基因检测与肾脏病诊断
作者:张阮章 王沙燕 戴 勇
单位:深圳市人民医院中心实验室(深圳,518020)肾内科
关键词:基因检测;肾脏;诊断
肾脏病与透析肾移值杂志990520
近年来,随着人类基因组计划的进行, 基因检测应用于疾 病诊断方面的研究取得了显著的进步,首先,通过连锁分析对染色体片段进行疾病区点定位 ,加深了对于家族性特殊疾病的认识。其次,基因标记图谱的改善使得公认的基因区点标记 更精确。第三,许多基因已被标记在特定的染色体区域并被克隆。因此,当这种疾病基因标 记在相同的区域内出现,这便提供了对该疾病的侯选基因突变进行分析的资料。第四,转基 因动物模型的建立,使我们能够对有关特定基因的功能、特定基因突变的结果以及基因之间 的相互关系进行研究,并且对治疗结果进行检测。
, http://www.100md.com
1 基因检测方法及其分类
基因检测是运用基因分析鉴定个体是否携带致病基因的方法。通常有两种,即直接 进行突变基因分析和连锁分析。直接进行的突变基因分析包括聚合酶链反应(PCR)扩增 、限制性内切酶消化、Southern杂交、单链构象多态性(SSCP)、等位特异寡 核苷酸杂交(allele-specific oligonucleotide hy bridization)、逆转录聚合酶链反应(PT-PCR)、RNA酶裂解分析及 直接DNA测序等多种技术。这种突变基因分析通常需要有相关基因序列的知识,还需选择 适当的引物或探针。其复杂性往往取决于基因的大小、编码序列的数目(外显子),致病突 变在基因中的分布、所研究的基因与其它基因之间的同源性。有利于直接进行突变分析的特 征是:①小基因;②克隆的序列(外显子)数目较少;③多态性数目较少(非疾病所引起的 等位基因);④突变位于基因的一个部位;⑤在被侵犯的家族中常出现一个或少数突变;⑥在突变的附近及其它位点不出现重复的突变。当单个或少数的突变出现在多数病例时,便 可特异性地针对这些突变进行分析。如果突变出现在基因的某特定部分而没有贯穿整个基因 ,则可在这个区域进行突变分析,这种限定性检测的手段成本较低,花费时间也较少。
, 百拇医药
第二种检测个体是否携带致病基因的方法是连锁分析[1]。当突变的发生贯穿整 个基因,或者在患者中没有或极少有共同的突变,这时就要求对整个基因进行详细分析,即 进行连锁分析。所谓连锁是指染色体上相邻近的两个或两个以上的基因或限制酶片段。这些 连锁的基因或片段在DNA复制和DNA修复过程中相互分离的几率较低,因而可被一起遗 传,衡量基因之间是否连锁的指标是它们的重组率。该方法涉及利用一个或多个位于所测基 因附近的DNA标记物,标记物与基因越相近,基因就越容易分离开来(标记物与基因重新 结合可能性就变低)。因此,这些标记物可作为基因分析的标志。如果这些标记物是多态性 (在正常人群中有许多不同的等位基因),那么根据特殊的等位基因在家庭中的遗传情况, 有可能鉴定个体是否是从患病的父母遗传的致病基因。连锁分析需要对多个家族成员进行检 测,并有两个以上的患病个体,通常情况下该法不能用于散在病例的诊断(无阳性家族史) 。连锁的结果是确定某一个体是否可能有异常的基因,它在很大程度上依赖于DNA标记物 信息的运用(如果父母亲均具有相同的标记,则不能鉴定基因突变的染色体)。由于使用D NA标记,因此不需要精确的基因核苷酸序列的资料。所有疾病都有一个定位,都能被鉴定 或进行连锁分析以确定是否为致病基因。通常如果能用突变分析法进行诊断,就不使用连锁 分析法,但是如果是对整个基因进行分析时,则不能运用突变分析,而只能运用连锁分析法 。连锁分析与上述突变分析的不同点见表1。
, 百拇医药
表1 突变分析与连锁分析的比较 项 目
突变分析
连锁分 析
需要掌握的知 识
基因序列的知识
基因位点的知识
结 果
直接的结果(阳性/ 阴性)
结果基于可能性
测试的样本
分别对个别样本 进行测试
测试需要其家属,最好有一名以上的患病
, 百拇医药
临床应用
能用于分析散在病例
不能用于分析散在病例
商业化程度
多用于商业化,成本较低
较少用于商业化,成本较高
2 肾脏疾病的基因突变
在肾脏疾病中,有多种肾实质疾病是由已知的基因变异而导致的。这些已知基因突变的遗传 性肾脏病见表2。虽然许多疾病分布在基因的特殊部位,但是这些疾病的基因或基因中的突变还未完全得到鉴定,只有当致病基因被解明以后,才有可能检测引起疾病表型的DNA序列的特殊改变。
表2 已知患有基因缺失的遗传 性肾脏疾病 疾病名称
, 百拇医药
遗传模式
受累的基因或蛋白
位 点
参考文献
Alagille综合征
AD
人体同源JAG1
20 p11.2
[2]
X-liked
胶原:COL4A5
X q22
, 百拇医药 [3]
AR,AD
COL4A3和COL4A4
2q36~37
淀粉样变性Ⅳ型
AD
Apo脂蛋白
11q23
[4]
淀粉样变性Ⅴ型
AD
Gelsolin
9q34
, http://www.100md.com
[5]
成人多囊肾
AD
PKD1
16p13.31~13.12
[ 6]
AD
PDK2
4q21~23
[7]
Bartter综合征
AR
Na-k-2Cl传导系统,ROMK K通道
, http://www.100md.com
15q15~21.1,11q24
[8]
鳃-耳-肾综合征
AD
8q13.3
[9]
Denys-Drash综合征
散在
EYA1
11q13
[10]
Fabry病
, 百拇医药
X-liked
WT1
Xq22
[11]
家族性低钙尿高血钙症
AD
α半乳糖苷酶
3q21~24
[12]
家族性低甲状旁腺激素病
AD
钙感受受体
3q13
, http://www.100md.com
[13]
糖原储藏疾病Ⅱ型
AR
葡萄糖β磷酸酶
17q21
[14]
遗传性肾石病(Dent病)
X-liked
CLCN5
Xp1 1.22
[15]
低磷性佝偻病
, 百拇医药
X-liked
PEX
Xq21.1~22.2
[16]
Lesch-Nyhan综合征
X-liked
HPRT1
Xq 26~27.2
[17]
Liddle综合征
AR
上皮Na通道,β或γ亚单位
, 百拇医药
16p 12~13
[18]
肾性隐匿性糖尿病
X-liked
精氨酸抗利尿激素(加压素)受体
Xp28
[19]
AR
Aquaparin-2
12q13
[20]
神经纤维瘤,Ⅰ型
, 百拇医药
AD
神经纤维
17q11.2
[21]
眼脑肾(Lowe)综合征
X-liked
肌醇多磷-5-磷酸酶
Xq26.1
[22]
RTA骨硬化病
AR
碳酸酐酶
, 百拇医药 8q22
[23]
原发性高草酸盐尿,Ⅰ型
AR
丙氨酸、乙二醛转氨酶
2q36~ 37
[24]
假性低醛固酮病,Ⅰ型
AD
上皮Na通道,α或β亚单位
12p 13
[25]
, 百拇医药
结节状硬化
AD
TSC-1(hamatin)
9q34
[26]
AD
TSC-2(tuberin)
16p13.3
[27]
小管间质性肾炎
线粒体
线粒体DNA突变或重复
, 百拇医药
线粒体
[28]
Von Hippel-Lindau病
AD
VHL
3p26~ 25
[29]
Wilms肿瘤
散在/AD
WT-1
11p13
[30]
Zellweger综合征
, 百拇医药
AR
Peroxin基因家族
7q1 1.23
[31]
AD为常染色体显性遗传;AR为常染色体隐性遗传 目前在大部分已被鉴定的疾病中,只有部分患者发现基因突变,其原因是一种疾病可能具有两个以上的致病基因或位点。譬如常染色体显性遗传性多囊肾病(ADPKD)和肾小管硬化,至少各有两种不同的基因图谱和两个不同的致病基因。因此,单个基因突变只是相应地出现于部分患者。其次,如果没有对某一整个基因进行分析,将减少发现致病突变基因的可能性,这种情况在较大的或较复杂的基因中更有可能出现。另外,其它非基因因素也出现与被分析的疾病相同的表型,因此这些患者的某些特定的基因检测常显现出阴性的结果。
3 基因检测在肾脏疾病中的运用
, 百拇医药
基因测试在肾脏疾病的应用与其它基因疾病相类似,可分为以下几类:
3.1 用于临床确诊及预后分析 当怀疑临床诊断而又不能确诊时,这时可应用基因测试进行确诊或排除诊断。基因测试可确诊表现不典型或不明显的患者,当其它基因和(或)非基因疾病与被分析的疾病酷似时(表型),基因测试可帮助获得一个准确的诊断。掌握尚未发作的潜在疾病的信息,可给个体提供机会采取预防措施,调整生活方式,或者开始监测疾病,以消除或减少疾病。必须认识带有致病基因并不总是暗示该个体必然会发展为该疾病,因为有些疾病并不完全是显性的(一个携带者可终身不发病)。另外,一种疾病可以有不同的表现(不同的严重程度),甚至在同一家族中或同一突变基因也是如此。
在很多遗传肾脏疾病中,含有不止一个的致病基因(位点异质性)。不同的基因突变可导致类似的临床表现。但其预后与发病年龄、病情严重程度、并发症和存活率有关。甚至在同一基因内出现不同突变,增加病情的复杂性和严重性(等位基因的异质性)。如果可获得这种基因类型-表型相关关系的资料,那么就可能根据测试结果分析患者的预后。目前研究得较多的是成人多囊肾(ADPKD),ADPKD是世界上引起终末期肾病(ESRD)的四种主要疾病之一,占所有ESRD的8%~10%。其发生率大约占1/400~1/1000。然而,大量肾功能代偿期、无症状或症状轻微的患者仍然难以确诊,该病有明显的致病性和致死性,45%的患者发展为ESRD,需要长期透析和肾移植。其病变程度较严重,包括造成其它器官的多个囊泡。如肝、胰、脾、松果体、卵巢、睾丸,还有结肠憩室、二尖瓣脱垂和颅内动脉瘤,为常染色体显性遗传。很久前已被人们所认识。这种致病基因的变异主要表现在基因图谱的两个区带:PKD1在16P13.3,PKD2在4q13~23,还有一部分患者没有图谱定位,提示至少有一个附加定位。PKD1基因较大,由46个外显子和重复的5个末端组成。因此,难以进行直接突变分析。目前,ADPKD的常用的诊断方法是超声检查。但对于潜伏期患者的诊断,基因测试可能有助于早期开始对高血压的治疗;也有助于预后评估,因为非PKD1的患者比PKD1的患者预后要好。如PKD2与PKD1相比,发病年龄较迟,病情较轻,存活期较长[32]。
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3.2 用于产前诊断及携带者的检测 携带者检测与常染色体隐性和X染色体隐性疾病明显相关。该试验通常是在患有隐性疾病患者的家族中检测未受到侵袭的基因携带者的杂合子,以获得可能再次发病的信息。当知道某一个体是常染色体隐性疾病的携带者时,基因测试有助于安排其生殖计划。另外,当一对夫妇两者均是常染色体隐性疾病基因携带者时,还可以利用基因检测来指导选择卵细胞或精子的提供者。运用基因检测有助于优生及产前诊断,该技术用绒毛膜绒的取样,羊膜穿刺术,经皮脐血或胎儿皮肤或肌肉的取样,让医师早在妊娠期就能准确鉴定该胎儿有无疾病。并可用于决定子宫内的治疗。如基因检测可用于观察产前胎儿是否患有已知基因缺陷的肾脏疾病。以甄别出健康的胚胎,并使其能在子宫内健康成长。
3.3 用于肾移植 自19世纪Ullman将摘出的狗肾移植到同一条狗的颈部,迈出了器官移植的第一步。随着分子生物学、免疫学等医学科学的发展,肾移植如同其它器官移植一样,在临床上展示了美好的应用前景,是肾功能衰竭时的一种行之有效的方法。因尸体肾移植的致病率达到50%[33],人们已注重选用活体的供体肾。在这方面基因测试起着一种重要的作用,特别是对那些用其它方法无法检测的无症状的携带者。因基因检测可用于移植前对移殖的受者和供者的基因进行检测,在供体与受体脏器之间,减少同种疾病的发生率是极其重要的。如ADPKD慢性ESRD患者进行肾移植治疗以前,基因测试可以准确鉴定潜伏期的活体肾供体是否有发生ADPKD的危险,从而增加进行肾移植手术的ADPKD患者的存活率,并改善患者所需的器官移植的供给。相反,如果供体的基因状态未明,这将会增加供体和受者的危险性。运用连锁分析法还能确定患有PKD1突变个体家属成员的基因状态,这对于选择家族内成员的健康肾供体是非常重要的。
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目前,在肾脏疾病领域中,基因检测方法还没有得广泛使用。但随着人类基因计划的进一步推进,在不远的将来,基因检测在提高诊断的准确性、优生优育、肾移植等方面将会有广阔的应用前景。
参考文献
1 Taylor EW,Xu J,Jabs EW et al.L inkage analysis of genetic disorders.Met hods Mol Biol,1997,68:11
2 Li L,Krantz ID,Deng Y et al.Alagille syndrome is caused by mutations in human Jaggedl,which encodes a ligand for Not ch1,Nature Genet,1997,16:243
3 Kashtan CE,Michael AF.Alport syndrome. Kidney Int,1996,50:1445
, 百拇医药
4 Zalin AM,Jones S,Fitch NJS et al.Fam ilial nephropathic non-neuropathic amylo idosis:Clinical features,immunohistochem istry and chmistry.QJ Med,1991,81:945
5 Maury CPJ.Homozygous familial amyloido sis,Finnish type:Demonstration of glomer ular gelsolinderived amyloid and non-amy loid tubular gelsolin.Clin Nephrol,1993, 40:53
6 Harris PC.Identification of a gene for autosomal domiant polycystic kidney dis ease:Implications for understanding the pathogenesis and treatment of the diseas e.Nephrol Dial Transplant,1996,11:258
, 百拇医药
7 Simon DB,Karet FE,Hamdan JM et al.Ba rtter′s syndrome,hypokalemic alkalosis w ith hypercalciuria,is caused by mutation s in the Na-K-2Cl cotransporter NKCC2.Na ture Genet,1996,13:183
8 Simon DB,Karet FE,Rodriguez-Soriano J et al.Genetic heterogeneity of Bartter′s syndrome revealed by mutations in the K(+)channel,ROMK.Nature Genet,1996,14:1 52
9 Abdelhak S,Kalatzis V,Heilig R et al.A human homologue of the Drosophila eyes absent gene underlies branchio-oto-ren al(BOR)syndrome and identifies a novelg ene family.Nature Genet,1997,15:157
, 百拇医药
10 Mueller RF.The Denys-Drash syndr ome.J Med Genet,1994,31:471
11 Eng CM,Desnick RJ.Molecular basis of Fabry disease:Mutations and polymor phisms in the human alpha-galactosidase A gene.Hum Mutat,1994,3:103
12 Pollak MR,Brown EM,Estep HL et al.Autosomal dominant hypocalcaemia cau sed by a Ca(2+)-sensing receptor gene mu tation.Nature Genet,1994,8:303
13 Baron J,Winer KK,Yanovski JA et al.Mutations in the Ca(2+)-sensing rec eptor gene cause autosomal dominant and sporadic hypoparathyroidism.Hum Molec Ge net,1996,5:601
, 百拇医药
14 Talente GM,Coleman RA,Alter C et al.Glycogen storage disease in adults .Ann Intern Med,1994,120:218
15 Lloyd SE,Pearce SHS,Fisher SE et al.A common molecular basis for three inherited kidney stone diseases.Nature, 1996,370:445
16 Holm IA,Huang X,Kunkel LM.Mutati onal analysis of the PEX gene in patients with X-linked hypophosphatemic rickets .Am J Hum Genet,1997,60:790
17 Sculley DG,Dawson PA,Emmerson BT et al.A review of the molecular basis of hypoxanthine-guanine phosphoribosylt ransferase(HPRT)deficiency.Hum Genet,199 2,90:195
, 百拇医药
18 Hansson JH,Nelson-Williams C,Suz uki H et al.Hypertension caused by at runcated epithelial sodium channel gamma subunit:Genetic heterogeneity of Liddle syndrome.Nature Genet,1995,11:76
19 Bichet DG,Arthus M-F,Lonergan M et al.X-linked nephrogenic diabetes in sipidus mutation in North America and th e Hopewell hypothesis.J Clin Invest,1993 ,92:1262
20 Deen PMT,Croes H,van Aubel RAMH et al.Water channels encoded by mutant aquaporin-2 genes in nephrogenic diabet es insipidus are impaired in their cellular routing.J Clin Invest,1995,95:2291
, 百拇医药
21 Shen MH,Harper PS,Upadhyaya M.Mo lecular genetics of neurofibromatosis type 1(NF1).J Med Genet,1996,33:2
22 Lin T,Orrison BM,Leahey A-M et al.Spectrum of mutations in the OCRL1 gene in the Lowe oculocerebrorenal syndro me.Am J Hum Genet,1997,60:1384
23 Roth DE,Venta PJ,Tashian RE et al.Molecular basis of human carbonic an hydrase Ⅱ deficiency.Proc Natl Acad Sci USA,1992,89:1804
24 Danpure CJ,Jennings PR,Fryer P et al.Primary hyperoxaluria type 1:Geno typic and phenotypic heterogeneity.J Inh erit Metab Dis,1994,17:487
, http://www.100md.com
25 Chang SS,Grunder S,Hanukoglu A et al.Mutations in subunits of the epit helial sodium channel cause salt wasting with hyperkalaemic acidosis,pseudohypoa ldosteronism type 1.Nature Genet,1996,12 :248
26 van Slegtenhorst M,de Hoogt R,He rmans C et al.Identification of the tuberous sclerosis gene TSC1 on chromosome 9q34.Science,1997,277:805
27 van Bakel I,Sepp T,Ward S et al .Mutations in the TSC2 gene:Analysis of the complete coding sequence using the protein truncation test(PTT).Hum Molec G enet,1997,6:1409
, http://www.100md.com
28 Zsurka G,Ormos J,Ivanyi B et al .Mitochondrial mutation as a probablec ausative factor in familial progressive tubulointerstitial nephritis.Hum Genet,1997,99:484
29 Latif F,Tory K,Gnarra J et al. Identification of the von Hippel-Landau disease tumor suppressor gene.Science,19 93,260:1317
30 Little M,Wells C.A clinical over view of WT1 gene mutations.Hum Mutat,1997,9:209
31 Moser AB,Rasmussen M,Naidu S et al.Phenotype of patients with peroxiso mal disorders subdivided into sixteen co mplementation groups.J Pediat,1995,127:1 3
32 Ravine DL,Walker RG,Gibson RN e al.Phenotype and genotype heterogeneity in autosomal dominant polycystic kidney disease.Lancet,1992,340:1330
33 Bay WH,Hebert LA.The living donor in kidney transplantation.Ann Intern Med,1987,106:719
(1999-05-18收稿), 百拇医药
单位:深圳市人民医院中心实验室(深圳,518020)肾内科
关键词:基因检测;肾脏;诊断
肾脏病与透析肾移值杂志990520
近年来,随着人类基因组计划的进行, 基因检测应用于疾 病诊断方面的研究取得了显著的进步,首先,通过连锁分析对染色体片段进行疾病区点定位 ,加深了对于家族性特殊疾病的认识。其次,基因标记图谱的改善使得公认的基因区点标记 更精确。第三,许多基因已被标记在特定的染色体区域并被克隆。因此,当这种疾病基因标 记在相同的区域内出现,这便提供了对该疾病的侯选基因突变进行分析的资料。第四,转基 因动物模型的建立,使我们能够对有关特定基因的功能、特定基因突变的结果以及基因之间 的相互关系进行研究,并且对治疗结果进行检测。
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1 基因检测方法及其分类
基因检测是运用基因分析鉴定个体是否携带致病基因的方法。通常有两种,即直接 进行突变基因分析和连锁分析。直接进行的突变基因分析包括聚合酶链反应(PCR)扩增 、限制性内切酶消化、Southern杂交、单链构象多态性(SSCP)、等位特异寡 核苷酸杂交(allele-specific oligonucleotide hy bridization)、逆转录聚合酶链反应(PT-PCR)、RNA酶裂解分析及 直接DNA测序等多种技术。这种突变基因分析通常需要有相关基因序列的知识,还需选择 适当的引物或探针。其复杂性往往取决于基因的大小、编码序列的数目(外显子),致病突 变在基因中的分布、所研究的基因与其它基因之间的同源性。有利于直接进行突变分析的特 征是:①小基因;②克隆的序列(外显子)数目较少;③多态性数目较少(非疾病所引起的 等位基因);④突变位于基因的一个部位;⑤在被侵犯的家族中常出现一个或少数突变;⑥在突变的附近及其它位点不出现重复的突变。当单个或少数的突变出现在多数病例时,便 可特异性地针对这些突变进行分析。如果突变出现在基因的某特定部分而没有贯穿整个基因 ,则可在这个区域进行突变分析,这种限定性检测的手段成本较低,花费时间也较少。
, 百拇医药
第二种检测个体是否携带致病基因的方法是连锁分析[1]。当突变的发生贯穿整 个基因,或者在患者中没有或极少有共同的突变,这时就要求对整个基因进行详细分析,即 进行连锁分析。所谓连锁是指染色体上相邻近的两个或两个以上的基因或限制酶片段。这些 连锁的基因或片段在DNA复制和DNA修复过程中相互分离的几率较低,因而可被一起遗 传,衡量基因之间是否连锁的指标是它们的重组率。该方法涉及利用一个或多个位于所测基 因附近的DNA标记物,标记物与基因越相近,基因就越容易分离开来(标记物与基因重新 结合可能性就变低)。因此,这些标记物可作为基因分析的标志。如果这些标记物是多态性 (在正常人群中有许多不同的等位基因),那么根据特殊的等位基因在家庭中的遗传情况, 有可能鉴定个体是否是从患病的父母遗传的致病基因。连锁分析需要对多个家族成员进行检 测,并有两个以上的患病个体,通常情况下该法不能用于散在病例的诊断(无阳性家族史) 。连锁的结果是确定某一个体是否可能有异常的基因,它在很大程度上依赖于DNA标记物 信息的运用(如果父母亲均具有相同的标记,则不能鉴定基因突变的染色体)。由于使用D NA标记,因此不需要精确的基因核苷酸序列的资料。所有疾病都有一个定位,都能被鉴定 或进行连锁分析以确定是否为致病基因。通常如果能用突变分析法进行诊断,就不使用连锁 分析法,但是如果是对整个基因进行分析时,则不能运用突变分析,而只能运用连锁分析法 。连锁分析与上述突变分析的不同点见表1。
, 百拇医药
表1 突变分析与连锁分析的比较 项 目
突变分析
连锁分 析
需要掌握的知 识
基因序列的知识
基因位点的知识
结 果
直接的结果(阳性/ 阴性)
结果基于可能性
测试的样本
分别对个别样本 进行测试
测试需要其家属,最好有一名以上的患病
, 百拇医药
临床应用
能用于分析散在病例
不能用于分析散在病例
商业化程度
多用于商业化,成本较低
较少用于商业化,成本较高
2 肾脏疾病的基因突变
在肾脏疾病中,有多种肾实质疾病是由已知的基因变异而导致的。这些已知基因突变的遗传 性肾脏病见表2。虽然许多疾病分布在基因的特殊部位,但是这些疾病的基因或基因中的突变还未完全得到鉴定,只有当致病基因被解明以后,才有可能检测引起疾病表型的DNA序列的特殊改变。
表2 已知患有基因缺失的遗传 性肾脏疾病 疾病名称
, 百拇医药
遗传模式
受累的基因或蛋白
位 点
参考文献
Alagille综合征
AD
人体同源JAG1
20 p11.2
[2]
X-liked
胶原:COL4A5
X q22
, 百拇医药 [3]
AR,AD
COL4A3和COL4A4
2q36~37
淀粉样变性Ⅳ型
AD
Apo脂蛋白
11q23
[4]
淀粉样变性Ⅴ型
AD
Gelsolin
9q34
, http://www.100md.com
[5]
成人多囊肾
AD
PKD1
16p13.31~13.12
[ 6]
AD
PDK2
4q21~23
[7]
Bartter综合征
AR
Na-k-2Cl传导系统,ROMK K通道
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15q15~21.1,11q24
[8]
鳃-耳-肾综合征
AD
8q13.3
[9]
Denys-Drash综合征
散在
EYA1
11q13
[10]
Fabry病
, 百拇医药
X-liked
WT1
Xq22
[11]
家族性低钙尿高血钙症
AD
α半乳糖苷酶
3q21~24
[12]
家族性低甲状旁腺激素病
AD
钙感受受体
3q13
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[13]
糖原储藏疾病Ⅱ型
AR
葡萄糖β磷酸酶
17q21
[14]
遗传性肾石病(Dent病)
X-liked
CLCN5
Xp1 1.22
[15]
低磷性佝偻病
, 百拇医药
X-liked
PEX
Xq21.1~22.2
[16]
Lesch-Nyhan综合征
X-liked
HPRT1
Xq 26~27.2
[17]
Liddle综合征
AR
上皮Na通道,β或γ亚单位
, 百拇医药
16p 12~13
[18]
肾性隐匿性糖尿病
X-liked
精氨酸抗利尿激素(加压素)受体
Xp28
[19]
AR
Aquaparin-2
12q13
[20]
神经纤维瘤,Ⅰ型
, 百拇医药
AD
神经纤维
17q11.2
[21]
眼脑肾(Lowe)综合征
X-liked
肌醇多磷-5-磷酸酶
Xq26.1
[22]
RTA骨硬化病
AR
碳酸酐酶
, 百拇医药 8q22
[23]
原发性高草酸盐尿,Ⅰ型
AR
丙氨酸、乙二醛转氨酶
2q36~ 37
[24]
假性低醛固酮病,Ⅰ型
AD
上皮Na通道,α或β亚单位
12p 13
[25]
, 百拇医药
结节状硬化
AD
TSC-1(hamatin)
9q34
[26]
AD
TSC-2(tuberin)
16p13.3
[27]
小管间质性肾炎
线粒体
线粒体DNA突变或重复
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线粒体
[28]
Von Hippel-Lindau病
AD
VHL
3p26~ 25
[29]
Wilms肿瘤
散在/AD
WT-1
11p13
[30]
Zellweger综合征
, 百拇医药
AR
Peroxin基因家族
7q1 1.23
[31]
AD为常染色体显性遗传;AR为常染色体隐性遗传 目前在大部分已被鉴定的疾病中,只有部分患者发现基因突变,其原因是一种疾病可能具有两个以上的致病基因或位点。譬如常染色体显性遗传性多囊肾病(ADPKD)和肾小管硬化,至少各有两种不同的基因图谱和两个不同的致病基因。因此,单个基因突变只是相应地出现于部分患者。其次,如果没有对某一整个基因进行分析,将减少发现致病突变基因的可能性,这种情况在较大的或较复杂的基因中更有可能出现。另外,其它非基因因素也出现与被分析的疾病相同的表型,因此这些患者的某些特定的基因检测常显现出阴性的结果。
3 基因检测在肾脏疾病中的运用
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基因测试在肾脏疾病的应用与其它基因疾病相类似,可分为以下几类:
3.1 用于临床确诊及预后分析 当怀疑临床诊断而又不能确诊时,这时可应用基因测试进行确诊或排除诊断。基因测试可确诊表现不典型或不明显的患者,当其它基因和(或)非基因疾病与被分析的疾病酷似时(表型),基因测试可帮助获得一个准确的诊断。掌握尚未发作的潜在疾病的信息,可给个体提供机会采取预防措施,调整生活方式,或者开始监测疾病,以消除或减少疾病。必须认识带有致病基因并不总是暗示该个体必然会发展为该疾病,因为有些疾病并不完全是显性的(一个携带者可终身不发病)。另外,一种疾病可以有不同的表现(不同的严重程度),甚至在同一家族中或同一突变基因也是如此。
在很多遗传肾脏疾病中,含有不止一个的致病基因(位点异质性)。不同的基因突变可导致类似的临床表现。但其预后与发病年龄、病情严重程度、并发症和存活率有关。甚至在同一基因内出现不同突变,增加病情的复杂性和严重性(等位基因的异质性)。如果可获得这种基因类型-表型相关关系的资料,那么就可能根据测试结果分析患者的预后。目前研究得较多的是成人多囊肾(ADPKD),ADPKD是世界上引起终末期肾病(ESRD)的四种主要疾病之一,占所有ESRD的8%~10%。其发生率大约占1/400~1/1000。然而,大量肾功能代偿期、无症状或症状轻微的患者仍然难以确诊,该病有明显的致病性和致死性,45%的患者发展为ESRD,需要长期透析和肾移植。其病变程度较严重,包括造成其它器官的多个囊泡。如肝、胰、脾、松果体、卵巢、睾丸,还有结肠憩室、二尖瓣脱垂和颅内动脉瘤,为常染色体显性遗传。很久前已被人们所认识。这种致病基因的变异主要表现在基因图谱的两个区带:PKD1在16P13.3,PKD2在4q13~23,还有一部分患者没有图谱定位,提示至少有一个附加定位。PKD1基因较大,由46个外显子和重复的5个末端组成。因此,难以进行直接突变分析。目前,ADPKD的常用的诊断方法是超声检查。但对于潜伏期患者的诊断,基因测试可能有助于早期开始对高血压的治疗;也有助于预后评估,因为非PKD1的患者比PKD1的患者预后要好。如PKD2与PKD1相比,发病年龄较迟,病情较轻,存活期较长[32]。
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3.2 用于产前诊断及携带者的检测 携带者检测与常染色体隐性和X染色体隐性疾病明显相关。该试验通常是在患有隐性疾病患者的家族中检测未受到侵袭的基因携带者的杂合子,以获得可能再次发病的信息。当知道某一个体是常染色体隐性疾病的携带者时,基因测试有助于安排其生殖计划。另外,当一对夫妇两者均是常染色体隐性疾病基因携带者时,还可以利用基因检测来指导选择卵细胞或精子的提供者。运用基因检测有助于优生及产前诊断,该技术用绒毛膜绒的取样,羊膜穿刺术,经皮脐血或胎儿皮肤或肌肉的取样,让医师早在妊娠期就能准确鉴定该胎儿有无疾病。并可用于决定子宫内的治疗。如基因检测可用于观察产前胎儿是否患有已知基因缺陷的肾脏疾病。以甄别出健康的胚胎,并使其能在子宫内健康成长。
3.3 用于肾移植 自19世纪Ullman将摘出的狗肾移植到同一条狗的颈部,迈出了器官移植的第一步。随着分子生物学、免疫学等医学科学的发展,肾移植如同其它器官移植一样,在临床上展示了美好的应用前景,是肾功能衰竭时的一种行之有效的方法。因尸体肾移植的致病率达到50%[33],人们已注重选用活体的供体肾。在这方面基因测试起着一种重要的作用,特别是对那些用其它方法无法检测的无症状的携带者。因基因检测可用于移植前对移殖的受者和供者的基因进行检测,在供体与受体脏器之间,减少同种疾病的发生率是极其重要的。如ADPKD慢性ESRD患者进行肾移植治疗以前,基因测试可以准确鉴定潜伏期的活体肾供体是否有发生ADPKD的危险,从而增加进行肾移植手术的ADPKD患者的存活率,并改善患者所需的器官移植的供给。相反,如果供体的基因状态未明,这将会增加供体和受者的危险性。运用连锁分析法还能确定患有PKD1突变个体家属成员的基因状态,这对于选择家族内成员的健康肾供体是非常重要的。
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目前,在肾脏疾病领域中,基因检测方法还没有得广泛使用。但随着人类基因计划的进一步推进,在不远的将来,基因检测在提高诊断的准确性、优生优育、肾移植等方面将会有广阔的应用前景。
参考文献
1 Taylor EW,Xu J,Jabs EW et al.L inkage analysis of genetic disorders.Met hods Mol Biol,1997,68:11
2 Li L,Krantz ID,Deng Y et al.Alagille syndrome is caused by mutations in human Jaggedl,which encodes a ligand for Not ch1,Nature Genet,1997,16:243
3 Kashtan CE,Michael AF.Alport syndrome. Kidney Int,1996,50:1445
, 百拇医药
4 Zalin AM,Jones S,Fitch NJS et al.Fam ilial nephropathic non-neuropathic amylo idosis:Clinical features,immunohistochem istry and chmistry.QJ Med,1991,81:945
5 Maury CPJ.Homozygous familial amyloido sis,Finnish type:Demonstration of glomer ular gelsolinderived amyloid and non-amy loid tubular gelsolin.Clin Nephrol,1993, 40:53
6 Harris PC.Identification of a gene for autosomal domiant polycystic kidney dis ease:Implications for understanding the pathogenesis and treatment of the diseas e.Nephrol Dial Transplant,1996,11:258
, 百拇医药
7 Simon DB,Karet FE,Hamdan JM et al.Ba rtter′s syndrome,hypokalemic alkalosis w ith hypercalciuria,is caused by mutation s in the Na-K-2Cl cotransporter NKCC2.Na ture Genet,1996,13:183
8 Simon DB,Karet FE,Rodriguez-Soriano J et al.Genetic heterogeneity of Bartter′s syndrome revealed by mutations in the K(+)channel,ROMK.Nature Genet,1996,14:1 52
9 Abdelhak S,Kalatzis V,Heilig R et al.A human homologue of the Drosophila eyes absent gene underlies branchio-oto-ren al(BOR)syndrome and identifies a novelg ene family.Nature Genet,1997,15:157
, 百拇医药
10 Mueller RF.The Denys-Drash syndr ome.J Med Genet,1994,31:471
11 Eng CM,Desnick RJ.Molecular basis of Fabry disease:Mutations and polymor phisms in the human alpha-galactosidase A gene.Hum Mutat,1994,3:103
12 Pollak MR,Brown EM,Estep HL et al.Autosomal dominant hypocalcaemia cau sed by a Ca(2+)-sensing receptor gene mu tation.Nature Genet,1994,8:303
13 Baron J,Winer KK,Yanovski JA et al.Mutations in the Ca(2+)-sensing rec eptor gene cause autosomal dominant and sporadic hypoparathyroidism.Hum Molec Ge net,1996,5:601
, 百拇医药
14 Talente GM,Coleman RA,Alter C et al.Glycogen storage disease in adults .Ann Intern Med,1994,120:218
15 Lloyd SE,Pearce SHS,Fisher SE et al.A common molecular basis for three inherited kidney stone diseases.Nature, 1996,370:445
16 Holm IA,Huang X,Kunkel LM.Mutati onal analysis of the PEX gene in patients with X-linked hypophosphatemic rickets .Am J Hum Genet,1997,60:790
17 Sculley DG,Dawson PA,Emmerson BT et al.A review of the molecular basis of hypoxanthine-guanine phosphoribosylt ransferase(HPRT)deficiency.Hum Genet,199 2,90:195
, 百拇医药
18 Hansson JH,Nelson-Williams C,Suz uki H et al.Hypertension caused by at runcated epithelial sodium channel gamma subunit:Genetic heterogeneity of Liddle syndrome.Nature Genet,1995,11:76
19 Bichet DG,Arthus M-F,Lonergan M et al.X-linked nephrogenic diabetes in sipidus mutation in North America and th e Hopewell hypothesis.J Clin Invest,1993 ,92:1262
20 Deen PMT,Croes H,van Aubel RAMH et al.Water channels encoded by mutant aquaporin-2 genes in nephrogenic diabet es insipidus are impaired in their cellular routing.J Clin Invest,1995,95:2291
, 百拇医药
21 Shen MH,Harper PS,Upadhyaya M.Mo lecular genetics of neurofibromatosis type 1(NF1).J Med Genet,1996,33:2
22 Lin T,Orrison BM,Leahey A-M et al.Spectrum of mutations in the OCRL1 gene in the Lowe oculocerebrorenal syndro me.Am J Hum Genet,1997,60:1384
23 Roth DE,Venta PJ,Tashian RE et al.Molecular basis of human carbonic an hydrase Ⅱ deficiency.Proc Natl Acad Sci USA,1992,89:1804
24 Danpure CJ,Jennings PR,Fryer P et al.Primary hyperoxaluria type 1:Geno typic and phenotypic heterogeneity.J Inh erit Metab Dis,1994,17:487
, http://www.100md.com
25 Chang SS,Grunder S,Hanukoglu A et al.Mutations in subunits of the epit helial sodium channel cause salt wasting with hyperkalaemic acidosis,pseudohypoa ldosteronism type 1.Nature Genet,1996,12 :248
26 van Slegtenhorst M,de Hoogt R,He rmans C et al.Identification of the tuberous sclerosis gene TSC1 on chromosome 9q34.Science,1997,277:805
27 van Bakel I,Sepp T,Ward S et al .Mutations in the TSC2 gene:Analysis of the complete coding sequence using the protein truncation test(PTT).Hum Molec G enet,1997,6:1409
, http://www.100md.com
28 Zsurka G,Ormos J,Ivanyi B et al .Mitochondrial mutation as a probablec ausative factor in familial progressive tubulointerstitial nephritis.Hum Genet,1997,99:484
29 Latif F,Tory K,Gnarra J et al. Identification of the von Hippel-Landau disease tumor suppressor gene.Science,19 93,260:1317
30 Little M,Wells C.A clinical over view of WT1 gene mutations.Hum Mutat,1997,9:209
31 Moser AB,Rasmussen M,Naidu S et al.Phenotype of patients with peroxiso mal disorders subdivided into sixteen co mplementation groups.J Pediat,1995,127:1 3
32 Ravine DL,Walker RG,Gibson RN e al.Phenotype and genotype heterogeneity in autosomal dominant polycystic kidney disease.Lancet,1992,340:1330
33 Bay WH,Hebert LA.The living donor in kidney transplantation.Ann Intern Med,1987,106:719
(1999-05-18收稿), 百拇医药