人类基因组大小为3×109bp，主要存在于细胞核内的DNA；自1990年10月1日正式宣布启动“人类基因组计划”（human genome project，HGP）以来，先后完成了遗传图分析、物理图分析，逐步进行基因组系列测定和大部分转录图分析，现已进入后基因组学的研究。人类基因为30 000～40 000个，主要分布于22条常染色体和X、Y性染色体上。基因异常包括基因结构异常、表达异常和功能异常3个方面。基因结构的改变包括点突变、插入、缺失、重排、异位、基因扩增、基因结构多态性变异、前病毒插入等。
随着对肿瘤分子基础研究的不断深入和分子检测方法的不断发展，肿瘤基因诊断的方法也有不断发展和更新。从传统的染色体核型分析到核酸分子杂交到基因序列分析，如今应用基因诊断技术已能对包括点突变在内的基因异常进行精确的定位。常见的检测技术主要有DNA体外扩增技术、核酸杂交技术、PCR与核酸杂交相结合的技术，必要时还要进行DNA系列测定。
（一）染色体水平的基因诊断
1.染色体显带和分析技术 染色体显带技术是一种古老但实用的染色体核型分析技术。可根据染色体带型（Q带、C带、G带）的变化而识别染色体结构的异常（如缺失、异位等）。G带分析是最常用的检测肿瘤细胞中期染色体异常的技术。染色体显带技术在血液肿瘤的诊断中应用较多，如慢性粒细胞白血病的Ph染色体的检测。
2.染色体显微操作技术 染色体显微切割（microdissection），即通过微细玻璃针或用激光在显微镜下对目的基因所在染色体区段进行切割与分离，随后进行DNA扩增以构建染色体特异性文库，以文库中的特异DNA片段为探针，结合原位杂交或FISH技术，可用于染色体异常，特别是常规细胞遗传学方法难以查明的染色体异常的检测。染色体显微操作技术起始于20世纪80年代，是一项特异性基因克隆技术。其优点是能够根据研究者的需要分离任意一条染色体或特定的染色体片段，快速高效地建立相应的DNA文库和探针库。
3.荧光原位杂交技术（fluorescence in situ hybridization，FISH） FISH的原理是用荧光素标记的特异核酸探针与细胞染色体进行杂交，在荧光显微镜下观察荧光探针与染色体杂交的部位，从而检测染色体上某一特定DNA片段的缺失、插入、异位等。用不同颜色的荧光素标记不同的核酸探针同时进行染色体杂交，可同时检测不同部位的染色体变异。FISH可用于检测肿瘤组织中细胞间和细胞内的遗传学异质性，还可以辅助检测播散性转移的肿瘤细胞。
4.比较基因组杂交（comparative genome hybridization，CGH） 比较基因组杂交技术是分子细胞遗传学研究方法的一大进展，其基本原理是用不同的荧光染料分别标记正常基因组DNA和肿瘤细胞DNA，然后与正常人中期染色体杂交，通过检测染色体上两种荧光信号的相对强度比率，了解肿瘤DNA拷贝数的改变，并能同时在染色体定位。CGH对染色体DNA拷贝数增加和丢失的定位尚不够精细，需进一步应用分子遗传的其他方法（FISH、LOH等）加以证实。应用CGH技术快速、准确地分析实体瘤发生、发展过程中基因组DNA的改变，在辅助临床诊断、判断预后等方面都将有较广泛的应用价值。
（二）核酸水平的基因诊断
1.聚合酶链反应（polymerase chain reaction，PCR）和DNA序列测定 PCR又称为基因扩增技术，通过采用特异性引物扩增特异DNA片段，具有周期短、特异性强、灵敏度高、操作简便、快速以及对原始DNA样品的数量和质量要求低等特点，极大地推动了基因诊断的发展，在基因诊断中已得到广泛应用。在应用中发展了多种类型的PCR技术如反转录PCR、多重PCR、定量PCR及原位PCR等，并且常与其他技术如分子杂交、限制性酶切分析、单链构象多态性分析、DNA序列测定、限制性片段长度多态性分析等联合应用。
DNA测序是基因诊断中最直接、最准确的方法，通过直接分析待测基因的碱基排列顺序，检测基因的突变并确定突变的部位、性质。
2.核酸分子杂交 核酸分子杂交是基因诊断及分子生物学领域中最常用的技术之一，通过用已知序列的探针检测样本中是否含有与之互补的同源核酸序列，具有灵敏度高、特异性强等优点，主要用于特异DNA或RNA的定性、定量检测。包括以下几种基本类型。
（1）Southern印迹杂交（Southern blot）：是最经典的DNA分析方法。将DNA经限制性酶切、凝胶电泳及变性后，转移至膜上与标记探针进行杂交。主要用于基因组DNA的分析，检测特异的DNA片段并进行定位和测定相对分子质量以及用于基因的酶切图谱分析、基因突变分析等。
（2）Northern印迹杂交（Northern blot）：是经典的RNA分析法。将RNA经变性凝胶电泳转移至膜上与标记核酸探针杂交。用于检测mRNA的表达水平以及定性和定量分析组织细胞中的总RNA。
（3）斑点杂交（Dot blot）：斑点杂交是将RNA或DNA变性后直接点样吸附于硝酸纤维素膜上，然后用标记探针与之杂交。用于基因组中特定基因及其表达水平的定性及定量分析，方法简单、快速、灵敏、样品用量少。其缺点是不能鉴定所测基因的相对分子质量，特异性不高，有一定比例的假阳性。
（4）原位杂交（insitu hybridization）：原位杂交可在组织、细胞和染色体水平直接检测核酸并定位。染色体原位杂交可查明染色体中特定基因的位置，用于染色体疾病的诊断及染色体重排起源的研究。原位杂交的结果是显示有关核酸序列的空间位置状况，因此可检出含核酸序列的具体组织或细胞，细胞具体定位、基因拷贝数目及类型，可检出基因和基因产物的亚细胞定位。
3.多态性分析
（1）单链构象多态性分析（single strand conformation polymorphism，SSCP）：单链构象多态性分析是一种基于单链DNA构象的差别来检测突变的方法。长度相同的单链DNA，如果碱基序列不同（甚至单个碱基不同），形成的空间构象就不同，这就是单链构象多态性。这种多态性在非变性聚丙烯酸胺凝胶电泳（PAGE）中表现为不同的迁移率。SSCP常与PCR联合应用即PCR扩增产物经变性形成单链DNA后进行SSCP分析，称为PCR/SSCP技术。
（2）限制性片段长度多态性分析（restriction fragment length polymorphism，RFLP）：在人群中，个体间基因的核苷酸序列存在着差异性，称为DNA的多态性。DNA多态性的发生可导致限制性内切酶识别位点的增加、缺失或易位，使DNA分子的限制性酶切位点数目、位置发生改变。用限制酶切割基因组时，所产生的限制性片段的数目和每个片段的长度就不同，即所谓限制性片段长度多态性。RELP分析法主要有限制性酶切图谱直接分析法和RFLP间接分析法。
（3）DNA重复序列多态性分析：人类基因内或旁侧存在许多重复序列，这些重复序列是由许多相同的重复单位以首尾相连的方式串联排列而成，如6～70bp长的重复单位串联排列成的小卫星DNA又称为可变数目的串联重复序列；1～4bp的重复单位串联排列成的微卫星DNA又称为短串联重复序列。由于重复单位的数目不同而形成多态性。对这些重复序列的多态性分析也成为基因诊断的重要内容。
4.DNA芯片技术（DNA chips） DNA芯片技术是近年来兴起的基因分析与检测的新技术，是指在固相支持物上原位合成寡核苷酸或者直接将大量DNA探针以显微打印的方式有序地固化于支持物表面，然后与标记的样品杂交，通过对杂交信号的检测分析，得出样品的遗传信息（基因序列及表达的信息）。根据其制备方式可以分为两大类：原位合成芯片和DNA微集阵列。DNA芯片技术具有快速、敏感、高效、平行化、自动化等特点，将发展成为新一代基因诊断技术。应用DNA芯片，不仅可以检测基因的结构及其突变、多态性，还可以对基因的表达情况进行分析，因此在基因诊断中的应用前景非常广阔。
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