基因诊疗与基因治疗培训课件.ppt
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1、基因诊疗与基因治疗基因诊疗与基因治疗n第一节第一节 基因诊断学基础基因诊断学基础n第二节第二节 遗传病的基因诊断遗传病的基因诊断n第三节第三节 肿瘤的基因诊断肿瘤的基因诊断n第四节第四节 基因诊断在法医学上的应用基因诊断在法医学上的应用 n第五节第五节 基因治疗的概念及策略基因治疗的概念及策略 本章内容提要本章内容提要2基因诊疗与基因治疗第一节第一节 基因诊断学基础基因诊断学基础Basis of Gene Diagnostics3基因诊疗与基因治疗基因诊断之父基因诊断之父简悦威简悦威 1976年加州大学华裔年加州大学华裔科学家科学家 Kan YW用核酸分子用核酸分子杂交技术首次对一例杂交技术首
2、次对一例地中地中海贫血进行诊断。海贫血进行诊断。4基因诊疗与基因治疗一、一、基因诊断的概念、特点及临床意义基因诊断的概念、特点及临床意义 定义:定义:利用分子生物学技术,通过检测基因及基利用分子生物学技术,通过检测基因及基因表达产物的存在状态,对人体疾病作出诊断因表达产物的存在状态,对人体疾病作出诊断的方法。的方法。基因诊断检测的目标分子是基因诊断检测的目标分子是DNADNA、RNARNA,也可以是蛋白质或者多肽。也可以是蛋白质或者多肽。5基因诊疗与基因治疗诊断依据诊断依据(遗传物质改变遗传物质改变),如病毒基因及,如病毒基因及其转录产物在体内从无到有、癌基因表达水平其转录产物在体内从无到有、
3、癌基因表达水平从低到高;从低到高;,如点突变引起基因失活、染色,如点突变引起基因失活、染色体转位引起基因异常激活或灭活。体转位引起基因异常激活或灭活。6基因诊疗与基因治疗基因诊断的特点基因诊断的特点n 高特异性高特异性n 高灵敏性高灵敏性n 早期诊断性早期诊断性n 应用广泛性应用广泛性7基因诊疗与基因治疗二、基因诊断中常用的分子生物学技术二、基因诊断中常用的分子生物学技术 核酸分子杂交(核酸分子杂交(Nucleic acid hybridization)聚合酶链式反应聚合酶链式反应(PCR)单链构象多态性(单链构象多态性(SSCP)限制性片段长度多态性(限制性片段长度多态性(RFLP)DNA序
4、列测定(序列测定(DNA sequencing)生物芯片(生物芯片(biochips)Western免疫印迹(免疫印迹(Western blotting)免疫组织化学诊断免疫组织化学诊断 8基因诊疗与基因治疗(三)(三)单链构象多态性分析单链构象多态性分析(single-strand conformation polymorphism,SSCP)DNA的突变造成的突变造成DNA片段碱基序列不同,片段碱基序列不同,变性为单链后在中性聚丙烯酰胺凝胶中的构象变性为单链后在中性聚丙烯酰胺凝胶中的构象不同(单链构象多态性),利用迁移率的差别不同(单链构象多态性),利用迁移率的差别可使各种序列不同的单链分
5、离开来。可使各种序列不同的单链分离开来。9基因诊疗与基因治疗PCR-SSCP分析原理示意分析原理示意10基因诊疗与基因治疗正常人正常人纯合突变纯合突变杂合突变杂合突变+PCR-SSCP分析分析 11基因诊疗与基因治疗基因诊断中常用的分子生物学方法比较基因诊断中常用的分子生物学方法比较方法方法特点特点核酸分子杂交核酸分子杂交结果可靠但操作繁琐结果可靠但操作繁琐PCRPCR灵敏度、特异性高灵敏度、特异性高SSCPSSCP操作简便、检出率不高操作简便、检出率不高RFLPRFLP结果可靠但限制较多结果可靠但限制较多DNADNA测序测序可自动化可自动化生物芯片生物芯片效率高,成本高效率高,成本高12基因
6、诊疗与基因治疗三、三、基因诊断技术路线与方法基因诊断技术路线与方法 n直接诊断:直接分析致病基因分子结构及表直接诊断:直接分析致病基因分子结构及表达是否异常达是否异常n间接诊断:利用多态性遗传标志与致病基因间接诊断:利用多态性遗传标志与致病基因进行连锁分析进行连锁分析 根据对致病基因或相关基因的了解程度决根据对致病基因或相关基因的了解程度决定基因诊断的技术途径选择。定基因诊断的技术途径选择。13基因诊疗与基因治疗(一)直接诊断途径(一)直接诊断途径 必要条件:必要条件:被检测基因变化与疾病发生有直接因果关系被检测基因变化与疾病发生有直接因果关系 被检基因正常分子结构已被确定被检基因正常分子结构
7、已被确定 被检基因致病的分子机制(突变位点或表达变被检基因致病的分子机制(突变位点或表达变化)已知化)已知14基因诊疗与基因治疗5/5/3/3/RFLP1.1.点突变的检测点突变的检测(1 1)有限制性内切酶位点改变)有限制性内切酶位点改变15基因诊疗与基因治疗斑点杂交、反向斑点杂交斑点杂交、反向斑点杂交AS-PCR、PCR-SSCP、PCR-ASO、PCR产物直接测序产物直接测序5/5/3/3/(2 2)无限制性酶切位点改变)无限制性酶切位点改变 16基因诊疗与基因治疗 在在DNA序列上有一段较长序列的重新排布。序列上有一段较长序列的重新排布。包括数十个碱基到数千个碱基的丢失、插入、替包括数
8、十个碱基到数千个碱基的丢失、插入、替换、重复和倒位等,以及染色体突变或畸变,包换、重复和倒位等,以及染色体突变或畸变,包括染色体的易位、缺失或染色三体(如唐氏综合括染色体的易位、缺失或染色三体(如唐氏综合征)等。征)等。2.2.基因重排的检测基因重排的检测核酸分子探针杂交与核酸分子探针杂交与PCR 17基因诊疗与基因治疗3.基因表达异常的检测基因表达异常的检测 mRNA的相对定量分析的相对定量分析 mRNA的绝对定量分析的绝对定量分析 mRNA长度分析长度分析18基因诊疗与基因治疗(二)间接诊断途径(二)间接诊断途径1.1.采用原因采用原因致病基因未知或基因结构不确定致病基因未知或基因结构不确
9、定致病突变机制不清致病突变机制不清致病位点不便检测致病位点不便检测19基因诊疗与基因治疗 DNA多态性:多态性:指群体中的指群体中的DNA分子存分子存在至少两种不同的类型,即在至少两种不同的类型,即个体间同一染色个体间同一染色体的相同位置上核苷酸序列存在一定的差异体的相同位置上核苷酸序列存在一定的差异或变异或变异。多在进化中形成,本身并不致病,只是多在进化中形成,本身并不致病,只是与某些遗传性致病基因有一定连锁关系。与某些遗传性致病基因有一定连锁关系。2.2.遗传标记遗传标记20基因诊疗与基因治疗间接诊断:检测与致病基因连锁的遗传标记间接诊断:检测与致病基因连锁的遗传标记三代遗传标记:三代遗传
10、标记:RFLP(基于核酸分子杂交技术)(基于核酸分子杂交技术)VNTR(variable number of tandem repeats);STR(short tandem repeats)SNP(single nucleotide polymorphism)21基因诊疗与基因治疗第五节第五节 基因治疗的概念及策略基因治疗的概念及策略 Concept and Strategy of Gene Therapy22基因诊疗与基因治疗23基因诊疗与基因治疗本节内容提要本节内容提要 一、基因治疗的策略一、基因治疗的策略二、基因转移技术二、基因转移技术三、基因干预三、基因干预四、基因治疗的应用研究四、
11、基因治疗的应用研究五、基因治疗的前景与问题五、基因治疗的前景与问题24基因诊疗与基因治疗 一、基因治疗的策略一、基因治疗的策略25基因诊疗与基因治疗 (一)基因置换(一)基因置换(gene replacement)定义:定义:指将特定的目的基因导入特定细胞,通指将特定的目的基因导入特定细胞,通过定位重组,导入的正常基因,以置换基因组内过定位重组,导入的正常基因,以置换基因组内原有的缺陷基因。原有的缺陷基因。目的:目的:将缺陷基因的异常序列进行桥正。将缺陷基因的异常序列进行桥正。对缺陷基因的缺陷部位进行精确的原位修复,对缺陷基因的缺陷部位进行精确的原位修复,不涉及基因组的任何改变。不涉及基因组的
12、任何改变。26基因诊疗与基因治疗(二)(二)基因添加基因添加(gene augmentation)定义定义:通过导入外源基因使靶细胞表达其本身通过导入外源基因使靶细胞表达其本身 不表达的基因。不表达的基因。类型类型:n在有缺陷基因的细胞中导入相应的正常基因,在有缺陷基因的细胞中导入相应的正常基因,而细胞内的缺陷基因并未除去,通过导入正而细胞内的缺陷基因并未除去,通过导入正常基因的表达产物,补偿缺陷基因的功能;常基因的表达产物,补偿缺陷基因的功能;n向靶细胞中导入靶细胞本来不表达的基因,向靶细胞中导入靶细胞本来不表达的基因,利用其表达产物达到治疗疾病的目的。利用其表达产物达到治疗疾病的目的。27
13、基因诊疗与基因治疗(三)基因干预(三)基因干预(gene interference)定义:定义:采用特定的方式抑制某个基因的表达,采用特定的方式抑制某个基因的表达,或者通过破坏某个基因的结构而使之不能表或者通过破坏某个基因的结构而使之不能表达,以达到治疗疾病的目的。达,以达到治疗疾病的目的。28基因诊疗与基因治疗n定义:定义:将将“自杀自杀”基因导入宿主细胞中,这基因导入宿主细胞中,这种基因编码的酶能使无毒性的药物前体转化种基因编码的酶能使无毒性的药物前体转化为细胞毒性代谢物,诱导靶细胞产生为细胞毒性代谢物,诱导靶细胞产生“自杀自杀”效应,从而达到清除肿瘤细胞的目的。效应,从而达到清除肿瘤细胞
14、的目的。n应用:应用:是恶性肿瘤基因治疗的主要方法之一。是恶性肿瘤基因治疗的主要方法之一。(四)自杀基因治疗(四)自杀基因治疗(Suicide Gene Therapy)29基因诊疗与基因治疗自杀基因的作用机制自杀基因的作用机制 30基因诊疗与基因治疗 (五)基因免疫治疗(五)基因免疫治疗 通过将抗癌免疫增强的细胞因子或通过将抗癌免疫增强的细胞因子或MHC基因导入肿瘤组织,以增强肿瘤微环境中的基因导入肿瘤组织,以增强肿瘤微环境中的抗癌免疫反应。抗癌免疫反应。31基因诊疗与基因治疗二、基因转移技术二、基因转移技术 32基因诊疗与基因治疗基因治疗的两种途径基因治疗的两种途径载体载体目的基因目的基因
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