分子生物學技術在遺傳病診斷中的應用

謝樂陽

（貴州醫科大學神奇民族醫藥學院 貴州貴陽 550004）

遺傳病是由于遺傳物質結構或功能改變所導致的疾病，常為先天性，但也可后天發病。為了避免遺傳病的出現，臨床通過實驗室的基因診斷以及基因分析加以確認，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技術在遺傳病診斷中的應用情況進行總結分析，以此為臨床上有需要的人士提供參考。

一、分子生物學技術的理論基礎

DNA分子空間結構于1953年被首次確立下來，這是分子生物學技術的理論基礎。DNA的雙螺旋結構、堿基互補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分子能夠進行損傷修復與自我復制，從而保證生命信息的傳遞與表達。DNA的基本結構與堿基互補配對原理奠定了現代分子生物技術的方法以及發展，不論是重組DNA、分子雜交，又或是聚合酶鏈反應與生物芯片均以此原理為基礎。

二、遺傳疾病的病發機理

以群體遺傳學理論來分析，遺傳疾病往往來自于個體遺傳物質突變與遺傳的對立統一。因遺傳物質突變機制的不同，相同物種生物個體間將存在一些遺傳物質的多態性，此類多態性也會因為物種的不斷繁衍而進化。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含子或外顯子；二、某區域缺失染色體；三、插入突變，從組其他部位的DNA片段插入至目的DNA序列內；四、基因的單堿基突變；五、線粒體基因組發生突變；六、基因中的某個部分重復轉錄，致使基因出現產物大小改變情況；七、三核苷酸重復突變。通常情況下，遺傳疾病的分子突變機制都十分復雜，一般不少于兩類以上情況。

三、遺傳疾病診斷中分子生物學技術的運用情況

（一）運用分子生物技術診斷遺傳疾病的原理

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

（二）運用分子生物技術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了解的基因突變造成，將有可能依據分子生物學技術，設計檢驗方法對突變位點進行了直接的檢測[2]。但多數情況下，由于致病基因產生的突變呈多樣化，或致病基因為微效多基因，還未進行測序以及確定，因此不能使用直接的方式加以診斷，就可使用DNA的多態性來進行間接檢測，通過檢測遺傳標記多態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記有微衛生DNA序列、限制酶酶切長度多態性等，隨著我國人類基因組測序工作的不斷完善，SNP（單核苷酸多態性，Single Mucleotide Polymorphism）逐漸成為極具應用價值的遺傳標記物，SNP的研究也成為揭示我們人類個體間遺傳差異重要標記物。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部側翼序列中挑選出不同的遺傳標記，如此便能確保間接診斷更加可靠、準確。

（三）遺傳疾病基因診斷技術的發展情況

遺傳病基因診斷技術的發展，可分為幾個階段：第一階段即在上個世紀八十年代初之前，遺傳病基因診斷是以DNA分子雜交法來進行的，具體為RFLP法。在突變基因座與酶切位點增減相接觸時，使用特定的限制酶能將DNA切成長度與正常基因組DNA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，因此也被當作臨床遺傳標記來進行診斷。第二階段即由kary B.Mullis（美國）等相關人員于1985年創建PCR（聚合酶鏈反應，Polymerase Chain Reaction）后，因此技術的操作十分便捷，只需在常規的實驗條件下可對靶DNA序列進行大量擴增，使傳統不易獲取豐富量靶DNA問題得到解決，在分子生物學技術中也有了更大的突破，而被廣泛運用于遺傳疾病診斷中。同時，以聚合酶鏈反應為基礎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。此技術的工作原理是，若對某一基因突變進行了相關的了解，則可針對此基因的多態性位點所對應的等位基因型來設計ASO（等位基因特異性寡核苷酸）探針，通過電腦制控制的機械臂將ASO于尼龍膜或其它固相支持物表面精密排列，再經過標記DNA片段進行雜交，于激光掃描或特定顯色對雜交結果展開處理，即能檢測出樣品的基因型[3]。

四、結束語

隨著臨床分子生物學技術的發展，遺傳疾病的基因診斷技術也得到了同步發展，特別在發明PCR技術與基因芯片技術后，臨床基因診斷技術也得到了極大的提高。近些年來，隨著人類基因組計劃的逐步完善，人類遺傳疾病的研究以及基因診斷技術的發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在臨床中的普及應用。