分子生物学技术在遗传病诊断中的应用

2020-01-07谢乐阳

科学咨询 2020年38期

谢乐阳

（贵州医科大学神奇民族医药学院贵州贵阳 550004）

遗传病是由于遗传物质结构或功能改变所导致的疾病，常为先天性，但也可后天发病。为了避免遗传病的出现，临床通过实验室的基因诊断以及基因分析加以确认，这就是我们常听到的分子诊断或DNA诊断。下面我们针对分子生物学技术在遗传病诊断中的应用情况进行总结分析，以此为临床上有需要的人士提供参考。

一、分子生物学技术的理论基础

DNA分子空间结构于1953年被首次确立下来，这是分子生物学技术的理论基础。DNA的双螺旋结构、碱基互补配对及其顺序都暗藏了人体丰富的遗传信息，并在一定程度上决定了DNA分子能够进行损伤修复与自我复制，从而保证生命信息的传递与表达。DNA的基本结构与碱基互补配对原理奠定了现代分子生物技术的方法以及发展，不论是重组DNA、分子杂交，又或是聚合酶链反应与生物芯片均以此原理为基础。

二、遗传疾病的病发机理

以群体遗传学理论来分析，遗传疾病往往来自于个体遗传物质突变与遗传的对立统一。因遗传物质突变机制的不同，相同物种生物个体间将存在一些遗传物质的多态性，此类多态性也会因为物种的不断繁衍而进化。就目前临床常见的突变情况可分为下面几种：一、某个基因欠缺部分内含子或外显子；二、某区域缺失染色体；三、插入突变，从组其他部位的DNA片段插入至目的DNA序列内；四、基因的单碱基突变；五、线粒体基因组发生突变；六、基因中的某个部分重复转录，致使基因出现产物大小改变情况；七、三核苷酸重复突变。通常情况下，遗传疾病的分子突变机制都十分复杂，一般不少于两类以上情况。

三、遗传疾病诊断中分子生物学技术的运用情况

（一）运用分子生物技术诊断遗传疾病的原理

通过分子生物技术来诊断遗传疾病是当前临床的常见手段，但它出现仅几十年，仍属于新诊断技术。从传统遗传疾病诊断措施来看，通常是以临床和生物学诊断为主，这些诊断都需要根据疾病的表型来加以参考，但表型极易受到外界环境的影响，这也影响了疾病诊断的可靠性与准确性。通过分子生物技术诊断遗传疾病则是以DNA水平为参考指标来加以判断，从而可以掌握疾病的遗传本质，不仅能对表现出有害基因症状的人进行鉴别，还能鉴定未出现异常表型的有害基因，可运用于疾病的早期诊断[1]。因此，相比之下，基因诊断更加可靠、准确，诊断时间也更早。根据诊断时间来区分，可分为产前诊断、症状前及症状后诊断，其中产前诊断与症状前诊断可起到疾病的预防作用。

（二）运用分子生物技术诊断遗传疾病的措施

遗传疾病基因诊断主要分为直接检测与间接检测两类。若遗传病是因一个或有限的几个已经了解的基因突变造成，将有可能依据分子生物学技术，设计检验方法对突变位点进行了直接的检测[2]。但多数情况下，由于致病基因产生的突变呈多样化，或致病基因为微效多基因，还未进行测序以及确定，因此不能使用直接的方式加以诊断，就可使用DNA的多态性来进行间接检测，通过检测遗传标记多态性的检测来间接鉴定遗传疾病基因。如今我们常见的遗传标记有微卫生DNA序列、限制酶酶切长度多态性等，随着我国人类基因组测序工作的不断完善，SNP（单核苷酸多态性，Single Mucleotide Polymorphism）逐渐成为极具应用价值的遗传标记物，SNP的研究也成为揭示我们人类个体间遗传差异重要标记物。在遗传疾病的诊断中，为了增加基因诊断的可靠性与信息量，会在待测基因两端或内部侧翼序列中挑选出不同的遗传标记，如此便能确保间接诊断更加可靠、准确。

（三）遗传疾病基因诊断技术的发展情况

遗传病基因诊断技术的发展，可分为几个阶段：第一阶段即在上个世纪八十年代初之前，遗传病基因诊断是以DNA分子杂交法来进行的，具体为RFLP法。在突变基因座与酶切位点增减相接触时，使用特定的限制酶能将DNA切成长度与正常基因组DNA不一样的片段，此类限制酶酶切片段可以通过共显性方式来遗传，因此也被当作临床遗传标记来进行诊断。第二阶段即由kary B.Mullis（美国）等相关人员于1985年创建PCR（聚合酶链反应，Polymerase Chain Reaction）后，因此技术的操作十分便捷，只需在常规的实验条件下可对靶DNA序列进行大量扩增，使传统不易获取丰富量靶DNA问题得到解决，在分子生物学技术中也有了更大的突破，而被广泛运用于遗传疾病诊断中。同时，以聚合酶链反应为基础而衍生出了更多便捷且灵敏的基因诊断法，相对成熟有PCR-RFLP。第三阶段是以DNA chips芯片为代表的高通量密集型技术。此技术的工作原理是，若对某一基因突变进行了相关的了解，则可针对此基因的多态性位点所对应的等位基因型来设计ASO（等位基因特异性寡核苷酸）探针，通过电脑制控制的机械臂将ASO于尼龙膜或其它固相支持物表面精密排列，再经过标记DNA片段进行杂交，于激光扫描或特定显色对杂交结果展开处理，即能检测出样品的基因型[3]。