一、基因
基因是DNA(脱氧核糖核酸)分子上具有遗传效应的特定核苷酸序列的总称，是具有遗传效应的DNA分子片段。现在确定人类有27000条基因。基因位于染色体上，并在染色体上呈线性排列。基因不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代，还可以使遗传信息得到表达。每个基因含有一套指导信息，通常编码一个特定蛋白。基因通过它们编码的蛋白质行使其功能，决定人体发展过程。基因决定了蛋白质的生成，不同的基因中，脱氧核糖核酸的顺序不同，所产生的蛋白质也不同，这些蛋白质有的用作细胞的结构成分，有的参与调节细胞的功能，成为细胞生命活动的基本组成部分。
染色体是生物体遗传物质的载体，基因排列在染色体上，它由核酸和蛋白质组成，具有储存和传递遗传信息，控制分化和发育的作用。人类细胞有46条染色体，两两配对，共23对。当受精卵形成时，23条染色体来源于精子（父亲），另一半来源于卵子（母亲），父母就通过这样的方式将自己的遗传物质传给子女。
基因在染色体上作线状排列，在二倍体的细胞内有两个同源染色体，所以每一对基因座位上有一对等位基因。如果这两个等位基因是相同的，那么就这个基因座位来讲，这种细胞或个体称为纯合体；如果这两个等位基因是不同的，就称为杂合体。在杂合体中，两个不同的等位基因往往只表现一个基因的性状，这个基因称为显性基因，另一个基因则称为隐性基因。
基因通过它们编码的蛋白质行使其功能，决定人体发展过程。基因决定了蛋白质的生成，不同的基因中，脱氧核糖核酸的顺序不同，所产生的蛋白质也不同，这些蛋白质有的用作细胞的结构成分，有的参与调节细胞的功能，成为细胞生命活动的基本组成部分。当基因突变时，基因编码蛋白发生异常，某些重要蛋白质的异常会导致细胞的生命活动发生混乱，引起疾病。基因突变的方式有多种，单碱基的缺失、置换和增加；长片段DNA的丢失，或者拷贝数增加等。
二、基因与疾病
人类基因组蕴涵有人类生、老、病、死的绝大多数遗传信息，破译它将为疾病的诊断、新药物的研制和新疗法的探索带来一场革命。2000年6月26日，英国、美国和中国几乎同时向全世界宣布他们已经完成了具有划时代意义的基因草图绘制工程。然后，基因序列精确图的完成为疾病的预防、诊断和治疗带来前所未有的转变，并且使得疾病的遗传风险评估成为可能。
1、人类疾病是基因与环境因素共同作用的结果
人类疾病的病因可归入遗传因素及环境因素两大类。在疾病发病的遗传因素中,单基因缺陷占主导地位且在家系成员中疾病传递符合孟德尔遗传规律的为单基因病；由多个基因参与且在家系中不符合孟德尔遗传规律的为多基因病。后者的发病因素不单是多个基因,尚有环境因素参与。
人类所有疾病或健康状态都与基因有直接或间接的关系，每种疾病都有其相应的致病基因或易感基因存在，疾病发生过程则是相关基因与内外环境相互作用的结果；其中遗传因素是内因，环境因素是外因。遗传性疾病当然是基因有问题，即使是外源生物侵入导致的传染病，是否发病以及病情轻重，也要看个体的免疫能力情况，而后者又与基因有关。所以，要从本质上认识疾病发生、发展的原因并制订合理的防治措施，就必须认识这些疾病的致病或相关基因。
2、人类疾病可分为两大类
日益增多的科学证据表明几乎所有的人类疾病都与基因有关，从基因的角度，人类疾病可分为两大类：第一类为单基因病。这类疾病已发现3000余种，其主要病因是某一特定基因的结构发生改变，如地中海贫血、多指症、白化病、早老症等。第二类为多基因病。这类疾病的发生涉及两个以上基因的结构或表达调控的改变，同时还有机体外界环境因素的作用。这类病多为常见病，例如高血压、冠心病、糖尿病、哮喘病、骨质疏松症、神经性疾病、原发性癫痫、肿瘤等。在过去几十年中，遗传学的发展对医学进步的贡献是显而易见，使医学研究和医学本身发生革命性的变化，研究的焦点不仅针对人类相对简单的疾病，还开始覆盖了多基因复杂性疾病。这些都将有帮助于我们寻找更加有效的疾病诊断方法、更准确地对疾病持续期和个体药物反应进行预后、发现新的靶向性治疗药物、以及对疾病采取有针对性的预防。从近来的发展趋势看，遗传学和基因组学对于人类健康显得愈加重要。
3、单基因疾病
单基因疾病仅与一个特定的基因密切相关，大多数比较少见的遗传性疾病属于这一类。在这类疾病发生原因中单个基因突变的影响力可以达到80%以上，也就是说具有这类基因突变的人群中绝大多数会得病。因此这些基因检测可以用于诊断。如果在疾病的症状出现前做好基因检测可以采取措施推迟疾病的发生，或提前做好治疗减轻症状。目前应用最广泛的这类基因检测是新生儿遗传性疾病的检测，遗传疾病的诊断。美国每年有4百万新生婴儿进行基因产物血样测定。
地中海贫血(Mediteranean Anemia)、苯丙酮尿症（Phenylketonuria ,简称PKU）、亨廷顿氏病（Huntington’s Disease，HD）、肌肉营养不良性萎缩（Duchenne Muscular Dystrophy，DMD） 和视网膜母细胞瘤（Retinoblastoma）等。单基因病的遗传学知识主要应用于基因诊断和遗传筛查，凡是基因已克隆并找到突变的都能做，技术方法上也有很大进步。
单基因疾病大部分不能治愈。所以，目前的基因诊断是立足于防患于未然，主要诊断儿科疾病和给家庭提供遗传咨询，让他们有机会在下次怀孕时作产前诊断，避免再生下患儿。由于现在有许多不育夫妻寻求试管婴儿，中国做试管婴儿的单位很多，为防止试管婴儿出生后有严重疾病，应该作植入前诊断。如染色体三体症和一些单基因病都是可以检测的，可避免植入异常受精卵。这些诊断大多是针对特定群体的，而针对大范围群体的是遗传筛查，如对新生儿的苯丙酮尿症筛查使全世界减少了几万例患儿，而且诊断出来就可以立即治疗，方法非常简单，即不吃含苯丙氨酸和可以转化为苯丙氨酸的食物。只要八岁前不吃，智力就可以恢复到中等，若二十岁前不吃其智力就几乎和正常人一样。
4、多基因疾病
多基因疾病与多个基因有关，如高血压病与近20个基因有关。癌症、高血压病、糖尿病、老年性痴呆、中风、冠心病等常见疾病都属于多基因疾病。这些疾病的特点是涉及多个基因，多个基因累积发挥作用，每个基因对疾病都有些影响，但是不像单基因疾病那样大。综合起来多基因疾病发病原因中遗传因素一般占10－30％，个别的还低于或高于这个比例。有疾病相关基因及其突变的存在并不一定得病。通过不健康的生活环境，饮食，性格，生活习惯等各种外界因素对突变基因的作用才会生病。但是值得指出的是如果你有疾病相关基因及其突变的话，在同样的外界因素下，你的疾病的发生可能性会大大提高，也就是说具有高的疾病风险。例如带有APOE e4基因型的人群中，65岁以后老年性痴呆的发病率可以达到20－30％，75岁以后达到50－60％，85岁以后达到80％以上。又如带有MLH1和PMS2基因突变的个体发生非息肉结肠癌的风险是普通人群的14.5倍。因此基因检测用于疾病风险的预测，可以提供许多有价值的信息，帮助你避免发生疾病。特别是当你的家族中有2个人以上得过这些疾病，你得病得可能性会比其他人要高许多，基因检测是在出现病症前检测患病的可能性， 并采取措施避免发生疾病。目前随着人类基因组研究的深入，预测性基因检测日益受到重视。
多基因复杂性状疾病等常见疾病的分子水平研究仍在起始阶段，而且研究的焦点正在从相对简单的单基因疾病向复杂的多基因疾病转移。多基因复杂性状疾病需要从整个基因组水平加以研究，这样的医学研究称为"基因组医学"(Genomic Medicine)。这些研究都将有助于我们寻找更加有效的常见疾病诊断方法、更准确地对常见疾病，采取有针对性的预防和治疗。
5、染色体病
另外一类与基因有关的疾病是染色体病。由于基因是线状排列在染色体上，因此染色体数目或结构异常可以发生的疾病，染色体病一般多表现为多发性的先天畸形及智力低下，有 的表现为身体发育不良的低体重儿。染色体异常的患儿，其异常的染色体可以来源于其双亲，也可能其双亲的染色体正常，而由于父母的精于和卵子在形成过程中，染色体发生畸变而造成的。
染色体异常如发生于常染色体，可引起各种常染色体异常综合征。若发生于性染色体，则引起性染色体异常综合征。目前已 知各种染色体综合征约350种，其中常染色体异常者占25％，性染色体异常者占75％。常见的染色体异常综合征有：先天愚型或称唐氏综合扯，又称21三体综合征，这种病是以智力减退为主，合并多种先天发育不全的综合征，这种患儿有特殊面容，眼裂小，眼距宽，塌鼻梁，吐舌，患儿肌张力低下，常伴先天性心脏病。早期的核型分析只能对染色体数目或简单的结构异常进行检测，现在可以通过荧光技术对复杂的结构异常作进一步分析。
三．基因检测
1、什么是基因检测
由于疾病与特定基因的存在着关联，基因检测则是检测这些基因的突变情况，从而推断引起疾病的可能性。选择的测试的疾病种类应该是已经确切知道其相关的基因。全世界生物科学家、医学专家共同努力从“疾病家族”中开始寻找患病基因，这个家族成员有相对大比率的成员会患上同一种疾病。研究者寻找伴随患者的遗传标记（DNA片段），通过一系列的定位、克隆手段找到疾病相关基因。利用找寻到的基因设计与之配对的DNA探针，这些探针上带有可被检测到的信号标记，例如可以用放射性原子进行标记。这样探针与检测样品中的DNA作用，通过检测到的信号可判断基因的变异情况。随着人类基因组测序的完成，通过大量的科学研究，包括遗传连锁分析，定位克隆等手段搜寻出基因，鉴定基因的功能，从而分离出疾病相关基因。
在此基础上开展的基因检测是从血液或从其他体液和细胞检测一个人的DNA的技术。检测的时候，先把受检者的基因从血液或其他细胞中提取出来。然后用可以识别可能存在突变的基因，有许多方法可以判断这部分基因是否存在着与疾病有关的变异。基因检测可以诊断疾病，主要属于单基因疾病。也可以用于疾病风险的预测，主要是多基因疾病。迄今为止已经对其中的1260余种疾病开展基因检测，其中预测性基因检测可以预测那些因错误基因的遗传而导致的“家族病”。在几种癌症中发现了在家族中传递的基因，常见的有乳腺癌、结肠癌等癌症，还有某些老年痴呆症、高胆固醇症、高血压病、糖尿病、中风、冠心病等许多也适用预测性基因检测。
迄今为止，基因检测（包括产前诊断和植入前诊断及其遗传咨询）对医学的最大贡献是在儿科和妇产科，很大程度上降低了出生缺陷和严重遗传病。在遗传学发展的推动下，病理学也有很大改变，出现了包括对遗传病、血液病、实体瘤和传染病的分子病理早期诊断， 也发展了对诸如老年痴呆症、高胆固醇症、高血压病、糖尿病、中风、冠心病等常见病的遗传风险预测。尽管基因诊断和遗传筛查对内科医学也起到一定作用，但是内科医生仍然面临这样的挑战：许多病人都属于复杂性疾病或多基因疾病。
2、预测性基因检测能告诉你什么？
准确的疾病风险的基因检测可以告诉受检者是否有与疾病有关的突变基因，如果受检者体内存在与疾病相关的突变基因，确定哪些因素可以影响突变基因可能引起疾病，不同突变基因导致疾病的机会不同。例如早期细胞的癌变没有办法用常规手段检测出来，而基因检测可以在出现临床症状前就可以预测其发病风险而加以必要的预防。对于出生于某些疾病高危家族的人们来说，他们渴望知道自己以及孩子的未来会不会生同样的病。一个阴性基因检测结果可以带来极大的心理缓解作用。从而可以避免进行过于频繁的身体检查。一个阳性的检测结果可以提醒人们经常进行常规体检，以及维持、改善健康的生活方式，一来避免生病，或早期发现疾病及时治疗。
携带某种较高发病风险的基因型并不等同于不健康, 基因检测针对的大多数疾病都是由多基因控制的常见病。在这些疾病的发生发展中每个基因都起到不同的作用，而且疾病的发生还受到遗传因素以外的环境因素的影响。通常只有在基因与环境因素互相作用的情况下，才会大幅度提高特定疾病的发病风险。只要尽早注意健康问题，合理膳食、养成良好的生活习惯，就可以降低日后发病的可能性。通过有针对性的干预手段，在一定程度上预防或者延缓该疾病的发生。
预测性基因检测可以预测那些因基因变异的遗传而导致的“家族病”。在几种癌症中发现了在家族中传递的基因，常见的有乳腺癌、结肠癌等癌症，还有某些老年痴呆症、高胆固醇症、高血压病、糖尿病、中风、冠心病等许多也适用基因检测。应该指出的是并非人人都需要做基因检测，但是对具有家族性特征的疾病的个体则是首选人群，例如结肠癌发生率高的家族成员应该做相关的基因检测，当然预测性基因测试是用于鉴定携带基因突变而可能发展成癌症的人，并不是诊断癌症。此外对先天性男性不育，具有家族性的高血脂，高胆固醇，糖尿病，心血管疾病，新生儿药物过敏等人群均为检测候选人群。
3、个性化用药与基因检测
由于每个人的基因方面的微小差异，使每个人对药物的反应有很大的不同。例如有的人对青霉素高度过敏，误用会导致死亡，而有的人可以用来治疗。又如用同一个药治疗同样的癌症，对有的人有效，有的不但没有疗效反而显示明显的毒性和副作用。通过对选定的基因进行检测，专家将为检测对象提供个性化用药和个性化治疗指导，告诉他哪些药不能用，哪些应该用。又如硝酸甘油是抗冠心病心绞痛急性发作的常规首选药方，但其临床有效性常因人而异。有的人因它而及时挽救了生命，而有的人服用之后，效果却不甚明显。这是因为ALDH2基因的突变会影响硝酸甘油在体内的有效代谢，药物难以有效发挥作用。在亚洲人群中，30%—50%的人携有基因突变，远远高于欧美人群，中国汉族人的比例高达25%以上。通过对ALDH2基因的检测为准确的使用硝酸甘油提供个体化用药的重要依据。
4、正确理解基因检测
预测性基因检测首先是一种预测，而不是直接诊断，而且必须结合家族史来进行分析判断。同时阳性检测结果对人的心理冲击，严重的导致心理疾病，影响身心健康。其次，家庭关系也是风险之一。不同于其他的医学检测，基因检测的结果不仅涉及受检者自己，也涉及家庭其他亲属。另外个人隐私需要有效保护，是否检测或结果是否公开都涉及其他家庭成员的个人隐私。
尽管预测性基因检测结果只能告诉得病的风险，简单地说检测结果没有遗传风险的人群并不一定不得病，因为环境致病因子可能导致疾病。相反，检测结果有遗传风险的人群并不一定得病，但是值得指出的是如果你有疾病相关基因变异的话，在同样的外界因素下，你的疾病的发生可能性会大大提高，也就是说具有高的疾病风险。例如带有APOE e4基因型的人群中，65岁以后老年性痴呆的发病率可以达到20－30％，75岁以后达到50－60％，85岁以后达到80％以上。又如带有MLH1和PMS2基因突变的个体发生非息肉结肠癌的风险是普通人群的14.5倍。因此基因检测用于疾病风险的预测，可以提供许多有价值的信息，帮助你避免发生疾病。特别是当你的家族中有2个人以上得过这些疾病，你得病得可能性会比其他人要高许多，基因检测是在出现病症前检测患病的可能性， 并采取措施避免发生疾病。目前随着人类基因组研究的深入，预测性基因检测日益受到重视。
5、基因检测的局限性
基因检测实施了基因组研究的巨大成果向为人类健康服务新技术的转化具有巨大的科学意义和应用价值，受到全世界科学家、医学家和企业家的重视。但是与一切新技术的应用一样，基因检测有着一定的局限性。
首先，对单基因变异造成的疾病来说诊断性基因检测可以对大多数疾病作出“是”或“否”的明确回答， 甚至在症状出现以前就可以确定，例如只要发现血红蛋白亚基基因的特定单点突变就可以诊断地中海贫血，但是这类疾病大多为发病率很低的遗传病。而对人群中发生的常见的癌症、老年痴呆症、高胆固醇症、高血压病、糖尿病、中风、冠心病等许多疾病来说，目前基因检测只能提供遗传风险预测。也就是报告得病可能性的大小，而不是判断“是”或“否”。这是因为这类疾病不仅涉及多个基因的多个变异，还受到环境因素的很大影响，因此如何提高预测性基因检测的准确性是这项研究面临的挑战。近年来国内外科学家在这方面开展了积极的探索，开发了新的技术和方法，通过不断积累大量疾病人群与正常人群的相关信息，逐步提高预测性基因检测的准确性。
其次，基因检测是以基因序列的改变为主要检测目标， 而许多基因功能是通过基因编码的蛋白质来实现。所以基因检测并不能代替蛋白质水平的检测，例如肝功能化验和血清的酶活性检测等生物化学检查， 更不能忽视CT、B超、心电图等物理学检查。如何将基因检测与其它医学检查有机地结合，提高对于疾病风险的综合预测水平以及诊断水平是生物学家和医学家面临的新任务。因此对基因检测结果的分析也需要结合家族史、个人疾病史和其它必要的医学检测信息。在这方面有关专业部门的指导，培养一批具有医学知识的遗传咨询医师成为基因检测健康发展的必要保证。
2004年11月世界卫生组织WHO生物标准化专家委员会(ECBS)批准了第一个针对凝血因子V 的Leiden突变的基因检测国际标准，用于评估血液高凝状态导致疾病的遗传风险，具有这种风险的人群将面临20倍于正常人群的血栓形成的可能性。 迄今已经发展了数百种不同的遗传检测，据WHO估计全世界实施的基因检测达到每年数百万人次，近2,000个医院和实验室对1,354种疾病开展了基因检测。世界卫生组织（WHO）在2004年度报告中对遗传检测作了以下描述：DNA为基础的遗传检查将为发展和优化人类疾病的诊断和处置提供强大的动力；也为改善包括药物在内的临床治疗提供了重要的科学依据。事实上DNA为基础的遗传检查是人类基因组研究巨大成果向健康与医学转化的方式之一，是生物高科技走向应用的必然结果。人类基因组计划(HGP)已经完成，基因组学研究目标的实现标志着以揭示人类基因与疾病的关联的疾病基因组学的研究已成为新的研究重点，把获得的基因研究成果用于疾病的诊断和治疗是目前国内外许多实验室正在努力探索的课题，疾病的基因诊断和预测有可能发展成21世纪临床医学的一个重要分支，为人类的健康、长寿、幸福作出日益重要的贡献。
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