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分子診斷是指應用分子生物學方法檢測患者體內遺傳物質的結構或表達水平的變化而做出診斷的技術。分子診斷是預測診斷的主要方法，既可以進行個體遺傳病的診斷，也可以進行產前診斷。分子診斷主要是指編碼與疾病相關的各種結構蛋白、酶、抗原抗體、免疫活性分子基因的檢測。
分子診斷的主要技術有核酸分子雜交、聚合酶鏈反應和生物芯片技術。
1.核酸分子雜交技術 具有一定互補序列和核苷酸單鏈在液相或固相中按堿基互補配對原則締合成異質雙鏈的過程，稱為核酸分子雜交。雜交的雙方是待測核酸序列和探針序列。應用該技術可對特定DNA或RNA序列進行定性或定量檢測。
2.聚合酶鏈反應（即Polymerase chain reaction，PCR）原理：PCR是模板DNA，引物和四種脫氧核糖核昔三磷酸（dNTP）在DNA聚合酶作用下發生酶促聚合反應，擴增出所需目的DNA。包括三個基本步驟：雙鏈DNA模板加熱變性成單鏈（變性）；在低溫下引物與單鏈DNA互補配對（退火）；在適宜溫度下TapDNA聚合酶催化引物沿著模板DNA延伸。
3.生物芯片技術是近年發展起來的分子生物學與微電子技術相結合的核酸分析檢測技術。初的生物芯片技術主要目標是用于DNA序列測定、基因表達譜鑒定和基因突變體檢測和分析，所以又稱為DNA芯片或基因芯片技術。由于這一技術已擴展至免疫反應、受體結合等非核酸領域，出現了蛋白質芯片、免疫芯片、細胞芯片、組織芯片等，所以改稱生物芯片技術更符合發展趨勢。
