胞或患者基因组的某个部位上，以代替缺陷基因发挥作用。目前最常用的基因治疗策略。,3）策略：,基因开放：重新开放已关闭的基因，促使与缺陷基因有类似功能的基因表达，以代替异常基因的表达。基因抑制：导入外源基因以抑制原有的有害基因表达。基因封闭：反义RNA被称为基因封条，能封闭mRNA，抑制基因表达。,体外导入（ex vivo）体外将目的基因导入细胞内再将这种基因修饰过的细胞回输病人体内使这种带外源基
10、因的细胞在体内表达达到治疗或预防的目的,导入的方式,体内导入（in vivo）外源基因直接导入体内有关的组织细胞使其进入相应的细胞并表达,3、基因治疗的步骤1）目的基因的克隆2）目的基因的转移 载体+目的基因感染宿主细胞活体直接转移(in vivo)在体转移(ex vivo)载体+正常目的基因感染宿主细胞物理：显微注射、电穿孔、微粒子轰击化学：磷酸钙沉淀、脂质体包埋生物：病毒,例：转基因动物的制备,重组基因 DNA 显微注射（体外）小鼠受精卵 回植 妊娠 仔 鼠 动物模型：转基因鼠(每个鼠细胞中都含有外源基因，按孟德尔方式遗传),clone sheep Dolly体细胞 提取 核 重组细胞 回
11、植 Dolly卵细胞 去核 细胞,病毒介导转移法 是通过转换方式完成基因转移，即以病毒为载体，将外源目的基因通过基因重组技术，组装于病毒上，让这种重组病毒去感染受体宿主细胞，这种病毒称为病毒运载体.,3）目的基因的表达 在重组病毒上装上启动子或增强子4）靶细胞的选择 造血干细胞、皮肤成纤维细胞、肝细胞、外周血淋巴细胞、血管内皮细胞、肌细胞,靶细胞须有一定条件：易于取材，自体移植无排斥危险；易于培养和导入基因；移植时不会因细胞老化而影响基因表达；重新植入后，能高速血管化，便于释放外 源基因编码的蛋白进入血管。5）安全措施 保证转移-表达系统的绝对安全,4、基因治疗须具备条件：,疾病的发病机制及相
12、应基因的结构功能了解清楚；纠正疾病的基因已被克隆，并了解该基因表达与 调控的机制与条件；导入基因具有适宜的受体细胞并能在体外有效表达；具有安全有效的转运载体和方法；,1990年9月 美国NIH的Blease和culver进行了首例人体基因治疗临床试验。患ADA缺乏症的4岁小女孩，利用反转录病毒将ADA基因转移到T淋巴细胞中，再回输。患者免疫力明显提高，取得了巨大成功。,5、基因治疗的历史,严重联合免疫缺陷(SCID),腺苷脱氨酶(ADA)缺乏,ADA-Gene+vector（逆转录病毒）重组分子 患者T Ly C IL-2刺激C分裂 导入 细胞生长分裂 10天 Gene表达 回输患儿体内 12
13、月治疗一次10个月患儿体内ADA水平达正常人的25%.治疗后患儿T细胞数上升，细胞和体液免疫功能及临床症状明显改善，随访5年仍可在患儿体内的T细胞中测得转入的载体序列，其它免疫指标检测也证实其长期作用。,Ashanti de Silva.Now 13,Ashanti was the first patient to be treated with gene therapy.,1999年，是美国首位明确由基因治疗导致丧生的患者。18岁的亚利桑那州高中毕业生泽西杰辛格因患鸟氨酸氨甲酰基转移酶（OTC）部分缺陷症在宾夕法尼亚大学接受基因治疗。研究者将携带校正基因的重组腺病毒导入患者肝脏。基因治疗4天
14、后，杰辛格出现发烧、凝血而死亡。,2002年两名患有重症联合免疫缺陷病的法国男孩在接受试验性基因治疗后罹患白血病，而基因治疗很可能是白血病发病的原因.2003年初，美国食品与药物管理局(FAD)终止了某些基因治疗试验。,基因治疗目前存在的问题,1.表达稳定性较差或丢失，错误RNA,靶细胞寿命短2.病毒载体的安全性，感染，癌变。3.表达效率不高。4.对病毒载体的免疫排斥。5.伦理问题,6、已实施或正在实施的遗传病基因治疗的代表性方案,基因治疗的新进展-干细胞基因治疗,2011年 地中海贫血症患者的干细胞基因治疗,干细胞基因治疗的成功案例,第三节 遗传病的预防,继发性预防(secondary pr
15、evention)带有某种致病基因的个体在出现临床表现之前所作的预防。如出生前筛查、新生儿筛查、携带者检出等。原发性预防(primary prevention)异常基因型出现以前所作的预防。一般通过遗传咨询的方法。,一、遗传咨询,1、遗传咨询的对象和步骤2、遗传咨询的类型3、遗传病再显危险率的估计,1、遗传咨询的对象和步骤,1）遗传咨询的对象未婚青年的婚姻指导：一方或双方的家庭里可能有遗传病患者，近亲？已婚夫妇的生育指导：一方或双方的家庭里有遗传病患者，或该夫妇已出生过遗传病患儿。,2）遗传咨询的步骤a)明确诊断b)调查记录家系（家系调查）c)分析遗传方式d)再显危险率的估计e)婚姻和生育指导
16、避孕和绝育禁止结婚可以结婚并生育，但需通过产前诊断作决定不影响结婚生育或对结婚生育影响很小领养、人工受精和胚胎移植f)定期随访,2、遗传咨询的类型,1）前瞻性遗传咨询2）回顾性遗传咨询3）强制性遗传咨询4）指令性遗传咨询5）教育性遗传咨询,3、再显危险率的估计(estimation of recurrence risk),（1）单基因遗传病的再显危险率的估计（2）染色体病的再显危险率的估计（3）多基因遗传病的再显危险率的估计（4）线粒体基因病再显危险率的估计（5）体细胞遗传病再显危险率的估计,（1）单基因病的再显危险率的估计,亲代基因型已推定时再显危险率的估计亲代基因型未能推定时再显危险率的估
17、计没有信息提供能否定亲代是杂合子有信息提供能否定亲代是杂合子,父母的基因型能推定,AD 患者通常是杂合子,AR,XD,XR重要的问题是要确定杂合子:a.男性患者的女儿b.有二个以上患儿的母亲c.虽只有一个患儿,但母系中还有此遗传病患者,XR,父母的基因型不能推定,没有信息提供能否定亲代是杂合子一般见于隐性遗传病，如AR:,没有信息提供能否定亲代是杂合子 如XR:,有信息提供能否定亲代是杂合子 如血友病A(XR)家系：,有信息提供能否定亲代是杂合子Bayes逆概率定理：前概率:按遗传方式，列出有关成员可能的基因型及各基因型的频率。是根据孟德尔分离律得出的理论概率。条件概率:在某种遗传假设特定的条
18、件下，产生某种特定情况的概率。如正常孩子数、实验室数据、年龄等。联合概率:前概率与条件概率在个体上表现的结果。等于前概率与条件概率的乘积。后概率:是一个相对概率。是在假设特定的条件下，某一联合概率在所有联合概率中所占的比率。,例一、血友病家系(XR),例二、Huntington舞蹈病家系(AD),例三、酪氨酸血症家系(AR),例四、Hurler综合征家系(AR),1/177x1/4=1/708,例五,（2）染色体病再显危险率的估计,亲代核型均正常 一般就是群体发病率双亲之一为染色体平衡易位携带者或嵌合体，子代的再显危险率就较高。如母亲的核型为45，XX,-14,-21,+t(14q21q)其生
19、殖细胞可有6种类型：23,X 22,X,-14,-21,+t(14q21q)23,X,-14,+t(14q21q)22,X,-21 23,X,-21,+t(14q21q)22,X,-14,21三体综合征的再显危险率,双亲之一为染色体病患者染色体病患者一般无生育能力，但也有例外，如21三体综合征的女性患者、先天性卵巢发育不全综合征患者、XXX综合征患者、XYY综合征患者等。子代的再显危险率一般超过群体发病率。,染色体病的再显危险率是母亲的生育年龄有关,（3）多基因病的再显危险率的估计,多基因遗传病的再显危险率是由遗传因素、环境因素共同作用决定的。当某种多基因遗传病群体发病率在0.1-1%，遗传度
20、在70-80%，患者一级亲属发病率大致是群体发病率的开方。,即Edwards公式：qr=qg,表14-17 常见多基因遗传病的经验危险率（%）,二、遗传筛查(genetic screening),1、出生前筛查（1）通过测定母体血清和羊水甲胎蛋白(AFP)筛查胎儿神经管缺陷。,（2）对35岁以上的孕妇，通过羊水细胞或绒毛膜细胞的检查，以筛查胎儿的染色体畸变。,2、新生儿筛查在新生儿期对一些遗传病进行群体筛查。如苯丙酮尿症、半乳糖血症、先天性甲减、Duchenne肌营养不良等。取样时间为出生后2周左右，取足跟内侧的血液数滴。,3、携带者检测携带者：表型正常，带有某种致病遗传结构的个体。AR遗传病
21、的杂合子个体X连锁隐性遗传病的杂合子女性AD遗传尚未外显的杂合子个体染色体平衡易位的携带者个体线粒体基因病表现型正常的杂质携带者,三、遗传登记和随访,1、遗传登记的类型(genetic register)2、遗传登记的适应症3、遗传登记的方法4、遗传随访(genetic follow-up),1、遗传登记的类型,定义：是指某一地区的遗传保健服务机构对该地区某些严重的遗传病家系进行登记的一项工作。类型：1）临床遗传登记 2）遗传流行病学登记 3）跟踪遗传登记 4）预防性遗传登记,2、遗传登记的适应症,遗传登记的适应证一般是：群体发病率相对较高，症状比较严重，且大多数发病较晚，又无很好的治疗手段的
22、遗传病。,3、遗传登记的方法,1）家系的选择2）家系的确认3）信息的记录和储存4）遗传登记的范围,4、遗传随访(genetic follow-up),是对已确诊的遗传病患者及其家属作定期的门诊检查或家访，以便动态地观察患者及其家属各成员的变化情况，同时给予必要的医疗服务。,四、遗传保健(genetic care),是遗传病最根本的原发性预防工作。它是指正常人群通过自身保护或医疗卫生来避免和防止遗传病的发生。1、防止环境污染2、纠正不良生活习惯吸烟、酗酒.,第四节 临床遗传服务中的伦理原则,一、临床遗传服务中的伦理原则,尊重（respect）自主权（automomy）知情同意权（informed
23、 consensus）隐私权保密权有利或行善的原则无害或不伤害原则公正或公平对待的原则,二、临床遗传服务中伦理原则的应用,（一）遗传咨询时伦理原则的应用 1、尊重患者的隐私权 2、自愿和知情同意 3、自主决定（二）遗传学检查时伦理原则的应用（三）基因治疗时伦理原则的应用（四）辅助生殖时伦理原则的应用 1、人工授精中应注意的伦理问题 2、体外受精和胚胎移植中应注意的伦理问题,1一对正常夫妇携带一男孩前来门诊，患儿侏儒，关节僵直，爪状手，智力发育落后，角膜混浊，经调查家系知患者的舅舅也有相同的临床表现，于10岁时死亡，患儿父系无此症患者，患儿的祖父母为表兄妹婚配。你认为此男孩患有何症？绘出该家系图
24、;这对夫妇想生第二胎，问得此症的风险多大？患儿的一个表现型正常的伯父同人群中一正常女性婚配，其子代的风险多大？（设此症的基因频率为1/1000）,思考题,试说明此家系最可能的遗传方式IV1和正常男性婚配，子代的风险？IV2和正常女性婚配，子代的风险？IV4和正常女性婚配，子代的风险？IV5再生一胎，子代风险是多少？（设此症男性群体的发病率为1/100),2.,3一个9岁男孩吃了蚕豆后12小时发生了急性溶血表现，被诊断为蚕豆病，调查其家系知患儿的曾外祖父因尿路感染服用了呋喃坦丁后发生急性溶血，并因抢救不及死亡，患儿的父母均正常，他们是姨表兄妹婚配，患儿还有一个正常的姑妈和一个正常的阿姨，患儿还有
25、一个正常的姐姐和两个正常的姨表兄弟。试绘出家系图。患儿母亲欲生第三胎，问再生此症患儿的风险有多大？患儿的阿姨欲生第三胎，再生此症患儿的风险有多大？如第三胎为患儿，第四胎的风险有多大？,附录 主要遗传性疾病中英文对照一、染色体病（一）常染色体病1 21三体综合征(Down syndrome)2 18三体综合征(Edwards syndrome)35p-综合征(Cats cry syndrome)（二）性染色体病4先天性睾丸发育不全综合征(Klinefelter syndrome)5先天性卵巢发育不全综合征(Turner syndrome)6脆性X染色体智力障碍综合征(Martin-Bell sy
26、ndrome)7真两性畸形(True hermaphroditism)8假两性畸形(Pseudohermaphroditism)1）睾丸女性化综合征(Testicular feminization syndrome)2）先天性肾上腺皮质增生症(Congenital adrenal hyperplasia),二、单基因遗传病（包括生化遗传病）（一）常染色体显性遗传病（AD）1 珠蛋白生成障碍性贫血(-thalassemia)2 家族性高胆固醇血症(Familial hyperchlesterolemia)3 Huntington舞蹈病(Huntington Chorea)4 家族性腺瘤样息肉(F
27、amilial polyposis)5 Marfan综合征(Marfan syndrome)（二）常染色体隐性遗传病（AR）6囊性纤维化（cystic fibrosis）7镰状细胞贫血(Sickle cell anemia)8珠蛋白生成障碍性贫血(-thalassemia)9苯丙酮尿症（Phenylketonuria）10半乳糖血症(Galactosemia)11粘多糖累积症I型(Mucopolysaccharidosis type I)12肝豆状核变性(Wilson disease)13眼皮肤白化病(Albinism),（三）X-伴性显性遗传病（XD）14抗维生素D佝偻病(Hypophosp
28、hatemic rickets)（四）X-伴性隐性遗传病（XR）15血友病A和B（Hemophilia A and B）16自残综合症(Lesch-Nyhan syndrome)17粘多糖累积症II型(MPS type II)18Duchenne型肌营养不良(Duchenne progressive muscular dystrophy)三、多基因病1无脑儿(Anencephaly)2脊柱裂(Spina bifida)3唇裂(Cleft lip)4腭裂(Cleft palate)5先天性幽门狭窄(Congenital pyloric stenosis),四、药物遗传1 G6PD缺乏（glucose-6-phosphate dehydrogenase deficiency,X连锁不完全显性遗传）五、线粒体基因病1 Leber遗传性视神经病(Leber hereditary optic neuropathy,LHON),
