人體的體細胞內有23對染色體，包括22對常染色體和一對性染色體。

性染色體包括：X染色體和Y染色體。

含有一對X染色體的受精卵發育成女性，而具有一條X染色體和一條Y染色體者則發育成男性。

這樣，對於女性來說，正常的性染色體組成是XX，男性是XY。

這就意味著，女性細胞減數分裂產生的配子都含有一個X染色體；男性產生的精子中有一半含有X染色體，而另一半含有Y染色體。

精子和卵子的染色體上攜帶著遺傳基因，上面記錄著父母傳給子女的遺傳信息。

同樣，當染色體異常時，就可形成遺傳性疾病。

女性染色體

染色體是由DNA：組蛋白：非組蛋白：RNA按一定比例（比如1：1：1：0.05）組成的。

DNA

DNA就是脫氧核糖核酸（Deoxyribonucleic acid，縮寫為DNA）由含氮的鹼基+脫氧核糖+磷酸組成。

因為核糖和磷酸都一樣而鹼基又可以分為四種（腺嘌呤A，鳥嘌呤G，胸腺嘧啶T，胞嘧啶C），所以脫氧核糖核苷酸就可以分為四種（按照鹼基的不同來分）同時在書寫過程中可以用這鹼基的簡寫代替。

核苷酸（nucleotide）是核糖核酸（RNA）及脫氧核糖核酸（DNA）的基本組成單位，是體內合成核酸的前身物。

帶有遺傳訊息的DNA片段稱為基因，其他的DNA序列，有些直接以自身構造發揮作用，有些則參與調控遺傳訊息的表現。

組成簡單生命最少要265到350個基因。

基因（遺傳因子）

是產生一條多肽鏈或功能RNA所需的全部核苷酸序列。

基因支持著生命的基本構造和性能。

儲存著生命的種族、血型、孕育、生長、凋亡等過程的全部信息。

環境和遺傳的互相依賴，演繹著生命的繁衍、細胞分裂和蛋白質合成等重要生理過程。

生物體的生、長、衰、病、老、死等一切生命現象都與基因有關。

它也是決定生命健康的內在因素。

因此，基因具有雙重屬性：物質性（存在方式）和信息性（根本屬性）。

每條染色體上的基因數量是固定的，比如X、Y染色體上分別有1090、144個基因，其他染色體上的基因數目如下表。

來自百度百科

當然，不是只有染色體上才有DNA，在細胞中還有一個稱為粒線體（mitochondrium）的胞器，也擁有自己的基因組。

粒線體基因組在線粒體疾病（mitochondrial disease）中具有一定的重要性。

而且這些基因也可以用來研究人類的演化，舉例而言，若分析人類粒線體基因組的變異情況，將能夠使科學家描繪出人類的共同祖先，稱為「線粒體夏娃」（Mitochondrial Eve）。

之所以稱為夏娃，是因為粒線體是位於細胞質中，而人類的精子與卵子結合時，源自母親（女性）的卵子提供了絕大多數的細胞質，因此人類細胞中的粒線體基因皆是來自母親。

細胞、染色體、線粒體關係

二、遺傳病怎麼來的？基因變異

人類的生命從受精卵開始，一個受精卵如何發育成一個含有200多種細胞類型、36個重要器官的複雜有機體，是生命科學最大的難題之一。

1、遺傳和變異——基因多態性（genetic polymorphism）

各種生物都能通過生殖產生子代，子代和親代之間，不論在形態構造或生理功能的特點上都很相似，這種現象稱為遺傳（heredity）。

但是，親代和子代之間，子代的各個體之間不會完全相同，總會有所差異，這種現象叫變異（variation）。

遺傳和變異是生命的特徵。

遺傳和變異的現象是多樣而複雜的，正因為如此，才導致生物界的多種多樣性。

通俗地講，子女大部分特性和父母會很像，但是在有些方面又和父母有一定的差異。

在這個差異化的過程中，有的特性是無害的，比如單雙眼皮、頭髮卷直等，但是有些差異是有害的，會導致一些疾病的發生，這就是所謂的致病突變。

2、基因變異（mutation）

基因變異是指基因組DNA分子發生的突然的可遺傳的變異。

從分子水平上看，基因變異是指基因在結構上發生鹼基對組成或排列順序的改變。

基因雖然十分穩定，能在細胞分裂時精確地複製自己，但這種穩定性是相對的。

在一定的條件下基因也可以從原來的存在形式突然改變成另一種新的存在形式，就是在一個位點上，突然出現了一個新基因，代替了原有基因。

於是後代的表現中也就突然地出現祖先從未有的新性狀。

基因變異的後果除如上所述形成致病基因引起遺傳病外，還可造成死胎、自然流產和出生後天折等，稱為致死性突變；當然也可能對人體並無影響，僅僅造成正常人體間的遺傳學差異，甚至可能給個體的生存帶來一定的好處。

突變（即基因突變）在生物學上的含義，是指細胞中的遺傳基因（通常指存在於細胞核中的脫氧核糖核酸）發生的改變。

它包括單個鹼基改變所引起的點突變，或多個鹼基的缺失、重複和插入。

原因可以是細胞分裂時遺傳基因的複製發生錯誤、或受化學物質、輻射或病毒的影響。

突變通常會導致細胞運作不正常或死亡，甚至可以在較高等生物中引發癌症。

但同時，突變也被視為物種進化的「推動力」：不理想的突變會經天擇過程被淘汰，而對物種有利的突變則會被累積下去。

中性的突變對物種沒有影響而逐漸累積，會導致間斷平衡。

人類基因組上的變異主要分為三大類：

1、單核苷酸變異（通常稱為單核苷酸多態性，single nucleotide polymorphism，通俗的說法就是單個DNA鹼基的不同，簡稱SNP）；

2、小的Indel（Insertion 和 Deletion的簡稱），指的是在基因組的某個位置上所發生的小片段序列的插入或者刪除，其長度通常在50bp以下（這個長度範圍的變異可以利用Smith-Waterman 的比對算法來獲得）；

3. 大的結構性變異，這種類型比較多，包括長度在50bp以上的長片段序列的插入或者刪除、染色體倒位，染色體內部或染色體之間的序列易位，拷貝數變異（Copy Number Variations, CNVs），以及一些形式更為複雜的變異。

為了和SNP變異作區分，第2和第3類變異通常也被稱為基因組結構性變異（Structural variation，簡稱SV）。

在基因測序揭秘腦癱的遺傳因素|【前沿速遞】這篇文章中，我們就提到四種常見的和腦癱相關的DNA變異如下圖：

三、基因檢測是什麼？

基因檢測和基因測序是兩個不同概念，人們很容易搞混。

基因檢測包括PCR、FISH、晶片技術（Gene Chip Screening）和基因測序（Gene Sequencing）。

關於PCR和FISH的介紹可以參考遺傳病疑似患兒染色體/基因相關檢測介紹一文。

至於晶片技術和基因測序兩者之間的區別可以簡單理解為：測序是把基因組這本書從頭到尾讀完，晶片篩查是從這本書里選一些重要的標誌性字符（單個鹼基的變異，SNP），通過核查每個人的基因組在這些標誌性字符處的變異狀態，來分析這個人與疾病或其他性狀的相關性。

基因測序技術是一種新型基因檢測技術，能夠從血液、體液、或細胞中分析測定基因全序列，通過序列分析預測罹患多種疾病的可能性，個體的行為特徵及行為合理性，如癌症，運動天賦、酒量、先天基因攜帶等。

基因檢測可以診斷疾病，也可以用於疾病風險的預測。

目前主要有一代測序、二代測序（NGS）和三代測序等幾類。

二代基因測序是目前主流應用的技術，主要包括全基因組測序（WGS）、全外顯子測序（WES）和靶向目標基因（部分區域）測序。

其中，全外顯子測序因為可以獲取全基因組外顯子（約85%的致病突變發生於外顯子）區域的基因信息，通過結合患者的臨床表現和生化表型可推斷出其致病基因而更受到臨床醫生的青睞，臨床應用度很高。

WES與WGS（在單鹼基變異、剪切位點突變、內含子突變的識別上有優勢）相比，儘管其無法獲得基因組非編碼區域的序列信息，但是檢測所需樣本量少（在人類基因中大約有180,000外顯子，占人類基因組的1%，約30MB）且價格經濟；而WES相對於靶向目標基因測序技術（對致病基因已知的單基因遺傳病檢測經濟可行），檢測通量更高，無需預測潛在的靶基因，在診斷罕見病時更具靈活性。

從上分析我們可以看出，全基因組、全外顯子還是部分區域，其中的一個區別就是需要測序的數據量從多到少，這個和費用的高低也是息息相關的。

基因檢測的過程

基因的檢測和解讀，一般可以分為四個步驟：

1）樣本採集後的基因測序：即採集樣本，通過測序儀轉變為原始數據。

2）信息分析：將原始數據篩選、拼接，變為可以做遺傳分析的具體數據。

3）突變分析：針對檢測出來結果中發現的基因突變情況，與資料庫進行比對，結合模擬功能驗證等等，分析目標突變是否存在實際意義。

4）結果解讀：結合受檢者臨床實際情況，進行個性化分析，給予建議。

第1、2個步驟會和使用的檢測方法、測序深度和測序平台息息相關，決定了獲取數據的多少和質量。

第3個步驟非常複雜，最基本的會把數據去和國際上的基因資料庫進行對比，如果有明確吻合的那結論比較明確，最麻煩的就是不確定部分，這個需要檢測公司做大量後續工作及分析，這個也是最考驗檢測公司實力的地方。

因為一般的資料庫對比，我們自己也能查。

舉例來說，比如某個檢測結果提示ALDH7A1基因發生錯義突變，我們自己也可以通過查詢國家基因庫（https://db.cngb.org），知道與該基因突變相關的疾病，如下圖紅框部分。

能夠體現報告價值的就是資料庫對比之外的解讀。

四、什麼時候做基因檢測？基因檢測能幹什麼？

以基因測序為例，它的主要應用場景有以下幾個方面：

無創產前檢測（NIPT）
腫瘤伴隨診斷及靶向藥物用藥指導
罕見遺傳病的篩查

上面說的都是指面向醫生/病人的臨床基因檢測，還有一類是面向正常人的基因檢測，主要是進行體檢及疾病篩查，檢查完之後提示你患某種病的機率多大，然後針對性給出一些健康、飲食及生活方面的指導，這個不在本文討論範圍之內。

1、無創產前檢測（NIPT）

唐氏綜合徵的病因是患者的第21對染色體上多了1條染色體，因此也叫做21-三體綜合徵。

由於基因組異常，很高比例的患兒在胎內即會流產，而生下來的患兒也經常出現生長發育障礙和多發畸形。

這種疾病目前沒有很好的治療方法，所以前期篩查是避免出現患兒的唯一手段。

在應用上，這種治療方法被叫做無創產前基因檢測，無創產前基因檢測可以通過採集孕婦的外周血，對母體外周血中游離的DNA的片段（包括胎兒游離DNA）進行測序，加以分析後，可以計算出胎兒患上染色體非整倍體的風險，此技術能同時檢測21-三體、18三體及13-三體，目前準確率能夠達到99.9%。

2、罕見遺傳病的篩查

權威資料顯示，我國每年新生兒有1600萬，其中80萬～100萬新生兒有出生缺陷，比例接近6%。

其中有30％～40％在出生前後死亡，約40％造成終生殘疾，只有20%～30％可以治癒或糾正。

新生兒遺傳性疾病里，除了唐氏兒，還有幾百種遺傳性的罕見病，其中很大比例的疾病發病機率比較低，但是某些疾病在某些區域有些特殊性，比如地中海貧血，在兩廣、福建等地區案例較多，夫婦雙方如果都是地貧基因攜帶者的話，對子代的遺傳幾率是：1/4是正常胎兒，1/2是攜帶者，而另外1/4就是重型地貧患者。

這是一種病症比較嚴重的遺傳病，其中重型α地貧胎兒在懷孕中期就可能發病，水腫，心臟畸形，甚至死胎，有些足月生下來，也會在幾分鐘內死亡。

在這類疾病篩查里，先對父母雙方做基因測序是個很好的預防方式，可以測算出下一代罕見病的幾率，再尋求解決辦法。

對於兒康社交流群的家長來說，最重要的就是在小孩的病情根據臨床症狀醫生無法確診時，比如像腦癱的症狀但是有些方面又不符合，現在多了一個選擇，可以做全基因組或者全外顯子組測序，然後通過這樣的基因檢測，試圖找到致病基因，然後把基因以及已知基因的功能和臨床症狀聯繫起來，看看能不能找到治療方案。

之前群里有位小朋友，開始一直認為是發育遲緩，後來被確診為「雷特綜合徵」，是染色體變異導致的一種罕見精神發育障礙。

我們都知道「早發現、早診斷、早康復」的重要性，早期正確的診斷對於後續康複方案的制定非常重要，現在有部分孩子由於無法確診病因，只能按照發育遲緩或者腦癱的方案去進行康復。

五、基因檢測Q&A？

1、不要單純去比較價格

根據前面的介紹，我們知道基因檢測的價格會和檢測的基因數量（是全基因組、全外顯子還是部分區域）和測序深度有關，價格也會從幾百到幾萬不等，所以大家在比較的時候不能單純去看價格。

特別是測序深度，很多家長不了解，然後檢測機構也不會明確告知，只會籠統地說是低深度或不說，根據網上資料，一般建議50倍及以上的測序深度。

詳細的可以閱讀參考資料6。

2、檢測報告怎麼看？

通過上面的介紹，我想大家對於一些名詞以及基因檢測的過程都有了一個基本的了解。

因為基因檢測最早也是起源於國外，所以報告中有很多的英文單詞或縮寫，所以我在本文中儘可能把涉及到的一些名詞對應的英文都標識出來了，大家可以對照進行查看。

圖片來自兒康社微信交流群，已去除敏感信息

上圖是一個實際的檢測報告，從中我們可以看出是對染色體進行的拷貝數變異（CNVs）檢測，使用的方法是高通量全基因組測序（第二代測序，NGS）。

查出的結果是染色體7q35發生了片段的刪除（Del），它的大小是0.06Mb。

根據相關文獻及資料庫檢索，目前還不知道這個異常是否是致病的。

3、有了檢測報告，一定要多問醫生

另外，經常碰到家長在群里發一個基因檢測報告，然後問這個有沒有問題，會不會和xx有關。

這裡再次提醒大家，對於檢測報告有什麼問題和疑問，一定要和醫生多去溝通，因為報告是一個輔助手段，一定要和臨床表現結合起來看，很多情況下是醫生結合臨床症狀有一些懷疑，然後針對性去做檢測，拋開這些背景信息，單憑一個報告是很難給出什麼實質性建議的。

參考資料：

1、基因、染色體、蛋白質、DNA，RNA 之間的關係是什麼？

https://www.zhihu.com/question/22946558

2、「誠志股份張耀洋：依靠驗證性檢測的基因測序公司不具備投資價值」，健一會投資（微信號：jianyihui2011）

3、「陸瀟波：基因測序將怎樣影響我們的生活？」，紅杉匯（微信號：Sequoiacap）

4、百度百科：人類基因組、基因變異、基因多態性

5、「新華科普286篇— 破譯基因密碼，撥開罕見病迷霧」，上海新華醫院康復醫學科

6、為什麼不同基因測序公司提供的分析結果大相逕庭？

https://www.zhihu.com/question/22412164

說明：本文只是為了讓廣大的家長和康復師對基因及基因檢測的一些基本概念有一個了解，便於大家更好地和醫生進行溝通、交流，同時也做到心裡有數、不至於感到過分神秘，至於要不要做基因檢測、結果的解讀還請諮詢專業醫生。

對於文中描述錯誤或不嚴謹的地方，還請第一時間告知並幫忙更正，謝謝。

— 兒康社，你身邊的康復師 —

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