單基因遺傳病的基因診斷和應(yīng)用研究

武艷旭

(西北民族大學(xué) 甘肅蘭州 730030)

人類之所以會(huì)患遺傳病,是因?yàn)閬碜愿阁w的精子在與來自母體的卵子相互結(jié)合,形成受精卵的過程中,受到父母雙方遺傳因素以及外界環(huán)境因素的影響,其遺傳因子發(fā)生了改變。這個(gè)受精卵個(gè)體遺傳了父母雙方所存在的一些優(yōu)良基因和缺陷基因(主要由基因突變或染色體不均等交換、插入、缺失造成),因此會(huì)使子代產(chǎn)生父母雙方的綜合遺傳性狀。遺傳病主要分為5類,其中單基因遺傳病(Monogenic Diseases)就有近7000種。我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó),單基因遺傳病在我國(guó)具有較高的發(fā)病率,達(dá)到萬分之一到十萬分之一,即每年有將近一千萬的發(fā)病人次[1]。

本文主要分析了來自父母雙方的受一對(duì)等位基因控制的單基因遺傳病的遺傳類型;單基因遺傳病的分子生物學(xué)及遺傳學(xué)快速、準(zhǔn)確檢測(cè)方法的應(yīng)用;以及該類型遺傳疾病的預(yù)防措施。僅為準(zhǔn)確、快速、高效的檢測(cè)、預(yù)防和治療單基因遺傳病提供參考。

1 單基因遺傳病的分類

1.1 常染色體顯性遺傳病

該類型單基因遺傳病為常染色體發(fā)生突變?cè)斐伞Ｓ蓙碜愿改傅纳臣?xì)胞常染色體發(fā)生突變,由父母雙方或一方遺傳給子代。該類型遺傳病為顯性遺傳病,即無論發(fā)病個(gè)體的致病基因是純合的,還是雜合的,都會(huì)使該個(gè)體產(chǎn)生病癥,因此該類型致病基因遺傳給子代的概率為50%。也就是說,子代中,男女發(fā)病比例為1:1。但根據(jù)系譜法分析,該類型疾病患者也具有少量的不規(guī)則外顯性和不規(guī)則顯性現(xiàn)象出現(xiàn)。常見的患病癥狀有先天性軟骨、成骨發(fā)育不全,多趾(指)、并趾(指),視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤,家族性高膽固醇等。

1.2 常染色體隱性遺傳病

常染色體隱性遺傳病只有當(dāng)致病基因?yàn)榧冸[性時(shí),它才能夠使該個(gè)體表現(xiàn)出發(fā)病癥狀。因此可知,只有當(dāng)父母都是具有隱性致病基因時(shí),他們的后代才能夠?yàn)榧冸[性個(gè)體。該類型疾病多發(fā)于近親婚育的后代,其子代發(fā)病率為25%。常見的病癥有先天性聾啞、半乳糖血癥、白化病等。

1.3 X染色體顯性遺傳病

該類型遺傳病的致病基因位于X染色體上,由此可知,女性患有該類型疾病的頻率要高于男性。但如若男性患有此病,那么患有該疾病的男性的所有女兒都將患有該病。該病具有交叉遺傳的特點(diǎn)。常見病癥有抗維生素D佝僂病等。

1.4 X染色體隱性遺傳病

該類型遺傳病的致病基因是位于X染色體上隱性遺傳病。由基因型分析可知,該類型疾病的患者都為男性,而女性則有可能是該隱性致病基因的攜帶者。因此患有該疾病的男性,最好與健康的女性婚育,這樣可降低后代男性的發(fā)病率。常見病癥有紅綠色盲、血友病等。

1.5 Y染色體連鎖遺傳病

Y染色體遺傳連鎖病的致病基因存在于Y染色體上。只有男性發(fā)病,表現(xiàn)為全男性遺傳的特點(diǎn)。常見的病癥有外耳道多毛等。

2 單基因遺傳病的分子生物學(xué)及遺傳學(xué)快速檢測(cè)方法的應(yīng)用

目前單基因遺傳疾病的分子生物學(xué)及遺傳學(xué)快速、準(zhǔn)確檢測(cè)方法主要有PCR(Polymerase Chain Reaction,PCR)技術(shù),基因芯片技術(shù),外顯子捕獲技術(shù)等[2]。

2.1 PCR技術(shù)在單基因遺傳疾病診斷上的應(yīng)用

單基因遺傳疾病診斷主要應(yīng)用的是PCR技術(shù),及PCR技術(shù)的衍生方法。如巢式PCR(Nested PCR),多重PCR(Multiplex PCR),熒光PCR(Fluorescemce PCR),逆轉(zhuǎn)錄PCR(Reverse transcription and polymerase chain reaction, RT-PCR)以及熒光定量PCR(Realtime fluorescence quantitative PCR,RTFQ PCR)等[3]。

各種PCR的應(yīng)用方法有差異,但歸根結(jié)底是為了能夠更好地、更精確地檢測(cè)到單基因遺傳病致病基因在染色體上的存在。如囊性纖維變性(Cystic fibrosis,CF)為常染色體隱性遺傳疾病,其被定為在染色體7d31處,可通過二重PCR的方法來來檢測(cè)該疾病基因的存在。除了PCR檢測(cè)技術(shù)在疾病診斷上的應(yīng)用,基因芯片技術(shù)以及外顯子捕獲技術(shù)近幾年也被廣泛的應(yīng)用與單基因遺傳疾病的診斷。

2.2 基因芯片技術(shù)及外顯子捕獲技術(shù)在單基因遺傳疾病診斷上的應(yīng)用

基因芯片技術(shù)是近幾年發(fā)展起來的新型技術(shù),將其應(yīng)用于單基因遺傳疾病診斷上,有別于之前的PCR診斷方法。該方法具有高效、快速、自動(dòng)化的特點(diǎn)。其更適合應(yīng)用在單基因遺傳疾病診斷。通過將獲得的患者的DNA圖譜與正常人的DNA圖譜進(jìn)行比對(duì),從而找到患者DNA圖譜上發(fā)生病變的基因[4]。如21三體綜合癥、Prader-Willi綜合癥等。

國(guó)際上首次應(yīng)用外顯子捕獲技術(shù)應(yīng)用于單基因遺傳疾病診斷,是2009年Ng等報(bào)道的導(dǎo)致米勒綜合癥的致病基因[5]。目前,已利用該技術(shù),檢測(cè)到10多個(gè)單基因遺傳疾病基因。

3 單基因遺傳疾病的預(yù)防措施

在單基因遺傳病的防治方面,目前主要有遺傳咨詢、婚姻指導(dǎo)及生育指導(dǎo)、新生兒篩查和遺傳攜帶者的檢出這幾個(gè)方面。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展及生活水平的提高,單基因遺傳病都被人們所熟知,當(dāng)我們對(duì)單基因遺傳病做好檢測(cè)、防治時(shí),影響人類健康發(fā)展的有害因素就會(huì)被克服。

[1]王培林.遺傳病學(xué).北京:人民衛(wèi)生出版社,2000:145.

[2]陳國(guó)輝.產(chǎn)前遺傳病診斷.廣東科技出版社,2002:32.

[3]孔祥東,惠蓉.單基因遺傳病產(chǎn)前基因診斷進(jìn)展、困難與對(duì)策[J].鄭州大學(xué)學(xué)報(bào) (醫(yī)學(xué)版),2008.

[4]Yoo SM, Choi JH, Lee SY, et al. Applications of DNA microarray in disease diagnostics [J]. J Microbiol Biotechnol, 2009, 19(7):635-646.

[5]Ng SB, Buckingham KJ, Lee C, et al. Exome sequencing identifies the cause of a mendelian disorder [J]. Nat Genet,2010,42(1):30-35.