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1、#基因与疾病基因与疾病主讲教师：黄慧聪#基因工程大事记基因工程大事记1973 Cohen1973 Cohen第一例成功的克隆实验第一例成功的克隆实验1978 Genentech1978 Genentech公司公司 人胰岛素人胰岛素 世界上第一种基因工程蛋白药物世界上第一种基因工程蛋白药物 1982 1982 第一个基因工程药物第一个基因工程药物-重组人胰岛重组人胰岛素在英、美获准使用素在英、美获准使用 1985 1985 第一批转基因家畜（兔、猪和羊）第一批转基因家畜（兔、猪和羊），中国，中国 转基因鱼转基因鱼#1993 1993 基因工程西红柿在美国上市基因工程西红柿在美国上市1997 19
2、97 英国罗斯林研究所英国罗斯林研究所 多莉羊多莉羊1999.9 1999.9 中国获准加入人类基因组计划中国获准加入人类基因组计划.负责测定人类基因组全部序列的负责测定人类基因组全部序列的1%1%2000.6.26 2000.6.26 科学家公布人类基因组工作科学家公布人类基因组工作草图草图2001.2.11 2001.2.11 公布人类基因组基本信息公布人类基因组基本信息生物技术工程：基因工程、蛋白质工程、生物技术工程：基因工程、蛋白质工程、酶工程、细胞工程酶工程、细胞工程#从基因的角度重新认识疾病，运用基因技术预防和治疗疾病、鉴定身份，器官再造，运用基因技术防止新生儿疾病甚至设计更加“完
3、美”的新生儿，培育新的动植物品种分子医学#分子医学的基本内容分子医学的基本内容:疾病的分子机理疾病的分子机理一、基因结构异常一、基因结构异常一、基因结构异常一、基因结构异常 二、癌基因与抑癌基因二、癌基因与抑癌基因二、癌基因与抑癌基因二、癌基因与抑癌基因疾病的基因诊断疾病的基因诊断 疾病的基因治疗疾病的基因治疗#英国女王英国女王维多利维多利亚。亚。她带有血友病的她带有血友病的基因，并将其传给了基因，并将其传给了她的儿女。血友病在她的儿女。血友病在女性一般表现为隐性女性一般表现为隐性遗传，较少发病，但遗传，较少发病，但会传给后代；在男性会传给后代；在男性则表现为显性遗传。则表现为显性遗传。她的孙
4、女她的孙女亚历山德拉亚历山德拉（21），），她同俄国沙她同俄国沙皇尼古拉二世结婚，皇尼古拉二世结婚，导致他们的儿子患有导致他们的儿子患有血友病。血友病。疾病的分子机理疾病的分子机理#HbA与HbS比较#19491949年波林发现镰刀型细胞贫血症（病人的红血细年波林发现镰刀型细胞贫血症（病人的红血细胞为镰刀形）与血红蛋白结构异常相关，根据杂交原胞为镰刀形）与血红蛋白结构异常相关，根据杂交原理应用限制性酶切图谱分析，其病因是密码子理应用限制性酶切图谱分析，其病因是密码子GAGGAG突变突变为为GTGGTG。#1单单单单基基基基因因因因病病病病2多多多多基基基基因因因因病病病病3获获获获得得得得性性
5、性性基基基基因因因因病病病病基因病分类基因病分类（ClassificationofgenicdiseaseClassificationofgenicdisease）疾病的分子机制疾病的分子机制#3 3获得性基因病获得性基因病由病原微生物感染引起的，不会遗传。由病原微生物感染引起的，不会遗传。2 2多基因病（多基因病（Multifactor gene disorderMultifactor gene disorder）由多基因的结构或表达调控的改变引发的疾病。由多基因的结构或表达调控的改变引发的疾病。【ClinicdiseaseClinicdisease】高血压、糖尿病、自身免疫性疾病和恶性肿瘤
6、。高血压、糖尿病、自身免疫性疾病和恶性肿瘤。1 1单基因病（单基因病（Single gene disorderSingle gene disorder）由单个基因缺陷引发的疾病。由单个基因缺陷引发的疾病。【GeneticphenotypeGeneticphenotype】显性遗传（多数）、隐性遗传、显性遗传（多数）、隐性遗传、X X性连锁遗传（血友病）。性连锁遗传（血友病）。疾病的分子机制疾病的分子机制#DuchenneDuchenne肌营养不良症肌营养不良症（假性（假性肌肌肥大型）肥大型）白化病患者白化病患者21三体综合症患儿（先天愚型）单基因病染色体病唇裂与腭裂多基因病#一、基因结构变异一
7、、基因结构变异疾病的分子机制疾病的分子机制（一）基因突变基因组基因组DNADNA分子在结构上发生核酸序列或数目的改变分子在结构上发生核酸序列或数目的改变。突变频率明显高于平均数突变频率明显高于平均数突变热点（突变热点（HotspotsofmutationHotspotsofmutation）突变频率明显低于平均数突变频率明显低于平均数保守区保守区#1 1.自发性损伤自发性损伤指指DNADNA复制时自发错配。复制时自发错配。2.2.突变剂突变剂指能引起基因错配、缺失、损伤的各种化学、物理、指能引起基因错配、缺失、损伤的各种化学、物理、生物的因素。生物的因素。疾病的分子机制疾病的分子机制（二）、基
8、因突变的原因 基因突变原因分类基因突变原因分类自发突变自发突变诱发突变诱发突变#1.1.碱基置换突变碱基置换突变 概念概念一个碱基被另一碱基取代而造成的突变。一个碱基被另一碱基取代而造成的突变。（三）、基因突变的类型疾病的分子机制疾病的分子机制基因突变类型染色体错误配和不等交换染色体错误配和不等交换碱基置换突变碱基置换突变移码突变和整码突变移码突变和整码突变#转换转换(Transition)Transition)：嘌呤与嘌呤或嘧啶与嘧啶之间的置换。：嘌呤与嘌呤或嘧啶与嘧啶之间的置换。颠换颠换(Transversion)(Transversion)：嘌呤与嘧啶之间的置换。嘌呤与嘧啶之间的置换。疾
9、病的分子机制疾病的分子机制 同义突变（同义突变（Same-senseorsynonymousmutationSame-senseorsynonymousmutation）单个碱基置换后，改变前后密码子所编码的氨基酸一样。单个碱基置换后，改变前后密码子所编码的氨基酸一样。DNADNA GGC CA A GCGCGG GCGCC C 转录转录转录转录mRNAmRNA CGUCGU CGCCGC CGGCGG 翻译翻译翻译翻译翻译翻译多肽链多肽链 精氨酸精氨酸 精氨酸精氨酸 精氨酸精氨酸 TransitionTransitionAGAGTransversionTransversionGCGC【For
10、exampleForexample】#【ForexampleForexample】DNADNA A AC CGG A AT TGG AAA AGG 转录转录转录转录转录转录mRNAmRNA UGCUGC UACUAC UUCUUC 翻译翻译翻译翻译翻译翻译多肽链多肽链 半胱半胱氨酸氨酸 酪酪氨酸氨酸 苯丙苯丙氨酸氨酸 TransitionTransitionCTCTTransversionTransversionTATA如错义突变不影响蛋白质或酶的生物活性，不出现明显的表型改变如错义突变不影响蛋白质或酶的生物活性，不出现明显的表型改变（效应），称为中性突变（效应），称为中性突变（Neutral
11、 mutationNeutral mutation）。）。错义突变（错义突变（MissensemutationMissensemutation）DNADNA分子中的核苷酸置换导致合成的多肽链中一个氨基酸分子中的核苷酸置换导致合成的多肽链中一个氨基酸被另一氨基酸所取代。被另一氨基酸所取代。疾病的分子机制疾病的分子机制#无义突变（无义突变（nonsensemutationnonsensemutation）单个碱基置换导致终止密码子（单个碱基置换导致终止密码子（UAGUAG、UAAUAA、UGAUGA）提前出）提前出 现。现。疾的分子机制疾的分子机制 终止密码突变终止密码突变DNADNA分子中一个终
12、止密码子发生突变形成延长的异常肽链。分子中一个终止密码子发生突变形成延长的异常肽链。疾病的分子机制疾病的分子机制#疾病的分子机制疾病的分子机制 抑制基因突变（抑制基因突变（SuppressorgenemutationSuppressorgenemutation）在基因内部不同位置上的不同碱基发生了两次突变，其在基因内部不同位置上的不同碱基发生了两次突变，其中一次抑制了另一次突变的遗传效应。中一次抑制了另一次突变的遗传效应。【ForexampleForexample】单纯单纯 66谷谷缬，产生缬，产生HbSHbS病，造成死亡。病，造成死亡。第第6 6位谷位谷缬，缬，第第7373位天冬氨酸位天冬氨
13、酸天冬酰胺；天冬酰胺；HbHarlemHbHarlem临床症状较轻，其原因是临床症状较轻，其原因是 7373突变抑制了突变抑制了 6 6突变的有害效应。突变的有害效应。HbHarlemHbHarlem是是 链链#2.2.移码突变和整码突变（移码突变和整码突变（Frame-shift&codonmutationFrame-shift&codonmutation）移码突变（移码突变（Frame-shiftmutationFrame-shiftmutation）DNADNA链上插入或丢失链上插入或丢失1 1个、个、2 2个甚至多个（但不包括三个或个甚至多个（但不包括三个或其倍数）碱基，导致在插入或丢
14、失碱基部位以后的编码都发生其倍数）碱基，导致在插入或丢失碱基部位以后的编码都发生了相应改变。了相应改变。疾病的分子机制疾病的分子机制 3.3.染色体错误配和不等交换（染色体错误配和不等交换（MispairedsynapsisandMispairedsynapsisandunequalcrossing-overunequalcrossing-over）整码突变（整码突变（CodonmutationCodonmutation）如插入或丢失部位的前后氨基酸顺序不变。如插入或丢失部位的前后氨基酸顺序不变。#二、癌基因、抑癌基因二、癌基因、抑癌基因癌基因癌基因：指具有致癌能力或致癌潜能的：指具有致癌能力
15、或致癌潜能的基因的总称。它是细胞内总体遗传物质基因的总称。它是细胞内总体遗传物质的组成部分。的组成部分。当其受到致癌因素作用被活化并发生异常时，则导致当其受到致癌因素作用被活化并发生异常时，则导致细胞癌变。细胞癌变。病毒癌基因；细胞癌基因病毒癌基因；细胞癌基因 癌基因的名称一般用癌基因的名称一般用3 3个斜体小写字母表示，如个斜体小写字母表示，如mycmyc、rasras、srcsrc等。等。抑癌基因抑癌基因：抑制细胞过度生长、增殖从：抑制细胞过度生长、增殖从而遏制肿瘤形成的基因。而遏制肿瘤形成的基因。#意大利裔美国病毒学家意大利裔美国病毒学家RR杜尔贝科杜尔贝科2020世纪世纪6060年代初
16、发现：年代初发现：致癌病毒会把自身携带的致癌病毒会把自身携带的DNADNA片断整合到宿主细胞的片断整合到宿主细胞的DNADNA上，在宿主细胞核内形成新的上，在宿主细胞核内形成新的DNADNA。新的。新的DNADNA上的一些来上的一些来自致癌病毒的基因，会使细胞（这时宿主细胞已成为癌细胞）自致癌病毒的基因，会使细胞（这时宿主细胞已成为癌细胞）疯狂地增殖，导致肿瘤的产生。疯狂地增殖，导致肿瘤的产生。美国病毒学家美国病毒学家HH特明、美国病毒学家和生物化学家特明、美国病毒学家和生物化学家DD巴尔的巴尔的摩都曾是杜尔贝科的学生。摩都曾是杜尔贝科的学生。19701970年，特明与巴尔的摩发现年，特明与巴
17、尔的摩发现在在RNARNA致癌病毒中存在着一种致癌病毒中存在着一种“逆转录酶逆转录酶”，在它的作用下，在它的作用下，可以将可以将RNARNA逆转录成为逆转录成为DNADNA。这就解释了。这就解释了RNARNA病毒的致癌病毒的致癌机理。机理。由于上述成果，杜尔贝科、特明与巴尔的摩师生三人共同荣由于上述成果，杜尔贝科、特明与巴尔的摩师生三人共同荣获获19751975年诺贝尔生理或学医学奖年诺贝尔生理或学医学奖。#19761976年，美国生物化学家、病毒学家年，美国生物化学家、病毒学家JMJM毕晓毕晓普和美国微生物学家、病毒学家普和美国微生物学家、病毒学家HEHE瓦慕斯发瓦慕斯发现许多动物包括人类与
18、生俱来就带着癌症的种现许多动物包括人类与生俱来就带着癌症的种子子原癌基因（即原致癌基因），原癌基因（即原致癌基因），而且数量而且数量相当惊人。这一发现引起人们的恐慌，许多实相当惊人。这一发现引起人们的恐慌，许多实验室纷纷投入实验，企图否定这一发现，然而验室纷纷投入实验，企图否定这一发现，然而结果却使人们不得不相信他们的发现是正确的。结果却使人们不得不相信他们的发现是正确的。由于发现动物体内的由于发现动物体内的“原癌基因原癌基因”，毕晓普毕晓普和和瓦慕瓦慕斯斯共同荣获共同荣获19891989年的诺贝尔生理学或医学奖。年的诺贝尔生理学或医学奖。#美国毕晓普和瓦慕斯等人的研究表美国毕晓普和瓦慕斯等人
19、的研究表明：动物体内的癌基因不是来自病毒，明：动物体内的癌基因不是来自病毒，而是由于在动物的正常细胞基因中本而是由于在动物的正常细胞基因中本来就存在一个庞大的癌基因族，正常来就存在一个庞大的癌基因族，正常情况下这些情况下这些原癌基因原癌基因原癌基因原癌基因是不活跃的，但是不活跃的，但当受到病毒入侵或遇到物理、化学等当受到病毒入侵或遇到物理、化学等因素作用时，就可能被激活，突变为因素作用时，就可能被激活，突变为癌基因。这也就解释了化学污染、吸癌基因。这也就解释了化学污染、吸烟、放射线辐射等因素致癌的原因。烟、放射线辐射等因素致癌的原因。#（一）原癌基因的特点（一）原癌基因的特点1 1、广泛存在广
20、泛存在2 2、高度保守、高度保守3 3、是细胞的必需基因，有重要作用、是细胞的必需基因，有重要作用4 4、结构异常或表达失控引起细胞恶变、结构异常或表达失控引起细胞恶变#（二）癌基因活化的机制（二）癌基因活化的机制1 1、获得启动子与增强子获得启动子与增强子2 2、基因易位、基因易位3 3、原癌基因扩增、原癌基因扩增4 4、点突变、点突变#（三）原癌基因的产物与功能（三）原癌基因的产物与功能原癌基因的产物原癌基因的产物1 1、生长因子：、生长因子：PDGF、EGF、TGF-22 2、生长因子受体、生长因子受体3 3、细胞内信号转导体、细胞内信号转导体4 4、核内转录因子、核内转录因子#美国前副
21、总统汉弗莱美国前副总统汉弗莱Humphrey)Humphrey)在在19671967年发现膀胱内有一肿物，病理切片未发现癌细胞年发现膀胱内有一肿物，病理切片未发现癌细胞良性良性“慢性增生性囊肿慢性增生性囊肿”，未进行手术治疗。，未进行手术治疗。九年后，他被诊断为患有九年后，他被诊断为患有“膀胧癌膀胧癌”，两年后死于该病。，两年后死于该病。#19941994年，研究者用灵敏的年，研究者用灵敏的PCRPCR技术对上述汉弗莱技术对上述汉弗莱19671967年的病理切片进行了年的病理切片进行了P53P53抑癌基因检查，发现那时的组抑癌基因检查，发现那时的组织细胞虽然在形态上还没有表现出恶性变化，织细胞
22、虽然在形态上还没有表现出恶性变化，但其但其P53P53P53P53基因的第基因的第基因的第基因的第227227227227个密码子个密码子个密码子个密码子已经发生了一个核苷酸的突变。已经发生了一个核苷酸的突变。就是这个基因的微小变化，使其抑癌功能受损，导致就是这个基因的微小变化，使其抑癌功能受损，导致九年后细胞癌变的发生。这说明，在典型症状出现之九年后细胞癌变的发生。这说明，在典型症状出现之前的很长时间，细胞癌变的信息已经在基因上表现出前的很长时间，细胞癌变的信息已经在基因上表现出来了来了.#疾病的基因诊断疾病的基因诊断 从从广广义义上上讲讲，大大多多数数疾疾病病都都可可以以从从遗遗遗遗传传传
23、传物物物物质质质质的的的的变变变变化化化化中中寻寻找找出出原原因因。而而从从技技术术上上看看，只只要要找找到到了了与与疾疾病病相相关关的的基基因因，基基因因诊诊断断便便立立即即可可以以实实现现。随随着着“人人类类基基因因组组计计划划”的的进进程程，将将大大大大加加快快疾疾疾疾病病病病相相相相关关关关基基基基因因因因的的发发现现与与克克隆隆，基基因因诊诊断断将将成成为为疾疾病病诊诊断断的常规方法。的常规方法。单单基基因因疾疾病病的的诊诊断断：一一般般可可在在临临床床症症状状出出现现之之前前作作出出诊诊断断，不依赖临床表型；不依赖临床表型；有有遗遗传传倾倾向向的的疾疾病病：易易感感基基因因的的筛筛
24、查查，如如高高血血压压，冠冠心心病病，肥胖等。肥胖等。外源性病源体外源性病源体：如病毒、细菌、寄生虫等引起的传染病：如病毒、细菌、寄生虫等引起的传染病，#一、基因鉴定技术一、基因鉴定技术人体细胞有总数约为人体细胞有总数约为3030亿个碱基对的亿个碱基对的DNADNA，每个人的，每个人的DNADNA都都不完全相同，人与人之间不同的碱基对数目达几百万之多。不完全相同，人与人之间不同的碱基对数目达几百万之多。所谓所谓“DNA指纹指纹”，就是把，就是把DNADNA作为像指纹那样的独特特征来作为像指纹那样的独特特征来识别不同的人。由于识别不同的人。由于DNADNA是遗传物质，因此通过对是遗传物质，因此通
25、过对DNADNA鉴定还可鉴定还可以判断两个人之间的亲缘关系。以判断两个人之间的亲缘关系。DNADNA鉴定技术是英国遗传学家鉴定技术是英国遗传学家AJAJ杰弗里斯（杰弗里斯（19501950）在）在19841984年发明的。由于人体各部位的细胞都有相同的年发明的。由于人体各部位的细胞都有相同的DNADNA，因此可，因此可以通过检查血迹、毛发、唾液等判明身分。以通过检查血迹、毛发、唾液等判明身分。#DNADNA指纹指纹只要罪犯在案只要罪犯在案发现场发现场留下任何与留下任何与身体有关的身体有关的东东西，例如西，例如血迹和毛血迹和毛血迹和毛血迹和毛发发发发，警方就可以根据警方就可以根据这这些蛛些蛛丝马
26、丝马迹将其迹将其擒擒获获，准确率非常高。，准确率非常高。DNADNA鉴鉴定技定技术术在破在破获获强强奸和暴力犯罪奸和暴力犯罪时时特特别别有有效，因效，因为为在此在此类类案件中，罪犯很容案件中，罪犯很容易留下包含易留下包含DNADNA信息的罪信息的罪证证。根据根据DNADNA指指纹纹破案破案虽虽然准确率然准确率高，但也有出高，但也有出错错的可能，因的可能，因为为两个两个人的人的DNADNA指指纹纹在在测试测试的区域内有完的区域内有完全吻合的可能。因此在全吻合的可能。因此在20002000年英国年英国将将DNADNA指指纹测试扩纹测试扩展到展到1010个区域，个区域，使偶然吻合的危使偶然吻合的危险
27、险几率降到十几率降到十亿亿分分之一。之一。#核酸标记：核酸标记：同位素标记同位素标记 非同位素标记非同位素标记核酸探针：核酸探针：探针探针是一段人工合成的碱基序列，连接上一些可检测的物质，根据碱基互补的原理，利用探针到基因混合物中识别特定基因核酸杂交：核酸杂交：探测基因所依据的最基本的理论就是核酸碱基互补原则核酸碱基互补原则，最常用的方法就是核酸分子杂交，它应用一段与目标基因碱基互补的核酸作为探针去探测待测样品#二、基因芯片（二、基因芯片（Genechip）基因芯片又称DNA芯片或DNA微阵列。它高度集成成千上万的网格状密集排列的核酸分子（也叫分子探针）。它的出现给分子生物学、细胞生物学及医学
28、领域带来新的革命，成为后基因时代最重要的基因功能分析技术之一。#DNA微点阵已广泛和流行的用于疾病诊断、基因组比较、以及新型癌症的分类。#三、时钟基因与抗衰老三、时钟基因与抗衰老人类从公元人类从公元35003500年前就开始寻找长生不老药。老化的年前就开始寻找长生不老药。老化的原因有多种因素，如蛋白质损伤、原因有多种因素，如蛋白质损伤、DNADNA损伤、细胞膜损伤、损伤、细胞膜损伤、细胞内积累废弃物、端粒缩短等。细胞内积累废弃物、端粒缩短等。提升寿命上限的目标可以通过多种方法实现，除了治提升寿命上限的目标可以通过多种方法实现，除了治疗疾病、均衡营养、减少环境污染、适量运动等方法外，疗疾病、均衡
29、营养、减少环境污染、适量运动等方法外，发掘控制衰老或长寿的基因成为最有潜力的途径之一发掘控制衰老或长寿的基因成为最有潜力的途径之一。#“时钟基因时钟基因”：破坏破坏“时钟时钟1 1基因基因”（clock1geneclock1gene）可使线虫的寿命延长）可使线虫的寿命延长1.51.5倍。倍。科学家们发现，人类也有与时钟科学家们发现，人类也有与时钟1 1基因大致相同的基因。基因大致相同的基因。“年龄年龄1 1基因基因”（age1age1）、“daf-2”“daf-2”等受损会延长寿命的基因。人等受损会延长寿命的基因。人类的类的DNADNA中原来就有负责化解活性氧毒性的基因，我们也可以中原来就有负
30、责化解活性氧毒性的基因，我们也可以采取活化该基因的办法，以防止老化。采取活化该基因的办法，以防止老化。热量限制可以延长包括哺乳动物在内的许多物种动物的生命热量限制可以延长包括哺乳动物在内的许多物种动物的生命周期。限制热量摄入而延长生命的现象与一种叫作周期。限制热量摄入而延长生命的现象与一种叫作SIR2SIR2基因基因有有关。关。“我还活着我还活着”基因基因一旦发生改变，就会使果蝇寿命延长一倍。一旦发生改变，就会使果蝇寿命延长一倍。人人体内也存在这种基因，它是通过改变新陈代谢来发挥作用的。体内也存在这种基因，它是通过改变新陈代谢来发挥作用的。#DNADNA缠绕成的染色体末端，有称做缠绕成的染色体
31、末端，有称做端粒（端粒（telomeretelomere）的区域。的区域。控制着细胞的分裂次数，端粒随着细胞分裂每次变短，短到某个控制着细胞的分裂次数，端粒随着细胞分裂每次变短，短到某个程度，细胞将不再分裂。人的一生中，细胞大约能分裂程度，细胞将不再分裂。人的一生中，细胞大约能分裂50506060次。次。因此端粒是控制生理寿命的生物钟，而端粒长短就成为表示细胞因此端粒是控制生理寿命的生物钟，而端粒长短就成为表示细胞“年龄年龄”的指标。如果加入一种的指标。如果加入一种“端粒酶端粒酶”阻止它缩短，就可使细胞保阻止它缩短，就可使细胞保持年轻。持年轻。#基因疗法，即是通过基因疗法，即是通过基因水平的操
32、作基因水平的操作来治疗疾病的来治疗疾病的方法。方法。目前的基因疗法目前的基因疗法目前的基因疗法目前的基因疗法是先从患者身上取出一些细胞（如是先从患者身上取出一些细胞（如造血干细胞、纤维干细胞、肝细胞、癌细胞等），然造血干细胞、纤维干细胞、肝细胞、癌细胞等），然后利用病毒当载体，把正常的基因嫁接到病毒上，再后利用病毒当载体，把正常的基因嫁接到病毒上，再用这些病毒去感染取出的人体细胞，让它们把正常基用这些病毒去感染取出的人体细胞，让它们把正常基因插进细胞的染色体中，使人体细胞就可以因插进细胞的染色体中，使人体细胞就可以“获得获得”正正常的基因，以取代原有的异常基因；接着把这些修复常的基因，以取代原
33、有的异常基因；接着把这些修复好的细胞培养、繁殖到一定的数量后，送回患者体内，好的细胞培养、繁殖到一定的数量后，送回患者体内，这些细胞就会发挥这些细胞就会发挥“医生医生”的功能，把疾病治好了。的功能，把疾病治好了。疾病的基因治疗疾病的基因治疗#美国医学家美国医学家W F 安德森等人对腺甘脱氨安德森等人对腺甘脱氨酶缺乏症（酶缺乏症（ADA缺乏症）的基因治疗，是缺乏症）的基因治疗，是世界上第一个基因治疗成功的范例。世界上第一个基因治疗成功的范例。19901990年年9 9月月1414日，安德森对一例患日，安德森对一例患ADAADA缺乏缺乏症的症的4 4岁女孩谢德尔进行基因治疗。这个岁女孩谢德尔进行基
34、因治疗。这个4 4岁岁女孩由于遗传基因有缺陷，自身不能生产女孩由于遗传基因有缺陷，自身不能生产ADAADA，先天性免疫功能不全，只能生活在无，先天性免疫功能不全，只能生活在无菌的隔离帐里。他们将含有这个女孩自己的菌的隔离帐里。他们将含有这个女孩自己的白血球的溶液输入她左臂的一条静脉血管中，白血球的溶液输入她左臂的一条静脉血管中，这种白血球都已经过改造，有缺陷的基因已这种白血球都已经过改造，有缺陷的基因已经被健康的基因所替代。在以后的经被健康的基因所替代。在以后的1010个月内个月内她又接受了她又接受了7 7次这样的治疗，同时也接受酶治次这样的治疗，同时也接受酶治疗。经治疗后，免疫功能日趋健全，
35、能够走疗。经治疗后，免疫功能日趋健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活出隔离帐，过上了正常人的生活。谢德尔，谢德尔，1999#一、基因治疗概念一、基因治疗概念 狭义概念狭义概念 将具有正常功能的基因置换或增补患者体内有缺陷的基因，从而达到治疗疾病的目的。广义概念广义概念 将某种遗传物质转移到患者细胞内，使其在体内发挥作用，最终达到治疗疾病的目的。#二、基因治疗的基本程序二、基因治疗的基本程序（一）治疗性基因的获得（一）治疗性基因的获得在了解疾病发生的分子机制基础上，在了解疾病发生的分子机制基础上，选择对疾病有治疗选择对疾病有治疗作用的特定基因。作用的特定基因。（二）基因载体的选择（二）基因载
36、体的选择 基因治疗关键步骤之一，是将治疗基因高效转移基因治疗关键步骤之一，是将治疗基因高效转移 入患者体内、并能调控其适度表达。入患者体内、并能调控其适度表达。常用的载体有两类：常用的载体有两类：病毒载体和非病毒载体。病毒载体和非病毒载体。病毒载体病毒载体：逆转录病毒载体，：逆转录病毒载体，腺病毒载体，腺病毒载体，腺相关病毒载体等；腺相关病毒载体等；非病毒载体非病毒载体：#（三）靶细胞的选择（三）靶细胞的选择基因治疗的受体细胞有生殖细胞和体细胞两基因治疗的受体细胞有生殖细胞和体细胞两大类。大类。对生殖细胞进行基因治疗，可使该生殖细胞对生殖细胞进行基因治疗，可使该生殖细胞分化发育成长的个体及其后
37、代均具有正常基因，理分化发育成长的个体及其后代均具有正常基因，理论上讲是根治遗传病的理想方法。论上讲是根治遗传病的理想方法。但由于涉及安全性和伦理学问题，但由于涉及安全性和伦理学问题，目前基因目前基因治疗中禁止使用生殖细胞作为靶细胞，只限于使用治疗中禁止使用生殖细胞作为靶细胞，只限于使用体细胞。体细胞。#1990199019901990年沃尔夫（年沃尔夫（年沃尔夫（年沃尔夫（WOffWOffWOffWOff）等发现，将带有甲型流感病毒）等发现，将带有甲型流感病毒）等发现，将带有甲型流感病毒）等发现，将带有甲型流感病毒核蛋白编码基因的质粒注射到小鼠肌肉内，可使小鼠能经核蛋白编码基因的质粒注射到小
38、鼠肌肉内，可使小鼠能经核蛋白编码基因的质粒注射到小鼠肌肉内，可使小鼠能经核蛋白编码基因的质粒注射到小鼠肌肉内，可使小鼠能经受致死剂量的甲型流感病毒的攻击。这种裸露的受致死剂量的甲型流感病毒的攻击。这种裸露的受致死剂量的甲型流感病毒的攻击。这种裸露的受致死剂量的甲型流感病毒的攻击。这种裸露的DNADNADNADNA通过通过通过通过滴鼻和肠道也可以进人细胞，并获得成功的保护性免疫。滴鼻和肠道也可以进人细胞，并获得成功的保护性免疫。滴鼻和肠道也可以进人细胞，并获得成功的保护性免疫。滴鼻和肠道也可以进人细胞，并获得成功的保护性免疫。这种具有疫苗作用的裸露这种具有疫苗作用的裸露这种具有疫苗作用的裸露这种
39、具有疫苗作用的裸露DNADNADNADNA称之为称之为称之为称之为“基因疫苗基因疫苗基因疫苗基因疫苗”（gene gene gene gene vaccinevaccinevaccinevaccine）。）。）。）。疾病的基因预防疾病的基因预防#基因疫苗不仅可用于病毒感染，还可用于防治肿基因疫苗不仅可用于病毒感染，还可用于防治肿基因疫苗不仅可用于病毒感染，还可用于防治肿基因疫苗不仅可用于病毒感染，还可用于防治肿瘤，其主要优点为可以诱导很有效的专一性瘤，其主要优点为可以诱导很有效的专一性瘤，其主要优点为可以诱导很有效的专一性瘤，其主要优点为可以诱导很有效的专一性T T T T杀伤性杀伤性杀伤性杀
40、伤性细胞，后者可以杀死肿瘤细胞。基因疫苗的安全性极细胞，后者可以杀死肿瘤细胞。基因疫苗的安全性极细胞，后者可以杀死肿瘤细胞。基因疫苗的安全性极细胞，后者可以杀死肿瘤细胞。基因疫苗的安全性极高，输注疫苗不引起其它疾患。高，输注疫苗不引起其它疾患。高，输注疫苗不引起其它疾患。高，输注疫苗不引起其它疾患。1995199519951995年年年年4 4 4 4月，经美国月，经美国月，经美国月，经美国FDAFDAFDAFDA批准进行了首例应用基因疫苗的人体临床试验。批准进行了首例应用基因疫苗的人体临床试验。批准进行了首例应用基因疫苗的人体临床试验。批准进行了首例应用基因疫苗的人体临床试验。因而，可以看到
41、其实际应用已指日可待了。因而，可以看到其实际应用已指日可待了。因而，可以看到其实际应用已指日可待了。因而，可以看到其实际应用已指日可待了。#基因测序基因测序基因测序基因测序是确定是确定DNADNA双股链上每个独立结构单元双股链上每个独立结构单元或碱基的确切顺序的过程。测序经常被称为或碱基的确切顺序的过程。测序经常被称为“破译破译”，因为其结果就像解码一样。解码结果包含数百页和因为其结果就像解码一样。解码结果包含数百页和成千上万行成千上万行4 4种字母的序列。其排列顺序中蕴藏着各种字母的序列。其排列顺序中蕴藏着各种各样的遗传信息和生命指令。种各样的遗传信息和生命指令。生物信息学生物信息学生物信息
42、学生物信息学(bioinformation)(bioinformation)是一门伴随着基是一门伴随着基因组研究而产生的交叉学科。广义地说，它是从事因组研究而产生的交叉学科。广义地说，它是从事与基因组研究有关的生物信息的获取、加工、储存、与基因组研究有关的生物信息的获取、加工、储存、分配、分析和解释的一门学科。这个定义包含两层分配、分析和解释的一门学科。这个定义包含两层意思，即对海量数据的收集、整理以及对这些数据意思，即对海量数据的收集、整理以及对这些数据的应用。的应用。基因测序与信息技术基因测序与信息技术#DNADNA双螺旋结构体现着一种与和谐的大自然之美交相辉映的科学之美。双螺旋结构体现着一种与和谐的大自然之美交相辉映的科学之美。DNADNA是螺旋状的，生命科学的探索之路也是螺旋的。人体自身和大千世界还有是螺旋状的，生命科学的探索之路也是螺旋的。人体自身和大千世界还有数不清的未解之谜，正等待着人们进行探索。让我们续写和创造永无止境的螺数不清的未解之谜，正等待着人们进行探索。让我们续写和创造永无止境的螺旋之美。旋之美。#基因突变的定义和种类癌基因概念、病毒癌基因和细胞癌基因（原癌基因）概念及特点、抑癌基因概念