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1、六章节遗传与人类健康 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望n基因治疗及策略基因治疗及策略 l基因治疗机理基因治疗机理 n人类基因组计划人类基因组计划l概述概述l研究进展研究进展n遗传病与人类未来遗传病与人类未来缘起缘起缘起缘起 目标目标目标目标l应用价值和影响应用价值和影响l基因治疗的实例和基本步骤基因治疗的实例和基本步骤将特定将特定将特定将特定外源基因导入外源基因导入外源基因导入外源基因导入有基因有基因有基因有基因缺陷缺陷缺陷缺陷的的的的细胞细胞细胞细
2、胞，为细胞，为细胞，为细胞，为细胞补补补补上丢失的基因上丢失的基因上丢失的基因上丢失的基因或或或或改变病变的基因改变病变的基因改变病变的基因改变病变的基因以达到治疗遗传性以达到治疗遗传性以达到治疗遗传性以达到治疗遗传性疾病的目的疾病的目的疾病的目的疾病的目的l实例：严重联合免疫缺陷（实例：严重联合免疫缺陷（SCID）的）的基因治疗基因治疗 l基因治疗的基本步骤基因治疗的基本步骤基因治疗实例和基本步骤基因治疗实例和基本步骤生活在保护罩中的生活在保护罩中的SCID患病患病儿童儿童n病因病因一个常染色体上编码腺一个常染色体上编码腺一个常染色体上编码腺一个常染色体上编码腺苷酸脱氨酶（简称苷酸脱氨酶（简
3、称苷酸脱氨酶（简称苷酸脱氨酶（简称ADAADA）的基因（）的基因（）的基因（）的基因（adaada）发生了突变发生了突变发生了突变发生了突变 ，患者缺，患者缺，患者缺，患者缺乏正常的人体免疫功能乏正常的人体免疫功能乏正常的人体免疫功能乏正常的人体免疫功能 n治疗的方法治疗的方法严重联合免疫缺陷（严重联合免疫缺陷（SCID）的基因治疗）的基因治疗SCID治疗的方法治疗的方法选择治疗基因选择治疗基因选择治疗基因选择治疗基因单一基因单一基因单一基因单一基因缺陷时原则：缺陷时原则：缺陷时原则：缺陷时原则：缺什么缺什么缺什么缺什么补什么补什么补什么补什么与载体结合与载体结合与载体结合与载体结合携带基因多
4、，安全性问题不携带基因多，安全性问题不能解决能解决将基因转入患者体内将基因转入患者体内将基因转入患者体内将基因转入患者体内治疗基因的表达治疗基因的表达治疗基因的表达治疗基因的表达基因治疗的步骤基因治疗的步骤通常的载体是通常的载体是通常的载体是通常的载体是有有有有缺陷不能繁殖缺陷不能繁殖缺陷不能繁殖缺陷不能繁殖的的的的病毒病毒病毒病毒多基因病时：多基因病时：多基因病时：多基因病时：主要治疗主导基因主要治疗主导基因主要治疗主导基因主要治疗主导基因可通过可通过体外细胞培养体外细胞培养大大量增殖转基因细胞量增殖转基因细胞基因治疗的机理基因治疗的机理l基因置换：基因置换：基因置换：基因置换：正常基因取代
5、致病基因正常基因取代致病基因正常基因取代致病基因正常基因取代致病基因l基因修正：基因修正：基因修正：基因修正：纠正致病基因的突变碱基序列纠正致病基因的突变碱基序列纠正致病基因的突变碱基序列纠正致病基因的突变碱基序列l基因修饰：基因修饰：基因修饰：基因修饰：目的基因表达产物补偿致病基因目的基因表达产物补偿致病基因目的基因表达产物补偿致病基因目的基因表达产物补偿致病基因 的功能的功能的功能的功能l基因抑制：基因抑制：基因抑制：基因抑制：外源基因干扰、抑制有害基因的外源基因干扰、抑制有害基因的外源基因干扰、抑制有害基因的外源基因干扰、抑制有害基因的 表达表达表达表达l基因封闭：基因封闭：基因封闭：基
6、因封闭：封闭特定基因的表达封闭特定基因的表达封闭特定基因的表达封闭特定基因的表达简简简简 称：称：称：称：启动时间：启动时间：启动时间：启动时间：完成时间：完成时间：完成时间：完成时间：目目目目 的的的的:参参参参 加加加加 国：国：国：国：HGP(Human Genome Project)HGP(Human Genome Project)19901990年年年年20002000年年年年6 6月月月月2626日完成草图，日完成草图，日完成草图，日完成草图，20032003年，人类基因组的测序工作已顺利年，人类基因组的测序工作已顺利年，人类基因组的测序工作已顺利年，人类基因组的测序工作已顺利完成
7、完成完成完成 测定人类基因组的全部测定人类基因组的全部测定人类基因组的全部测定人类基因组的全部DNADNA序列，解读序列，解读序列，解读序列，解读其中包含的遗传信息其中包含的遗传信息其中包含的遗传信息其中包含的遗传信息美国，英国，德国，日本，法国，中国美国，英国，德国，日本，法国，中国美国，英国，德国，日本，法国，中国美国，英国，德国，日本，法国，中国概述概述l l1 19 98 86 6年年年年，诺诺诺诺贝贝贝贝尔尔尔尔奖奖奖奖获获获获得得得得者者者者 R Re en na at to o D Du ul lb be ec cc co o（杜杜杜杜伯伯伯伯克克克克）在在在在 S Sc ci
8、ie en nc ce e（科科科科学学学学）杂杂杂杂志志志志发发发发表表表表短短短短文文文文 肿肿肿肿瘤瘤瘤瘤研研研研究究究究的的的的转转转转折折折折点点点点：人人人人类类类类基基基基因因因因组组组组测测测测序序序序 ：“人人人人类类类类肿肿肿肿瘤瘤瘤瘤研研研研究究究究将将将将因因因因对对对对 D DN NA A的的的的详详详详细细细细知知知知识识识识而而而而得得得得到到到到巨巨巨巨大大大大推推推推动动动动。”缘起缘起l l19891989年美国成立年美国成立年美国成立年美国成立“国家人类基因组研究中心国家人类基因组研究中心国家人类基因组研究中心国家人类基因组研究中心”。DNADNA分子双分
9、子双分子双分子双螺旋模型提出者螺旋模型提出者螺旋模型提出者螺旋模型提出者沃森沃森沃森沃森（J Jwastonwaston）任第一任主任。）任第一任主任。）任第一任主任。）任第一任主任。l l19901990年，美国国会批准美国的年，美国国会批准美国的年，美国国会批准美国的年，美国国会批准美国的“人类基因组计划人类基因组计划人类基因组计划人类基因组计划”于于于于1010月月月月1 1日日日日正式启动。总体规划是：在正式启动。总体规划是：在正式启动。总体规划是：在正式启动。总体规划是：在1515年内至少投入年内至少投入年内至少投入年内至少投入3030亿美元，进行亿美元，进行亿美元，进行亿美元，进行
10、对人类全基因组的分析对人类全基因组的分析对人类全基因组的分析对人类全基因组的分析l l19991999年年年年7 7月月月月，中科院遗传所人类基因组中心在国际人类基因，中科院遗传所人类基因组中心在国际人类基因，中科院遗传所人类基因组中心在国际人类基因，中科院遗传所人类基因组中心在国际人类基因组组组组HGSIHGSI注册，承担了注册，承担了注册，承担了注册，承担了1%1%即即即即3 3号染色体上号染色体上号染色体上号染色体上30003000万个碱基的测序万个碱基的测序万个碱基的测序万个碱基的测序任务，至此共有任务，至此共有任务，至此共有任务，至此共有美、英、德、日、法、中美、英、德、日、法、中美
11、、英、德、日、法、中美、英、德、日、法、中六国加入六国加入六国加入六国加入SGHISGHIl l19981998年，美国年，美国年，美国年，美国赛莱拉公司赛莱拉公司赛莱拉公司赛莱拉公司独立进行人类基因组测序研究独立进行人类基因组测序研究独立进行人类基因组测序研究独立进行人类基因组测序研究含含含含3030亿碱基对亿碱基对亿碱基对亿碱基对（bpbp）的）的）的）的DNADNA序列，包括约序列，包括约序列，包括约序列，包括约2.52.5万个万个万个万个基因，基因，基因，基因，分布于分布于分布于分布于2222条常染色体条常染色体条常染色体条常染色体和和和和X X、Y Y性染色体性染色体性染色体性染色体
12、主要目标是完成对主要目标是完成对主要目标是完成对主要目标是完成对人类基因组人类基因组人类基因组人类基因组的所有的所有的所有的所有碱基序列的测定碱基序列的测定碱基序列的测定碱基序列的测定，阐，阐，阐，阐明人体中全部明人体中全部明人体中全部明人体中全部基因的位置基因的位置基因的位置基因的位置、结构结构结构结构、功能功能功能功能、表达表达表达表达、调控方式调控方式调控方式调控方式及致病突变的全部信息及致病突变的全部信息及致病突变的全部信息及致病突变的全部信息 目标目标n人类单倍体基因组人类单倍体基因组绘制四张图谱绘制四张图谱绘制四张图谱绘制四张图谱遗传图谱遗传图谱遗传图谱遗传图谱 转录图谱转录图谱转
13、录图谱转录图谱0.7 cM 0.7 cM 0.7 cM 0.7 cM 或或或或 kb kb kb kb 序列图谱序列图谱序列图谱序列图谱物理图谱物理图谱物理图谱物理图谱100 kb100 kb100 kb100 kbSTS mapSTS mapSTS mapSTS mapn物理图物理图物理图物理图四张图四张图n遗传图遗传图遗传图遗传图 n序列图序列图序列图序列图 n转录图转录图转录图转录图基因在染色体上以遗传距基因在染色体上以遗传距基因在染色体上以遗传距基因在染色体上以遗传距离表示的相对位置离表示的相对位置离表示的相对位置离表示的相对位置各基因之间实际距离图各基因之间实际距离图各基因之间实际距
14、离图各基因之间实际距离图 整个人类基因组的核苷酸整个人类基因组的核苷酸整个人类基因组的核苷酸整个人类基因组的核苷酸（碱基）序列（碱基）序列（碱基）序列（碱基）序列 3030亿碱基对亿碱基对亿碱基对亿碱基对 总长约总长约总长约总长约1m1m 可转录序列可转录序列可转录序列可转录序列 占占占占1 155l l2001 2001 年年年年 2 2 月月月月人类基因人类基因人类基因人类基因组计划公立阵营在组计划公立阵营在组计划公立阵营在组计划公立阵营在 15 15 日出版的自然杂志、日出版的自然杂志、日出版的自然杂志、日出版的自然杂志、塞莱拉公司在塞莱拉公司在塞莱拉公司在塞莱拉公司在 16 16 日出
15、日出日出日出版的科学杂志上公版的科学杂志上公版的科学杂志上公版的科学杂志上公布各自的人类基因组布各自的人类基因组布各自的人类基因组布各自的人类基因组测测测测序草图序草图序草图序草图研究进展研究进展l l2000 2000 年年年年 6 6 月月月月2626日，美国白宫召开会议，宣布人类日，美国白宫召开会议，宣布人类日，美国白宫召开会议，宣布人类日，美国白宫召开会议，宣布人类基因组基因组基因组基因组“工作框架图工作框架图工作框架图工作框架图”完成完成完成完成l2003.5.282003.6.2,美国冷泉港，美国冷泉港，宣布宣布“人类基因组人类基因组人类基因组人类基因组精细图精细图精细图精细图”绘
16、制完成（绘制完成（绘制完成（绘制完成（2003.22003.2）l基因组序列的识别和研究基因组序列的识别和研究人类基因总数定在人类基因总数定在2.6383万万3.9114万个之间万个之间地球上人与人之间地球上人与人之间99.99%的基因密码是相同的，的基因密码是相同的，人与人之间的变异仅为万分之一人与人之间的变异仅为万分之一 追踪疾病基因追踪疾病基因追踪疾病基因追踪疾病基因 估计遗传风险估计遗传风险估计遗传风险估计遗传风险 用于优生优育用于优生优育用于优生优育用于优生优育 建立个体建立个体建立个体建立个体DNADNA档案档案档案档案 用于基因治疗用于基因治疗用于基因治疗用于基因治疗人类基因组计
17、划的应用价值和影响人类基因组计划的应用价值和影响n应用价值应用价值应用价值应用价值n影响影响影响影响（2 2）负面效应：）负面效应：）负面效应：）负面效应：（1 1）正面效应：）正面效应：）正面效应：）正面效应：了解与癌症、遗传病有关的基因，以便进行及时有效的基了解与癌症、遗传病有关的基因，以便进行及时有效的基了解与癌症、遗传病有关的基因，以便进行及时有效的基了解与癌症、遗传病有关的基因，以便进行及时有效的基因诊断和治疗因诊断和治疗因诊断和治疗因诊断和治疗 可在出生时进行遗传病的风险预测和预防可在出生时进行遗传病的风险预测和预防可在出生时进行遗传病的风险预测和预防可在出生时进行遗传病的风险预测
18、和预防 基因的掠夺基因的掠夺基因的掠夺基因的掠夺 种族选择性生物灭绝武器种族选择性生物灭绝武器种族选择性生物灭绝武器种族选择性生物灭绝武器 遗传歧视遗传歧视遗传歧视遗传歧视遗传病与人类未来遗传病与人类未来n基因是否有害与环境有关基因是否有害与环境有关1.1.能否从表现型和基因型关系的角度理解基因是否有能否从表现型和基因型关系的角度理解基因是否有能否从表现型和基因型关系的角度理解基因是否有能否从表现型和基因型关系的角度理解基因是否有害与环境有关的原因？害与环境有关的原因？害与环境有关的原因？害与环境有关的原因？2.2.为什么说为什么说为什么说为什么说“蚕豆病蚕豆病蚕豆病蚕豆病”基因对人类的危害较
19、小？基因对人类的危害较小？基因对人类的危害较小？基因对人类的危害较小？3.3.为什么说人类为什么说人类为什么说人类为什么说人类“古洛糖酸内酯氧化酶古洛糖酸内酯氧化酶古洛糖酸内酯氧化酶古洛糖酸内酯氧化酶”基因缺乏后，基因缺乏后，基因缺乏后，基因缺乏后，对人类是无害的？对人类是无害的？对人类是无害的？对人类是无害的？n“选择放松选择放松”对人类未来的影响对人类未来的影响1.1.请结合现代进化理论知识，说明什么是请结合现代进化理论知识，说明什么是请结合现代进化理论知识，说明什么是请结合现代进化理论知识，说明什么是“选择放松选择放松选择放松选择放松”？2.2.为什么有人认为为什么有人认为为什么有人认为为什么有人认为“选择放松选择放松选择放松选择放松”会导致人类有害基因留存会导致人类有害基因留存会导致人类有害基因留存会导致人类有害基因留存的现象增多的现象增多的现象增多的现象增多？3.3.如何理解如何理解如何理解如何理解“选择放松选择放松选择放松选择放松”造成有害基因的增多是有限的造成有害基因的增多是有限的造成有害基因的增多是有限的造成有害基因的增多是有限的？