基因诊断技术应用

人类疾病都直接或间接地与基因有关。也就是说，基因变化是大多数疾病的主要病因。根据这一概念，人类疾病可大致分为 3 类:经典的单基因病（由一个基因位点上突变引起）、多基因病（如高血压、糖尿病和肿瘤等）和获得性基因病（即由病原微生物感染引起的感染性疾病）。因此，人们可以在基因水平上对大多数疾病作出诊断。利用基因诊断技术，不仅可以在 DNA 水平上检测与疾病相关的内源基因和外源基因的存在、结构变异及基因多态性，而且可以在 RNA 水平上检测致病基因的表达异常。

1. 遗传性疾病的诊断
      1976 年美国加州大学旧金山分校的华裔科学家简悦威（Y W Kan）采用液相 DNA 分子杂交技术诊断 α-地中海贫血，从而揭开了分子生物学技术用于临床诊断的序幕。此后，基因诊断被广泛应用于包括地中海贫血在内的许多遗传病。
   　　黎青等用裂口 PCR（gap PCR）对 227 例经血红蛋白电泳、红细胞脆性等筛查后疑为 α-地中海贫血患者进行检测，结果发现东南亚双缺失型突变杂合子 106 例，纯合子（Bart’s）12 例，CS 和血红蛋白 H 病分别 1 例和 2 例;同时又用反向斑点杂交（reverse dot blot，RDB）在 129 例疑为 β-地中海贫血患者中检出了 β-地中海贫血的 16 种突变的 12 种。刘敬忠等用长距离 PCR（LD PCR）结合基因多态性分析诊断了血友病 A 中高度异质性的 Ⅷ 因子（FVⅢ）基因突变。苯丙酮尿症（PKU）是一种常染色体隐性遗传病，国内目前还不能普遍实行 PKU 的早期诊断和治疗。王修海等利用聚合酶链反应-短串联重复序列（PCR-STR）和聚合酶链反应-单链构象多态性（PCR-SSCP）技术对 5 个 PKU 家系进行了产前和症状前的基因诊断，其中 4 个家系得到明确诊断，诊断率达 80%。
   　 2. 感染性疾病的诊断 我国是病毒性肝炎的高流行区。自 1965 年 Blumberg 在澳大利亚土著人血清中发现与乙型肝炎病毒（HBV）相关的抗原（澳大利亚抗原）以来，实验室检查，特别是基因诊断为肝炎患者或病毒携带者的检出作出了巨大贡献。Choo 采用分子生物学方法获得了至今尚未培养成功的丙型肝炎病毒全基因序列，据此研制了检测试剂盒，并成功应用于临床，近年又提出亚型分析并用于指导治疗和流行病调查。在人类免疫缺陷病毒的研究以及传染性非典型肺炎（SARS）研究中，基因诊断技术又及时提供了大量重要信息，基因诊断技术对人类防治病毒性疾病提供了有力的武器。细菌和真菌的感染在临床上最棘手的问题是耐药，从分子水平上阐明耐药发生的原因，病原微生物在抗菌药物诱导下，如何通过基因突变而出现耐药表型是耐药研究的深层次问题，基因突变与其他耐药机理（如靶位、蛋白修饰、质粒传递、泵机制等）如何相互作用，这些方面的研究正方兴未艾。
   　 3. 肿瘤的诊断 人体由于各种内在因素或外在因素启动了某些癌基因或使抑癌基因发生抑制，打破了正常的免疫监视和免疫识别，使某些细胞获得恶性增长能力，导致人体某些组织或器官出现肿瘤。目前对人体发生的肿瘤几乎全部进行过分子水平的研究，其中对血液系统和实体瘤的研究最为突出。有学者认为，血液病特别是白血病的分型，必须依赖分子生物学技术，已成为常规诊疗手段。
   　　癌基因、抑癌基因及其产物（ras 家族、C-myc、C-erbB2. EGF、TGF-α、P53. MTS1 等）作为肿瘤标志物在肿瘤诊断，检测肿瘤复发与转移，判断疗效和预后以及人群普查等方面都有较大的实用价值，而且在肿瘤发生和发展机理研究中也具有重要作用。同时也为临床肿瘤治疗提供依据及以其为靶，进行肿瘤的靶向治疗及免疫治疗。
   　 4. 临床药学的应用 随着人类基因组计划（HGP）的完成，药物基因组学（pharmacogenomics）作为新兴学科在临床药学实践中发挥着越来越重要的作用。目前，利用基因诊断技术便可以分析出某一药物主要代谢酶的基因是否异常，从而客观、准确地了解这一个体在药物反应方面的特异性。日本学者给 263 例患者服用同一剂量的去甲替林，结果发现血浆中该药浓度的个体差异可高达 100 倍以上。药效的个体差异来源于遗传类型的不同。基因诊断在药物基因组学中的应用使得包括药物浓度监测（TDM）、用药指导（包括个体医疗）以及新药 3 期临床的管理等工作发生巨大变化，日本学者对此进行了大胆尝试 。随着基因诊断技术（特别是基因芯片）准确性的提高、成本的降低、结果判定的加速，相信在不远的将来会用于日常药物治疗中。
    5. 其他应用 人体的多样性和个性取决于基因组 DNA 核苷酸序列的差异，即 DNA 的多态性。运用基因诊断技术可以搜录和分析 DNA 多态性，极大地推动法医生物学的发展。特别是第三代遗传标记???单核苷酸多态性的发现，使得人类的遗传变异研究更加精细。人的体型、长相约与 500 多个基因相关，应用基因诊断技术理论上可以揭示人的外貌特征、脸型、长相等。
   　　利用基因诊断技术还可以对胎儿进行遗传病相关基因的监测及产前诊断，为优生优育提供有力保证;而且可以全面监测 200 多个与环境影响相关的基因，这对生态、环境控制及人口健康有着重要意义。