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PCR 技术在遗传病诊断中的应用

发布时间:2022-06-07 10:29:54 阅读:13202次 来源:百度学术

  自从1985年PCR技术首次应用于遗传病基因诊断以来,已有近百种遗传病可用PCR 技术进行诊断和产前诊断,利用PCR 技术诊断遗传病的途径有五个,① 基因突变位点 的直接检出 ② 筛查与遗传病 ③ 有关的点突变 ④ 遗传多态性标记连锁分析间接诊断 ⑤ 利用cmRNA逆转录为cDNA进行分析或直接分析cmRNA。传统的基因诊断技术主要是以基因探针技术为基础而建立的一些检测方法,包括 Southerninnouthern印迹杂交,RFLP为,它们可直接分析基因的缺失和重排,亦可利 用RFLP时行连锁分析,但由于这些技术操作繁琐,探针来源困难所需设剂昂贵,且要用同抗素.完成一项诊断需要的时间亦较长,因此难于满足临床诊断的要求,限制了它在临床上的应用。PCR 技术是一种在体外的海促DNA合成技术,它能在短时间内将靶DNA 扩增百万倍,而且操用简便,省时,准确性也高,它不仅能直检突变基因,而且可与其它技术结合,使其诊断的准确性几达100%。而且不同同位素操作,能最大限度的满足临床诊断的需要。因而它已成为目前遗传病诊断的产前诊断的主要手段.。

  一、PCR 技术诊断遗传病的基本条件

  PCR 技术的基本原理是利用一对引物为介导,在体外模拟天然DNA复制过程的技术,从生化的角度来看,它是一种海促反应,因此其反应的过程中必须有酶的底物, 在这里酶为DNA聚合酶,没酶是有耐热性,底物为4种脱氯乙磷酸核菌酸。它所需要的 另一条件为引物,引物是根据已知的基因片段合成的一段20时左顺的互解序列,因此,要进行PCR 检测,除了具备酶,底物及其它基本因素外,利用已知的基因结构合 成一对引物是PCR 诊断遗传病的最基本条件,也就是说,说遗传病的基因结构必须部 分或全部清楚。

  二、利用PCR 技术诊断遗传病的途径

  (一) PCR 技术直接诊断遗传病

  对于由基因缺失突变引起的遗传病可利用缺失区域还侧的DNA序列引物直接扩增 该区域,看有无特异性的扩增产物,这对缺失部位固定的片段检测非常准确简便,只 需一对引物即可完成,而对于哪些缺失部位异质的基因则可利用多对引物进行多重PCR ,然后检查缺失带。对基因的重排来说,可通过用RT-PCR 检测mRNA的融合情况来检 出,括入亦可用PCR 方法来检出,当点突变影响到限制内性切酶切点时,可用PCR -RFL P进行分析,即将扩增产物用适当的内切酶切割,然后据电泳图谱复制判断有无内切 酶切点的改变,它比传统的RFLP检测法快速简便,且不受同位素的危害。若突变优点 及性质已知,可用PCR -ASO,3'特异PCR 及引物镱争法进行确定,而对于突变优点不清 楚或突变优点多变的基因则可用PCR -SSCP,DGGE,CDGE,TGGE,PCR -RNSE切割,化简 错配切割,异源双链分析长久法进行筛选与遗传病有关的点突变,再用PCR 循环直接测序确定突变部位和性质。

  (二) 利用连锁分析间接诊断遗传病

  在有的遗传病其基因结构庞大,基因的分子病理改变复杂或不清楚,或异质性较 高,利用PCR 技术直接检测与遗传病有关的基因点突变有一定的困难.常常利用一些基 因内或其旁侧的一些多态性标记进行连锁分析,以间接判断遗传病,常以PCR 方法进 行检测的多态性标记有以下两种:

  1、PCR -RFLP

  在人类基因组中存在着许多限制性内切酶切点,这些切点在人群中具有明显的遗 传变态性.因此可用已知DNA序列的基因内或其旁侧序列中的酶切位点多态性以PCR 方 法来检测.PCR 扩增后用相应的内切酶进行切割相应的扩增产物,通过用琼脂糖蔌聚丙 烯胺凝胶电泳技术进行电泳,分析酶切位点多态性,在家庭或黄间进行连锁分析.需 要注意的是,在用PCR -RFLP进行连锁分析时应选择那些杂合频率多,即具有较高多态 信息量的酶切位点多态性.亦可采用多个多生酶切位点联合应用。

  2、Amp-FLP

  在人类基因组中,除RFLP可作为遗传标记外还有一有用的多态性标记,即VNTR(数 目可变的串联重复序列,和STR(短的串联重复序列)。VNTR的特征是其重复的核心区内的串联重复单位为6-40nt,重复次断在不同个体有所不同重复次数变化亦较大,一般 在几次到上每次之间。STR的核心重复单痊为2-5时,其中由双核苷酸重复(CA)n或(GT) n(n从10-60次)构成的串联重复称为VNDR.有意义的是,这些串联重复序列在人群中具 有高度的遗传多态性,人群中的杂合子比例在50%以上,最高的可达90%以上,因此它仍可提供更多的多态信息量.VNTR和STR可用其两端的序列合成引物,用PCR 进行扩 增,PAGE+银染坚尔比即Amp-FLP,加之这些片段呈孟德尔或遗传,因此用之作为连锁分析的标记具有重要价值。目前Amp-FLP已广泛应用多种遗传病的连锁分析如DMD/B MD,DKU等.最近几年的研究还发现,已可是核苷酸重复的长度变异可导致许多人类疾病。目前已证实的的与人类疾病有关的致病性重复之联核苷酸有脆性×染色体综合征 (CGG)>52,肌强直性营养不良DM(CTG)>50。 利用串联重复区所测序列合成的引物即可对这些遗传病时行基因诊断.。

  三、PCR 技术在产前诊断中的应用

  (一) PCR 技术在产前诊断中的地位

  传统的产前基因诊断主要依赖于以探针为基础的Southernblotting及RFLP,以此 可诊断缺失型突变及个别的点突变.但由于其操作的复杂性及仪器设备的限制,耗时长,准确性不高,尚需同抗素标记,因而大大的限制了它所的应用.自从80年未PCR 技 术而始应用于产前基因诊断以来,随着该技术的发展,愈来愈受到人们的重视和欢迎。就目前来看,它已成为遗传病产前基因诊断的最常用技术.以此技术为基础的各种突变基因检测方法已成为遗传病基因诊断的主要手段。

  (二) PCR 产前基因诊断的途径

  1、产前基因诊断胎儿标本的来源

  由于PCR 技术本身的特点,即可不短时间内将微量的DNA扩增数百万倍,因此它适应于各种来源的DNA标本。

  (1) 羊水穿刺,在如15周后可经母亲脆壁穿刺获羊水,其内含有大量的胎儿脱细 胞5-10ml羊水即可获得足够量的PCR 分析DNA样品.

  (2) 绒毛采样,在如早期(9-12周)经阴道在B超引导采取绒毛样品,它含有丰富的 DNA.

  (3) 胎儿血液采集:有简条途径:胎儿脐静脉穿刺,胎儿锁采集.

  (4) 胎儿活检:可用穿刺取样,亦可经胎儿镜取样.可在始17-19周进行

  (5) 母外周血分离胎儿细胞,目前已用于胎儿性别的预测.

  (6) 宫颈刷取细胞.

  (7) 着床前取细胞

  2、DNA的抽提:不同组织来源有其不同的提取方法。

  3、DNA的扩增及检测

  根据不同的突变及检测目的采用不同的检测方法,但需要注意的定防止1个染造 成的假阳性结果。目前利用PCR 技术能进行产前诊断的遗传病有多种,常常采用多种 方法联合应用,如连银分析与突变点直接根态联合应用,PCR 与Southern印迹杂交联 合应用高,以求最下限度的精确。


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