很多人对基因突变的认知仅停留在“基因出问题”的层面,并不清楚点突变、插入缺失、拷贝数变异等不同类型的差异,也不知道不同突变对应的风险、检测方式、干预手段都有明显区别。本文就从常见的基因突变类型入手,逐一解析各类突变的特征、临床意义,同时整理高频疑问解答,帮大家系统了解相关知识。
基因突变最基础的分类维度有哪些?
按突变发生的细胞类型划分:目前临床中首先会按照突变发生的细胞类型,将基因突变分为体细胞突变和生殖细胞突变两类。体细胞突变是指发生在普通体细胞中的突变,这类突变只会影响突变细胞所在的组织器官功能,不会遗传给下一代,绝大多数肿瘤的发生都和体细胞突变直接相关。生殖细胞突变是指发生在精子、卵细胞这类生殖细胞中的突变,这类突变会随着生殖过程遗传给子代,也是各类单基因遗传病、家族性遗传特质的主要诱因。国内包括北京协和医院、四川大学华西医院在内的三甲医院检验科,都可以完成两类突变的分型检测。

按突变的诱因划分:从诱因来看,基因突变又可以分为自发突变和诱发突变两种。自发突变是指在没有外界干预的情况下,生物体内自然发生的突变,主要和DNA复制过程中的随机错误、自身代谢产物的损伤有关,突变概率大概在10^-9到10^-6之间。诱发突变是指受到外界物理、化学、生物因素诱导产生的突变,常见的诱因包括紫外线、电离辐射、亚硝胺类致癌物、致癌病毒等,这类突变的发生概率远高于自发突变,也是职业暴露、不良生活习惯诱发癌症的核心原因。
什么是点突变?会带来哪些影响?
点突变的核心特征:点突变也叫单碱基替换,是指基因组DNA序列中单个碱基发生的替换,是所有基因突变类型中最常见的一种。点突变的发生范围非常广,既可能出现在基因的编码区,也可能出现在非编码的调控区,不同位置的点突变带来的影响差异极大。
点突变的三类常见亚型:第一类是同义突变,这类点突变发生后,对应的氨基酸编码没有发生改变,不会影响蛋白质的结构和功能,绝大多数都属于良性突变。第二类是错义突变,这类突变会导致编码的氨基酸发生改变,可能会让蛋白质功能出现异常,比如临床中常见的镰刀型红细胞贫血,就是β珠蛋白基因上的一个错义突变导致的。第三类是无义突变,这类突变会让蛋白质的翻译提前终止,产生截断的、没有功能的蛋白质,大多会导致比较严重的遗传病。
插入缺失突变是什么?对基因功能影响大吗?
插入缺失突变的定义:插入缺失突变也叫Indel,是指基因组序列中出现了一个或多个碱基的插入或者缺失,属于小片段突变的常见类型。插入缺失突变的长度从1个碱基到上万个碱基都有可能,按照是否会影响后续的氨基酸编码阅读框,又可以分为移码突变和非移码突变两类。
不同插入缺失突变的影响差异:如果插入或者缺失的碱基数量是3的整数倍,那么只会导致蛋白质序列增加或减少几个氨基酸,不会影响后续的编码序列,这类非移码突变的影响相对有限,部分亚型属于良性突变。如果插入或者缺失的碱基数量不是3的整数倍,就会导致整个阅读框发生移位,后续的氨基酸序列完全错乱,往往会产生完全没有功能的蛋白质,这类移码突变的致病风险非常高,比如近70%的囊性纤维化病例,都是由CFTR基因上3个碱基的非移码缺失导致的。
还有哪些容易被忽略的基因突变类型?
拷贝数变异:拷贝数变异简称CNV,是指基因组上大片段(长度大于1kb)的重复或者缺失,这类突变的片段长度远大于插入缺失突变,涉及的基因数量更多,带来的影响也更明显。比如唐氏综合征就是21号染色体整条三体,属于拷贝数变异的极端类型,此外很多发育迟缓、智力障碍的病例,都和微缺失微重复这类拷贝数变异有关。
动态突变:动态突变是指基因组中的短串联重复序列,随着世代传递重复次数不断增加的突变类型,这类突变有明显的遗传早现现象,也就是子代的发病年龄比父代更早、症状更重。临床中常见的亨廷顿舞蹈症、脆性X综合征、脊髓小脑共济失调,都是典型的动态突变导致的遗传病。
染色体结构重排:染色体结构重排是指染色体发生断裂后重新连接出现错误,导致的易位、倒位、环状染色体等突变类型,这类突变大多会影响生殖细胞的形成,是复发性流产、不孕不育的常见诱因,少数平衡易位的携带者没有明显症状,但生育子代的遗传风险显著升高。
不同基因突变类型的检测成本分别是多少?
小片段突变的检测价格:如果是针对特定位点的点突变、小片段插入缺失检测,常用的检测方法是Sanger测序或者荧光定量PCR,单个位点的检测价格大概在100-300元之间,如果需要检测的位点数量在10个以内,总费用大多不会超过2000元。这类检测的出报告时间也比较短,大多3-7天就可以拿到结果,国内很多三甲医院的检验科都可以开展,比如上海交通大学医学院附属瑞金医院、中南大学湘雅医院都有相关检测项目。
大片段及全范围突变的检测价格:如果需要检测拷贝数变异、未知位点的点突变和插入缺失,一般会选择基因芯片或者高通量测序,染色体微阵列芯片的检测费用大概在1500-3000元之间,全外显子测序的费用大概在3000-6000元之间,全基因组测序的费用大概在8000-15000元之间。这类检测的出报告时间相对较长,大多需要15-30个工作日,适合有遗传病家族史、不明原因发育异常的人群选择。
关于基因突变类型的常见疑问有哪些?
所有基因突变都会导致疾病吗?:并不是所有基因突变都会致病,目前人类基因组中发现的突变位点超过90%都是良性多态性位点,不会对健康造成影响,只有少部分发生在关键功能区域的突变才会导致疾病或者提升疾病风险。
点突变和插入缺失哪种危害更大?:没有明确的比较标准,具体危害要看突变发生的位置、是否影响蛋白质功能,比如发生在非编码区的插入缺失可能完全没有影响,而发生在关键基因编码区的点突变也可能导致严重的遗传病。
体细胞突变会遗传给下一代吗?:体细胞突变只会发生在自身的体细胞中,不会出现在生殖细胞里,所以不会遗传给下一代,只有发生在精子、卵细胞中的生殖细胞突变才会遗传。
孕期可以检测胎儿的基因突变类型吗?:孕期可以通过产前诊断检测胎儿的基因突变类型,孕11-13周可以做绒毛穿刺,孕16-24周可以做羊水穿刺,都可以提取胎儿的DNA进行各类基因突变检测,准确率超过99%。
基因突变可以被修复吗?:人体自身有DNA损伤修复机制,大部分偶然发生的突变都会被自身修复系统修复,只有没有被修复的突变才会保留下来,目前临床上还没有通用的方法可以修复已经存在的基因突变,少数单基因遗传病可以通过基因治疗干预,但技术还未完全普及。
基因检测报告里的“意义未明突变”是什么意思?:意义未明突变是指目前的临床数据库中还没有足够的证据证明这个突变是良性还是致病性的,需要结合受检者的临床症状、家族史进行综合判断,也可以定期随访观察,或者补充家系验证明确突变的来源。
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