人類(lèi)遺傳學(xué)及其應(yīng)用

1、人類(lèi)遺傳學(xué)及其應(yīng)用暨南大學(xué)資訊工程系2003/04/221人類(lèi)遺傳學(xué)遺傳現(xiàn)象遺傳模式與遺傳不穩(wěn)定性人類(lèi)遺傳學(xué)的應(yīng)用人類(lèi)基因體計(jì)畫(huà)（Human Genome Project）遺傳篩檢基因療法（Gene Therapy）DNA指紋（DNA Fingerprint）2內(nèi)容出處DNA的14堂課Understanding DNA and Gene Cloningby Karl Drlica周業(yè)仁譯天下3背景知識(shí)人類(lèi)的體細(xì)胞（somatic cell）含有23對(duì)染色體，其中兩條是性染色體。Y染色體：來(lái)自父親X染色體：來(lái)自母親女性擁有XX，男性有XY。人類(lèi)DNA約有三萬(wàn)個(gè)基因，基因的表現(xiàn)是由蛋白質(zhì)控制。4生

2、殖細(xì)胞的多樣性5單一基因造成的疾病顯性體染色體（autosome）疾病隱性體染色體疾病X染色體關(guān)連疾病6顯性體染色體疾病顯性：兩份基因中只要有一份帶有性質(zhì)通常患者雙親中至少一人患病但若患者在發(fā)病前就死於其他原因，會(huì)讓人誤以為那一代沒(méi)有患病例子：亨丁頓氏舞蹈癥患者會(huì)失去控制肢體的能力7隱性體染色體疾病隱性：兩份基因都要有同樣性質(zhì)只有一份基因變異者稱為帶因者（carrier）父母都帶因則下一代有1/4機(jī)率患病多數(shù)是例子因?yàn)榻退氐纳再|(zhì)出了問(wèn)題例子：囊腫纖維變性鐮形血球性貧血癥苯酮尿癥（phenylketonuria）戴薩克斯癥（Tay-Sachs disease）8X染色體關(guān)連疾病男女遺傳模式不

3、同，因?yàn)槟行灾挥幸环軽?；疾∧行圆粫?huì)將疾病傳給兒子患病男性一定會(huì)將疾病基因傳給女兒三種遺傳模式：隱性X染色體關(guān)連疾病顯性X染色體關(guān)連疾病隱性X染色體關(guān)連疾病但使下一代男性死亡9隱性X染色體關(guān)連疾病通常發(fā)生在男性身上。病患的母親為帶因者，通常沒(méi)有癥狀。家族病史：患病者應(yīng)該是舅舅與表兄弟。有50%機(jī)率兒子會(huì)患?。◤哪阜剑Ｈ襞畠夯疾?，則患者父親一定是患者，母親可能是患者或帶因。例子：血友病（血液凝結(jié)出了問(wèn)題）、色盲。10顯性X染色體關(guān)連疾病男女都有，比例約為1:2。患病的母親通?；驎?huì)將疾病傳給半數(shù)的下一代?；疾〉母赣H只會(huì)將疾病傳給女兒，不會(huì)傳給兒子。11隱性X染色體關(guān)連疾病但使下一代男性死亡不會(huì)有

4、X染色體上攜帶疾病基因的父親。若女性患者懷男胎兒，流產(chǎn)的機(jī)會(huì)很大。12多因子疾病高血壓、痛風(fēng)、糖尿病、消化性潰瘍等，沒(méi)有明顯的遺傳模式，因此不容易研究與預(yù)測(cè)。13突變?cè)斐傻募膊∶恳淮伎赡馨l(fā)生突變，根據(jù)估計(jì)，任何一個(gè)基因突變的機(jī)率約為十萬(wàn)分之一。許多突變對(duì)身體無(wú)害，因此新突變引起的疾病的機(jī)率低於十萬(wàn)分之一。（突變改變所生成的胺基酸序列，但未必改變蛋白質(zhì)的功能）14染色體異常疾病唐氏癥（Down syndrome）：患者第21號(hào)染色體有3條，不是正常的兩條。許多因素會(huì)影響到染色體異常的類(lèi)型與發(fā)生機(jī)率，但目前人類(lèi)僅瞭解一小部分?？茖W(xué)家確定的是，孕婦年紀(jì)越大，胎兒的染色體異常機(jī)率越高。15遺傳的不穩(wěn)

5、定性某些遺傳疾病，代代相傳，但病情會(huì)越來(lái)越嚴(yán)重。這令科學(xué)家很不解，因?yàn)镈NA是很穩(wěn)定的遺傳物質(zhì)。後來(lái)發(fā)現(xiàn)，這些病情的嚴(yán)重性，與一些重複的三核甘(?)酸序列有關(guān)，次數(shù)越多，越容易罹病。這類(lèi)疾病通常是長(zhǎng)大成人之後才會(huì)出現(xiàn)的神經(jīng)疾病。1617人類(lèi)遺傳學(xué)的應(yīng)用人類(lèi)基因體計(jì)畫(huà)（Human Genome Project）遺傳篩檢基因療法（Gene Therapy）DNA指紋（DNA Fingerprint）18人類(lèi)基因體計(jì)畫(huà)1980年代中期開(kāi)始。19遺傳檢測(cè)指?jìng)蓽y(cè)某人是否帶有某種遺傳疾病的各種方法。細(xì)胞檢驗(yàn)：查看胎兒的染色體是否有斷裂、重組、數(shù)目不正確的情形。血液分析：察看血液中是否有與遺傳疾病有關(guān)的蛋白

6、質(zhì)。DNA檢測(cè)：分析是否含有與疾病有關(guān)的序列。20DNA檢測(cè)Restriction-fragment-length polymorphism：用限制酵素將DNA切割成許多片段，進(jìn)行電泳分離，然後運(yùn)用轉(zhuǎn)移雜交法，找出RFLP。準(zhǔn)確度相當(dāng)高。CA-microsatellite DNA21親代篩檢戴薩克斯癥：退化性疾病，常見(jiàn)於中、東歐猶太裔。藉由成人篩檢，避免疾病基因的帶因者通婚，加上人工流產(chǎn)，減少了90%以上的病例。22新生兒篩檢苯酮尿癥：因?yàn)轶w內(nèi)不能正常代謝苯丙胺酸，使得苯丙胺酸累積過(guò)量，導(dǎo)致病人智能遲鈍。限制病人飲食中苯丙胺酸含量，癥狀得以減輕。鐮形血球性貧血癥：罹患的新生兒容易受到各種感染。

7、可施用抗生素預(yù)防。新生兒檢驗(yàn)不應(yīng)用來(lái)檢驗(yàn)不治之癥，也不應(yīng)供父母做生育參考。23成人疾病檢測(cè)冠狀動(dòng)脈硬化：血液中膽固醇含量過(guò)高，形成沈積物，塞住冠狀動(dòng)脈。因?yàn)榈兔芏戎鞍祝╨ow density lipoprotein）過(guò)高，與膽固醇結(jié)合形成壞膽固醇。某個(gè)基因會(huì)製造具有偵測(cè)壞膽固醇含量的受體，告訴細(xì)胞停止製造膽固醇。兩份基因中有一份失常，血液中膽固醇含量會(huì)比正常高出2、3倍，而且在五十歲以前就會(huì)得心臟病。兩份都出問(wèn)題，膽固醇會(huì)比正常高出6到8倍，青少年階段就會(huì)發(fā)病。24癌癥:腫瘤抑制基因發(fā)生突變。人體到了成年之後，大部分細(xì)胞分裂都減緩腳步，細(xì)胞的DNA多少也發(fā)生突變。從此一角度來(lái)看，癌癥是經(jīng)過(guò)多

8、次突變而產(chǎn)生的體細(xì)胞疾病。若腫瘤抑制基因的缺陷早就存在於生殖細(xì)胞，則先天比較容易患癌癥。腫瘤抑制基因的作用視組織而定，因此因遺傳而患癌癥的情形也隨組織種類(lèi)而異。25p53是主要的抗癌基因之一，所製造的蛋白質(zhì)會(huì)在DNA受損時(shí)阻止DNA複製。但這種情形本身並不致癌。p53異常與50種以上的癌癥有關(guān)連性，包括結(jié)腸癌、肺癌、乳癌、子宮頸癌、尿道癌、膀胱癌、皮膚癌。乳癌：一般人五十歲以前患乳癌機(jī)率是1%，某些家族則能高達(dá)60%。這與BCRA1基因異常有關(guān)。26基因療法將正常的基因加入細(xì)胞，彌補(bǔ)基因的缺陷。第一宗官方核準(zhǔn)的基因治療實(shí)驗(yàn)是用來(lái)治療缺少腺甘(?)脫胺酉每（adenosine deaminase

9、）:缺少者會(huì)有免疫力不足的毛病。研究人員抽出病童淋巴球，利用反轉(zhuǎn)錄病毒（retrovirus）把正?；蛩腿肫渲校侔蚜馨颓蜃⑸浠夭⊥w內(nèi)。類(lèi)似的方法可用來(lái)對(duì)付囊腫纖維變性、膽固醇失調(diào)與某些癌癥。27基因療法要解決的技術(shù)問(wèn)題找出致病基因研發(fā)更好的傳送基因方法因?yàn)槎鄶?shù)組織與器官細(xì)胞無(wú)法以人工培養(yǎng)，如腦細(xì)胞。未來(lái)可能發(fā)明特致病毒，直接將基因帶入人體，送入細(xì)胞之內(nèi)。某些種類(lèi)的細(xì)胞只有很短的壽命，因此需不斷重新加入人工改造的細(xì)胞。將來(lái)的一大突破可能是利用改良的幹細(xì)胞（臍帶血），因?yàn)閹旨?xì)胞能生存很久。28基因療法面臨的其他問(wèn)題生殖細(xì)胞系基因療法（germ line gene therapy） 遺傳物質(zhì)傳

10、遞決定權(quán)、下一代是否有權(quán)決定不接受上一代的人工改造結(jié)果。在小老鼠身上實(shí)驗(yàn)成功，雖然目前技術(shù)尚不完善，但基本原理用在人身上應(yīng)該沒(méi)問(wèn)題。人類(lèi)是否有基因改造的權(quán)力，以及基因改造的決定權(quán)在誰(shuí)身上。29用DNA技術(shù)驗(yàn)明正身查出親身父親、查明強(qiáng)暴案嫌疑犯有罪或是冤枉等。過(guò)去仰賴血型分析，但血型種類(lèi)不多、血液樣本保存不易。除了同卵雙生外，每個(gè)人DNA都不同，而且從人體各部位都可取得（髮根細(xì)胞、指甲）。30DNA指紋術(shù)（DNA fingerprint）不定數(shù)目重複序列（VNTR, Variable number of tandem repeats），出現(xiàn)在DNA多形區(qū)（polymorphism）。用限制酵素切割這種