1、分子診斷學復雜性疾病分子診分子診斷學復雜性疾病分子診斷斷1. Molecular pathology represents the application of the principles of basic molecular biology to the investigation of human disease processes.molecular pathology：分子病理學：分子病理學Key Points2. Gene mutation and/or genetic polymorphism is a normal occurrence, usually without gra

2、ve consequences, that contributes to those traits that establish our individuality.genetic polymorphism：基因多態性：基因多態性3. According to numerous information available, genetic diseases can be categorized into three major groups: chromosomal disorders, monogenic or single-gene disorders, and polygenic or

3、multifactorial disorders. chromosomal：染色體；：染色體；monogenic/single-gene：單：單基因；基因；polygenic/multifactorial多基因多基因4. Polygenic or multifactorial disorders result from multiple genetic and/or epigenetic factors that do not conform to traditional Mendelian inheritance pattens, which are different in monogen

4、ic disorders. epigenetic：后生的；：后生的；Mendelian inheritance：孟德爾遺：孟德爾遺傳；傳；5. The pathogenic nature of methylation is illustrated by the observation that for many tumor suppressor genes.methylation：甲基化；：甲基化；pathogenic：病原的：病原的 Hybridization：雜交：雜交6. The detection of methylated sequences in DNA derived from

5、the plasma or serum by all kinds of sensitive techniques is a potentially important early detection and monitoring method for cancer.plasma or serum：血漿或血清：血漿或血清potentially：潛在地：潛在地7. DNA alterations have been detected in patients with small or even in situ lesions, indicating that tumor DNA is shed i

6、nto circulation early in the disease.alterations：改變，更改；：改變，更改；in situ：在原來的位置；：在原來的位置；lesion：機能障礙；：機能障礙；8. Our ever broadening insights into the molecular basis of disease processes continue to provide an opportunity for the clinical laboratory to develop and implement new and novel approaches for di

7、agnosis, monitoring, drug resistance and prognostic assessment of human diseases.Implement：實施；：實施；prognostic：預兆：預兆復雜性疾病包括腫瘤（復雜性疾病包括腫瘤（tumor）、心血管疾病）、心血管疾病（cardiovascular diseases）、自身免疫性疾病）、自身免疫性疾病（autoimmune diseases）和一些代謝性疾病）和一些代謝性疾病（metabolic diseases）等。）等。腫瘤（腫瘤（tumor）：醫學術語亦稱惡性腫瘤（）：醫學術語亦稱惡性腫瘤（malig

8、nant neoplasm），由控制細胞生長增殖機制失常而引起的），由控制細胞生長增殖機制失常而引起的疾病。癌細胞除了生長失控外，還會局部侵入周遭正常疾病。癌細胞除了生長失控外，還會局部侵入周遭正常組織甚至經由體內循環系統或淋巴系統轉移到身體其他組織甚至經由體內循環系統或淋巴系統轉移到身體其他部分。分子生物學的研究已經發現部分。分子生物學的研究已經發現2.5萬多種與癌癥相萬多種與癌癥相關的基因變異，這個數字還在增加關的基因變異，這個數字還在增加心血管疾病（心血管疾病（cardiovascular diseases）：心血管疾病是威脅）：心血管疾病是威脅人類健康的最常見疾病，其發病率在中國居于首

9、位。人類健康的最常見疾病，其發病率在中國居于首位。自身免疫性疾病（自身免疫性疾病（autoimmune diseases）：是指機體對）：是指機體對自身抗原發生免疫反應而導致自身組織損害所引起的疾病。自身抗原發生免疫反應而導致自身組織損害所引起的疾病。代謝性疾病（代謝性疾病（metabolic diseases）營養物質進入機體后在體）營養物質進入機體后在體內合成和分解代謝過程中的一系列化學反應，如某一環節出現內合成和分解代謝過程中的一系列化學反應，如某一環節出現障礙則引起代謝性疾病障礙則引起代謝性疾病復雜性疾病（復雜性疾病（complicated diseases）基本特征：發病原因不明，由

10、多個基因和環境因素共基本特征：發病原因不明，由多個基因和環境因素共同參與，不符合孟德爾遺傳規律，當出現典型臨床表現同參與，不符合孟德爾遺傳規律，當出現典型臨床表現時已經處于病程的中后期。時已經處于病程的中后期。復雜性疾病分子診斷的特點：復雜性疾病分子診斷的特點：1.直接檢測疾病或疾病相關基因，屬病因診斷，針對性直接檢測疾病或疾病相關基因，屬病因診斷，針對性強。強。2.特異性強，靈敏度高。特異性強，靈敏度高。3.適用范圍廣。適用范圍廣。患者的外周血細胞患者的外周血細胞病灶局部的受損組織病灶局部的受損組織血漿血漿DNA血漿血漿DNA（plasma DNA），又稱循環），又稱循環DNA（circul

11、ating DNA），是一種無細胞狀態的胞外），是一種無細胞狀態的胞外DNA，由長度不等的單鏈或雙鏈由長度不等的單鏈或雙鏈DNA組成。組成。根據核苷酸序列的組成差異性，可分為：根據核苷酸序列的組成差異性，可分為： 人類基因組來源的循環人類基因組來源的循環DNA； 細菌及病毒等病原生物來源的循環細菌及病毒等病原生物來源的循環DNA人類基因組循環人類基因組循環DNA來源于：來源于： 細胞死亡后釋放的細胞死亡后釋放的DNA片段；片段； 細胞主動分泌或釋放的細胞主動分泌或釋放的DNA片段片段分子雜交（分子雜交（molecular hybridization）不同來源或不同種類生物分子間相互特異識別而發

12、生不同來源或不同種類生物分子間相互特異識別而發生的結合。如核酸的結合。如核酸(DNA、RNA)之間、蛋白質分子之間、之間、蛋白質分子之間、核酸與蛋白質分子之間、以及自組裝單分子膜之間的特核酸與蛋白質分子之間、以及自組裝單分子膜之間的特異性結合。異性結合。PCR（polymerase chain reaction）DNA序列分析序列分析基因芯片基因芯片1. 基因結構異常檢測：基因結構異常檢測： 斑點雜交（斑點雜交（dot blot hybridization） 等位基因特異的寡核苷酸探針雜交（等位基因特異的寡核苷酸探針雜交（allele-specific oligonucleotide, ASO

13、） 單鏈構象多態性（單鏈構象多態性（SSCP） 限制性內切酶圖譜（限制性內切酶圖譜（restriction map） 限制性片段長度多態性（限制性片段長度多態性（restriction fragment length polymorphism, RFLP） DNA印跡（印跡（Southern blot）2. 基因轉錄水平檢測：基因轉錄水平檢測： RNA印跡（印跡（Northern blot） 逆轉錄逆轉錄PCR（RT-PCR）3. 基因序列分析及表達檢測技術基因序列分析及表達檢測技術 DNA序列分析序列分析 基因芯片基因芯片基因和蛋白質水平改變，其發生發展存在一定的遺傳學基因和蛋白質水平改變，

14、其發生發展存在一定的遺傳學基礎，以此作為腫瘤分子診斷的依據基礎，以此作為腫瘤分子診斷的依據1. 階梯式遺傳學疾病階梯式遺傳學疾病2. 表觀遺傳學改變表觀遺傳學改變Classical genetics表觀遺傳學表觀遺傳學研究不涉及研究不涉及DNA序列改變的基因表達和序列改變的基因表達和調控的可遺傳變化的，或者說是研究從基調控的可遺傳變化的，或者說是研究從基因演繹為表型的過程和機制的一門新興的因演繹為表型的過程和機制的一門新興的遺傳學分支。遺傳學分支。表觀遺傳表觀遺傳所謂表觀遺傳就是不基于所謂表觀遺傳就是不基于DNA差異的核酸遺差異的核酸遺傳。即細胞分裂過程中，傳。即細胞分裂過程中，DNA 序列不

15、變的前提序列不變的前提下，全基因組的基因表達調控所決定的表型遺下，全基因組的基因表達調控所決定的表型遺傳，涉及染色質重編程、整體的基因表達調控傳，涉及染色質重編程、整體的基因表達調控（如隔離子，增強子，弱化子，（如隔離子，增強子，弱化子，DNA甲基化，甲基化，組蛋白修飾等功能組蛋白修飾等功能 ), 及基因型對表型的決定作及基因型對表型的決定作用。用。 表觀遺傳學的研究內容：表觀遺傳學的研究內容：l 基因轉錄后的調控基因轉錄后的調控u基因組中非編碼基因組中非編碼RNAu微小微小RNA（miRNA）u反義反義RNAu內含子、核糖開關等內含子、核糖開關等l 基因選擇性轉錄表達的基因選擇性轉錄表達的調

16、控調控uDNA甲基化甲基化u基因印跡基因印跡u組蛋白共價修飾組蛋白共價修飾u染色質重塑染色質重塑組蛋白修飾組蛋白修飾2染色質重塑染色質重塑3RNA 調調 控控4DNA 甲基化甲基化1DNA甲基化甲基化(methylation)DNA甲基化一般與基因的沉默甲基化一般與基因的沉默(gene silence)相關，非甲基化相關，非甲基化(non-methylation)一一般則與基因的活化般則與基因的活化(gene activation)相關，相關，而去甲基化而去甲基化(demethylation)往往是與一個沉往往是與一個沉默基因的重新激活默基因的重新激活(reactivation)相關相關DNA

17、甲基化對維持染色體的結構具有重甲基化對維持染色體的結構具有重要作用，并且與要作用，并且與X染色體的失活、基因印跡染色體的失活、基因印跡和腫瘤的發生密切相關。和腫瘤的發生密切相關。3. 基因變異基因變異基因異常表達基因異常表達 腫瘤腫瘤因此可以將特定腫瘤的基因表達標記，應用到腫瘤診斷、因此可以將特定腫瘤的基因表達標記，應用到腫瘤診斷、分型和對治療反應性的預測當中。分型和對治療反應性的預測當中。A. 癌基因（癌基因（oncogene）：能引起細胞惡性轉化的基）：能引起細胞惡性轉化的基因因 原癌基因（原癌基因（pro-oncogene）或細胞癌基因（）或細胞癌基因（c-onc）按照癌基因編碼蛋白的結

18、構和功能及其在細胞內的定位，按照癌基因編碼蛋白的結構和功能及其在細胞內的定位，癌基因可以分為五大類：癌基因可以分為五大類： 生長因子類生長因子類 酪氨酸激酶類酪氨酸激酶類 GTP結合蛋白類結合蛋白類 核蛋白類核蛋白類 端粒酶（端粒酶（telomerase）P264B. 癌基因的活化機制：癌基因的活化機制： 轉導：漫長的生物進化過程中，正常基因整合癌轉導：漫長的生物進化過程中，正常基因整合癌基因基因 點突變點突變 插入突變插入突變 易位易位 基因擴增基因擴增 基因甲基化改變基因甲基化改變C. 抑癌基因：抑癌基因： 一對等位基因由于其功能的喪失，從而使細胞過度生一對等位基因由于其功能的喪失，從而使

19、細胞過度生長增殖，導致腫瘤形成。這一對等位基因即為抑癌基因。長增殖，導致腫瘤形成。這一對等位基因即為抑癌基因。 主要包括兩個方面：主要包括兩個方面： 抑癌基因必須是一對等位基因同時是失活的；抑癌基因必須是一對等位基因同時是失活的； wild-type導入到腫瘤細胞，體外培養可以抑制細胞增導入到腫瘤細胞，體外培養可以抑制細胞增殖殖常見的抑癌基因：常見的抑癌基因：Rb基因、基因、p53基因、基因、APC基因、基因、BRCA1基因、基因、WT1基基因、因、erbA基因、基因、INK4基因、基因、p21clip1基因基因3. 基因變異基因變異4. DNA損傷及其分子改變損傷及其分子改變5. 基因組不穩定性基因組不穩定性6. 染色體異常染色體