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书名：医学遗传学实验（第2版）
定价：39.8
ISBN：9787030563323
作者：张开立，李宏
版次：1
出版时间：2018-02
内容提要：
《医学遗传学实验教程》包括基本实验和综合实验两部分内容。上篇主要介绍遗传性状分析、细胞遗传学和分子遗传学实验，如：家系分析、淋巴细胞染色体制备与核型分析、聚合酶链反应（PCR）技术和限制性酶切等常用基本实验技术；下篇着重介绍如何应用基本实验技术解决实际科研问题。下篇收录了9个真实完整的科研课题，对每个课题的研究背景、立题依据、课题设计以及实验流程进行层层剖析。通过系统教学，不仅可以让学生掌握医学遗传学基本实验技术，而且还可以培养学生的科研思维、主动思考能力以及解决实际科研问题的能力。
目录：
目录
上篇 基本实验
第*章 常见人类遗传性状的分析与遗传咨询 1
实验1-1 人类遗传病的家系分析与讨论 1
实验1-2 Bayes法在遗传咨询中的具体应用 4
实验1-3 遗传度、杂合度、多态信息量和吻合度测验 8
实验1-4 遗传性疾病遗传方式的估计 10
实验1-5 多基因遗传的人类皮肤纹理分析 13
实验1-6 人类ABO血型的检测和遗传分析 19
实验1-7 人类苯硫脲（PTC）尝味能力的遗传分析 21
实验1-8 人类常见单基因性状的鉴定与群体遗传学分析 23
第二章 细胞遗传学相关的实验 27
实验2-1 人类性染色质标本的制备与观察 27
实验2-2 外周血淋巴细胞培养与染色体制备 29
实验2-3 小鼠骨髓细胞染色体标本的制备与观察 32
实验2-4 染色体G显带技术 33
实验2-5 核型分析 37
实验2-6 小鼠骨髓嗜多染红细胞微核测定 39
实验2-7 人类姐妹染色单体交换（SCE）标本的制备观察（姐妹染色单体技术） 41
实验2-8 荧光原位杂交 43
第三章 分子遗传学相关的实验 47
实验3-1 真核生物组织及细胞基因组DNA提取 47
实验3-2 组织及细胞中RNA的提取 48
实验3-3 DNA与RNA含量测定 50
实验3-4 聚合酶链反应技术（PCR）体外扩增DNA片段 51
实验3-5 反转录聚合酶链反应（RTPCR） 53
实验3-6 实时定量PCR（Real Time-PCR） 55
实验3-7 DNA序列测定 58
实验3-8 质粒DNA提取 61
实验3-9 限制性核酸内切酶对DNA进行酶切 65
实验3-10 电泳分离酶切DNA片段 67
实验3-11 DNA片段的回收与纯化 69
实验3-12 目的基因与载体片段的连接 71
实验3-13 感受态细胞的制备 74
实验3-14 重组DNA的转化 76
实验3-15 重组质粒的筛选 77
实验3-16 核酸分子杂交技术 79
下篇 综合实验
第四章 基因多态性分析 87
第*节 概述 87
第二节 CYP1A1基因多态性与胃癌易感性的相关性研究 87
第五章 PCR-SSCP与基因点突变检测 93
第*节 概述 93
第二节 PCR-SSCP方法检测肿瘤细胞p53基因点突变 94
第六章 肿瘤细胞中基因印记状态的检测方法 98
第*节 概述 98
第二节 胃癌组织中胰岛素样生长因子-2基因印记缺失的检测 99
第七章 肿瘤组织中p16抑癌基因表达检测 103
第*节 概述 103
第二节 RT-PCR方法检测胃癌组织中p16抑癌基因表达情况 104
第八章 肿瘤细胞中抑癌基因异常高甲基化检测与分析 109
第*节 概述 109
第二节 胃癌细胞中抑癌基因p16启动子区异常甲基化检测 110
第九章 去甲基化剂诱导基因表达研究 114
第*节 概述 114
第二节 5-aza-dC诱导体外培养胃癌细胞TIMP3基因表达检测 115
第十章 S100A4基因剪接异构体的检测 119
第*节 概述 119
第二节 特异性引物法检测胃癌细胞中S100A4基因剪切异构体 120
第十一章 基因敲减在细胞功能研究中的应用 124
第*节 概述 124
第二节 用siRNA敲减卵巢癌细胞中的RPL10基因 125
第三节 用miRNA敲减卵巢癌细胞中的PNPO基因 128
第十二章 克隆化基因在大肠杆菌中的诱导表达及检测 132
第*节 概述 132
第二节 IPTG诱导Rb1相关的GST融合蛋白的表达及检测 133
附录一 SAGE技术 140
附录二 基因芯片技术 144
附录三 RNAi技术 149
附录四 MicroRNA技术 153
附录五 DNA甲基化检测技术 157
第*节 概述 157
第二节 DNA甲基化的研究方法 158
附录六 生物信息学研究方法 161
第*节 生物信息学概述 161
第二节 生物信息学的研究方法 162
附录七 CRISPR/Cas9基因编辑技术 164
附录八 亲子鉴定概述 171
附录九 精准医学计划-人类基因组计划的延续 174
附录十 网络药理学研究方法 176
在线试读：
上篇 基本实验
第*章 常见人类遗传性状的分析与遗传咨询
实验1-1 人类遗传病的家系分析与讨论
【实验目的】
1. 初步掌握人类遗传病系谱的分析方法，培养综合分析的能力。
2. 掌握单基因遗传病四种主要的传递方式及其特点。
3. 能识别和正确绘制单基因遗传病的系谱。
4. 熟悉常见遗传病的主要临床表现，为遗传病的诊断和咨询奠定基础。
【实验原理】
系谱分析（pedigree analysis）是了解、研究和诊断遗传病的一个常用方法。其基本过程是，从先证者入手，尽可能多地调查其亲属的某些性状和患病情况，对家族各成员出现的某种性状或遗传病的情况进行详细调查并分析，再以特定的符号和格式绘制成反映家系各成员之间的相互关系、出现的性状或发病情况的图解，即系谱。然后根据遗传的基本定律分析每一个成员的表现型和基因型，判断某种性状或遗传病属于何种遗传方式，是单基因遗传还是多基因遗传；如果是单基因遗传，进一步确认是常染色体显性、隐性遗传，还是性连锁遗传。
人类遗传性疾病往往需要通过家系调查和系谱分析，才能了解它的遗传方式及其规律，因此掌握系谱分析方法，对于遗传病的诊断、预防等有着重要的临床意义。
【实验内容与方法】
1. 教师简要介绍系谱分析法和注意事项。
2. 引导学生复习系谱中的常用符号、各种单基因遗传病的主要传递特点。
3. 运用遗传规律，针对以下各个系谱所提出的问题进行分析并讨论。
（1）试指出下列各系谱中（图1-1）所显示的“疾病”*可能的遗传方式是什么？写出其判断依据，并推断患者及其父母的基因型。
图1-1 四例遗传病家系
（2）图1-2为一苯丙酮尿症（PKU）家系。哪些个体为 PKU疾病致病基因的肯定携带者？Ⅳ-1为致病基因携带者的概率是多少？先证者的基因型是什么？其同胞的发病风险有多大？什么是近亲婚配，近亲结婚对后代有何危害？
（3）神经纤维瘤（NF1）是属于一种常染色体显性遗传病。一对夫妇的孩子患有严重的神经纤维瘤病。他的双亲表型都正常，他们的家系中没有患有该种疾病的个体。试解释孩子发病的原因？这对夫妇再次生育时，后代的发病风险是多少？该患儿的后代发病风险有多大？
（4）请指出以下系谱（图1-3）中所显示疾病的遗传方式？并利用你所学过的遗传学知识来解释下列系谱中出现的各种遗传现象。
图1-2 一例PKU家系
图1-3 四例遗传病家系系谱
（5）Don和他的姥爷Barry都是甲型血友病的患者。 Diane是Don的妻子，她是Don的姨的女儿。Diane和Don现有一个儿子Edward和两个女儿Elise和Emily，这三个孩子都是甲型血友病的患者，他们还有一个小女儿Enid是正常人。请根据题意绘制系谱，为什么有两个女儿是患者？写出Diane和Don所有子女的基因型。现Elise和一个正常男性婚配，试问她的女儿或儿子为甲型血友病的可能性有多大？如果 Enid和某正常男性婚配，他们的后代的发病风险有多大？
（6）一个刚出生的男婴伴有很多的畸形，但尚未确认是哪种疾病。孩子的双亲不是近亲婚配，并且没有类似疾病的家族史。下列哪些条件可以解释此情况，哪些不能解释？为什么？①常染色体显性遗传伴有新突变；②常染色体显性遗传伴有不完全外显；③常染色体显性遗传伴有表现度的差异；④常染色体隐性遗传；⑤ X连锁隐性遗传；⑥母亲怀孕的敏感时期摄入了某些致畸性药物。
【注意事项与常见问题】
进行系谱分析应注意以下几项：
（1）系谱的系统性、完整性和可靠性。完整的系谱应有三代以上有关患者及家庭的情况。有关成员要逐个查询，特别是关键不可遗漏，死亡者须查清死因，是否近亲婚配、有无死胎、流产史，并记录在系谱中。在家系调查过程中避免由于患儿或代诉人不合作或提供假情况，必要时应对患者亲属进行实验室检查和其他辅助检查使诊断更加可靠。
（2）分析显性遗传病时，应注意对已知有延迟显性的年轻患者，由于外显不全而呈现隔代遗传现象进，不可误认为是隐性遗传。
（3）新的基因突变。有些遗传家系中除先证者外，家庭成员中找不到其他的患者，因而很困难从系谱中判断其遗传方式，更不可因患者在家系中是“散发的”而定为常染色体隐性遗传。
（4）显性与隐性概念的相对性。同一遗传病可采用的观察指标不同而得出不同的遗传方式，从而导致发病风险的错误估计。遗传方式不同，对后代复发风险估计也应不同。
常见问题：临床上，遗传系谱上的统计人数相对较少，所以根据男女患病人数的差异进行判断并不可靠，可通过系谱分析并结合群体统计做出*终判断。
【作业与思考题】
1. 汇报所有判断的结果，并简单回答以上病例出现的问题。
2. 总结单基因遗传病的传递方式有哪些？各有什么特点？如何鉴别？
3. 学生独自分析下列 4个病例，并解答所有问题。
病例1：Duchenne肌营养不良为一种X连锁隐性遗传病（XR），一男性患者的母亲为杂合子，但也有临床症状出现，试分析其原因。
病例2：一对表型正常的夫妇生出了1个Ⅰ型先天聋哑的女儿，此聋哑女儿长大后与一个Ⅰ型先天聋哑男子结婚并生育了 1个表型正常的儿子，请解释此现象。
病例3：现有一个家庭，父亲为短指症患者，母亲表型正常，儿子患有白化病，如果再次生育，会出现什么情况？
病例4：一维生素D缺乏性佝偻病（属于XD）女性患者，其父亲正常，她现已和一正常男性结婚，婚后已生育一个患有维生素D缺乏性佝偻病的儿子，欲生第二胎，并来进行遗传咨询。请帮助解答以下的问题：①欲生第二胎，生出患病子女的可能性有多大？②你对他们有何忠告？
4.系谱分析应注意哪些事项？在遗传病的诊断中有何作用？
（刘铭）
实验1-2 Bayes法在遗传咨询中的具体应用
【实验目的】
1.掌握遗传病再发风险的估计方法。
2.掌握Bayes法在遗传咨询中的具体应用。
【实验原理】
遗传咨询（genetic counselling）是应用遗传学和临床医学的基本原理和技术，由咨询医师和咨询对象（遗传病患者本人或其家属）就某种遗传病在家庭中的发生情况、再发风险、诊断和防治上所面临的问题，进行一系列的交谈和讨论，使患者或其家属对该遗传病有全面的了解，选择*适当的决策。遗传咨询是可分为婚前咨询、出生前咨询、再发风险咨询等。其目的是确定遗传病患者和携带者，并对其后代患病的危险率进行预测，以便商谈应采取的预防措施，减少遗传病患儿的出生，降低遗传病的发病率，提高人群遗传素质和人口质量。
遗传病的复发风险是指家庭中有遗传病患者时，其有亲缘关系的亲属再患同样疾病的可能性。在预测单基因遗传病的发病风险时，根据家系咨询所提供的信息，如果不考虑患者家系中的实际遗传情况，而仅按孟德尔遗传规律加以估计，所获得的再发风险概率，往往是不够准确的，尤其是那些亲代的基因型不能确定的个体。1963年，Bayes提出一种确认两种相斥事件相对概率的理论。当将这一理论应用于遗传咨询时，它不仅考虑该病的遗传规律和基因型，而且还考虑到该患者家系中的具体发病情况，如已出生正常子女数、个体年龄、疾病的外显率等。因此，应用Bayes定理更能准确推算出单基因遗传病的发病风险或再发风险，临床上，已在遗传咨询中普遍应用这一计算方法。
应用Bayes定理进行逆概率运算时常用的几个概念：
（1）前概率（prior probability）：根据孟德尔分离定律推算的某个成员具有某种基因型的概率。提示一个个体是携带者的可能性（概率）是多少，不是携带者的可能性（概率）是多少。
（2）条件概率（conditional probability）：在某种假设条件下出现的实际情况的概率。包括在不规则显性遗传病中，由于不完全外显而未患病个体的概率；延迟显性遗传病中，未达到发病年龄的个体的概率；隐性遗传病中，携带者已生出一定数量正常子女的概率。
（3）联合概率（joint probability）：某一种基因型前提下前概率与条件概率所说明的两个事件同时出现的概率，即前概率与条件概率之乘积。
（4）后概率（posterior）：某一假设条件（每一基因型）下的联合概率除以所有假设条件下的联合概率之和，即联合概率的相对概率。
Bayes定理在遗传咨询中的应用，主要是在双亲之一或双方的基因型未知的情况下，即应用Bayes定理，分别以前概率和条件概率计算出联合概率和后概率，得出所要知道的*后概率，从而计算出未发病后代或以后出生子女的再发风险。利用Bayes定理所计算出的概率，比只用一般单基因遗传规律得出的概率更准确，更接近实际。
【实验内容与方法】
1.简要介绍Bayes法和具体的计算程序。
2.组织学生讨论、分析各种需要应用Bayes法进行再发风险计算的病例。
3.运用遗传的基本规律和Bayes法，对下列病例进行分析计算，估计某些个体将来产生遗传病后代的发病风险。
（1）常染色体显性遗传病发病风险估计
1） 外显不完全：视网膜母细胞瘤的遗传方式属于常染色体显性遗传，其外显率为70%，一位女性的表型正常，她的母亲患有此病，现在她与一名正常男性婚配所生子女的患病风险如何？如图1-4所示。
如果按照孟德尔遗传的基本规律来计算，该女性携带致病基因而未发病的概率为1/2，她后代的患病风险为1/4，即25%。图1-4 一个视网膜母细
如果按照Bayes法计算，则首先计算该女性是杂合子（Aa）而未发病的胞瘤的家系概率。如表1-1所示，先计算前概率，她的基因型为Aa或aa的概率各为1/2，即0.5。再计算条件概率，已知该病的外显率为70%，她的基因型为Aa而未受累的概率为1.70%，即0.3；而她的基因型为 aa且表型正常的概率为100%，即1。依次求出的联合概率分别为0.15和0.5；后概率分别为0.23和0.77。因此，该女性是杂合子而未受累的概率为0.23，再求她的子女的患病风险，即0.23×0.5×0.7=8.05%。对比这两种不同的计算方式，Bayes法计算求得的后代发病风险远低于按遗传规律计算的患病风险。
表1-1 该女性为杂合子且未受累的概率
2） 延迟显性： Huntington舞蹈病（HD）是一种晚发型的AD遗传病，其发病率受年龄的制约，40岁时表达率为70%；20岁时表达率为10%。现就下图（图1-5）中一个 HD家系，说明按Bayes法定理计算Ⅲ1发病风险的计算程序。
如按遗传规律计算Ⅱ1为杂合子的概率为1/2，Ⅲ1为杂合子且将来发病图1-5 一个 Huntington的风险为1/4，即 25%；如按Bayes法计算，应先计算Ⅱ1为杂合子（Aa）而
舞蹈病家系未发病的概率（表 1-2）。Ⅱ1是杂合子和不是杂合子（基因型为 aa）的前概率各为1/2，即0.5。该家系中Ⅱ1已40岁但尚未发病。HD杂合子（Aa）在40岁时的外显率为70%，因此，Ⅱ1是杂合子且40岁未发病的条件概率为1.70%，即 30%；Ⅱ1不是杂合子，40岁未发病的条件概率为 100/100，即1。依次求出的联合概率分别为 3/20和 10/20；后概率分别为3/13和10/13。
表1-2 Ⅱ1是（Aa）或是（aa）杂合子的概率
然后，再计算Ⅲ1是杂合子而未发病的概率（表 1-3）。Ⅲ1是杂合子的前概率是1/2×3/13=3/26， Ⅲ1不是杂合子的前概率是23/26。由于本病在20岁时外显率为 10%，若Ⅲ1是杂合子，20岁未发病的概率是1.10%，即 90%；若Ⅲ1不是杂合子，20岁未发病的概率为100%。依次求出的联合概率分别为270/2600和2300/2600，后概率分别为270/2570=0.105和2300/2570=0.895。
表1-3 图中Ⅲ1是或不是杂合子的概率
因此，在此家系中，Ⅲ1将来的发病风险，如按遗传规律计算为1/4，即0.25；若按Bayes法计算则仅为0.105，两者相差悬殊，即Bayes定理推算的发病风险为准确可靠。
（2）常染色体隐性遗传病发病风险估计：现以先天性聋哑为例，说明Bayes定理在常染色体隐性遗传病中的应用。先天性聋哑是一种常染色体隐性遗传病。在一个先天性聋哑的家系中，如图1-6所示。Ⅲ1是一个先天性聋哑患者。她的同胞弟弟与他的表妹婚后生有一男一女，均不聋哑，现前来咨询，问再生第三个孩子（Ⅳ3），患有先天聋哑的风险如何？
根据家系资料分析可知，只有当Ⅲ2和Ⅲ3均为杂合子时，子代才可能得病。故应先计算出Ⅲ2和Ⅲ3均为杂合子的概率。Ⅲ2的姐姐（Ⅲ1）患有本病，故可推测Ⅲ2和Ⅲ1的父母都是杂合子为携带者，Ⅲ2为表型正常的杂合子的概率是 2/3。由于Ⅲ2和Ⅲ3是近亲婚配，Ⅱ2和Ⅱ4为一级亲属，Ⅱ4是杂合子的概率为1/2，Ⅲ3为杂合子的概率为 1/2×1/2=1/4。Ⅲ2和Ⅲ3可能有三种婚配类型：即Ⅲ2和Ⅲ3都为杂合子（Aa）； Ⅲ2和Ⅲ3都为纯合子（AA）；Ⅲ2为纯合子，Ⅲ3为杂合子或者Ⅲ2为杂合子，Ⅲ3纯合子。后两种婚配类型不可能出生的患儿，可把它们合并在一起。只有第*种婚配类型才可能生出患儿。因此，只要计算出 Ⅲ2和Ⅲ3在已生出两个正常孩子的条件下，均为杂合子的概率，就能得出第三胎的再发危险率。
Ⅲ2和Ⅲ3均为杂合子的前概率等于这两个独立事件的乘积，即2/3×1/4=1/6（表 1-4）。Ⅲ2和Ⅲ3均为纯合子或其中一个是纯合子，另一个是杂合子的前概率应为 1.1/6=5/6。如Ⅲ2和Ⅲ3均为杂合子，出生一个表型正常子代的概率是3/4，出生两个表型正常子代的概率应为 3/4×3/4=9/16，此即为条件概率。而另外两种婚配类型出生正常孩子的条件概率1×1=1然后分别算出他们的联合概率和后概率，*后得到Ⅲ2和Ⅲ3均为杂合子的后概率分别为 3/11，因此他们第三胎的再发风险是 3/11×1/4=3/44。
表1-4 Ⅲ2和Ⅲ3均为杂合子的概率
图1-6 一个先天性聋哑家系
（3）X连锁隐性遗传病发病风险的估计：甲型血友病为一种 X连锁隐性遗传病，以男性发病为主，患儿的母亲为携带者。现以图1-7的一个甲型血友病家系为例，利用Bayes定理计算Ⅳ1将来发病风险如何。
如按遗传基本规律计算，Ⅱ4、Ⅲ8都已发病，表明这一家系中，致病基因不是新突变产生，而是从致病基因携带者Ⅰ1传来，即Ⅰ1为肯定携带者，因此，Ⅱ2是携带者的概率为1/2，Ⅲ5是携带者的概率为1/4，Ⅳ1发病的风险则是1/8。
定价：39.8
ISBN：9787030563323
作者：张开立，李宏
版次：1
出版时间：2018-02
内容提要：
《医学遗传学实验教程》包括基本实验和综合实验两部分内容。上篇主要介绍遗传性状分析、细胞遗传学和分子遗传学实验，如：家系分析、淋巴细胞染色体制备与核型分析、聚合酶链反应（PCR）技术和限制性酶切等常用基本实验技术；下篇着重介绍如何应用基本实验技术解决实际科研问题。下篇收录了9个真实完整的科研课题，对每个课题的研究背景、立题依据、课题设计以及实验流程进行层层剖析。通过系统教学，不仅可以让学生掌握医学遗传学基本实验技术，而且还可以培养学生的科研思维、主动思考能力以及解决实际科研问题的能力。
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上篇 基本实验
第*章 常见人类遗传性状的分析与遗传咨询 1
实验1-1 人类遗传病的家系分析与讨论 1
实验1-2 Bayes法在遗传咨询中的具体应用 4
实验1-3 遗传度、杂合度、多态信息量和吻合度测验 8
实验1-4 遗传性疾病遗传方式的估计 10
实验1-5 多基因遗传的人类皮肤纹理分析 13
实验1-6 人类ABO血型的检测和遗传分析 19
实验1-7 人类苯硫脲（PTC）尝味能力的遗传分析 21
实验1-8 人类常见单基因性状的鉴定与群体遗传学分析 23
第二章 细胞遗传学相关的实验 27
实验2-1 人类性染色质标本的制备与观察 27
实验2-2 外周血淋巴细胞培养与染色体制备 29
实验2-3 小鼠骨髓细胞染色体标本的制备与观察 32
实验2-4 染色体G显带技术 33
实验2-5 核型分析 37
实验2-6 小鼠骨髓嗜多染红细胞微核测定 39
实验2-7 人类姐妹染色单体交换（SCE）标本的制备观察（姐妹染色单体技术） 41
实验2-8 荧光原位杂交 43
第三章 分子遗传学相关的实验 47
实验3-1 真核生物组织及细胞基因组DNA提取 47
实验3-2 组织及细胞中RNA的提取 48
实验3-3 DNA与RNA含量测定 50
实验3-4 聚合酶链反应技术（PCR）体外扩增DNA片段 51
实验3-5 反转录聚合酶链反应（RTPCR） 53
实验3-6 实时定量PCR（Real Time-PCR） 55
实验3-7 DNA序列测定 58
实验3-8 质粒DNA提取 61
实验3-9 限制性核酸内切酶对DNA进行酶切 65
实验3-10 电泳分离酶切DNA片段 67
实验3-11 DNA片段的回收与纯化 69
实验3-12 目的基因与载体片段的连接 71
实验3-13 感受态细胞的制备 74
实验3-14 重组DNA的转化 76
实验3-15 重组质粒的筛选 77
实验3-16 核酸分子杂交技术 79
下篇 综合实验
第四章 基因多态性分析 87
第*节 概述 87
第二节 CYP1A1基因多态性与胃癌易感性的相关性研究 87
第五章 PCR-SSCP与基因点突变检测 93
第*节 概述 93
第二节 PCR-SSCP方法检测肿瘤细胞p53基因点突变 94
第六章 肿瘤细胞中基因印记状态的检测方法 98
第*节 概述 98
第二节 胃癌组织中胰岛素样生长因子-2基因印记缺失的检测 99
第七章 肿瘤组织中p16抑癌基因表达检测 103
第*节 概述 103
第二节 RT-PCR方法检测胃癌组织中p16抑癌基因表达情况 104
第八章 肿瘤细胞中抑癌基因异常高甲基化检测与分析 109
第*节 概述 109
第二节 胃癌细胞中抑癌基因p16启动子区异常甲基化检测 110
第九章 去甲基化剂诱导基因表达研究 114
第*节 概述 114
第二节 5-aza-dC诱导体外培养胃癌细胞TIMP3基因表达检测 115
第十章 S100A4基因剪接异构体的检测 119
第*节 概述 119
第二节 特异性引物法检测胃癌细胞中S100A4基因剪切异构体 120
第十一章 基因敲减在细胞功能研究中的应用 124
第*节 概述 124
第二节 用siRNA敲减卵巢癌细胞中的RPL10基因 125
第三节 用miRNA敲减卵巢癌细胞中的PNPO基因 128
第十二章 克隆化基因在大肠杆菌中的诱导表达及检测 132
第*节 概述 132
第二节 IPTG诱导Rb1相关的GST融合蛋白的表达及检测 133
附录一 SAGE技术 140
附录二 基因芯片技术 144
附录三 RNAi技术 149
附录四 MicroRNA技术 153
附录五 DNA甲基化检测技术 157
第*节 概述 157
第二节 DNA甲基化的研究方法 158
附录六 生物信息学研究方法 161
第*节 生物信息学概述 161
第二节 生物信息学的研究方法 162
附录七 CRISPR/Cas9基因编辑技术 164
附录八 亲子鉴定概述 171
附录九 精准医学计划-人类基因组计划的延续 174
附录十 网络药理学研究方法 176
在线试读：
上篇 基本实验
第*章 常见人类遗传性状的分析与遗传咨询
实验1-1 人类遗传病的家系分析与讨论
【实验目的】
1. 初步掌握人类遗传病系谱的分析方法，培养综合分析的能力。
2. 掌握单基因遗传病四种主要的传递方式及其特点。
3. 能识别和正确绘制单基因遗传病的系谱。
4. 熟悉常见遗传病的主要临床表现，为遗传病的诊断和咨询奠定基础。
【实验原理】
系谱分析（pedigree analysis）是了解、研究和诊断遗传病的一个常用方法。其基本过程是，从先证者入手，尽可能多地调查其亲属的某些性状和患病情况，对家族各成员出现的某种性状或遗传病的情况进行详细调查并分析，再以特定的符号和格式绘制成反映家系各成员之间的相互关系、出现的性状或发病情况的图解，即系谱。然后根据遗传的基本定律分析每一个成员的表现型和基因型，判断某种性状或遗传病属于何种遗传方式，是单基因遗传还是多基因遗传；如果是单基因遗传，进一步确认是常染色体显性、隐性遗传，还是性连锁遗传。
人类遗传性疾病往往需要通过家系调查和系谱分析，才能了解它的遗传方式及其规律，因此掌握系谱分析方法，对于遗传病的诊断、预防等有着重要的临床意义。
【实验内容与方法】
1. 教师简要介绍系谱分析法和注意事项。
2. 引导学生复习系谱中的常用符号、各种单基因遗传病的主要传递特点。
3. 运用遗传规律，针对以下各个系谱所提出的问题进行分析并讨论。
（1）试指出下列各系谱中（图1-1）所显示的“疾病”*可能的遗传方式是什么？写出其判断依据，并推断患者及其父母的基因型。
图1-1 四例遗传病家系
（2）图1-2为一苯丙酮尿症（PKU）家系。哪些个体为 PKU疾病致病基因的肯定携带者？Ⅳ-1为致病基因携带者的概率是多少？先证者的基因型是什么？其同胞的发病风险有多大？什么是近亲婚配，近亲结婚对后代有何危害？
（3）神经纤维瘤（NF1）是属于一种常染色体显性遗传病。一对夫妇的孩子患有严重的神经纤维瘤病。他的双亲表型都正常，他们的家系中没有患有该种疾病的个体。试解释孩子发病的原因？这对夫妇再次生育时，后代的发病风险是多少？该患儿的后代发病风险有多大？
（4）请指出以下系谱（图1-3）中所显示疾病的遗传方式？并利用你所学过的遗传学知识来解释下列系谱中出现的各种遗传现象。
图1-2 一例PKU家系
图1-3 四例遗传病家系系谱
（5）Don和他的姥爷Barry都是甲型血友病的患者。 Diane是Don的妻子，她是Don的姨的女儿。Diane和Don现有一个儿子Edward和两个女儿Elise和Emily，这三个孩子都是甲型血友病的患者，他们还有一个小女儿Enid是正常人。请根据题意绘制系谱，为什么有两个女儿是患者？写出Diane和Don所有子女的基因型。现Elise和一个正常男性婚配，试问她的女儿或儿子为甲型血友病的可能性有多大？如果 Enid和某正常男性婚配，他们的后代的发病风险有多大？
（6）一个刚出生的男婴伴有很多的畸形，但尚未确认是哪种疾病。孩子的双亲不是近亲婚配，并且没有类似疾病的家族史。下列哪些条件可以解释此情况，哪些不能解释？为什么？①常染色体显性遗传伴有新突变；②常染色体显性遗传伴有不完全外显；③常染色体显性遗传伴有表现度的差异；④常染色体隐性遗传；⑤ X连锁隐性遗传；⑥母亲怀孕的敏感时期摄入了某些致畸性药物。
【注意事项与常见问题】
进行系谱分析应注意以下几项：
（1）系谱的系统性、完整性和可靠性。完整的系谱应有三代以上有关患者及家庭的情况。有关成员要逐个查询，特别是关键不可遗漏，死亡者须查清死因，是否近亲婚配、有无死胎、流产史，并记录在系谱中。在家系调查过程中避免由于患儿或代诉人不合作或提供假情况，必要时应对患者亲属进行实验室检查和其他辅助检查使诊断更加可靠。
（2）分析显性遗传病时，应注意对已知有延迟显性的年轻患者，由于外显不全而呈现隔代遗传现象进，不可误认为是隐性遗传。
（3）新的基因突变。有些遗传家系中除先证者外，家庭成员中找不到其他的患者，因而很困难从系谱中判断其遗传方式，更不可因患者在家系中是“散发的”而定为常染色体隐性遗传。
（4）显性与隐性概念的相对性。同一遗传病可采用的观察指标不同而得出不同的遗传方式，从而导致发病风险的错误估计。遗传方式不同，对后代复发风险估计也应不同。
常见问题：临床上，遗传系谱上的统计人数相对较少，所以根据男女患病人数的差异进行判断并不可靠，可通过系谱分析并结合群体统计做出*终判断。
【作业与思考题】
1. 汇报所有判断的结果，并简单回答以上病例出现的问题。
2. 总结单基因遗传病的传递方式有哪些？各有什么特点？如何鉴别？
3. 学生独自分析下列 4个病例，并解答所有问题。
病例1：Duchenne肌营养不良为一种X连锁隐性遗传病（XR），一男性患者的母亲为杂合子，但也有临床症状出现，试分析其原因。
病例2：一对表型正常的夫妇生出了1个Ⅰ型先天聋哑的女儿，此聋哑女儿长大后与一个Ⅰ型先天聋哑男子结婚并生育了 1个表型正常的儿子，请解释此现象。
病例3：现有一个家庭，父亲为短指症患者，母亲表型正常，儿子患有白化病，如果再次生育，会出现什么情况？
病例4：一维生素D缺乏性佝偻病（属于XD）女性患者，其父亲正常，她现已和一正常男性结婚，婚后已生育一个患有维生素D缺乏性佝偻病的儿子，欲生第二胎，并来进行遗传咨询。请帮助解答以下的问题：①欲生第二胎，生出患病子女的可能性有多大？②你对他们有何忠告？
4.系谱分析应注意哪些事项？在遗传病的诊断中有何作用？
（刘铭）
实验1-2 Bayes法在遗传咨询中的具体应用
【实验目的】
1.掌握遗传病再发风险的估计方法。
2.掌握Bayes法在遗传咨询中的具体应用。
【实验原理】
遗传咨询（genetic counselling）是应用遗传学和临床医学的基本原理和技术，由咨询医师和咨询对象（遗传病患者本人或其家属）就某种遗传病在家庭中的发生情况、再发风险、诊断和防治上所面临的问题，进行一系列的交谈和讨论，使患者或其家属对该遗传病有全面的了解，选择*适当的决策。遗传咨询是可分为婚前咨询、出生前咨询、再发风险咨询等。其目的是确定遗传病患者和携带者，并对其后代患病的危险率进行预测，以便商谈应采取的预防措施，减少遗传病患儿的出生，降低遗传病的发病率，提高人群遗传素质和人口质量。
遗传病的复发风险是指家庭中有遗传病患者时，其有亲缘关系的亲属再患同样疾病的可能性。在预测单基因遗传病的发病风险时，根据家系咨询所提供的信息，如果不考虑患者家系中的实际遗传情况，而仅按孟德尔遗传规律加以估计，所获得的再发风险概率，往往是不够准确的，尤其是那些亲代的基因型不能确定的个体。1963年，Bayes提出一种确认两种相斥事件相对概率的理论。当将这一理论应用于遗传咨询时，它不仅考虑该病的遗传规律和基因型，而且还考虑到该患者家系中的具体发病情况，如已出生正常子女数、个体年龄、疾病的外显率等。因此，应用Bayes定理更能准确推算出单基因遗传病的发病风险或再发风险，临床上，已在遗传咨询中普遍应用这一计算方法。
应用Bayes定理进行逆概率运算时常用的几个概念：
（1）前概率（prior probability）：根据孟德尔分离定律推算的某个成员具有某种基因型的概率。提示一个个体是携带者的可能性（概率）是多少，不是携带者的可能性（概率）是多少。
（2）条件概率（conditional probability）：在某种假设条件下出现的实际情况的概率。包括在不规则显性遗传病中，由于不完全外显而未患病个体的概率；延迟显性遗传病中，未达到发病年龄的个体的概率；隐性遗传病中，携带者已生出一定数量正常子女的概率。
（3）联合概率（joint probability）：某一种基因型前提下前概率与条件概率所说明的两个事件同时出现的概率，即前概率与条件概率之乘积。
（4）后概率（posterior）：某一假设条件（每一基因型）下的联合概率除以所有假设条件下的联合概率之和，即联合概率的相对概率。
Bayes定理在遗传咨询中的应用，主要是在双亲之一或双方的基因型未知的情况下，即应用Bayes定理，分别以前概率和条件概率计算出联合概率和后概率，得出所要知道的*后概率，从而计算出未发病后代或以后出生子女的再发风险。利用Bayes定理所计算出的概率，比只用一般单基因遗传规律得出的概率更准确，更接近实际。
【实验内容与方法】
1.简要介绍Bayes法和具体的计算程序。
2.组织学生讨论、分析各种需要应用Bayes法进行再发风险计算的病例。
3.运用遗传的基本规律和Bayes法，对下列病例进行分析计算，估计某些个体将来产生遗传病后代的发病风险。
（1）常染色体显性遗传病发病风险估计
1） 外显不完全：视网膜母细胞瘤的遗传方式属于常染色体显性遗传，其外显率为70%，一位女性的表型正常，她的母亲患有此病，现在她与一名正常男性婚配所生子女的患病风险如何？如图1-4所示。
如果按照孟德尔遗传的基本规律来计算，该女性携带致病基因而未发病的概率为1/2，她后代的患病风险为1/4，即25%。图1-4 一个视网膜母细
如果按照Bayes法计算，则首先计算该女性是杂合子（Aa）而未发病的胞瘤的家系概率。如表1-1所示，先计算前概率，她的基因型为Aa或aa的概率各为1/2，即0.5。再计算条件概率，已知该病的外显率为70%，她的基因型为Aa而未受累的概率为1.70%，即0.3；而她的基因型为 aa且表型正常的概率为100%，即1。依次求出的联合概率分别为0.15和0.5；后概率分别为0.23和0.77。因此，该女性是杂合子而未受累的概率为0.23，再求她的子女的患病风险，即0.23×0.5×0.7=8.05%。对比这两种不同的计算方式，Bayes法计算求得的后代发病风险远低于按遗传规律计算的患病风险。
表1-1 该女性为杂合子且未受累的概率
2） 延迟显性： Huntington舞蹈病（HD）是一种晚发型的AD遗传病，其发病率受年龄的制约，40岁时表达率为70%；20岁时表达率为10%。现就下图（图1-5）中一个 HD家系，说明按Bayes法定理计算Ⅲ1发病风险的计算程序。
如按遗传规律计算Ⅱ1为杂合子的概率为1/2，Ⅲ1为杂合子且将来发病图1-5 一个 Huntington的风险为1/4，即 25%；如按Bayes法计算，应先计算Ⅱ1为杂合子（Aa）而
舞蹈病家系未发病的概率（表 1-2）。Ⅱ1是杂合子和不是杂合子（基因型为 aa）的前概率各为1/2，即0.5。该家系中Ⅱ1已40岁但尚未发病。HD杂合子（Aa）在40岁时的外显率为70%，因此，Ⅱ1是杂合子且40岁未发病的条件概率为1.70%，即 30%；Ⅱ1不是杂合子，40岁未发病的条件概率为 100/100，即1。依次求出的联合概率分别为 3/20和 10/20；后概率分别为3/13和10/13。
表1-2 Ⅱ1是（Aa）或是（aa）杂合子的概率
然后，再计算Ⅲ1是杂合子而未发病的概率（表 1-3）。Ⅲ1是杂合子的前概率是1/2×3/13=3/26， Ⅲ1不是杂合子的前概率是23/26。由于本病在20岁时外显率为 10%，若Ⅲ1是杂合子，20岁未发病的概率是1.10%，即 90%；若Ⅲ1不是杂合子，20岁未发病的概率为100%。依次求出的联合概率分别为270/2600和2300/2600，后概率分别为270/2570=0.105和2300/2570=0.895。
表1-3 图中Ⅲ1是或不是杂合子的概率
因此，在此家系中，Ⅲ1将来的发病风险，如按遗传规律计算为1/4，即0.25；若按Bayes法计算则仅为0.105，两者相差悬殊，即Bayes定理推算的发病风险为准确可靠。
（2）常染色体隐性遗传病发病风险估计：现以先天性聋哑为例，说明Bayes定理在常染色体隐性遗传病中的应用。先天性聋哑是一种常染色体隐性遗传病。在一个先天性聋哑的家系中，如图1-6所示。Ⅲ1是一个先天性聋哑患者。她的同胞弟弟与他的表妹婚后生有一男一女，均不聋哑，现前来咨询，问再生第三个孩子（Ⅳ3），患有先天聋哑的风险如何？
根据家系资料分析可知，只有当Ⅲ2和Ⅲ3均为杂合子时，子代才可能得病。故应先计算出Ⅲ2和Ⅲ3均为杂合子的概率。Ⅲ2的姐姐（Ⅲ1）患有本病，故可推测Ⅲ2和Ⅲ1的父母都是杂合子为携带者，Ⅲ2为表型正常的杂合子的概率是 2/3。由于Ⅲ2和Ⅲ3是近亲婚配，Ⅱ2和Ⅱ4为一级亲属，Ⅱ4是杂合子的概率为1/2，Ⅲ3为杂合子的概率为 1/2×1/2=1/4。Ⅲ2和Ⅲ3可能有三种婚配类型：即Ⅲ2和Ⅲ3都为杂合子（Aa）； Ⅲ2和Ⅲ3都为纯合子（AA）；Ⅲ2为纯合子，Ⅲ3为杂合子或者Ⅲ2为杂合子，Ⅲ3纯合子。后两种婚配类型不可能出生的患儿，可把它们合并在一起。只有第*种婚配类型才可能生出患儿。因此，只要计算出 Ⅲ2和Ⅲ3在已生出两个正常孩子的条件下，均为杂合子的概率，就能得出第三胎的再发危险率。
Ⅲ2和Ⅲ3均为杂合子的前概率等于这两个独立事件的乘积，即2/3×1/4=1/6（表 1-4）。Ⅲ2和Ⅲ3均为纯合子或其中一个是纯合子，另一个是杂合子的前概率应为 1.1/6=5/6。如Ⅲ2和Ⅲ3均为杂合子，出生一个表型正常子代的概率是3/4，出生两个表型正常子代的概率应为 3/4×3/4=9/16，此即为条件概率。而另外两种婚配类型出生正常孩子的条件概率1×1=1然后分别算出他们的联合概率和后概率，*后得到Ⅲ2和Ⅲ3均为杂合子的后概率分别为 3/11，因此他们第三胎的再发风险是 3/11×1/4=3/44。
表1-4 Ⅲ2和Ⅲ3均为杂合子的概率
图1-6 一个先天性聋哑家系
（3）X连锁隐性遗传病发病风险的估计：甲型血友病为一种 X连锁隐性遗传病，以男性发病为主，患儿的母亲为携带者。现以图1-7的一个甲型血友病家系为例，利用Bayes定理计算Ⅳ1将来发病风险如何。
如按遗传基本规律计算，Ⅱ4、Ⅲ8都已发病，表明这一家系中，致病基因不是新突变产生，而是从致病基因携带者Ⅰ1传来，即Ⅰ1为肯定携带者，因此，Ⅱ2是携带者的概率为1/2，Ⅲ5是携带者的概率为1/4，Ⅳ1发病的风险则是1/8。