近10年来人们对单基因遗传病的分子病因学已有了很深认识，有关这些疾病的精确、快速的诊断技术也已取得了巨大进展。另一方面，在人类单倍体基因组的10万个基因中，仅有少数已被克隆和研究。根据现有的思想和技术，可为未来的20年确定下列奋斗目标：鉴定所有的人类基因，对引起单基因病和复杂疾病表型的分子缺陷进行确切的诊断，这些方法将能应用于普通临床实验室，使许多个人和家庭得到正确的诊断。
镰状细胞贫血和地中海贫血是在DNA分子水平上受到广泛研究的遗传病，是研究所有单基因遗传病的分子病因学的模型。现在也大量地积累了有关凝血、先天性代谢错误、内分泌混乱、溶酶体和胶原混乱、早熟性动脉粥样硬化等疾病的分子病因学资料。到1988年末，已分大约4600个基因位点被收录进Mckusick目录，其中1200个基因位点已被定位至染色体的特定位置上。人类基因制图（HGM9.5）的最新数据库含有大约1600个克隆的基因和2400个尚未命名的DNA片段，其中大约1500个基因与DNA多态性有关，可被用作人类基因组上不同区域的遗传标志。
引起单基因遗传病的分子损伤（夹变）主要打两大类：（1）基因的显著异常（缺失、插入或重排）；（2）在基因紧要位点上单个或几个核苷酸的改变（点突变）。DNA诊断实验室的一个任务就是鉴定引起疾病表型的突变。这在某些遗传病中较为简单，如镰状细胞贫血病，引起该病的基因和突变位点均已清楚。但在某些遗传病如血友病A中则显得非常困难，因为决定血友病A的第Ⅷ因子基因在受影响的不同家庭中具有不同的突变。在大多数单基因病或有强烈遗传组成的常见疾病中鉴定突变是不可能的，因为这些与疾病相关的基因尚未被克隆或在染色体上定位。
DNA诊断实验室的另一个任务是在一给定家族中标志出一异常基因，并追踪这一异常基因在这个家族中的遗传情况，达到检出携带者或进行产前诊断的目的。实现这个目标既不需要了解决定疾病表型的特异基因也不需要了解引起疾病的特定突变，而只需利用与决定表型的遗传位点紧密连锁的DNA标志。这些标志就是在近十年里被大量鉴定的DNA多态性，它们与引起单基因遗传病的已知和未知基因紧密连锁。因此，遗传病的DMA诊断可分为两大类：（1）直接检测分子缺陷；（2）利用DNA多态性作为遗传标志间接检测异常基因。
一、直接检测分子缺陷
直接检测已克隆基因的突变是可能的。对这个基因的核苷酸排列顺序的了解有助于利用聚合酶链式反应（PCR）快速扩增这一基因的特定区域，因而能够快速鉴定和诊断基因的突变。
1. 基因的显著异常、缺失、插入、重组
通过人类DNA的限制性内切酶分析（Southern杂交，用来源于该基因的核苷酸序列作为分子探针）可以很容易地鉴定这些损伤。染色体DNA的限制性内切酶分析的工作量很大，需一周时间才能获得结果，甩PCR扩增特异的DNA序列可以缩短分析时间，仅需1 ~ 2天就能完成分析。PC只有助于男性的X - 性连锁疾病的诊断，因为其中仅存在一个受影响的基因，如引起营养不良的基因缺失。
2. 点突变
约5 ~ 10%的点突变可以通过限制性内切酶分析进行检测，因为这些点突变导致原有的内切酶识别位点消失或又产生了一个新的识别位点。例如，CG二核苷酸是人类基因组中的高变位点，因此在识别位点中含有CpG二核苷酸的那些酶（如TaqⅠ或MspⅠ）在检测这些位点发生的突变是非常有效的。通过PCR扩增目的序列可以提高该法检出点突变的能力。PCR扩增的优点是可以使用具有4核苷酸识别序列的酶，因而小的DNA片段也可用于研究，检测中不需放射性同位素。例如，如果染色体DNA仅用限制性内切酶分析，则只能在52种β地中海贫血病突变中检出4种突变。而如果先用PCR扩增β珠蛋白基因再进行限制酶分析，则能检出其中14种突变。
所有已知的点突变均可用寡核苷酸杂交技术检出。合成的寡核苷酸作为探针，能特异地识别突变的和正常的等位基因。寡核苷酸杂交分析的前提是突变已精确地确定。寡核苷酸杂交在染色体DNA或PCR扩增后的DNA序列上进行，可以用也可以不用放射性同位素检测。PCR扩增后的非放射性标记寡核苷酸杂交可能是未来实验室常规检测已知突变的首选方法。
在研究实验室中非常有用的检测点突变的方法还有DNA序列扩增后的变性梯度凝胶电泳（DGGE）和PCR扩增产物的直接序列分析。利尼DGGE可检测给定DNA片段上的突变，因为不同的核苷酸组成具有不同的融解转折点。在PCR扩增产物中增加多聚GC，可使大部分突变被检出，增强了该方法的有效性。当然，DGGE所检出的突变的确切性质仍然是未知的，然而，PCR扩增和核苷酸序列快速分析相结合能在24小时内检出突变。PCR扩增产物的核苷酸序列分析、DGGE和突变的等位基因的直接序列分析将是未来检测异常等位基因的主要方法。这些方法的限制因素是PCR产物较短（500核苷酸），但可用DGGE进行有效的分析。
二、异常基因/分子缺陷的间接检测
1. 已知基因的连锁分析
正如目前已广泛了解其分子病因学的几种单基因病所表明的，分子缺陷是非常不均一的。因此在实际工作中，简单地识别异常基因并将其与正常的同源基因相区别和在给定家族中追踪其遗传性就已足够。这种识别可通过能区别给定基因的两个等位基因的DNA标志进行，而不必了解特定的分子缺陷，其中的DNA标志就是各种DNA多态性，这些多态性来源于人类DNA的正常变异，能通过染色体DNA或PCR扩增特定DNA序列的限制性内切酶分析进行识别。DNA多态性既包括引起限制酶识别位点改变的单核苷酸突变，也包括串联重复子的数量变化。后者的多态性是巨大的，因为在给定的遗传位点上可具有多个等位基因。
通常在引起人类疾病的基因内存在几个DNA多态性。这些多态性可用于检出携带者和进行产前诊断，其错误几率可忽略不计，因为在DNA标志和基因突变之间重组的几率极低（当标志位于基因内时，重组几率一般每次减数分裂小于10-5）。在某些情况下，DNA标志与基因紧密连锁但不在基因内，如在DXS52位点上的一个很有用的DNA标志与凝血因子Ⅷ基因重组的几率是1 ~ 5%，这个标志用于血友病A的产前诊断，其发生错误的几率是每次减数分裂为1 ~ 5%。以DNA多态性分析为基础的诊断要求通过特定家庭的几个成员标定出遗传标志，使给定的遗传标志与这一家庭的正常或异常基因连锁，但是关键性家庭成员的缺乏严重地限制了这一方法的应用。
2. 未知基因的连锁分析
在已知遗传模型的许多疾病中，与异常表型有关的基因是未知的。分布在整个基因组上的许多DNA多态标志的连锁分析可以揭示出这样一个标志和疾病表型的紧密连锁，因此在染色体或其亚区上定位出这一未知基因。通过这个紧密连锁的标志可以进行产前诊断和检出携带者，例如与亨丁顿氏病和囊性纤维化相关的特定基因是未知的，但通过DNA多态标志的连锁分析可以将这两种基因在染色体定位，亨丁顿氏病基因位点位于染色体4p，囊性纤维化基因位点则在染色体7q。因此目前DNA多态标志已用于检出携带者和产前诊断。由于这些标志与未知基因之间的距离较远，因此检测的错误几率较大，如检测亨丁顿氏病的错误几率为4%，囊性纤维化为1%。
三、DNA诊断学的展望
人类遗传学的进展将深深地渗透到医学中，DNA诊断实验室可能是未来医院的基本实验室。在未来20年里将预期得到下列发展，这些发展将根本性地改变我们对遗传学对人类病理生理学和疾病的贡献的认识。
1. 克隆和鉴定与人类疾病相关的许多基因，人类基因组制图/序列计划将大大加速这一发展。为此，DNA片段的克隆和序列分析技术以及这些遗传信息的贮藏和分析技术将需进一步发展。
2. 发展精确、快速和廉价的方法用于检测引起单基因遗传病或常见多基因遗传病的突变。
［Clinical Chmistry，第35卷第7期，1989年］