① 基因分析的方法
高等真核生物的基因組一般具有80 000~100 000個基因,而每一個細胞大約只表達其中的15%〔1〕。基因在不同細胞間及不同生長階段的選擇性表達決定了生命活動的多樣性,如發育與分化、衰老與死亡、內環境穩定、細胞周期調控等。比較細胞間基因表達的差異為我們揭示生命活動的規律提供了依據。
由於真核細胞 mRNA 3′端一般含有 poly( a)尾,因此現有的方法基本上都是利用共同引物將不同的 mRNA反轉錄成 cDNA,以 cDNA為對象研究基因表達的差異。1992年 Liang等〔2〕建立了一種差異顯示反轉錄 pCR法( differential display reverse transcription PCR, dDRT-PCR),為檢測成批基因表達的差異開辟了新天地。迄今為止已出現了大量應用該技術的研究報道〔3,4〕。然而,盡管應用 dDRT-PCR方法已經取得了不少成果,而且該方法還在不斷改進之中,但它仍然存在幾個難以解決的問題:(1)重復率低,至少有20%的差異條帶不能被准確重復〔5〕;(2)假陽性率可以高達90%〔6〕;(3)獲得的差異表達序列極少包含編碼信息。近年來,針對 dDRT-PCR方法的不足,又有幾種新的檢測差異表達基因的方法出現,現僅就這方面的進展做一簡要介紹。
1.基因表達指紋( gene expression fingerprinting, gEF): gEF技術使用生物素標記的引物 bio-T13合成 cDNA第一鏈,用 dGTP對其進行末端加尾,再以富含 c的引物引發合成 cDNA第二鏈。用限制性內切酶消化雙鏈 cDNA,以交聯有抗生物素蛋白的微球捕獲 cDNA3′端,以 t4DNA連接酶連接同前述內切酶相對應的適配子,並以 bio-T13及適配子中的序列作為新的引物進行特異的 pCR擴增,得到大量的特異 cDNA片段。適配子末端被32P-dATP標記後,固定於微球上的 cDNA片段經過一系列酶切,產生的酶切片段從微球表面釋放出來,其中那些含有標記末端的片段經凝膠電泳後構成 mRNA指紋圖譜。通過分析不同細胞間的指紋圖譜就能得到差異表達的序列〔7〕。 gEF技術所需的工作量較 dDRT-PCR明顯減少,由於用酶切反應替代了條件不嚴格的 pCR反應,其重復性也較好,假陽性率低,並且所獲得的片段中包含有一定的編碼信息。 gEF技術最大的缺點在於電泳技術的局限。由於它的指紋圖譜要顯示在同一塊電泳膠上,經過幾輪酶切之後常會得到1 000~2 000條電泳帶,而現有的 pAGE電泳很少能分辨超過400條帶,故只有15%~30%的 mRNA能夠被辨認出來,因此得到的只能是高表達基因。如果希望尋找部分新基因,這是一種比較簡單有效的方法;如果希望得到有關某種細胞的基因表達譜,可能比較困難;採用雙向電泳技術可能會有所幫助〔8〕。
2.基因表達系統分析( serial analysis of gene expression, sAGE): sAGE法的建立基於兩條理論。首先,一段來自某個轉錄子確定位置的核苷酸,其長度只要有9~10個 bp,就能夠特異地確認該轉錄子。第二,對短片段標簽的鏈接有利於在同一克隆中對多個標簽測序。 sAGE也是用生物素標記的 bio-Oligo(dT)為引物合成雙鏈 cDNA,然後以限制酶(錨定酶)進行酶切,捕獲 cDNA3′端。在此處產物被分為兩部分,分別與包含有 iIS型內切酶(標簽酶)位點的 a、 b連接子相接。 iIS型內切酶的特點是作用位點處於識別位點之外。這樣經過酶切,就有可能得到只有9~10bp的標簽序列。每兩個標簽的鈍端結合後成為 pCR的模板,以基於 a、 b連接子的引物進行 pCR反應的結果是得到了大量每條包含兩個不同來源標簽的序列,接下來再用錨定酶酶切、連接,就能將多個不同的標簽鏈接在一起(大約為每條包含數十個不同來源的標簽),克隆至質粒載體中後集中測序〔9,10〕。 sAGE的最終結果是通過計算機統計得到的,根據某個標簽出現頻率的高低來判斷並計算其所屬基因表達的豐度。對於在資料庫中找不到對應序列的標簽,還可以利用13bp的寡核苷酸探針(9bp加上錨定酶識別位點的4bp)對 cDNA文庫進行篩選,以尋找新基因。 sAGE可以檢測不同細胞間已知基因表達的具體差異,精確到每個細胞中大約有多少拷貝,可以建立較全面的基因表達譜,系統地分析基因表達的差異。它的缺點在於工作量非常大,有大量的測序及計算機分析任務;而且,對於尋找新基因而言,僅用長度為13bp的寡核苷酸探針篩選 cDNA文庫是很不嚴格的,根據我們的經驗,往往是假陽性結果居多。
3 . cDNA3′端限制酶切片段顯示( display of 3′ end restriction fragments of cDNAs):cDNA3′端 rFD利用帶有「踵」結構的錨定 oligo(dT)引物合成 cDNA第一鏈,以 okayama和 berg的置換法合成 cDNA第二鏈,然後將雙鏈 cDNA以限制酶消化。本方法的適配子由 a1和 a2兩條寡核苷酸構成,其序列與所用限制酶識別位點相符合,先將 a2的5′端磷酸化,再加入 a1退火,就會形成一個 y型結構;把 y型適配子與酶切後的 cDNA片段相連接,以適配子及錨定引物中所含序列為特異引物進行 pCR反應,則只有 cDNA3′末端的一段被擴增出來,這時的產物可用凝膠電泳表示出來構成差異表達圖譜。對於每次切割6bp的限制酶來說,每種大概只能切割8%的 cDNA,因此至少需要12種以上的限制酶才能使所有 cDNA都顯示出來〔11〕。 cDNA3′端 rFD與 gEF的思路比較相似,由於它利用多種限制酶進行酶切,因此不會象 gEF因凝膠電泳解析度不夠而漏掉信息。它的重復性較好,假陽性率低,尤其是對於已知基因,可以根據選擇內切酶的作用位點確定該基因在凝膠電泳中的位置並判斷其含量,從而避免了進一步的分析。對於精力有限的研究人員,這可能是個值得一試的方法。 cDNA3′端 rFD方法也存在一些和 dDRT-PCR相類似的缺點,它得到的片段中包含的編碼信息比較少,需要多花一些時間對所得到的差異條帶進一步分析。
4.分子指數的 rNA指紋( rNA fingerprinting by molecular indexing, mI):MI是一種能夠較好地顯示 mRNA中編碼序列的方法。它利用Ⅱ s型內切酶的作用位點在識別位點之外可以形成一個4bp的突出端的特點,設計43共64種(最外側一個核苷酸隨機)適配子,使得獲取編碼序列片段成為可能。首先是以常規方法合成雙鏈 cDNA,用Ⅱ類限制酶進行酶切後連接5′端磷酸化的相應適配子,再以Ⅱ s類
② 什麼是基因診斷技術
基因診斷技術主要包括核酸分子雜交、聚合酶鏈式反應(PCR)、限制酶酶譜分析、單鏈構象多態性分析以及DNA序列測定、差異顯示等技術。
http://www.bioon.com/Article/medgenetic/308586.shtml
③ 基因技術有哪些
醫學上醫學中轉基因技術的應用范圍很廣。動物轉基因技術可以創造診斷和治療人類疾病的動物模型,可克服單純依靠自然突變體的局限。轉基因技術還應用於蛋白質多肽葯物的生產,如生產胰島素、干擾素,免疫球蛋白、紅細胞生長素、尿激酶、人血紅蛋白、人表皮生長因子,、粒細胞等等珍稀葯物。工業上工業領域的應用主要指在食品工業中的應用主要包括:對工業發酵食品菌種如酵母菌和乳酸菌的改良;生產食品添加劑和加工助劑;製造有益於人類健康的保健成分或有效因子,攜帶不同目的基因的轉基因動植物可以成為人類治療各種疑難雜症的資源豐富的葯庫。環境保護上「DNA探針」可以十分靈敏地檢測環境中的病毒、細菌等污染,且不易因環境污染而大量死亡,甚至還可以吸收和轉化污染物。通常一種細菌只能分解石油中的一種烴類,用基因工程培育成功的「超級細菌」可以分解石油中的多種烴類化合物。(3)基因分析技術是什麼擴展閱讀:轉抗除草劑的基因到雜草上會產生對除草劑具有超抗性的雜草,這種生物界基因的相互轉移會改變物種間的競爭關系,破壞原有的生態平衡,對生態系統可造成長期而復雜的影響。此外,大面積種植單一轉基因人工林的穩定性比人工純林更低。當轉基因植物產生花粉時,野生物攜帶基因化的種子會交叉授花基因化的作物,所有的作物、都會通過交叉授花易受污染。這種破壞效應會通過食物鏈影響到處於食物鏈更高層次的動物,直到危及到更多動物甚至我們人類。
④ 基因檢測是什麼技術
基因檢測(GeneticTest)是從染色體結構,DNA序列,DNA變異位點或基因表現程度,提供受檢者與醫療研究人員評估一些與基因遺傳有關的疾病、體質或個人特質的依據。每一個人的DNA基因都是獨特的個人化資訊,造成每一個人的先天體質,健康狀況,特徵都不相同。
2008年,美國時代雜志曾經把這個革命性技術評選為2008年度最佳創新之首(BestInovationof2008)。
⑤ 什麼是基因檢測技術
基因檢測是通過血液、其他體液或細胞對dna進行檢測的技術。
基因檢測可以診斷疾病,也可以用於疾病風險的預測。疾病診斷是用基因檢測技術檢測引起遺傳性疾病的突變基因。目前應用最廣泛的基因檢測是新生兒遺傳性疾病的檢測、遺傳疾病的診斷和某些常見病的輔助診斷。目前有1000多種遺傳性疾病可以通過基因檢測技術做出診斷。
近年來令人非常興奮的是預測性基因檢測的開展。利用基因檢測技術在疾病發生前就發現疾病發生的風險,提早預防或採取有效的干預措施。目前已經有20多種疾病可以用基因檢測的方法進行預測。
檢測的時候,先把受檢者的基因從血液或其他細胞中提取出來。然後用可以識別可能存在突變的基因的引物和pcr技術將這部分基因復制很多倍,用有特殊標記物的突變基因探針方法、酶切方法、基因序列檢測方法等判斷這部分基因是否存在突變或存在敏感基因型。
目前基因檢測的方法主要有:熒光定量pcr、基因晶元、液態生物晶元與微流控技術等
⑥ 基因診斷常用技術方法
基因診斷(gene diagnosis)是以探測基因的存在,分析基因的類型和缺陷及其表達功能是否正常,從而達到診斷疾病的一種方法。它是繼形態學、生物化學和免疫學診斷之後的第四代診斷技術,它的誕生與發展得益於分子生物學理論和技術的迅速發展。
常用基因診斷技術:
一、Southern印跡法(Southern blot)
基本原理是:硝酸纖維膜或尼龍濾膜對單鏈DNA的吸附能力很強,當電泳後凝膠經過DNA變性處理,覆以上述濾膜,再於其上方壓上多層乾燥的吸水紙,藉助它對深鹽溶液的上吸作用,凝膠上的單鏈DNA將轉移到濾膜上。轉移是原位的,即DNA片段的位置保持不變。轉移結束後,經過80℃烘烤的DNA,將原位地固定於膜上。
當含有特定基因片段已原位轉移到膜上後,即可與同位素標記了的探針進行雜交,並將雜交的信號顯示出來。雜交通常在塑料袋中進行,袋內放置上述雜交濾膜,加入含有變性後探針的雜交溶液後,在一定溫度下讓單鏈探針DNA與固定於膜上的單鏈基因DNA分子按鹼基到互補原理充分結合。結合是特異的,例如只有β珠蛋白基因DNA才能結合上β珠蛋白的探針。雜交後,洗去膜上的未組合的探針,將Ⅹ線膠片覆於膜上,在暗盒中日光進行放射自顯影。結合了同位素標記探針的DNA片段所在部位將顯示黑色的雜交帶,基因的缺失或突變則可能導致帶的缺失或位置改變。
二、聚合酶鏈反應
近年來,基因分析和基因工程技術有了革命性的突破,這主要歸功於聚合酶鏈反應(polymerase chain reaction,PCR)的發展和應用。應用PCR技術可以使特定的基因或DNA片段在短短的2-3小時內體外擴增數十萬至百萬倍。擴增的片段可以直接通過電泳觀察,也可用於進一步的分析。這樣,少量的單拷貝基因不需通過同位素提高其敏感性來觀察,而通過擴增至百萬倍後直接觀察到,而且原先需要一、二周才能作出的診斷可以縮短至數小時。
三、擴增片段長度多態性
小衛星DNA和微衛星DNA的長度多態性可以通過PCR擴增後電泳來檢出,並用於致病基因的連鎖分析,這種診斷方法稱為擴增片段長度多態性(amplified fragment length polymorphism,Amp-FLP)連鎖分析法。PCR擴增後,產物即等位片段之間的差別有時只有幾個核苷酸,故需用聚丙烯醯胺凝膠電泳分離鑒定。此法多用於突變性質不明的連鎖分析.
四、等位基因的特異寡核苷酸探針診斷法
當基因的突變部位和性質已完全明了時,可以合成等基因特異的寡核苷酸探針(allele-specific oligonucleotide,ASO)用同位素或非同位素標記進行診斷。探針通常為長20bp左右的核苷酸。用於探測點突變時一般需要合成兩種探針,與正常基因序列完全一致,能與之穩定地雜交,但不能與突變基因序列雜交;另一種與突變基因序列一致,能與突變基因序列穩定雜交,但不能與正常基因序列穩定雜交,這樣,就可以把只有一個鹼基發生了突變的基因區別開來.
PCR可結合ASO,即PCR-ASO技術,即先將含有突變點的基因有關片段進行體外擴增,然後再與ASO探針作點雜交,這樣大大簡化了方法,節約了時間,而且只要極少量的基因組DNA就可進行。
五、單鏈構象多態性診斷法
單鏈構象多態性(signle strand conformation polymorphism,SSCP)是指單鏈DNA由於鹼基序列的不同可引起構象差異,這種差異將造成相同或相近長度的單鏈DNA電泳遷移率不同,從而可用於DNA中單個鹼基的替代、微小的缺失或手稿的檢測。用SSCP法檢查基因突變時,通常在疑有突變的DNA片段附近設計一對引物進行PCR擴增,然後將擴增物用甲醯胺等變性,並在聚丙烯醯胺凝膠中電泳,突變所引起的DNA構象差異將表現為電泳帶位置的差異,從而可據之作出診斷。
⑦ 基因檢測有什麼用途主要檢測哪些內容
對於健康人群做基因檢測可以起到以下作用:
1、了解自身以及配偶是否具有相同的家族性疾病的致病基因攜帶,優生優育。
基因檢測可以檢測近7000種先天單基因遺傳病的致病基因攜帶,此外研究表明10%~15%的癌症與遺傳有關,糖尿病、心腦血管疾病、阿茲海默症等多種疾病也都與遺傳因素有關。盡早進行基因檢測不僅可以了解自身先天隱患,還能提前了解自己與配偶間是否存在生育風險及時進行規避,避免患兒出生,助力優生優育。
2、正確選擇葯物,避免濫用葯物和葯物不良反應。
由於個體遺傳基因上的差異,不同的人對葯物的代謝速度、毒副反應風險有所差別。根據基因檢測結果,醫生可以個性化調整用葯治療方案,避免一步步試葯的生理經濟雙重負擔。
基因檢測是一種實驗室微生物檢測技術,可以通過組織,血液,唾液,其他體液,或細胞對DNA進行檢測。基因檢測是在疾病的臨床症狀未發生之前進行的早期診斷,為臨床疾病尤其是致死性的疾病的預防和治療提供了有利的條件。目前應用最廣泛的基因檢測是新生兒遺傳性疾病檢測,遺傳疾病的診斷和某些常見病的輔助診斷。基因檢測不同於常規體檢,可以診斷證明,也可以用於疾病風險預測。
我國國家食葯監總局批準的下游基因測序臨床應用分為四個類別,分別為遺傳病診斷、產前篩查與診斷、植入前胚胎遺傳學診斷以及腫瘤診斷與治療。
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⑧ 鑒定個體的dna分析技術有哪幾種
DNA鑒定技術的出現年代是二十世紀八十年代。
DNA鑒定技術是英國遺傳學家A·J·傑弗里斯(1950-)在1984年發明的。由於人體各部位的細胞都有相同的DNA,因此可以通過檢查血跡、毛發、唾液等判明身份。
基因鑒定技術是一項生物學檢測技術,人體細胞有總數約為30億個鹼基對的DNA,每個人的DNA都不完全相同,人與人之間不同的鹼基對數目達幾百萬之多,因此通過分子生物學方法顯示的DNA圖譜也因人而異,由此可以識別不同的人。所謂「DNA指紋」,就是把DNA作為像指紋那樣的獨特特徵來識別不同的人。由於DNA是遺傳物質,因此通過對DNA鑒定還可以判斷兩個人之間的親緣關系。
近一個世紀以來,指紋技術給偵破工作帶來很大方便。但罪犯越來越狡猾,許多作案現場沒有留下指紋。現在有了DNA指紋鑒定技術,只要罪犯在案發現場留下任何與身體有關的東西,例如血跡和毛發,警方就可以根據這些蛛絲馬跡將其擒獲,准確率非常高。DNA鑒定技術在破獲強奸和暴力犯罪時特別有效,因為在此類案件中,罪犯很容易留下包含DNA信息的罪證。
根據DNA指紋破案雖然准確率高,但也有出錯的可能,因為兩個人的DNA指紋在測試的區域內有完全吻合的可能。因此在2000年英國將DNA指紋測試擴展到10個區域,使偶然吻合的危險幾率降到十億分之一。即使這樣,出錯的可能性仍未排除。
⑨ 基因檢測技術是什麼
主要用探針檢測mRNA或用抗體檢測出表達的蛋白質(轉錄水平上對特異mRNA的檢測和翻譯水平上對特異蛋白質的檢測)
詳見下面:
外源基因轉錄水平的鑒定
基因表達分為轉錄及翻譯兩階段,轉錄是以DNA(基因)為模板生成mRNA的過程,翻譯是以mRNA為模板生成蛋白質的過程,檢測外源基因的表達就是檢測特異mRNA及特異蛋白質的生成。所以基因表達檢測分為兩個水平:即轉錄水平上對特異mRNA的檢測和翻譯水平上對特異蛋白質的檢測。轉錄水平上的檢測主要方法是Northern雜交,它是以DNA或RNA為探針,檢測RNA鏈。和Southern雜交相同,Northern雜交包括斑點雜交和印跡雜交。
也可用RT-PCR(reverse transcribed PCR)方法檢測外源DNA在植物體內的轉錄表達。其原理是以植物總RNA或mRNA為模板進行反轉錄,然後再經PCR擴增。如果從細胞總RNA提取物中得到特異的cDNA擴增條帶,則表明外源基因實現了轉錄。此法簡單、快速,但對外源基因轉錄的最後決定,還需與Northern雜交的實驗結果結合。
外源基因表達蛋白的檢測
表達蛋白的檢測方法有三種:①生化反應檢測法:主要通過酶反應來檢測;②免疫學檢測法:通過目的蛋白(抗原)與其抗體的特異性結合進行檢測,具體方法有Western雜交、酶聯免疫吸附法(ELISA)及免疫沉澱法;③生物學活性的檢測。
Western雜交是將聚丙烯醯胺凝膠(SDS-PAGE)電泳分離抗原(Antigen)固定在固體支持物上(如硝酸纖維素膜,NC膜)。不同分子量大小的蛋白質在凝膠中遷移率不同,據此可確定特定的抗原存在與否以及相對豐度,或者蛋白質是否遭到降解等。蛋白質電泳後轉到NC膜,放在蛋白質(如牛血清蛋白BSA)或奶粉溶液中,溫育,以封閉非特異性位點,然後用含有放射性標記或酶標記的特定抗體雜交,抗原-抗體結合,再通過放射性自顯影或顯色觀察。