医学遗传学实验教学改革的探索与实践

实验教学改革是高等医学院校面临的一项重要任务。结合遗传学课程特点,有针对性地对实验课内容和教学方法进行调整和改革,从而提高医学生的动手能力和科研素质,是医学遗传学实验教学改革的必然趋势。

细胞色素P4501A1基因多态性与喉癌遗传易感性的研究

目的 探讨细胞色素P45 0 1A1(cytochromep45 0 1A1,CYP1A1)MspI多态性与喉癌易感性之间的关系。方法 以病例 对照研究 ,采用聚合酶链反应 限制性片段长度多态性分析 (polymerasechainreactionrestrictionfragmentlengthpolymorphism ,PCR RFLP)方法检测 6 2例喉鳞状细胞癌和 5 6例健康对照CYP1A1的基因型 ,并按吸烟指数 (smokingindex ,SI,吸烟支数 /d×吸烟年数 )的不同分析患喉癌风险。结果 CYP1A1MspI分为野生型A、突变杂合型B和突变纯合型C的 3种基因型。杂合型B和突变纯合型C在病例组分别占 5 8 1%和 14 5 % ,对照组分别占 39 3%和 7 1% ,两两比较 ,病例组杂合型B、纯合型C显著高于对照组 ,P <0 0 5 ,比值比率 (oddsration ,OR)分别为 2 89(95 %可信限1 31～ 6 37)和 3 97(95 %可信限 1 10～ 14 2 8)。在低吸烟量组 (SI≤ 40 0 )和高吸烟剂量组 (SI >40 0 )中 ,纯合型C的OR值分别为 4 5 (95 %可信限 0 6 4～ 31 6 1)和 9(95 %可信限 1 6 0～ 5 0 74)。结论 CYP1A1MspI多态性与吸烟协同在喉癌的发生、发展中可能起重要作用。突变纯合型个体患喉癌风险增加 ,吸烟时间越长 ,量越大 。

中国山东汉族人群TIM-3基因启动子区域两单核苷酸多态与支气管哮喘的相关性

目的:检测中国山东汉族人群T细胞免疫球蛋白域和粘蛋白域蛋白-3(T-cell immunoglobulin do-main and mucin domain protein-3,TIM-3)基因启动子区域的单核苷酸多态(single nucleotide polymorphism,SNP)位点T-882C以及T-574G的多态性,探讨TIM-3基因启动子区域的单核苷酸多态与汉族人群支气管哮喘易感性的关系。方法:采用聚合酶链反应-限制性片断长度多态性(polymerase chain reaction and restriction fragmentlength polymorphism,PCR-RFLP)法检测449例哮喘患者以及386例正常对照TIM-3基因启动子区域单核甘酸多态位点T-882C及T-574G的基因型,计算基因型频率及等位基因频率,进行χ2检验。结果:T-882C及T-574G在中国汉族人群中处于完全连锁不平衡状态,其基因型频率及等位基因频率一致;T-882C位点TT/TC/CC基因型频率以及T-574G位点TT/TG/GG基因型频率在病例组中为0/0.042 3/0.957 7,在对照组中为0/0.018 1/0.981 9;两位点的基因型、等位基因分布以及单倍体型分布在哮喘组与对照组之间均有统计学差异。结论:中国汉族人群TIM-3基因启动子区域单核苷酸多态T-882C、T-574G与支气管哮喘易感性相关。

人类群体遗传结构的协方差阵主成分分析方法

目的:探讨基因频率矩阵的中心化(或均值化)协方差阵主成分分析方法在人类群体遗传结构研究中的适用性和合理性。方法:从基因频率矩阵的结构特征入手,分析中心化、均值化协方差阵主成分分析与标准化相关阵主成分分析在特征根、特征向量以及降维效果等方面的差异,并通过实例比较不同方法在解释群体遗传结构特征上合理性。结果:中心化(或均值化)协方差阵的主成分不仅反映了基因变异程度的“方差信息量权”,而且反映了基因间相互影响程度的“相关信息量权”;标准化相关阵的主成分反映的仅是“相关信息量权”,不包括“方差信息量权”。通过比较中国26个汉族人群HLA-A基因座中心化协方差阵和标准化相关阵2种主成分分析结果,证实中心化协方差阵主成分分析方法在特征根与特征向量、保留主成分的个数和对主成分的群体遗传学解释的合理性等方面均优于标准化相关阵主成分分析方法。结论:在对群体遗传结构进行主成分分析时,应使用中心化(或均值化)变换消除基因频率矩阵中量级的影响,然后在用其协方差阵提取主成分。

人类群体遗传结构的双标图模型及其应用

提出了分析人类群体遗传结构的PPG双标图模型的基本原理及其应用。PPG双标图根据人类群体遗传学的基本原理,利用矩阵奇异值分解技术,将多维基因频率矩阵近似为一个能够用双标图表示的二维矩阵,从而实现了人类群体遗传结构的图形化和可视化直观分析。它与聚类分析、主成分分析、对应分析等传统多元统计分析方法相比,具有明显的优越性。PPG双标图通过其几何性质,反映了其丰富的群体遗传学含义;更重要的是,在基因频率矩阵前2项奇异值的累计贡献率足够大的前提下,利用双标图,以辅助线为补充,可以实现人类群体遗传结构的可视化直观定量分析:①比较各群体之间的遗传距离,划分群体类型;②比较各基因的变异性大小;③分析各基因之间的相关性;④比较某基因对各亚群体遗传结构的相对贡献;⑤比较任意2个亚群体遗传结构的差异;⑥分析任意2个基因的差异及其对各亚群体变异性的贡献;⑦分析群体与基因的交互作用及其对群体亚分的贡献。因此,PPG双标图值得在人类群体遗传结构分析中推广应用,但PPG双标图也存在一定的局限性。

山东汉族人群STAT4基因启动子区域单核苷酸多态与支气管哮喘的相关性

目的分析信号转导子及转录激活因子4(signal transducer and activator of transcription4,STAT4)基因启动子区域单核苷酸多态(single nucleotide polymorphism,SNP)位点rs16833431A>G多态性与山东汉族人群支气管哮喘发生的相关性。方法采用聚合酶链式反应-限制性片断长度多态(polymerase chain reactionand restrictionfragment length polymorphism,PCR-RFLP)方法检测220例哮喘患者和233例正常对照STAT4基因启动子区域多态位点rs16833431A>G的基因型,计算基因型与基因频率,采用χ2检验进行组间比较。结果STAT4基因rs16833431多态位点AA、AG、和GG基因型频率在病例组中分别为0.536、0.377和0.086,在对照组中分别为0.515、0.399和0.086,A和G等位基因的频率在病例组分别为0.725和0.275,在对照组分别为0.715和0.285,该位点基因型和等位基因分布在病例组与对照组均无统计学差异。结论STAT4基因启动子区域rs16833431A>G位点单核苷酸多态与山东汉族人群哮喘发生无明显相关性。

人类群体遗传结构的图论主成分分析方法

目的提出基因频率矩阵的图论主成分分析方法,探讨该法在人类群体遗传结构研究中的应用。方法从分析基因频率矩阵的结构特征入手,将主成分分析与图论中的最小生成树有机结合,构建人类群体遗传结构的图论主成分模型,并以中国26个汉族人群HLA-A基因座遗传结构分析为例,验证图论主成分分析的科学性和适用性。结果图论主成分分析的基本步骤可概括为:①对中心化基因频率的协方差矩阵进行主成分分析;②按图论原理求过m维空间n个点的最小生成树;③利用求“颈”法分割最小生成树;④将最小生成树整合到二维主成分散点图中构建图论主成分分类图。根据此步骤,对中国26个汉族人群HLA-A基因座遗传结构进行了图论主成分分析,分析结果符合中华民族源与流的客观规律。结论图论主成分分类图既可显示各群体的遗传结构特性,又可利用最小生成树的链接关系揭示各群体间的内在联系;图论主成分分析是分析人类群体遗传结构的一种较好方法。

人类群体遗传空间结构对应分析中的“蹄型效应”及其校正方法

目的探讨人类群体遗传结构对应分析中“蹄型效应”的产生机制、遗传学解释及其校正方法。方法从分析基因频率矩阵的结构特点入手,以实例分析展示对应分析散点图中的“蹄型效应”,解释其原因,用除趋势对应分析对其进行校正,观察校正效果。结果当基因频率矩阵中存在稀有基因时,其对应分析的散点图常呈现明显的“蹄型效应”。“蹄型效应”经常会歪曲潜在遗传结构的真实形态,其产生的主要原因是对应分析中的χ2距离不相似测度高估了稀有基因的作用,除趋势对应分析对“蹄型效应”有明显的校正作用。结论在人类群体遗传结构对应分析中,当出现“蹄型效应”时,需认真分析基因频率矩阵的结构,寻找“蹄型效应”产生原因并给出合理的遗传学解释,以免做出错误结论,并可用除趋势对应分析方法校正“蹄型效应”。

中国汉族人群2号染色体上11个STR位点的遗传多态性分析

目的:探讨2号染色体上11个STR位点在中国汉族人群中的遗传多态性。方法:利用PCR结合变性聚丙烯酰胺凝胶电泳方法,对100名无血缘关系的中国汉族个体进行基因型分析。结果:在100名汉族人群中,D2S1780、D2S1360、D2S1788、D2S441、D2S436、D2S1328、D2S1326、D2S1353、D2S1364、D2S1363和D2S427分别观察到6、6、12、8、8、7、9、9、6、6和5个等位基因,杂合度分别为0.65、0.61、0.85、0.77、0.65、0.69、0.86、0.87、0.75、0.70和0.78。结论:本研究所分析的2号染色体上11个STR位点均具有较强的遗传多态性,是进行连锁分析等分析工作的理想位点。

人类群体遗传空间结构对应分析中的“蹄型效应”及其遗传学解释

探讨了人类群体遗传结构对应分析中“蹄型效应”的产生机制及其遗传学解释。从分析基因频率矩阵的结构特点入手,以实例验证和比较了对应分析中散点图的结构特征。发现当基因频率矩阵的结构不同时,其对应分析中散点图的分布模式不同;当基因频率矩阵中存在稀有基因时,其对应分析的散点图则呈现明显的“蹄型效应”。“蹄型效应”经常会歪曲潜在遗传结构的真实形态,其产生主要是因为对应分析中的χ2距离不相似测度高估了稀有基因的作用。在人类群体遗传结构对应分析中,当出现“蹄型效应”效应时,需认真分析基因频率矩阵的结构,寻找“蹄型效应”产生原因并给出合理的遗传学解释,以免做出错误结论。

TNFSF4基因与冠心病的关联研究

TNFSF4(Tumor necrosis factor superfamily,number 4)基因是动脉粥样硬化的易感基因。但在瑞典、德国人群中进行的病例对照关联分析却得到了相反的结果。为探讨中国汉族人群中该基因与冠心病的关联性,从山东大学齐鲁医院选取了498例病例及509例对照,分析了TNFSF4基因上5个SNP位点(rs1234314、rs45454293、rs3850641、rs1234313、rs3861950)与冠心病之间的关联性。在采用传统的以单个SNP位点为单位以及以单体型为单位的统计分析方法的基础上,引进基于主成分的logistic回归分析方法进行处理。结果显示:Armitage趋势检验中只有rs3861950位点(P=0.0324)具有统计学意义,经Bonferroni多重检验校正后,5个SNP位点均无统计学意义;调整混杂因素的logistic回归分析中,5个SNP位点均无统计学意义;单体型分析中,CTAGT(P=0.0006)、CTAAC(P=0.0123)、CCAGT(P=0.0004)、GTGGT(P=0.0329)、GCGAC(P<0.0001)以及GCAAC(P=0.0173)这6个单体型在病例组和对照组中的频率差异具有统计学意义;基于主成分的logistic回归分析中,第一主成分具有统计学意义(P=0.0236)。结果表明,TNFSF4基因与冠心病之间存在关联性。

人类群体遗传结构的图论多维尺度分析方法

[目的]提出基因频率矩阵的图论多维尺度分析方法,探讨该法在人类群体遗传结构研究中的应用。[方法]从分析基因频率矩阵的结构特征入手,将增强多维尺度分析与图论中的最小生成树有机结合,构建人类群体遗传结构的图论多维尺度模型,并以中国26个汉族人群HLA-A基因座遗传结构分析为例,验证图论多维尺度分析的科学性和适用性。[结果]图论多维尺度分析的基本步骤可概括为:①对中心化基因频率矩阵进行增强多维尺度分析;②按图论原理求过m维空间n个点的最小生成树;③利用求“颈”法分割最小生成树;④将最小生成树整合到增强多维尺度散点图中构建图论多维尺度分类图。根据此步骤,对中国26个汉族人群HLA-A基因座遗传结构进行了图论多维尺度分析,分析结果符合中华民族源与流的客观规律。[结论]图论多维尺度分类图既可显示各群体的遗传结构特性,又可利用最小生成树的连接关系揭示各群体间的内在联系;图论多维尺度分析是分析人类群体遗传结构的一种理想方法。

提高出生人口先天素质的干预模式

目的 :降低出生人口缺陷 ,提高人口先天素质。方法 :培训遗传咨询人员 ,建立遗传咨询网络 ,确认监护对象 ,确定监护目标和制定干预方法。结果 :创立了《提高出生人口先天素质的干预模式》 ;在山东省 10个市 (设区市 )培训遗传咨询医生 1396人 ,技术人员 12 4人 ;建立遗传咨询门诊 6 0个 ;遗传学实验室30个。按这个模式试行结果 ,可以降低出生缺陷率 5 .2‰左右。结论 :本干预模式行之有效 ,简便易行 ,便于推广 。

凝血因子V基因Leiden突变和凝血酶原基因G20210A突变与下肢深静脉血栓形成关系的探讨

目的 :探讨凝血因子V基因G16 91A突变 (Leiden突变 )和凝血酶原基因G2 0 2 10A突变与下肢深静脉血栓形成的关系。方法 :采用PCR RFLP技术对 86例下肢深静脉血栓形成患者和 10 0例正常对照的健康人群进行凝血因子V基因G16 91A突变和凝血酶原基因G2 0 2 10A突变检测。结果 :86例下肢深静脉血栓形成患者和 10 0例正常对照组中均未检出凝血因子V基因G16 91A突变和凝血酶原基因G2 0 2 10A突变。结论 :凝血因子V基因G16 91A突变和凝血酶原基因G2 0 2

GSTM1空白基因型与喉癌遗传易感性的研究

目的 探讨谷胱甘肽 - S-转移酶 M1(glutathione S- transferase M1,GSTM1)空白基因型与喉癌遗传易感性的关系。方法 应用聚合酶链反应对 6 2例喉鳞状细胞癌患者和 5 6例住院非肿瘤患者为对照的 GSTM1基因型进行了检测 ,按吸烟指数 (smoking index,SI)不同分析患癌风险。结果 喉癌组的GSTM1空白基因型频率为 72 .5 8% ,对照组为 5 0 % ,两者差异有显著性 (χ2 =6 .36 ,P=0 .0 12 ) ,比值比值为 2 .6 5 (95 %可信限区间 1.2 4～ 5 .5 7)。在高吸烟剂量组 (SI>40 0 ) ,具有 GSTM1空白基因型的个体患喉癌的相对危险度是 4.6 8(95 % CI为 1.5 1～ 14.5 1)。结论 GSTM1是喉癌的易感位点 ,GSTM1空白基因型个体患癌风险增加 ,在喉癌发生中与吸烟具有协同作用。

N-乙酰化转移酶2基因多态与喉癌遗传易感性的研究

目的 探讨N 乙酰化转移酶 2 (NAT2 )基因多态与喉癌遗传易感性的关系。方法 应用聚合酶链反应 限制性片段长度多态性分析 (PCR RFLP)方法 ,对 6 2例喉癌患者进行研究 ,测定其NAT2基因型 ,按吸烟指数 (SI)不同 ,分层分析患癌风险。并与 5 6例非肿瘤患者进行对照。结果 喉癌组慢乙酰化型基因型频率为 80 .6 % ,对照组为 6 0 .7% ,两者差异有显著性 (χ2 =5 .70 ,P =0 .0 17)。高吸烟剂量组的NAT2慢乙酰化型个体 ,患喉癌风险明显高于低吸烟剂量组 ,比值比 (OR)分别为 5 .6 4和 1.38,95 %可信限 (95 %CI)分别为 1.77～ 17.92和 0 .4 2～ 4 .5 2。结论 NAT2慢乙酰化型个体患喉癌风险增加 ,在喉癌发生过程中 。

小鼠Lrp5基因启动子的克隆及功能分析

为分析小鼠LDL受体相关蛋白 5 (Lrp5 )基因启动子的结构与功能 ,采用DNA重组技术 ,构建了 7种含小鼠Lrp5基因启动子荧光素酶报告基因表达体系 ,分别为 :pGL3 10 3(- 10 3bp～ + 132bp) ,pGL3 30 3(- 30 3bp～ + 132bp) ,pGL3 4 99(- 499bp～ + 132bp) ,pGL3 70 8(- 70 8bp～ + 132bp) ,pGL3 90 9(- 90 9bp～ + 132bp) ,pGL3 10 34(- 10 34bp～ + 132bp ) ,pGL3 12 2 9(- 12 2 9bp～ + 132bp) .以pRL TK为内参照质粒 ,瞬时转染成骨细胞株 (U2OS )及非成骨细胞株 (COS 7) ,收集细胞测定荧光素酶相对表达活性 .7种荧光素酶表达质粒在 2种细胞中表达无显著差异 ,即在所分析的小鼠Lrp5基因的 136 1bp(- 12 2 9bp～ + 132bp)范围内 ,不存在成骨细胞特异的表达元件 ;而且 7种表达质粒在 2种细胞中呈现相似的变化趋势 ,pGL3 10 3表达活性最高 ,pGL3 12 2 9表达活性显著降低 .表明小鼠Lrp5基因转录所必需的基本启动子序列在 - 10 3bp～ + 1bp范围内 ,- 10 34bp～ - 12 2 9bp之间的 195bp片段内可能含有负调控元件 .

SMARCA1基因组结构鉴定及其在Smith-Fineman-Myers综合征家系中的突变分析

为探讨SMARCA1基因在中国山东SFMS家系患者发生中的作用 ,采用计算机杂交结合DNA序列分析方法 ,首先确定了SMARCA1基因的基因组结构 ,发现该基因的基因组DNA全长超过 71 7kb ,含有 2 4个外显子和 2 3个内含子 ,所有外显子和内含子接头皆遵循GT AG法则 ,基因组结构的阐明 ,为进行基因突变检测和分析其生物学功能奠定了基础。在以上分析的基础上 ,通过PCR扩增结合测序分析 ,对在山东省发现的 1个SFMS家系患者的SMARCA1基因的全部外显子和外显子内含子接头序列进行了基因突变检测 ,未检测到导致疾病的突变 。

IL27p28基因启动子区域-964A>G位点多态性与中国汉族人群支气管哮喘的相关性

目的检测中国汉族人群IL-27p28基因启动子区域一个单核苷酸多态位点-964A>G的多态性,探讨该位点多态性与中国汉族人群支气管哮喘易感性的关系。方法采用聚合酶链式反应—限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)法检测360例哮喘患者和220例正常对照者IL-27p28基因启动子区域单核苷酸多态位点-964A>G的基因型,计算基因型频率和等位基因频率,对比分析两组基因频率和基因型频率分布。结果IL-27p28基因启动子区域-964A>G位点在中国汉族人群中具有多态性,其基因频率与基因型频率分布在病例组和对照组中均符合Har-dy-Weinberg平衡,基因型AA、GA和GG的频率在病例组分别为0.402 8、0.420 5和0.172 2,在对照组中分别为0.431 80、.445 5和0.122 7;该位点的基因型频率及等位基因频率在病例组和对照组间的差异均无统计学意义(P=0.274),提示该多态位点与中国汉族人群哮喘无显著相关性。结论IL-27p28基因启动子区域单核苷酸多态-964A>G与中国汉族人群支气管哮喘易感性没有显著相关性。