绪论 1
一、分子诊断学的定义 1
二、分子诊断学的发展简史及主要技术 1
三、分子诊断学在医学中的应用 5
四、分子诊断的应用前景展望 8
第一篇 分子诊断学理论基础 13
第一章 基因组学 13
第一节 基因组学概论 13
一、基因 13
二、基因组 16
三、基因组学 16
四、基因组学的意义 17
第二节 原核生物基因组 21
一、原核生物基因组特点 21
二、原核生物基因组的类核结构 22
三、质粒 22
四、原核细胞的基因转移 23
第三节 真核生物基因组 24
一、真核生物基因组的结构与功能 24
二、线粒体基因组 29
三、人类基因组研究 31
四、人类基因组多样性 35
第四节 比较基因组学 38
一、比较基因组学研究原理 39
二、比较基因组学的几个相关概念 39
三、比较基因组学的研究策略 40
四、比较基因组学在基因分析中的应用 41
五、比较基因组杂交技术在肿瘤研究中的应用 41
第五节 原核生物——微生物基因组 43
一、大肠埃希菌基因组学 44
二、流感嗜血杆菌基因组学 45
三、阴沟肠杆菌基因组学 46
四、鲍曼不动杆菌基因组学 47
五、肺炎链球菌基因组学 49
六、脑膜炎奈瑟菌基因组学 51
七、铜绿假单胞菌基因组学 52
八、结核分枝杆菌基因组学 53
九、幽门螺杆菌基因组学 53
十、衣原体基因组学 54
十一、肺炎支原体基因组学 56
第六节 原核生物——病毒基因组 57
一、病毒基因组学 58
二、乙型肝炎病毒基因组学 59
三、丙型肝炎病毒基因组学 61
四、HIV基因组学 62
五、人类乳头瘤病毒基因组学 69
六、埃博拉病毒基因组学 71
七、SARS病毒基因组学 72
八、禽流感病毒基因组学 74
九、肠道病毒基因组学 75
十、单纯疱疹病毒基因组学 77
十一、巨细胞病毒基因组 78
十二、EB病毒基因组学 79
十三、朊病毒基因组学 80
第二章 转录组学 82
第一节 基因表达的概念及特点 83
一、基因表达的概念 83
二、基因表达的时间性及空间性 83
三、基因表达的方式 83
第二节 转录作用及组成 84
一、转录作用及其特点 84
二、RNA聚合酶 84
三、启动子及终止信号 85
四、增强子 86
五、终止信号 86
第三节 真核基因转录过程 87
一、RNA PolⅡ的转录起始 87
二、延长 88
三、终止 88
第四节 转录后加工 88
一、mRNA前体的加工 89
二、tRNA前体的加工 91
三、rRNA前体的加工 91
第五节 真核生物基因表达的调控 91
一、染色体水平的调控 92
二、染色质水平调控 93
三、DNA水平的调控 95
四、转录水平的调控 96
五、转录起始和加工的调节 98
六、翻译的调控 98
七、小分子RNA的调控 99
第三章 蛋白组学 102
第一节 蛋白组学概论 102
一、蛋白质组和蛋白质组学 102
二、蛋白组学研究的意义和内容 102
三、蛋白质组学的研究策略和一般步骤 103
第二节 蛋白质翻译后修饰及功能确定 104
一、蛋白质翻译后修饰的种类 105
二、蛋白质翻译后修饰的作用 105
三、蛋白质修饰的蛋白组学研究 106
第三节 蛋白质与核酸间的相互作用 111
一、蛋白质与DNA的相互作用 111
二、蛋白质与RNA的相互作用 115
第四节 蛋白质与蛋白质间的相互作用 117
一、蛋白质相互作用研究的意义 117
二、蛋白质相互作用的分子结构基础 118
第五节 蛋白质组学的应用 121
一、临床蛋白质组学 121
二、药物蛋白质组学 127
三、微生物蛋白质组学 129
四、毒理蛋白质组学 132
第四章 代谢组学 133
第一节 代谢物靶标分析 133
一、代谢物的生理作用 134
二、代谢物靶标分析 134
第二节 代谢轮廓（谱）分析 138
一、高效液相色谱技术在代谢组学中的应用 139
二、毛细管HPLCMS代谢组学研究 140
三、UPLCMS的代谢组学研究 141
四、HPLC在代谢组学研究中的地位 141
第三节 代谢指纹分析 142
一、代谢指纹分析技术的进展 142
二、代谢指纹分析在代谢组学研究中的作用 144
第四节 代谢组学 144
第二篇 分子诊断学技术 151
第一章 基因组学 151
第一节 核酸的分离和纯化 151
一、真核基因组DNA的分离纯化 151
二、基因组DNA的提取 154
三、质粒DNA的提取与纯化 156
四、真核细胞RNA的分离纯化 166
第二节 核酸分子杂交技术 170
一、核酸杂交的基本原理 170
二、核酸探针 170
三、核酸探针的制备 172
四、探针的标记及检测 173
五、核酸分子杂交技术 180
第三节 基因扩增检验技术 186
一、聚合酶链反应技术的原理 186
二、聚合酶链反应技术的设计及优化 187
三、聚合酶链反应技术的进展 194
四、荧光定量聚合酶链反应技术 197
五、有限稀释法 204
第四节 DNA指纹技术 204
一、DNA指纹技术的原理 205
二、DNA指纹技术的优点 205
三、DNA指纹图的遗传规律 206
四、典型案例 206
五、STR分析个体基因型原理 206
六、DNA指纹技术的应用 207
第五节 核酸测序技术 207
一、核酸测序策略 208
二、链末端终止法 208
三、化学降解法 210
四、焦磷酸测序技术 211
五、其他测序技术 212
六、自动化测序技术 214
第六节 微型化分子诊断技术 216
一、微型芯片 217
二、DNA芯片技术 221
三、微毛细管电泳 226
四、微珠技术 227
五、可寻址微阵列技术 236
六、生物传感器技术 237
第七节 DNA重组技术 238
一、工具酶 239
二、载体 242
三、DNA重组技术 244
第八节 染色体分析技术 257
一、染色体核型分析 257
二、分子细胞遗传学技术 263
三、比较基因组杂交技术 267
四、光谱核型分析技术 269
五、无创DNA产前检测技术 271
第九节 其他基因诊断技术 271
一、基因变异检测技术 271
二、二维基因扫描技术 276
三、脉冲场凝胶电泳技术 276
四、分子影像技术 277
第二章 转录组学技术篇 282
第一节 转录组学概论 282
第二节 基于序列分析的转录组学技术 283
一、cDNA文库随机抽样 283
二、大规模表达序列标签测定及分析 283
三、基因表达系列分析 284
四、大规模平行标识测序 287
五、RNA测序 288
第三节 基于杂交的转录组学技术 289
一、差异显示RT-PCR及限制性酶切片段差异显示 289
二、DNA微阵列和Tilling array 289
第四节 小结 292
第三章 蛋白组学 293
第一节 蛋白质的分离技术 293
一、等电聚焦凝胶电泳技术 294
二、SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳 298
三、二维电泳图像分析技术 301
四、蛋白质分离技术的发展 305
第二节 蛋白质的鉴定技术 308
一、生物质谱技术 308
二、Edman降解技术 320
三、蛋白质分子结构分析技术 321
第三节 蛋白质芯片技术 324
一、蛋白质芯片原理 324
二、蛋白质芯片技术 325
第四节 蛋白质-核酸相互作用研究技术 328
一、凝胶阻滞实验 328
二、DNAase Ⅰ足纹分析技术 330
三、酵母单杂交技术 331
四、染色质免疫沉淀技术 332
五、核酸适体技术 333
六、扫描探针显微镜技术 334
七、表面等离子共振技术和生物分子相互作用分析 336
第五节 蛋白质-蛋白质相互作用研究技术 337
一、免疫共沉淀 337
二、酵母双杂交技术 340
三、串联亲和纯化技术 341
四、质谱技术 343
五、蛋白质芯片 344
六、生物信息分析 345
第四章 生物信息学 348
第一节 人类基因组计划 348
一、人类基因组计划的发展 348
二、人类基因组计划研究内容 348
第二节 生物信息学 349
一、生物信息学的定义 349
二、生物信息学的研究内容 350
三、生物信息学数据库 350
四、生物信息学的临床应用 355
第三篇 分子诊断学的临床应用 383
第一章 遗传性疾病的分子诊断 383
第一节 分子诊断学相关的遗传学咨询和伦理学 383
一、遗传咨询 383
二、遗传咨询中的伦理问题 383
三、遗传检查中的伦理问题 384
第二节 遗传性疾病分子诊断的策略 384
一、直接诊断策略 384
二、基因多态性连锁分析 385
三、基因突变的定量诊断 385
第三节 遗传病的分子诊断 385
一、血液系统疾病 385
二、神经和神经肌肉疾病 392
三、内分泌疾病 396
四、囊性纤维化 402
五、脆性X综合征 404
第二章 感染性疾病的分子诊断 406
第一节 感染性疾病分子诊断的策略 406
一、一般性检出策略和方法 406
二、完整检出策略和方法 407
第二节 病毒感染的分子诊断 407
一、乙型肝炎病毒的分子诊断 408
二、丙型肝炎病毒的分子诊断 412
三、人乳头瘤病毒的分子诊断 415
四、单纯疱疹病毒的分子诊断 419
五、人类免疫缺陷病毒的分子诊断 420
六、EB病毒的分子诊断 424
第三节 病原菌基因的分子诊断 425
一、结核分枝杆菌的分子诊断 425
二、金黄色葡萄球菌 428
三、大肠埃希菌的分子诊断 432
四、流感嗜血杆菌的分子诊断 435
五、肺炎链球菌的分子诊断 436
六、脑膜炎奈瑟菌的分子诊断 438
七、铜绿假单胞菌的分子诊断 440
八、幽门螺杆菌的分子诊断 441
第四节 其他常见病原微生物的分子诊断 443
一、沙眼衣原体的分子诊断 443
二、解脲脲原体的分子诊断 445
三、梅毒螺旋体的分子诊断 447
四、肺炎支原体的分子诊断 448
第五节 院内感染的分子诊断 449
一、分子生物学技术在耐药机制研究中的应用 449
二、分子生物技术在医院感染控制中的应用 450
第三章 药物遗传学及耐药性的分子诊断 453
第一节 药物遗传学 453
一、药物遗传学研究的现状 453
二、人类基因组研究与药物遗传学的发展 454
第二节 耐药性的分子机制 455
一、细菌的耐药性机制 455
二、真菌的耐药机制 456
三、病毒的耐药机制 457
四、肿瘤耐药的机制 458
第三节 耐药性分子诊断的策略 459
一、基于测序技术的检测方法 459
二、基于DNA扩增（polymerase chain reaction，PCR）的检测方法 460
三、基于分子杂交技术的检测方法 461
第四节 微生物的耐药性分子诊断 461
一、结核分枝杆菌的耐药性分子诊断 461
二、大肠埃希菌耐药性分子诊断 466
三、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌耐药性分子诊断 468
四、乙肝病毒耐药性分子诊断 470
五、获得性免疫缺陷病毒（HIV）耐药性分子诊断 472
第五节 抗肿瘤药物的耐药性分子诊断 474
一、实时FQ-PCR检测乳腺癌MDR-1、MRP、LRP、GST-π、Topo-Ⅱ多药耐药基因 475
二、RT-PCR法检测耐药相关基因表达的测定 476
三、基因芯片检测肿瘤患者多药耐药基因1（MDR-1）多态性 476
第六节 个体化医疗治疗监控 478
第七节 基因治疗安全性评估 479
第四章 肿瘤性疾病的分子诊断 482
第一节 肿瘤发生的分子机制和易感性 482
一、恶性肿瘤是一种分子病 482
二、肿瘤发生的分子机制 483
三、肿瘤发生的易感性 490
第二节 肿瘤分子诊断的策略 491
第三节 癌基因与抑癌基因的分子诊断途径 492
一、染色体不稳定性分析 492
二、肿瘤易感基因的检测 492
三、肿瘤基因多态性检测 492
四、肿瘤相关基因蛋白质水平检测 493
五、肿瘤相关基因扩增／过表达、突变／缺失的检测 493
六、表观遗传修饰的检测 494
七、染色体微卫星异常分析 495
八、端粒酶活性的检测 496
九、基因表达图谱研究 497
第四节 常用肿瘤的分子诊断 499
一、乳腺癌的分子诊断 499
二、膀胱癌的分子诊断 500
三、肺癌的分子诊断 501
四、消化系统恶性肿瘤的基因诊断 503
五、血液系统肿瘤的分子诊断 503
六、肿瘤早期筛查的分子诊断 509
七、肿瘤微小残留病的分子诊断 510
第五章 复杂性疾病的分子诊断 513
第一节 复杂性疾病的分子诊断策略 513
一、复杂性疾病分子诊断的定义和原理 513
二、复杂性疾病分子诊断常用的检测标本 514
三、分子诊断的常用方法与思路 514
第二节 常见疾病的分子诊断 515
一、糖尿病 515
二、高血压 518
三、家族性高脂血症 522
四、肾小球肾炎 525
五、支气管哮喘 528
第六章 产前（胚胎植入前）遗传缺陷的分子诊断 531
第一节 染色体异常的分子诊断 531
一、分子细胞遗传学方法 531
二、分子遗传学方法 533
第二节 非整倍体筛选 534
一、人类染色体非整倍体的形成 534
二、胎儿染色体非整倍体类疾病的产前筛查及诊断 535
第三节 产前（胚胎植入前）遗传缺陷的分子诊断的概述 535
一、胚胎植入前分子诊断的概念 535
二、胚胎植入前分子诊断的意义 535
三、胚胎植入前的技术操作 536
四、胚胎植入前分子诊断常用的方法 537
第四节 植入前遗传诊断在一些遗传病的应用 538
一、21三体综合征的植入前遗传诊断 538
二、克氏综合征的植入前遗传诊断 539
三、苯丙酮尿症的植入前遗传诊断 539
四、脆性X染色体综合征的植入前遗传诊断 539
五、地中海贫血的植入前遗传诊断 542
六、马凡综合征的植入前遗传诊断 542
七、脊髓性肌萎缩症的植入前遗传诊断 543
八、杜氏肌营养不良症的植入前遗传诊断 544
第七章 移植配型的分子诊断 546
第一节 HLA遗传学基础 546
一、HLA的研究简史和命名 546
二、HLA复合体的遗传结构和功能 547
三、HLA复合体的遗传特征 549
四、小结 550
第二节 组织配型中的DNA分型技术 551
一、聚合酶链反应-限制性片段长度多态性 551
二、聚合酶链反应-序列特异性寡核苷酸 552
三、PCR-序列特异性引物分型法 552
四、聚合酶链反应-单链构象特异性 553
五、指纹图谱技术 554
六、SBT-PCR分型法 554
七、基因芯片 555
八、小结 555
第三节 HLA配型在器官移植中的应用 556
一、人红细胞血型抗原相容 556
二、HLA配型 556
三、HLA交叉配型与预存抗体的检测 557
四、HLA配型与不同的器官移植的相关性 558
五、小结 559
第八章 法医学的分子诊断 560
第一节 DNA多态性 560
一、DNA多态性标记物 560
第二节 DNA分型技术与方法 564
一、DNA指纹技术 564
二、PCR技术 565
三、DNA芯片 566
第三节 DNA数据库 566
一、DNA数据库的概念 566
二、DNA数据库的组成 566
三、DNA数据库的国内外发展状况 567
四、DNA数据库的功能与应用 567
第四节 法医DNA鉴定的应用范围 569
一、种属鉴定 569
二、性别鉴定 569
三、个人识别 569
四、亲权鉴定 571
第九章 分子诊断实验室的质量管理 574
第一节 全面质量管理体系的概念与建立 574
一、全面质量管理体系的概念 574
二、质量管理体系的建立 575
第二节 质量控制诸要素 576
一、设施与环境 576
二、检验方法、仪器及外部供应品 576
三、操作手册 577
四、方法性能规格的建立和确认 577
五、仪器和检测系统的维护和功能检查 577
六、校准和校准验证 577
七、室内质量控制 577
八、室间质量评价 580
九、纠正措施 581
十、质控记录 581
第三节 统计学质量控制 581
一、理想的质控品 581
二、Levey-Jennings质控图 581
三、Westgard多规则质控方法 585
四、累计和（CUSUM）质控方法 586
五、质控规则的性能特征 587
第四节 分析前、中、后质量保证 587
一、分析前质量保证 587
二、分析中质量保证 588
三、分析后的质量保证 589
第五节 实验室认可和认证 590
一、实验室认可 590
二、实验室认证 590
三、实验室认可与认证区别 591
参考文献 592