遺伝子診断技術

PCR（ポリメラーゼ連鎖反応）法は、遺伝子や遺伝子の一部のコピーを大量に生成する実験技術で、これにより遺伝子研究が非常に容易になります。研究室では、特定の遺伝子など、デオキシリボ核酸（DNA）の断片をコピー（増幅）することができます。1つのDNA分子から30回複製を行えば、ほんの数時間で約10億個のコピーが作られます。

遺伝子プローブを用いれば、ある遺伝子の特定の部分や、ある遺伝子全体が、染色体上のどの位置にあるのかを知ることができます。プローブは、DNAの正常な部分とDNAの変異が起きた部分のどちらを特定するのにも使用できます。クローニングまたは複製されたDNAの一部分に放射性同位元素や蛍光色素を結合させると、標識プローブができます。そのプローブはDNA上の対合する部分を探し出して結合します。その後、この放射性プローブを高度な顕微鏡と写真技術を用いて検出することができます。遺伝子プローブを使えば、いくつかの疾患を出生前後に診断できます。将来的には、複数の遺伝子プローブで、多くの主要な遺伝性疾患が同時に検査されるようになるでしょう。

DNAチップは、DNAの変異を特定するのに用いることができる強力なツールです。マイクロアレイを用いることで、1つのサンプルだけで一度に数百万ものDNA変化について検査することができます。ゲノムワイド関連研究（GWAS）では、DNAマイクロアレイを用いて多数の対象者と正常な集団のDNAを比較することにより、病気のリスクの一因になりうる変異を特定します。

aCGHは、マイクロアレイによりの一種で、特定の染色体にあるDNAの一部分の欠失や重複を特定する目的で現在広く用いられています。このアレイでは、多数のオリゴヌクレオチドプローブを使用して、対象者のDNAが基準の遺伝子型（個々人で異なる遺伝子の組合せないし遺伝子構成のこと）と比較されます。患者のDNAと基準とするサンプルに、様々な色の蛍光色素が加えられます。DNAの一部分が欠失していると、その人のDNAサンプルでは基準サンプルと比べて蛍光色素量の量が少なくなり、この差がプローブによって検出されます。一部分が二重または三重に重複していると、その人のサンプルでは基準のサンプルと比べて蛍光色素の量が多くなり、この差がプローブによって検出されます。これらのプローブを使用して、全体の遺伝子型を検査することができます。

次世代シークエンシング技術では、遺伝子型（またはゲノム）全体を細かな断片に分割し、その一部または全部のDNA配列を解析して、より小さな遺伝子とDNAの断片まで検出することができます。その後、結果を処理能力の高いコンピュータで解析します。単一または複数の塩基の変化のほか、あるべき塩基が欠けている領域や塩基が間違った位置に挿入されている領域を特定することが可能です。この技術にかかる費用は、以前と比べて劇的に下がっていて、今も下がり続けています。装置や計算方法の改良も続いています。

以上のような変化の一部は、医師が遺伝性疾患を診断する上での手がかりになります。次世代シークエンシング技術は非常に感度が高いため、母親から採取した血液サンプルに含まれる胎児のDNAを検出して解析することで、胎児がダウン症候群かどうかを判定することが可能になっています。しかし、遺伝子型の解析では膨大な量の情報が得られるため、医師が結果を理解して解釈すること（例えば、重要な差をランダムな変化やささいな差と区別すること）を難しくする様々な問題が発生することがあります。そうした問題があるとしても、これらの技術は遺伝学的検査の柱になっています。