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在正式介绍之前，我们先来了解一些基本的概念：
什么是基因？
什么是染色体？
什么是DNA？
一、染色体、DNA和基因
染色体（chromosome）：
细胞内具有遗传性质的遗传物质深度压缩形成的聚合体，易被碱性染料染成深色，所以叫染色体。
人体的体细胞内有23对染色体，包括22对常染色体和一对性染色体。性染色体包括：X染色体和Y染色体。含有一对X染色体的受精卵发育成女性，而具有一条X染色体和一条Y染色体者则发育成男性。这样，对于女性来说，正常的性染色体组成是XX，男性是XY。这就意味着，女性细胞减数分裂产生的配子都含有一个X染色体；男性产生的精子中有一半含有X染色体，而另一半含有Y染色体。精子和卵子的染色体上携带着遗传基因，上面记录着父母传给子女的遗传信息。同样，当染色体异常时，就可形成遗传性疾病。
女性染色体
染色体是由DNA：组蛋白：非组蛋白：RNA按一定比例（比如1：1：1：0.05）组成的。
DNA
DNA就是脱氧核糖核酸（Deoxyribonucleic acid，缩写为DNA）由含氮的碱基+脱氧核糖+磷酸组成。因为核糖和磷酸都一样而碱基又可以分为四种（腺嘌呤A，鸟嘌呤G，胸腺嘧啶T，胞嘧啶C），所以脱氧核糖核苷酸就可以分为四种（按照碱基的不同来分）同时在书写过程中可以用这碱基的简写代替。
核苷酸（nucleotide）是核糖核酸（RNA）及脱氧核糖核酸（DNA）的基本组成单位，是体内合成核酸的前身物。
带有遗传讯息的DNA片段称为基因，其他的DNA序列，有些直接以自身构造发挥作用，有些则参与调控遗传讯息的表现。组成简单生命最少要265到350个基因。
基因（遗传因子）
是产生一条多肽链或功能RNA所需的全部核苷酸序列。基因支持着生命的基本构造和性能。储存着生命的种族、血型、孕育、生长、凋亡等过程的全部信息。环境和遗传的互相依赖，演绎着生命的繁衍、细胞分裂和蛋白质合成等重要生理过程。生物体的生、长、衰、病、老、死等一切生命现象都与基因有关。它也是决定生命健康的内在因素。因此，基因具有双重属性：物质性（存在方式）和信息性（根本属性）。
每条染色体上的基因数量是固定的，比如X、Y染色体上分别有1090、144个基因，其他染色体上的基因数目如下表。
当然，不是只有染色体上才有DNA，在细胞中还有一个称为粒线体（mitochondrium）的胞器，也拥有自己的基因组。粒线体基因组在线粒体疾病（mitochondrial disease）中具有一定的重要性。而且这些基因也可以用来研究人类的演化，举例而言，若分析人类粒线体基因组的变异情况，将能够使科学家描绘出人类的共同祖先，称为「线粒体夏娃」（Mitochondrial Eve）。之所以称为夏娃，是因为粒线体是位于细胞质中，而人类的精子与卵子结合时，源自母亲（女性）的卵子提供了绝大多数的细胞质，因此人类细胞中的粒线体基因皆是来自母亲。
细胞、染色体、线粒体关系
二、遗传病怎么来的？基因变异
人类的生命从受精卵开始，一个受精卵如何发育成一个含有200多种细胞类型、36个重要器官的复杂有机体，是生命科学最大的难题之一。
1、遗传和变异——基因多态性（genetic polymorphism）
各种生物都能通过生殖产生子代，子代和亲代之间，不论在形态构造或生理功能的特点上都很相似，这种现象称为遗传（heredity）。但是，亲代和子代之间，子代的各个体之间不会完全相同，总会有所差异，这种现象叫变异（variation）。遗传和变异是生命的特征。遗传和变异的现象是多样而复杂的，正因为如此，才导致生物界的多种多样性。
通俗地讲，子女大部分特性和父母会很像，但是在有些方面又和父母有一定的差异。在这个差异化的过程中，有的特性是无害的，比如单双眼皮、头发卷直等，但是有些差异是有害的，会导致一些疾病的发生，这就是所谓的致病突变。
2、基因变异（mutation）
基因变异是指基因组DNA分子发生的突然的可遗传的变异。从分子水平上看，基因变异是指基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变。基因虽然十分稳定，能在细胞分裂时精确地复制自己，但这种稳定性是相对的。在一定的条件下基因也可以从原来的存在形式突然改变成另一种新的存在形式，就是在一个位点上，突然出现了一个新基因，代替了原有基因。于是后代的表现中也就突然地出现祖先从未有的新性状。
基因变异的后果除如上所述形成致病基因引起遗传病外，还可造成死胎、自然流产和出生后天折等，称为致死性突变；当然也可能对人体并无影响，仅仅造成正常人体间的遗传学差异，甚至可能给个体的生存带来一定的好处。
突变（即基因突变）在生物学上的含义，是指细胞中的遗传基因（通常指存在于细胞核中的脱氧核糖核酸）发生的改变。它包括
单个碱基改变所引起的点突变，或多个碱基的缺失、重复和插入。原因可以是细胞分裂时遗传基因的复制发生错误、或受化学物质、辐射或病毒的影响。突变通常会导致细胞运作不正常或死亡，甚至可以在较高等生物中引发癌症。但同时，突变也被视为物种进化的“推动力”：不理想的突变会经天择过程被淘汰，而对物种有利的突变则会被累积下去。中性的突变对物种没有影响而逐渐累积，会导致间断平衡。
人类基因组上的变异主要分为三大类：
1、单核苷酸变异（通常称为单核苷酸多态性，single nucleotide polymorphism，通俗的说法就是单个DNA碱基的不同，简称SNP）；
2、小的Indel（Insertion 和 Deletion的简称），指的是在基因组的某个位置上所发生的小片段序列的插入或者删除，其长度通常在50bp以下（这个长度范围的变异可以利用Smith-Waterman 的比对算法来获得）；
3. 大的结构性变异，这种类型比较多，包括长度在50bp以上的长片段序列的插入或者删除、染色体倒位，染色体内部或染色体之间的序列易位，拷贝数变异（Copy Number Variations, CNVs），以及一些形式更为复杂的变异。为了和SNP变异作区分，第2和第3类变异通常也被称为基因组结构性变异（Structural variation，简称SV）。
在基因测序揭秘脑瘫的遗传因素|【前沿速递】这篇文章中，我们就提到四种常见的和脑瘫相关的DNA变异如下图：
三、基因检测是什么？
基因检测和基因测序是两个不同概念，人们很容易搞混。基因检测包括PCR、FISH、芯片技术（Gene Chip Screening）和基因测序（Gene Sequencing）。
关于PCR和FISH的介绍可以参考遗传病疑似患儿染色体/基因相关检测介绍一文。
至于芯片技术和基因测序两者之间的区别可以简单理解为：测序是把基因组这本书从头到尾读完，芯片筛查是从这本书里选一些重要的标志性字符（单个碱基的变异，SNP），通过核查每个人的基因组在这些标志性字符处的变异状态，来分析这个人与疾病或其他性状的相关性。
基因测序技术是一种新型基因检测技术，能够从血液、体液、或细胞中分析测定基因全序列，通过序列分析预测罹患多种疾病的可能性，个体的行为特征及行为合理性，如癌症，运动天赋、酒量、先天基因携带等。基因检测可以诊断疾病，也可以用于疾病风险的预测。目前主要有一代测序、二代测序（NGS）和三代测序等几类。
二代基因测序是目前主流应用的技术，主要包括全基因组测序（WGS）、全外显子测序（WES）和靶向目标基因（部分区域）测序。
其中，全外显子测序因为可以获取全基因组外显子（约85%的致病突变发生于外显子）区域的基因信息，通过结合患者的临床表现和生化表型可推断出其致病基因而更受到临床医生的青睐，临床应用度很高。WES与WGS（在单碱基变异、剪切位点突变、内含子突变的识别上有优势）相比，尽管其无法获得基因组非编码区域的序列信息，但是检测所需样本量少（在人类基因中大约有180,000外显子，占人类基因组的1%，约30MB）且价格经济；而WES相对于靶向目标基因测序技术（对致病基因已知的单基因遗传病检测经济可行），检测通量更高，无需预测潜在的靶基因，在诊断罕见病时更具灵活性。
从上分析我们可以看出，全基因组、全外显子还是部分区域，其中的一个区别就是需要测序的数据量从多到少，这个和费用的高低也是息息相关的。
基因检测的过程
基因的检测和解读，一般可以分为四个步骤：
1）样本采集后的基因测序：即采集样本，通过测序仪转变为原始数据。
2）信息分析：将原始数据筛选、拼接，变为可以做遗传分析的具体数据。
3）突变分析：针对检测出来结果中发现的基因突变情况，与数据库进行比对，结合模拟功能验证等等，分析目标突变是否存在实际意义。
4）结果解读：结合受检者临床实际情况，进行个性化分析，给予建议。
第1、2个步骤会和使用的检测方法、测序深度和测序平台息息相关，决定了获取数据的多少和质量。第3个步骤非常复杂，最基本的会把数据去和国际上的基因数据库进行对比，如果有明确吻合的那结论比较明确，最麻烦的就是不确定部分，这个需要检测公司做大量后续工作及分析，这个也是最考验检测公司实力的地方。
因为一般的数据库对比，我们自己也能查。举例来说，比如某个检测结果提示ALDH7A1基因发生错义突变，我们自己也可以通过查询国家基因库（https://db.cngb.org），知道与该基因突变相关的疾病，如下图红框部分。能够体现报告价值的就是数据库对比之外的解读。
四、什么时候做基因检测？基因检测能干什么？
以基因测序为例，它的主要应用场景有以下几个方面：
无创产前检测（NIPT）
肿瘤伴随诊断及靶向药物用药指导
罕见遗传病的筛查
上面说的都是指面向医生/病人的临床基因检测，还有一类是面向正常人的基因检测，主要是进行体检及疾病筛查，检查完之后提示你患某种病的概率多大，然后针对性给出一些健康、饮食及生活方面的指导，这个不在本文讨论范围之内。
1、无创产前检测（NIPT）
2、罕见遗传病的筛查
权威资料显示，我国每年新生儿有1600万，其中80万～100万新生儿有出生缺陷，比例接近6%。其中有30％～40％在出生前后死亡，约40％造成终生残疾，只有20%～30％可以治愈或纠正。新生儿遗传性疾病里，除了唐氏儿，还有几百种遗传性的罕见病，其中很大比例的疾病发病概率比较低，但是某些疾病在某些区域有些特殊性，比如地中海贫血，在两广、福建等地区案例较多，夫妇双方如果都是地贫基因携带者的话，对子代的遗传几率是：1/4是正常胎儿，1/2是携带者，而另外1/4就是重型地贫患者。这是一种病症比较严重的遗传病，其中重型α地贫胎儿在怀孕中期就可能发病，水肿，心脏畸形，甚至死胎，有些足月生下来，也会在几分钟内死亡。在这类疾病筛查里，先对父母双方做基因测序是个很好的预防方式，可以测算出下一代罕见病的几率，再寻求解决办法。
我们都知道“早发现、早诊断、早康复”的重要性，早期正确的诊断对于后续康复方案的制定非常重要，现在有部分孩子由于无法确诊病因，只能按照发育迟缓或者脑瘫的方案去进行康复。
五、基因检测Q&A？
1、不要单纯去比较价格
根据前面的介绍，我们知道基因检测的价格会和检测的基因数量（是全基因组、全外显子还是部分区域）和测序深度有关，价格也会从几百到几万不等，所以大家在比较的时候不能单纯去看价格。
2、检测报告怎么看？
通过上面的介绍，我想大家对于一些名词以及基因检测的过程都有了一个基本的了解。因为基因检测最早也是起源于国外，所以报告中有很多的英文单词或缩写，所以我在本文中尽可能把涉及到的一些名词对应的英文都标识出来了，大家可以对照进行查看。
上图是一个实际的检测报告，从中我们可以看出是对染色体进行的拷贝数变异（CNVs）检测，使用的方法是高通量全基因组测序（第二代测序，NGS）。查出的结果是染色体7q35发生了片段的删除（Del），它的大小是0.06Mb。根据相关文献及数据库检索，目前还不知道这个异常是否是致病的。
3、有了检测报告，一定要多问医生
另外，经常碰到家长在群里发一个基因检测报告，然后问这个有没有问题，会不会和xx有关。这里再次提醒大家，对于检测报告有什么问题和疑问，一定要和医生多去沟通，因为报告是一个辅助手段，一定要和临床表现结合起来看，很多情况下是医生结合临床症状有一些怀疑，然后针对性去做检测，抛开这些背景信息，单凭一个报告是很难给出什么实质性建议的。
1、基因、染色体、蛋白质、DNA，RNA 之间的关系是什么？
https://www.zhihu.com/question/22946558
6、为什么不同基因测序公司提供的分析结果大相径庭？
https://www.zhihu.com/question/22412164
说明：本文只是为了让广大的家长和康复师对基因及基因检测的一些基本概念有一个了解，便于大家更好地和医生进行沟通、交流，同时也做到心里有数、不至于感到过分神秘，至于要不要做基因检测、结果的解读还请咨询专业医生。对于文中描述错误或不严谨的地方，还请第一时间告知并帮忙更正，谢谢。
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