PCR技術(shù)直接診斷遺傳病

自從1985年P(guān)CR技術(shù)首次應(yīng)用于遺傳病基因診斷以來，已有近百種遺傳病可用PCR 技術(shù)進(jìn)行診斷和產(chǎn)前診斷，利用PCR技術(shù)診斷遺傳病的途徑有五個(gè)，①基因突變位點(diǎn) 的直接檢出②篩查與遺傳�、邰苡嘘P(guān)的點(diǎn)突變③遺傳多態(tài)性標(biāo)記連鎖分析間接診斷④ 利用cmRNA逆轉(zhuǎn)錄為cDNA進(jìn)行分析或直接分析cmRNA.

　　傳統(tǒng)的基因診斷技術(shù)主要是以基因探針技術(shù)為基礎(chǔ)而建立的一些檢測(cè)方法，包括 Southerninnouthern印跡雜交，RFLP為，它們可直接分析基因的缺失和重排，亦可利 用RFLP時(shí)行連鎖分析，但由于這些技術(shù)操作繁瑣，探針來源困難所需設(shè)劑昂貴，且要 用同抗素.完成一項(xiàng)診斷需要的時(shí)間亦較長(zhǎng)，因此難于滿足臨床診斷的要求.限制了它 在臨床上的應(yīng)用.PCR技術(shù)是一種在體外的海促DNA合成技術(shù)，它能在短時(shí)間內(nèi)將靶DNA 擴(kuò)增百萬倍，而且操用簡(jiǎn)便，省時(shí)，準(zhǔn)確性也高，它不僅能直檢突變基因，而且可與 其它技術(shù)結(jié)合，使其診斷的準(zhǔn)確性幾達(dá)100%.而且不同同位素操作.能最大限度的滿足 臨床診斷的需要.因而它已成為目前遺傳病診斷的產(chǎn)前診斷的主要手段.

一、PCR技術(shù)診斷遺傳病的基本條件

　　PCR技術(shù)的基本原理是利用一對(duì)引物為介導(dǎo)，在體外模擬天然DNA復(fù)制過程的技 術(shù)，從生化的角度來看，它是一種海促反應(yīng)，因此其反應(yīng)的過程中必須有酶的底物， 在這里酶為DNA聚合酶，沒酶是有耐熱性，底物為4種脫氯乙磷酸核菌酸.它所需要的 另一條件為引物，引物是根據(jù)已知的基因片段合成的一段20時(shí)左順的互解序列，因 此，要進(jìn)行PCR檢測(cè)，除了具備酶，底物及其它基本因素外，利用已知的基因結(jié)構(gòu)合 成一對(duì)引物是PCR診斷遺傳病的最基本條件，也就是說，說遺傳病的基因結(jié)構(gòu)必須部 分或全部清楚.

二、利用PCR技術(shù)診斷遺傳病的途徑

(一)PCR技術(shù)直接診斷遺傳病

　　對(duì)于由基因缺失突變引起的遺傳病可利用缺失區(qū)域還側(cè)的DNA序列引物直接擴(kuò)增 該區(qū)域，看有無特異性的擴(kuò)增產(chǎn)物，這對(duì)缺失部位固定的片段檢測(cè)非常準(zhǔn)確簡(jiǎn)便，只 需一對(duì)引物即可完成，而對(duì)于哪些缺失部位異質(zhì)的基因則可利用多對(duì)引物進(jìn)行多重 PCR，然后檢查缺失帶.對(duì)基因的重排來說，可通過用RT-PCR檢測(cè)mRNA的融合情況來檢 出，括入亦可用PCR方法來檢出，當(dāng)點(diǎn)突變影響到限制內(nèi)性切酶切點(diǎn)時(shí)，可用PCR-RFL P進(jìn)行分析，即將擴(kuò)增產(chǎn)物用適當(dāng)?shù)膬?nèi)切酶切割，然后據(jù)電泳圖譜復(fù)制判斷有無內(nèi)切 酶切點(diǎn)的改變，它比傳統(tǒng)的RFLP檢測(cè)法快速簡(jiǎn)便，且不受同位素的危害.若突變優(yōu)點(diǎn) 及性質(zhì)已知.可用PCR-ASO，3'特異PCR及引物鐿爭(zhēng)法進(jìn)行確定，而對(duì)于突變優(yōu)點(diǎn)不清 楚或突變優(yōu)點(diǎn)多變的基因則可用PCR-SSCP，DGGE，CDGE，TGGE，PCR-RNSE切割，化簡(jiǎn) 錯(cuò)配切割，異源雙鏈分析長(zhǎng)久法進(jìn)行篩選與遺傳病有關(guān)的點(diǎn)突變，再用PCR循環(huán)直接 測(cè)序確定突變部位和性質(zhì).

(二)利用連鎖分析間接診斷遺傳病

　　在有的遺傳病其基因結(jié)構(gòu)龐大，基因的分子病理改變復(fù)雜或不清楚，或異質(zhì)性較 高，利用PCR技術(shù)直接檢測(cè)與遺傳病有關(guān)的基因點(diǎn)突變有一定的困難.常常利用一些基 因內(nèi)或其旁側(cè)的一些多態(tài)性標(biāo)記進(jìn)行連鎖分析，以間接判斷遺傳病，常以PCR方法進(jìn) 行檢測(cè)的多態(tài)性標(biāo)記有以下兩種.

　　1.PCR-RFLP

　　在人類基因組中存在著許多限制性內(nèi)切酶切點(diǎn)，這些切點(diǎn)在人群中具有明顯的遺 傳變態(tài)性.因此可用已知DNA序列的基因內(nèi)或其旁側(cè)序列中的酶切位點(diǎn)多態(tài)性以PCR方 法來檢測(cè).PCR擴(kuò)增后用相應(yīng)的內(nèi)切酶進(jìn)行切割相應(yīng)的擴(kuò)增產(chǎn)物，通過用瓊脂糖蔌聚丙 烯胺凝膠電泳技術(shù)進(jìn)行電泳，分析酶切位點(diǎn)多態(tài)性，在家庭或黃間進(jìn)行連鎖分析.需 要注意的是，在用PCR-RFLP進(jìn)行連鎖分析時(shí)應(yīng)選擇那些雜合頻率多，即具有較高多態(tài) 信息量的酶切位點(diǎn)多態(tài)性.亦可采用多個(gè)多生酶切位點(diǎn)聯(lián)合應(yīng)用.

　　2.Amp-FLP

　　在人類基因組中，除RFLP可作為遺傳標(biāo)記外還有一有用的多態(tài)性標(biāo)記，即VNTR(數(shù) 目可變的串聯(lián)重復(fù)序列，和STR(短的串聯(lián)重復(fù)序列).VNTR的特征是其重復(fù)的核心區(qū)內(nèi) 的串聯(lián)重復(fù)單位為6-40nt，重復(fù)次斷在不同個(gè)體有所不同重復(fù)次數(shù)變化亦較大，一般 在幾次到上每次之間.STR的核心重復(fù)單痊為2-5時(shí)，其中由雙核苷酸重復(fù)(CA)n或(GT) n(n從10-60次)構(gòu)成的串聯(lián)重復(fù)稱為VNDR.有意義的是，這些串聯(lián)重復(fù)序列在人群中具 有高度的遺傳多態(tài)性，人群中的雜合子比例在50%以上，最高的可達(dá)90%以上，因此它 仍可提供更多的多態(tài)信息量.VNTR和STR可用其兩端的序列合成引物，用PCR進(jìn)行擴(kuò) 增，PAGE＋銀染堅(jiān)爾比即Amp-FLP，加之這些片段呈孟德爾或遺傳，因此用之作為連 鎖分析的標(biāo)記具有重要價(jià)值.目前Amp-FLP已廣泛應(yīng)用多種遺傳病的連鎖分析如DMD/B MD，DKU等.最近幾年的研究還發(fā)現(xiàn)，已可是核苷酸重復(fù)的長(zhǎng)度變異可導(dǎo)致許多人類疾 病.目前已證實(shí)的的與人類疾病有關(guān)的致病性重復(fù)之聯(lián)核苷酸有脆性×染色體綜合征 (CGG)>52，肌強(qiáng)直性營(yíng)養(yǎng)不良DM(CTG)>50;×連鎖脊髓和延髓肌萎縮(CAG)HD(CAG)當(dāng). 利用串聯(lián)重復(fù)區(qū)所測(cè)序列合成的引物即可對(duì)這些遺傳病時(shí)行基因診斷.

三、PCR技術(shù)在產(chǎn)前診斷中的應(yīng)用

(一)PCR技術(shù)在產(chǎn)前診斷中的地位

　　傳統(tǒng)的產(chǎn)前基因診斷主要依賴于以探針為基礎(chǔ)的Southernblotting及RFLP，以此 可診斷缺失型突變及個(gè)別的點(diǎn)突變.但由于其操作的復(fù)雜性及儀器設(shè)備的限制，耗時(shí) 長(zhǎng)，準(zhǔn)確性不高，尚需同抗素標(biāo)記，因而大大的限制了它所的應(yīng)用.自從80年未PCR技 術(shù)而始應(yīng)用于產(chǎn)前基因診斷以來，隨著該技術(shù)的發(fā)展，愈來愈受到人們的重視和歡 迎，就目前來看，它已成為遺傳病產(chǎn)前基因診斷的最常用技術(shù).以此技術(shù)為基礎(chǔ)的各 種突變基因檢測(cè)方法已成為遺傳病基因診斷的主要手段.

(二)PCR產(chǎn)前基因診斷的途徑

　　1.產(chǎn)前基因診斷胎兒標(biāo)本的來源

　　由于PCR技術(shù)本身的特點(diǎn)，即可不短時(shí)間內(nèi)將微量的DNA擴(kuò)增數(shù)百萬倍，因此它適 應(yīng)于各種來源的DNA標(biāo)本.

　　(1)羊水穿刺，在如15周后可經(jīng)母親脆壁穿刺獲羊水，其內(nèi)含有大量的胎兒脫細(xì) 胞5-10ml羊水即可獲得足夠量的PCR分析DNA樣品.

　　(2)絨毛采樣，在如早期(9-12周)經(jīng)陰道在B超引導(dǎo)采取絨毛樣品，它含有豐富的 DNA.

　　(3)胎兒血液采集:有簡(jiǎn)條途徑:胎兒臍靜脈穿刺，胎兒鎖采集.

　　(4)胎兒活檢:可用穿刺取樣，亦可經(jīng)胎兒鏡取樣.可在始17-19周進(jìn)行

　　(5)母外周血分離胎兒細(xì)胞，目前已用于胎兒性別的預(yù)測(cè).

　　(6)宮頸刷取細(xì)胞.

　　(7)著床前取細(xì)胞

　　2.DNA的抽提:不同組織來源有其不同的提取方法.

　　3.DNA的擴(kuò)增及檢測(cè)

　　根據(jù)不同的突變及檢測(cè)目的采用不同的檢測(cè)方法，但需要注意的定防止1個(gè)染造 成的假陽(yáng)性結(jié)果。目前利用PCR技術(shù)能進(jìn)行產(chǎn)前診斷的遺傳病有多種，常常采用多種 方法聯(lián)合應(yīng)用，如連銀分析與突變點(diǎn)直接根態(tài)聯(lián)合應(yīng)用，PCR與Southern印跡雜交聯(lián) 合應(yīng)用高，以求最下限度的精確。