当前课程知识点：临床科研实验技能 > 第四章 精准医学与遗传病 > 4.3 精准医学在遗传病中的应用 > 4.3 精准医学在遗传病中的应用
同学们好
今天我们介绍的这个知识点是
精准医学在遗传病中的应用
目前已知的遗传病
有8600多种孟德尔遗传病
2009年以前
不到一半的遗传病致病基因
是患者及亲属连锁分析进行致病基因定位克隆
多于一半的遗传病
由于亲属有限或突变是自发的
不是通过连锁分析
而是通过候选基因克隆来鉴定致病基因
2009年之后
外显子组测序的方法出现了
针对这些亲属有限或突变自发出现
通过外显子组测序克隆了大量致病基因
新一代测序费用越来越低
基因组定向捕获（工具出现）
外显子组测序是指使用序列捕获技术
将全基因组全部外显子序列捕获并富集后
进行高通量测序的基因组学分析方法
主要包括3个步骤
1.目标序列的富集
2. DNA测序
3.生物信息学分析
主要流程都是将DNA文库
与设计好的探针进行杂交
杂交后通过洗脱得到杂交片段
将富集的片段进行扩增
最后得到目标区域的富集序列文库
进而进行高通量测序
在2010年Science杂志评选的
十大科学突破中
外显子组测序名列其中
我们可以看到右边的五个都与医学相关
所以
医学在人类发展史上占据着重要地位
外显子组测序的高通量测序平台
高通量测序技术
核心原理是边合成边测序
其基本步骤包括文库制备
单克隆DNA簇的产生和测序反应
目前主要的高通量测序平台有四个
其中
Roche 454是最早的测序平台
不同的外显子测序平台之间
存在着优势不同和劣势不一样
我们现在用的比较多的是
Illumina测序平台
外显子组测序的应用方向
包括单基因遗传病
像马布里综合症
逆向性痤疮
都是克隆了单基因的致病基因
复杂疾病的研究包括混合型低脂血症
易感基因
孤独症的易感基因
另外可以应用于癌症研究和群体研究
外显子组测序的主要优势
它能直接对编码蛋白质的
DNA序列进行测序
找出影响蛋白质结构的变异
在寻找罕见单基因病致病基因
或易感基因方面更有优势
高深度测序
可发现常见变异
低频率变异及罕见变异
针对外显子组区域测序约占基因组的1％
有效地降低费用 周期和工作量
不仅能鉴定已知基因的突变
发现新基因的突变
还能提示不完全外显的现象
外显子组测序的不足包括
只能对已知基因组序列信息
的物种进行测序
不能对未知基因组序列
的物种进行测序
不能检测藏在染色体末端
的重复区域内的外显子序列
不能检测到线粒体基因中的突变
不能检测到内含子中基因
的变异和内含子中的调控序列
不能检测到不影响碱基序列
但增加疾病风险或致病的变异
如易位 倒位和拷贝数变异
不能检测到“单亲二倍体”
不能检测到表观遗传学改变
拷贝数变异(CNVs）
基因组拷贝数变异
是指在人类基因组中广泛存在的
DNA片段长度为l kb-3 Mb 的缺失
插入 重复和复杂多位点的变异
CNV可能来源于非等位同源重组
复制叉停滞与模板转换
非同源末端连接和DNA移动元件的活动
2004年美国冷泉港实验室
和瑞士洛桑大学研究小组同时证实了
人类基因组中存在大量的CNVs
2006年加拿大多伦多大学研究小组
完成了人类第一代基因组CNVs图谱
拷贝数对疾病的影响主要是表型调控作用
缺失 重复数目本身的剂量效应
CNV改变基因的结构
对基因的表达产物产生影响
CNV影响基因的表达水平
进而影响基因的外显率
CNV具有远程调控作用
可对多个基因的表达产生影响
与CNVs相关的疾病包括自身免疫性疾病
病毒感染 肥胖 骨质疏松
心血管疾病及肿瘤等
这里我们可以看到
常见CNV与疾病的结果关联研究
拷贝数变异的检测目前可以
通过检测全基因组CNVs应用基因芯片技术
基因芯片技术又包括比较基因组杂交芯片（CGH）
代表性寡核苷酸芯片分析(ROMA)
SNP芯片 Whole genomic Tiling array（WGA）
深度测序技术就是深度达到200×或500×以上
定量PCR也可以用于单个目的
DNA区域CNVs检测或者数值PCR
现在我们介绍一个简单的
遗传病精准诊断疗程
遗传病家系标本库的建立
典型家系先证者
进行高通量测序
生物信息学分析
筛选可能与疾病相关的基因和变异
Sanger测序验证鉴定出该家系的
致病基因及突变
然后进行分子诊断
这是我们发现的一例用外显子组测序技术鉴定的
低血磷性佝偻病的致病基因
这有助于该家系开展基因诊断和产前诊断
我们当时做的流程是
对这个家系进行先证者外显子组测序（IV:1）
获得数据以后质量控制
获得SNP/Indel
过滤公共数据库SNPs
发现候选基因突变PHEX c.1473delT
然后全部样本Sanger测序
发现了突变与表型共分离
鉴定了PHEX基因c.1473delT突变为该家系的致病突变
这个知识点就介绍到这里
谢谢大家！
-1.1 临床科研实验简介
-1.2 医学实验中心基本情况
-1.3 进室流程和管理制度
-1.4 实验总结要点和实验心得
-第1章 习题作业
--第1章 习题作业
-第一章 课件
--第一章 课件
-2.1 科研诚信问题
-2.2 科研诚信与学术规范
-2.3 杜绝科研不端行为
-第2章 习题作业
--第2章 习题作业
-第二章 课件
--第二章 课件
-3.1 分子生物学常用实验技术
-3.2 PCR技术
-3.3 电泳技术
-3.4 蛋白质印迹技术
-第3章 习题作业
--第3章 习题作业
-第三章 课件
--第三章 课件
-4.1 精准医学概述
-4.2 常见遗传病简介
-4.3 精准医学在遗传病中的应用
-第4章 习题作业
--第4章 习题作业
-第四章 课件
--第四章 课件
-5.1 生物信息学概述
-5.2 常用生物信息学数据库
-5.3 常用生物信息学分析工具
-5.4 常用数据库和软件使用
-第5章 习题作业
--第5章 习题作业
-第五章 课件
--第五章 课件
-6.1 细胞培养基本概念
-6.2 细胞培养基本条件
-6.3 细胞培养基本方法
-6.4 细胞培养操作流程
-6.5 细胞冻存、复苏和污染检测
-第6章 习题作业
--第6章 习题作业
-第六章 课件
--第六章 课件
-7.1 细胞凋亡概述
-7.2 细胞凋亡分子机制
-7.3 细胞凋亡的检测
-7.4 细胞凋亡与疾病
-第7章 习题作业
--第7章 习题作业
-第七章 课件
--第七章 课件
-8.1 动物实验设计与应用
-8.2 实验动物分类与选择
-8.3 医学动物实验模型
-8.4 实验动物的伦理与福利
-第8章 习题作业
--第8章 习题作业
-第八章 课件
--第八章 课件
-9.1 免疫组化技术
-9.2 免疫荧光技术
-9.3 酶联免疫吸附技术
-第9章 习题作业
--第9章 习题作业
-第九章 课件
--第九章 课件
-10.1 SCI论文基本知识
-10.2 SCI论文写作
-10.3 SCI论文撰写技巧
-10.4 SCI论文投稿和发表
-第10章 习题作业
--第10章 习题作业
-第十章 课件
--第十章 课件
