基因診斷的方法1.基因診斷的方法與疾病相關(guān)的遺傳背景改變主要有兩類，一是遺傳物質(zhì)，即DNA或RNA的水平變化。例如病毒基因及其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物在人體內(nèi)的從無(wú)到有，某些腫瘤中癌基因表達(dá)水平的從低到高。二是遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化，即基因突變，如點(diǎn)突變引起的基因失活，及染色體轉(zhuǎn)位引起的基因激活或滅活等等。所以從理論上說(shuō)所有檢測(cè)基因水平或結(jié)構(gòu)的方法都應(yīng)可用于基因診斷。但如考慮其臨床適用性、靈敏度等問(wèn)題，下列幾種方法可看作是有應(yīng)用前景的基因診斷的方法。(1)核酸雜交：核酸雜交是從核酸分子混合液中檢測(cè)特定大小的核酸分子的傳統(tǒng)方法。其原理是核酸變性和復(fù)性理論。即雙鏈的核酸分子在某些理化因素作用下雙鏈解開(kāi)，而在條件恢復(fù)后又可依堿基配對(duì)規(guī)律形成雙邊結(jié)構(gòu)。雜交通常在一支持膜上進(jìn)行，因此又稱為核酸印跡雜交。根據(jù)檢測(cè)樣品的不同又被分為DNA印跡雜交（Southernblothybridization）和RNA印跡雜交（Northernblothybridization）。其基本過(guò)程包括下列幾個(gè)步驟：①制備樣品：首先需要從待檢測(cè)組織樣品提取DNA或RNA。DNA應(yīng)先用限制性內(nèi)切酶消化以產(chǎn)生特定長(zhǎng)度的片段，然后通過(guò)凝膠電泳將消化產(chǎn)物按分子大小進(jìn)行分離。一般來(lái)說(shuō)DNA分子有其獨(dú)特的限制性內(nèi)切酶圖譜，所以經(jīng)酶切消化和電泳分離后可在凝膠上形成特定的區(qū)帶。再將含有DNA片段的凝膠進(jìn)行變性處理后，直接轉(zhuǎn)印到支持膜上并使其牢固結(jié)合。這樣檢測(cè)片段在凝膠上的位置就直接反映在了轉(zhuǎn)印在膜上。RNA樣品則可直接在變性條件下電泳分離，然后轉(zhuǎn)印并交聯(lián)固定。②制備探針：探針是指一段能和待檢測(cè)核酸分子依堿基配對(duì)原則而結(jié)合的核酸片段。它可以是一段DNA、RNA或合成的寡核苷酸。在核酸雜交實(shí)驗(yàn)中，探針需要被標(biāo)記上可直接檢測(cè)的元素或分子。這樣，通過(guò)檢疫與轉(zhuǎn)印膜上的核酸分子結(jié)合上的探針?lè)肿樱纯芍辣粰z測(cè)的核酸片段在膜上的位置，也就是在電泳凝膠上的位置，也就知道了它的分子大小。③雜交：首先要進(jìn)行預(yù)雜交，即用非特異的核酸溶液封閉膜上的非特異性結(jié)合位點(diǎn)。由于轉(zhuǎn)印在膜上的核酸分子已經(jīng)是變性的分子，所以雜交過(guò)程中只需變性標(biāo)記好的探針，再讓探針與膜在特定的溫度下反應(yīng)，然后洗去未結(jié)合的探針?lè)肿蛹纯?。④檢測(cè)：檢測(cè)的方法依標(biāo)記探針的方法而異。用放射性同位素標(biāo)記的探針需要用放射自顯影來(lái)檢測(cè)其在膜上的位置；而如果是用生物素等非同位素方法標(biāo)記的探針則需要用相應(yīng)的免疫組織化學(xué)的方法進(jìn)行檢測(cè)。(2)聚合酶鏈反應(yīng)：核酸雜交反應(yīng)是一對(duì)一的反應(yīng)，即膜上有一個(gè)被檢測(cè)分子時(shí)，相應(yīng)就有一個(gè)標(biāo)記的探針?lè)肿优c它雜交。所以整個(gè)實(shí)驗(yàn)敏感性主要取決于標(biāo)記探針的質(zhì)量和雜交后的檢測(cè)方法。在優(yōu)化的條件下，核酸雜交可檢測(cè)到pg水平的靶分子，約相當(dāng)于106個(gè)分子。但是，在許多臨床情況下，即無(wú)法得到這樣的品質(zhì)和質(zhì)量。這時(shí)可以用聚合酶鏈反應(yīng)來(lái)擴(kuò)增靶分子以特異性地增加靶分子量，達(dá)到提高敏感性的目的。聚合酶鏈反應(yīng)（polymerasechainreaction,PCR）本身是在同一試管內(nèi)利用DNA聚合酶催化的反應(yīng)反復(fù)進(jìn)行同一段DNA片段的合成。聚合酶反應(yīng)的模板是待檢測(cè)核酸分子：DNA可直接用于反應(yīng)，而RNA則需要用反轉(zhuǎn)錄酶反轉(zhuǎn)錄成為cDNA，然后用作聚合酶反應(yīng)的模板。反應(yīng)的引物有兩條，分別位于待擴(kuò)增DNA片段的兩端，可啟動(dòng)相對(duì)方向的DNA合成。這樣從一個(gè)模板分子起始的話，經(jīng)過(guò)n次聚合酶反應(yīng)后就可以合成2n個(gè)模板分子。假如進(jìn)行了30輪反應(yīng)，則可從一個(gè)待檢分子合成出230，即約109個(gè)待檢分子。對(duì)于一段500個(gè)堿基對(duì)的DNA片段來(lái)說(shuō)，這大約等于1ng的DNA。所以從很小時(shí)的樣品即有可能擴(kuò)增出電泳后肉眼可見(jiàn)的產(chǎn)物。最初的聚合酶鏈反應(yīng)是用DNA聚合酶Ⅰ的Klenow片段或T4DNA聚合酶催化的。但是由于每輪反應(yīng)都需要三個(gè)溫度點(diǎn)，尤其是模板變性需在較高的溫度下進(jìn)行，所以最初的PCR需要在每輪反應(yīng)中加入DNA聚合酶。這個(gè)問(wèn)題在發(fā)現(xiàn)了耐熱DNA聚合酶（TaqDNA聚合酶）后才得以完滿的解決。TaqDNA聚合酶分離自水棲高溫菌，其最適反應(yīng)溫度為75～80攝氏度，且經(jīng)90攝氏度以上的加溫后仍可在溫度恢復(fù)后復(fù)性。所以這種酶特別適合于在不同溫度點(diǎn)進(jìn)行循環(huán)加溫與降溫而不喪失酶的活性。因此被廣泛應(yīng)用于各種PCR。2.基因治療的策略基因治療主要以兩種策略達(dá)到治療目的。其一是正?；騺?lái)糾正突變基因，也就是在原位修復(fù)缺陷基因的直接療法，此乃理想的基因治療策略，由于多種困難，目前尚未實(shí)現(xiàn)；其二是用正?；虿惶娲虏』虻拈g接療法，此法較前者難度小，也是目前眾多主張采用的策略，并已付諸臨床實(shí)踐。而就基因轉(zhuǎn)移的受體細(xì)胞不同，基因治療又有兩種途徑,即生殖（種系）細(xì)胞基因治療和體細(xì)胞基因治療。(1)生殖細(xì)胞基因治療：生殖細(xì)胞基因治療(germcellgenetherapy)是將正常基因轉(zhuǎn)移到患者的生殖細(xì)胞（精細(xì)胞、卵細(xì)胞中早期胚胎）使其發(fā)育成正常個(gè)體，顯然，這是理想的方法。實(shí)際上，這種靶細(xì)胞的遺傳修飾至今尚無(wú)實(shí)質(zhì)性進(jìn)展?；虻倪@種轉(zhuǎn)移一般只能用顯微注射，然而效率不高，并且只適用于排卵周期短而次數(shù)多的動(dòng)物，這難適用于人類。而在人類實(shí)行基因轉(zhuǎn)移到生殖細(xì)胞，并世代遺傳，又涉及倫理學(xué)問(wèn)題。因此，就人類而言，目前多不考慮生殖細(xì)胞的基因治療途徑。(2)體細(xì)胞基因治療：體細(xì)胞基因治療(somaticcellgenetherapy)是指將正?；蜣D(zhuǎn)移到體細(xì)胞，使之表達(dá)基因產(chǎn)物，以達(dá)到治療目的。這種方法的理想措施是將外源正?；?qū)氚畜w細(xì)胞內(nèi)染色體特定基因座位，用健康的基因確切地替換異常的基因，使其發(fā)揮治療作用，同時(shí)還須減少隨機(jī)插入引起新的基因突變的可能性。對(duì)特定座位基因轉(zhuǎn)移，目前還有很大困難。體細(xì)胞基因治療目前采用將基因轉(zhuǎn)移到基因組上非特定座位，即隨機(jī)整合。只要該基因能有效地表達(dá)出其產(chǎn)物，便可達(dá)到治療的目的。這不是修復(fù)基因結(jié)構(gòu)異常而是補(bǔ)償異?；虻墓δ苋毕?，這種策略易于獲得成功?；蛑委熤凶鳛槭荏w細(xì)胞的體細(xì)胞，多采取離體的體細(xì)胞，先在體外接受導(dǎo)入的外源基因，在有效表達(dá)后，再輸回到體內(nèi)，這也就是間接基因治療法。體細(xì)胞基因治療不必矯正所有的體細(xì)胞，因?yàn)槊總€(gè)體細(xì)胞都具有相同的染色體。有些基因只在一種類型的體細(xì)胞中表達(dá)，因此，治療只需集中到這類細(xì)胞上。其次，某些疾病，只需少量基因產(chǎn)物即可改善癥狀，不需全部有關(guān)體細(xì)胞都充分表達(dá)。3.轉(zhuǎn)基因作物會(huì)變成超級(jí)雜草嗎科學(xué)家經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因作物在野外不能很好的存活。該結(jié)論減輕了對(duì)這種“超級(jí)雜草”可能的瘋狂生長(zhǎng)存有的疑慮。從1990年開(kāi)始起，科學(xué)家便對(duì)轉(zhuǎn)基因作物在野外的生存能力進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，被研究的轉(zhuǎn)基因作物主要是第一代轉(zhuǎn)基因作物，如玉米、甜菜、油菜和馬鈴薯?？茖W(xué)家通過(guò)對(duì)比種植實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，除一塊馬鈴薯外，其他所有的轉(zhuǎn)基因作物，在不到四年內(nèi)都自然死亡了，這種狀況過(guò)去十年都是如此，而能存活的馬鈴薯都是非轉(zhuǎn)基因品種。研究人員在英國(guó)科學(xué)周刊《自然》上撰文指出，“從來(lái)沒(méi)有發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)基因作物比傳統(tǒng)的非轉(zhuǎn)基因作物有更強(qiáng)的耐受力或繁殖性”。親子鑒定測(cè)試的常見(jiàn)問(wèn)題(1)什么是DNA親子鑒定測(cè)試?DNA(脫氧核糖核酸)是人身體內(nèi)細(xì)胞的原子物質(zhì)，每個(gè)原子有46條染色體,另外,男性的精子細(xì)胞和女性的卵子,各有23條染色體,當(dāng)精子和卵子結(jié)合的時(shí)候，這46個(gè)原子染色體就制造一個(gè)生命,因此,每人從生父處繼承一半的分子物質(zhì),而另一半則從生母處獲得。DNA親子鑒定測(cè)試與傳統(tǒng)的血液測(cè)試有很大的不同，它可以在不同的樣本上進(jìn)行測(cè)試,包括血液、腮腔細(xì)胞、組織細(xì)胞樣本和精液樣本。由于血液型號(hào),例如A型、B型、O型或Rh型,在人類中比較普遍,用于分辨每一個(gè)人,便不如DNA親子鑒定測(cè)試有效。除了同卵雙胞胎外,每人的DNA是獨(dú)一無(wú)二的。由于它這樣獨(dú)特,就好像指紋一樣,用于親子鑒定,DNA是最為有效的方法。我們的結(jié)果通常是比法庭上要求的還準(zhǔn)確10到100倍。（2）DNA親子鑒定有多準(zhǔn)確?DNA親子鑒定是目前親子測(cè)試中最準(zhǔn)確的一種。如果小孩和測(cè)試男子的DNA模式在一個(gè)或多個(gè)的DNA探針上不吻合,那么被測(cè)試男子便被100%排除，他不可能是孩子的生父。如果是母親,孩子和被測(cè)試父親的DNA模式完全吻合,那么我們可以計(jì)算出%或更大的或然率。這個(gè)結(jié)果證明他是小孩的親生父親。大部分的美國(guó)法庭接受90%或然率作為生父證明的證據(jù)。5.國(guó)外生物醫(yī)藥的發(fā)展動(dòng)向綜述國(guó)外生物醫(yī)藥的最新發(fā)展動(dòng)向突出表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）克隆技術(shù):1997年克隆羊“多利”的出現(xiàn)使人類的克隆技術(shù)出現(xiàn)劃時(shí)代的革命。1999年4月，美國(guó)的研究人員將得自成年人的骨髓干細(xì)胞在體外成功培養(yǎng)，并分化為軟骨、脂肪和骨骼細(xì)胞。采用該技術(shù)開(kāi)發(fā)以干細(xì)胞為基礎(chǔ)的再生藥物將具有龐大的市場(chǎng)，可治療軟骨損傷、骨折愈合不良、心臟病、癌癥和衰老引起的退化癥等疾病。（2）藥物基因組學(xué)：藥物基因組學(xué)利用基因組學(xué)和生物信息學(xué)研究獲得的有關(guān)病人和疾病的詳細(xì)知識(shí)，針對(duì)某種疾病的特定人群設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)最有效的藥物，以及鑒別該特定人群的診斷方法，使疾病的治療更有效、更安全。采取這種策略，醫(yī)藥公司可以針對(duì)一種疾病的不同亞型，生產(chǎn)同一種藥物的一系列變構(gòu)體，從而真正實(shí)現(xiàn)“對(duì)癥下藥”，使功效和適應(yīng)癥十分明確，可以減少臨床試驗(yàn)病人數(shù)和費(fèi)用，縮短臨床審批周期。（3）基因治療：基因治療就是將外源基因通過(guò)載體導(dǎo)入人體內(nèi)并在體內(nèi)（器官、組織、細(xì)胞等）表達(dá)，從而達(dá)到治病目的?；蛑委熛破鹆艘粓?chǎng)臨床醫(yī)學(xué)革命，為治療包括遺傳病、重要病毒性傳染病、惡性腫瘤等在內(nèi)的、目前尚無(wú)理想方法治療的疾病開(kāi)辟了廣闊前景，隨著“后基因組”的到來(lái)，基因治療有可能在21世紀(jì)20年代以前成為臨床醫(yī)學(xué)上常規(guī)治療手段之一。目前國(guó)外臨床研究主要集中在遺傳病、心血管疾病、腫瘤、艾滋病、血友病和囊性纖維化等疾病上，但臨床效果不明顯。（4）血管發(fā)生：用于治療癌癥的血管發(fā)生抑制因子。（5）艾滋病疫苗。（6）人類基因組計(jì)劃。6.基因療法基因療法是治療分子病的最先進(jìn)手段，在很多情況下也是唯一有效的方法。如果說(shuō)公共健康措施和衛(wèi)生制度的建立、目前麻醉術(shù)在外科手術(shù)中的應(yīng)用以及疫苗和抗生素的問(wèn)世稱得上是醫(yī)學(xué)界的三次革命，那么分子水平上的基因治療無(wú)疑是第四次白色大革命?；蛑委煹幕径x是用正常基因取代病人細(xì)胞中的缺陷基因，以達(dá)到戰(zhàn)勝分子病的目的。分子病根據(jù)病變基因所處的細(xì)胞類型可分為遺傳性分子病和非遺傳性分子病兩大類。前者的病變基因位于生殖細(xì)胞中，具有遺傳傾向性，如血友?。缓笳叩牟∽兓騽t定位于體細(xì)胞內(nèi)，如大多數(shù)的癌癥及病毒感染疾病。用于基因治療的基因根據(jù)其功能及作用方式可分為以下三大類：(1)正常基因：從健康人體內(nèi)分離克隆正?；颍蛲ㄟ^(guò)同源重組方式置換病變基因，或依靠其表達(dá)產(chǎn)物彌補(bǔ)病變基因的非功能性蛋白的生理作用。這類基因通常用于矯正各種基因缺陷型的遺傳病，如血友病、地中海貧血病以及由腺苷脫氨酶、基因缺陷所致的重度聯(lián)合免疫缺陷癥等。（2）反義基因：用于治療病毒感染或腫瘤疾病，從某種意義上來(lái)說(shuō)，這兩大類病均屬于獲得性分子病。反義基因的體內(nèi)表達(dá)產(chǎn)物——反義ＲＮＡ，或與病毒的激活因子編碼基因互補(bǔ)，如艾滋?。龋桑郑换蚺c腫瘤基因的ｍＲＮＡ互補(bǔ)，如食道癌癌基因ｃｍｙｃ，從而阻斷其表達(dá)。（3）自殺基因：用于治療癌癥。很早人們就發(fā)現(xiàn)在病毒、細(xì)菌和真菌中存在一些酶，它們能將細(xì)胞中一些原本無(wú)毒的代謝物轉(zhuǎn)化為毒性化合物，而這些酶在動(dòng)物體內(nèi)是不存在的。如果將它們轉(zhuǎn)入腫瘤細(xì)胞，再輔以原代謝物或藥物，就能殺滅癌細(xì)胞，因此這類酶稱為自殺酶，相應(yīng)的基因則為自殺基因。7.中國(guó)生命科學(xué)的現(xiàn)狀與展望中國(guó)科學(xué)院副院長(zhǎng)陳竺院士在“中國(guó)生命科學(xué)的現(xiàn)狀與展望”一文中，主要論述了中國(guó)生命科學(xué)的重點(diǎn)領(lǐng)域及成就，分析了中國(guó)生命科學(xué)和生物技術(shù)發(fā)展中需注意的問(wèn)題，并預(yù)言中國(guó)完全有能力跨入世界生命科學(xué)和生物技術(shù)強(qiáng)國(guó)的行列。陳竺院士在文章中首先指出，基因組學(xué)、生物信息學(xué)、重大疾病相關(guān)基因的識(shí)別、分子生物學(xué)與生物化學(xué)、細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)、動(dòng)植物區(qū)系的系統(tǒng)演化與協(xié)同進(jìn)化等是我國(guó)生命科學(xué)基礎(chǔ)性研究的優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域。接著，總結(jié)了我國(guó)近年來(lái)在基因組學(xué)研究、生物醫(yī)學(xué)、生態(tài)學(xué)與生物多樣性以及系統(tǒng)演化與古生物學(xué)等方面所取得的成就。同時(shí)還指出，中國(guó)的生命科學(xué)技術(shù)發(fā)展中還存在一些問(wèn)題，主要有：優(yōu)秀人才不足，缺乏原始創(chuàng)新；系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)差，集團(tuán)作戰(zhàn)少；協(xié)調(diào)機(jī)制不健全，立項(xiàng)重復(fù)；科學(xué)研究與產(chǎn)業(yè)的結(jié)合不緊密；法制建設(shè)跟不上科技發(fā)展等。針對(duì)這些問(wèn)題，最近政府有關(guān)部門(mén)已提出了一些新的思路和發(fā)展計(jì)劃，如實(shí)施人才、專利、標(biāo)準(zhǔn)的“三大戰(zhàn)略”。在生命科學(xué)基礎(chǔ)研究方面，將進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)基因和蛋白質(zhì)科學(xué)、腦和認(rèn)知科學(xué)、干細(xì)胞生物學(xué)等重要領(lǐng)域的支持，尤其要促進(jìn)學(xué)科交叉，推動(dòng)系統(tǒng)生物學(xué)等新興學(xué)科。需要改善和建立若干大的科學(xué)平臺(tái)，如同步輻射光源、計(jì)算生物學(xué)、高等級(jí)生物安全