分子生物學(xué)技術(shù)在遺傳病診斷中的應(yīng)用

謝樂陽

（貴州醫(yī)科大學(xué)神奇民族醫(yī)藥學(xué)院 貴州貴陽 550004）

遺傳病是由于遺傳物質(zhì)結(jié)構(gòu)或功能改變所導(dǎo)致的疾病，常為先天性，但也可后天發(fā)病。為了避免遺傳病的出現(xiàn)，臨床通過實(shí)驗(yàn)室的基因診斷以及基因分析加以確認(rèn)，這就是我們常聽到的分子診斷或DNA診斷。下面我們針對分子生物學(xué)技術(shù)在遺傳病診斷中的應(yīng)用情況進(jìn)行總結(jié)分析，以此為臨床上有需要的人士提供參考。

一、分子生物學(xué)技術(shù)的理論基礎(chǔ)

DNA分子空間結(jié)構(gòu)于1953年被首次確立下來，這是分子生物學(xué)技術(shù)的理論基礎(chǔ)。DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)、堿基互補(bǔ)配對及其順序都暗藏了人體豐富的遺傳信息，并在一定程度上決定了DNA分子能夠進(jìn)行損傷修復(fù)與自我復(fù)制，從而保證生命信息的傳遞與表達(dá)。DNA的基本結(jié)構(gòu)與堿基互補(bǔ)配對原理奠定了現(xiàn)代分子生物技術(shù)的方法以及發(fā)展，不論是重組DNA、分子雜交，又或是聚合酶鏈反應(yīng)與生物芯片均以此原理為基礎(chǔ)。

二、遺傳疾病的病發(fā)機(jī)理

以群體遺傳學(xué)理論來分析，遺傳疾病往往來自于個體遺傳物質(zhì)突變與遺傳的對立統(tǒng)一。因遺傳物質(zhì)突變機(jī)制的不同，相同物種生物個體間將存在一些遺傳物質(zhì)的多態(tài)性，此類多態(tài)性也會因?yàn)槲锓N的不斷繁衍而進(jìn)化。就目前臨床常見的突變情況可分為下面幾種：一、某個基因欠缺部分內(nèi)含子或外顯子；二、某區(qū)域缺失染色體；三、插入突變，從組其他部位的DNA片段插入至目的DNA序列內(nèi)；四、基因的單堿基突變；五、線粒體基因組發(fā)生突變；六、基因中的某個部分重復(fù)轉(zhuǎn)錄，致使基因出現(xiàn)產(chǎn)物大小改變情況；七、三核苷酸重復(fù)突變。通常情況下，遺傳疾病的分子突變機(jī)制都十分復(fù)雜，一般不少于兩類以上情況。

三、遺傳疾病診斷中分子生物學(xué)技術(shù)的運(yùn)用情況

（一）運(yùn)用分子生物技術(shù)診斷遺傳疾病的原理

通過分子生物技術(shù)來診斷遺傳疾病是當(dāng)前臨床的常見手段，但它出現(xiàn)僅幾十年，仍屬于新診斷技術(shù)。從傳統(tǒng)遺傳疾病診斷措施來看，通常是以臨床和生物學(xué)診斷為主，這些診斷都需要根據(jù)疾病的表型來加以參考，但表型極易受到外界環(huán)境的影響，這也影響了疾病診斷的可靠性與準(zhǔn)確性。通過分子生物技術(shù)診斷遺傳疾病則是以DNA水平為參考指標(biāo)來加以判斷，從而可以掌握疾病的遺傳本質(zhì)，不僅能對表現(xiàn)出有害基因癥狀的人進(jìn)行鑒別，還能鑒定未出現(xiàn)異常表型的有害基因，可運(yùn)用于疾病的早期診斷[1]。因此，相比之下，基因診斷更加可靠、準(zhǔn)確，診斷時間也更早。根據(jù)診斷時間來區(qū)分，可分為產(chǎn)前診斷、癥狀前及癥狀后診斷，其中產(chǎn)前診斷與癥狀前診斷可起到疾病的預(yù)防作用。

（二）運(yùn)用分子生物技術(shù)診斷遺傳疾病的措施

遺傳疾病基因診斷主要分為直接檢測與間接檢測兩類。若遺傳病是因一個或有限的幾個已經(jīng)了解的基因突變造成，將有可能依據(jù)分子生物學(xué)技術(shù)，設(shè)計(jì)檢驗(yàn)方法對突變位點(diǎn)進(jìn)行了直接的檢測[2]。但多數(shù)情況下，由于致病基因產(chǎn)生的突變呈多樣化，或致病基因?yàn)槲⑿Ф嗷?，還未進(jìn)行測序以及確定，因此不能使用直接的方式加以診斷，就可使用DNA的多態(tài)性來進(jìn)行間接檢測，通過檢測遺傳標(biāo)記多態(tài)性的檢測來間接鑒定遺傳疾病基因。如今我們常見的遺傳標(biāo)記有微衛(wèi)生DNA序列、限制酶酶切長度多態(tài)性等，隨著我國人類基因組測序工作的不斷完善，SNP（單核苷酸多態(tài)性，Single Mucleotide Polymorphism）逐漸成為極具應(yīng)用價值的遺傳標(biāo)記物，SNP的研究也成為揭示我們?nèi)祟悅€體間遺傳差異重要標(biāo)記物。在遺傳疾病的診斷中，為了增加基因診斷的可靠性與信息量，會在待測基因兩端或內(nèi)部側(cè)翼序列中挑選出不同的遺傳標(biāo)記，如此便能確保間接診斷更加可靠、準(zhǔn)確。

（三）遺傳疾病基因診斷技術(shù)的發(fā)展情況

遺傳病基因診斷技術(shù)的發(fā)展，可分為幾個階段：第一階段即在上個世紀(jì)八十年代初之前，遺傳病基因診斷是以DNA分子雜交法來進(jìn)行的，具體為RFLP法。在突變基因座與酶切位點(diǎn)增減相接觸時，使用特定的限制酶能將DNA切成長度與正?；蚪MDNA不一樣的片段，此類限制酶酶切片段可以通過共顯性方式來遺傳，因此也被當(dāng)作臨床遺傳標(biāo)記來進(jìn)行診斷。第二階段即由kary B.Mullis（美國）等相關(guān)人員于1985年創(chuàng)建PCR（聚合酶鏈反應(yīng)，Polymerase Chain Reaction）后，因此技術(shù)的操作十分便捷，只需在常規(guī)的實(shí)驗(yàn)條件下可對靶DNA序列進(jìn)行大量擴(kuò)增，使傳統(tǒng)不易獲取豐富量靶DNA問題得到解決，在分子生物學(xué)技術(shù)中也有了更大的突破，而被廣泛運(yùn)用于遺傳疾病診斷中。同時，以聚合酶鏈反應(yīng)為基礎(chǔ)而衍生出了更多便捷且靈敏的基因診斷法，相對成熟有PCR-RFLP。第三階段是以DNA chips芯片為代表的高通量密集型技術(shù)。此技術(shù)的工作原理是，若對某一基因突變進(jìn)行了相關(guān)的了解，則可針對此基因的多態(tài)性位點(diǎn)所對應(yīng)的等位基因型來設(shè)計(jì)ASO（等位基因特異性寡核苷酸）探針，通過電腦制控制的機(jī)械臂將ASO于尼龍膜或其它固相支持物表面精密排列，再經(jīng)過標(biāo)記DNA片段進(jìn)行雜交，于激光掃描或特定顯色對雜交結(jié)果展開處理，即能檢測出樣品的基因型[3]。

四、結(jié)束語

隨著臨床分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，遺傳疾病的基因診斷技術(shù)也得到了同步發(fā)展，特別在發(fā)明PCR技術(shù)與基因芯片技術(shù)后，臨床基因診斷技術(shù)也得到了極大的提高。近些年來，隨著人類基因組計(jì)劃的逐步完善，人類遺傳疾病的研究以及基因診斷技術(shù)的發(fā)展也找到了新的方向，并在一定程度上推動了遺傳疾病基因技術(shù)在臨床中的普及應(yīng)用。