dna分子診斷技術的研究進展

dna分子診斷技術的研究進展

1分子診斷技術dns分子診斷技術是通過直接分析遺傳因素的多態(tài)性來診斷出具有內(nèi)基因的生物遺傳因素的排列特征、復制和表達性結(jié)果的技術。經(jīng)過短短20多年的發(fā)展過程，該技術已顯露出其廣闊的應用前景。DNA分子診斷技術可分為兩大類：一類是以電泳技術和分子雜交技術為核心的分子診斷技術，如RFLP(RestrictionFragmentLengthPolymorphism）技術及DNA指紋（DNAFingerprinting）技術等。該類技術的共同點是利用一種或幾種限制性內(nèi)切酶消化不同生物個體的DNA分子，再通過特異性克隆或合成的探針進行分子雜交來揭示其DNA的多態(tài)性。另一類是以DNA擴增技術和電泳技術為核心的分子診斷技術，如RAP(RandomAmplifiedPolymorphic）技術及CAPS(CleavedAmplifiedPolymorphicSequence）技術等。該類技術的共同點是利用合成的隨機引物（常為5個～10個或更多個寡聚核苷酸），通過PCR擴增不同生物個體的DNA分子，然后直接進行電泳分析來揭示其DNA的多態(tài)性，從而在醫(yī)學、植物育種、破案等方面發(fā)揮作用。2關于d基因診斷技術的應用2.1dna探針診斷在通常情況下，醫(yī)生對疾病作出診斷是通過對病人的直接訊問或物理、化驗檢查來進行的。通過這一系列診斷方法的比較可以看出，以化驗檢查中的特異性和敏感性的分子水平上的檢測為最理想。因為用化學或免疫方法對蛋白質(zhì)和酶的分析都涉及到基因的檢測。而運用DNA檢測（如DNA探針檢測）來診斷疾病則可以達到前所未有的特異性強、靈敏度高、既簡便又快速的目的。從分子生物學的角度看，疾病的發(fā)生就意味著異?；虻某霈F(xiàn)，而如何測出異?；?，從目前的研究進展情況可知，有兩類基因涉及到疾病的發(fā)生和發(fā)展。一類是內(nèi)源基因（即病人本身的基因）發(fā)生了異常，如常見的遺傳病；而另一類是外源基因，如通過微生物和寄生蟲對人的感染，把其基因帶入人體，從而引起各種感染和寄生蟲病，這方面的疾病包括肝炎、痢疾、瘧疾等。把內(nèi)源基因的異常和外源基因的入侵檢查出來，這就是DNA分子診斷（基因診斷）方法。為快速、準確地對生物大分子進行DNA的探測，科學工作者經(jīng)過長期艱苦的研究，終于開發(fā)成功了DNA探針。用于診斷的DNA探針是從各種導致疾病的病毒、細菌、癌細胞中提取的DNA分子在實驗室復制而成的。所謂DNA探針，就是DNA（單股）小片段用同位素以及酶、熒光分子或化學發(fā)光催化等予以標記而成。其診斷疾病的具體步驟如下：第一，先抽取病人的組織或體液作為化驗樣品，在抽取的樣品中包含有致病有機體。第二，將樣品中的DNA分離出來。第三，用化學方法或物理方法使樣品中DNA的兩條鏈分離開。第四，將DNA探針加到化驗樣品中尋找其互補鏈，并與之結(jié)合（雜交）在一起；找不到互補鏈的DNA探針可以被洗脫。這樣，通過遺留在樣品中的標記過的DNA探針進行基因分析就可判斷該病人所得的疾病。DNA分子診斷已經(jīng)用于臨床的有腹瀉病原菌病毒、人性病病原體、巨細胞病毒、乙型肝炎病毒、苞診病毒、癌癥及艾滋病毒，用于產(chǎn)前診斷遺傳性疾病的有鐮刀貧血癥、地中海貧血和肌營養(yǎng)不良等，均取得了前所未有的診斷效果。近期公布的一份調(diào)查報告顯示，用大腸桿菌內(nèi)毒素基因探針調(diào)查一些泰國腹瀉的兒童，得出了結(jié)論，它還可以檢測這種內(nèi)毒素大腸桿菌的水源污染，以這種方法檢測水比傳統(tǒng)方法敏感10000倍，檢測糞便比傳統(tǒng)方法敏感1000倍；用這種高效、敏感方法進行流行病調(diào)查，對采取有效預防措施很有幫助。2.2dna分子診斷技術雜交育種是植物最重要的育種技術，而親本選配是雜交育種的關鍵步驟。親本選配必須考慮的一個重要因素是測定親本間的遺傳距離，以確定其親緣關系。由于受到體內(nèi)外環(huán)境因素、數(shù)量性狀遺傳及顯性和上位性等因素制約，用傳統(tǒng)的形態(tài)特征或同功酶等分析方法確定親緣關系效率偏低，而采用DNA分子診斷技術，直接對遺傳信息的載體DNA分子進行差異性分析，則能快速、準確地確定不同生物個體間的親緣關系，從而提高育種效率，并可有效地測定雜種優(yōu)勢。DNA分子診斷技術不僅在雜交育種上有關鍵性的作用，而且在測定新培育出來的品系的純度上也是不可缺少的。還有，它在品種資源的研究中同樣具有重要的應用價值。在雜交等育種實踐中，往往會遇到這樣的問題，新培育出來的品種或品系，有可能因管理或其他內(nèi)外環(huán)境因素影響而出現(xiàn)純度下降，從而影響產(chǎn)量與品質(zhì)。采用DNA分子診斷技術就可快速、準確地對品種或品系實施純度監(jiān)測，并根據(jù)檢測結(jié)果采取措施，如去雜留純、加強管理，以保持新品種或新品系的產(chǎn)量與品質(zhì)優(yōu)勢。在生產(chǎn)實踐中，人們都是非常重視品種資源的。因為品種資源是人類利用生物的遺傳變異選育新品種的主要材料來源，是發(fā)展農(nóng)業(yè)生物和進行遺傳育種工作的物質(zhì)基礎，也是生物學研究的重要材料。如研究生物進化，物種就是一個基本的單元。而在品種資源研究中，過去只是根據(jù)形態(tài)、生理等差異進行分類，往往不那么準確，更不易反映其遺傳差異。作為直接揭示DNA分子水平上的差異的分子診斷技術則更準確、可靠。特別是在生物進化理論研究中，如松鼠、松樹、酵母的親緣關系，按過去的形態(tài)比較方法是難以確定的。當代發(fā)展起來的DNA分子診斷技術則可能有效地解決這些難題。我國科學工作者在利用DNA分子診斷技術進行遺傳育種方面已經(jīng)取得了突破性研究進展。研究者指出，DNA分子診斷在育種上的應用，實質(zhì)上就是在DNA分子檢測的基礎上進行DNA重組。在生產(chǎn)實踐上，我國科學家已將“京花1號”小麥DNA導入小麥新品系814527，并從其變異后代中選育出了D259小麥新品系。這種小麥新品系明顯具有抗旱優(yōu)良性狀，在2005年一水未澆的情況下，單產(chǎn)仍可達6000kg/hm2以上。目前這兩個品系示范種植面積均超過1300hm2。研究人員還將羅布麻的DNA導入棉花，育成了3個棉花新品系，在土壤含鹽堿量達0.6%的條件下這些新品系仍可正常出苗，而且抗棉鈴蟲，纖維品質(zhì)優(yōu)良，產(chǎn)量比目前推廣的品種高出8.5%～17.3%，這兩項研究填補了棉花異科間導入的一項國際空白，處世界領先水平。除上述植物間在DNA分子診斷基礎上實現(xiàn)了基因?qū)胪?，研究人員還在國際上首次將牛胸腺DNA導入小麥，并從變異后代中選出幾個各具特色的新品系，其中優(yōu)質(zhì)、抗病、高產(chǎn)的D041蛋白質(zhì)質(zhì)量分數(shù)在15%以上，賴氨酸質(zhì)量分數(shù)達0.39%，而且抗白粉病、條銹病，產(chǎn)量比目前推廣的高產(chǎn)品種增加10%～15%。2.3dna指紋鑒別法“DNA指紋術”是一項新開發(fā)出的分子生物學技術。也有學者把它稱為“遺傳指紋術”。當含有放射性元素的DNA分子片斷遇到可配對的DNA分子片段時，便互相結(jié)合，反之則不能。然后再通過底片爆光、顯影等程序，使放射性元素在底片上留下一道像指紋一樣的黑色條紋，這種條紋就叫DNA指紋。借助這項技術，只要取極少量的血液、分泌物、頭發(fā)或皮屑，即可確定每一個細胞里的DNA，而DNA又是每一個人的遺傳密碼，因人而異，無一相同（或者說，在10億人中DNA指紋化驗結(jié)果才可能有一例相同）。因此，把它用作身份鑒定是十分可靠的。這是DNA分子診斷用于法學破案的應用研究新進展。DNA分子診斷技術研究報告曾介紹過這樣一起破案事例，有個19歲的法國留學生寄宿于英國一個寡婦的家里。10個月后，那位英國婦女生下一個女嬰，取名黎斯瑪。她聲言這孩子是自己和法國留學生的骨肉，而法國留學生卻斷然否認。于是英婦上告法院，原告律師見法院束手無策，便建議請有辦法的科學界名人熱弗雷斯予以鑒定。熱弗雷斯即用潛心研究多年而發(fā)明的“DNA試驗”，對能否確定血統(tǒng)關系的三者“遺傳標志”作了比較，得出黎斯瑪非法國留學生女兒的可能性小于12億分之一的結(jié)論。據(jù)此，法國判決法國留學生負擔黎斯瑪?shù)酿B(yǎng)育費。另一起DNA分子診斷技術成功破案事例是發(fā)生在日本的一起謀殺案，由于找不到線索，遲遲未能破案。然而，由于案犯酒后吐真言，終于使此案真相大白。不過，作出準確判決的根據(jù)不能只憑酒后一句話，破案的功勞應歸功于DNA分子診斷。它是偵破人員把案犯自身遺留在現(xiàn)場的打火機上的微量血液和嫌疑犯血液進行DNA鑒定對比而得出了結(jié)論。雖然用傳統(tǒng)的ABO法或Rh法等血液鑒定法也能分辨血液，但仍無法限定某個個人，因為相同血型的人是一個群體，然而DNA鑒定能做到限定某個人。因此，這種手段能在破案中發(fā)揮極大的威力。目前，這種方法的施用又有新的技術突破。新近發(fā)明的DNA指紋鑒別法與原來的方法相比，可使繪指紋時間由過去的4個星期縮短到現(xiàn)在僅用兩天，其準確度比原來提高了近百倍