《{医疗专业知识}疾病与基因基础知识概述》由会员分享，可在线阅读，更多相关《{医疗专业知识}疾病与基因基础知识概述（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、疾病與基因,摘要,基因製圖 複製疾病基因 癌症 基因療法,Introduction,複製基因的方法有很多種 基因製圖(gene mapping): 決定基因在染色體的位置 染色體步移(chromosome walking) 複製基因,基因製圖,基因製圖,遺傳製圖(genetic mapping) 物理製圖(physical mapping),遺傳製圖-,決定疾病基因 分析基因之間在遺傳上的連鎖性(linkage) 標記DNA的相對位置 決定出基因在染色體位置 在減數分裂時,染色體分配到子細胞的方式是完全隨意 位於不同染色體的兩個基因不一定會傳到子細胞,遺傳製圖-,兩個基因被連鎖(linked)
2、 兩個基因位於相同的染色體,會一起被傳至子細胞 減數分裂時有可能發生DNA互換 經過互換之後,位於同一個染色體的基因座可能會被分離,遺傳製圖-,基因座(locus) 基因在染色體的位置 兩個基因做距離越遠,發生重組的機率愈高 基因座之間的距離以centiMorgan(cM)為單位 基因座欲發生重組,互換點(chiasma)必須位於兩個基因座之間 距離愈遠愈可能發生重組,遺傳製圖,(a),疾病基因定位 已知位置的一段DNA作為標記(marker) 再從家族譜系(pedigree)分析重組機率,4,物理製圖,決定一段DNA(標記DNA或疾病基因)在染色體的絕對位置 體細胞雜交(somatic ce
3、ll hybridization) 過去常用的方法 人類細胞與老鼠細胞融合 解析度不高 原位雜交(in situ hybridization) 螢光原位雜交(FISH),原位雜交,將DNA片段用放射性元素製作成探針,與分裂中期的染色體雜交 由X光放射顯影可以看到結合的位置 解析度不佳,只達到2Mb-5Mb 只能用於分裂中期的染色體,螢光原位雜交(FISH),FISH-fluorescent in situ hybridization 用螢光製作探針 與染色體雜交後在螢光顯微鏡下觀察 用於分裂間期的染色體 此時的染色體的構型比分裂中期較為伸長 最好的FISH可以做到5kb的解析度,複製疾病基因,
4、複製疾病基因,估計疾病基因的大略位置複製決定核甘酸序列或表現蛋白 將此序列做為探針,從基因庫找出此基因,進而大量複製 方法 染色體步移(chromosome walking) 候選基因法(candidate gene approach),染色體步移 -,得知基因的核甘酸序列 用與疾病基因最接近的標記DNA做為探針從基因庫找出一個能夠與它雜交的DNA片段 此片段應包含標記DNA的序列 片段愈長,愈有可能包含所要的疾病基因 以噬菌體做為載體,長度約25Kb 若以YAC做為載體,長度可達2Mb,染色體步移 -,若疾病基因與標記DNA的距離比載體攜帶的DNA片段還長,則標記DNA篩選出的DNA片段必定
5、沒有包含疾病基因 利用染色體步移的方法,將找到的片段做為探針尋找與基因庫裡有重疊的DNA片段 重複多次後,應可以找到包含疾病基因的片段,染色體步移,確定疾病基因,確定經染色體步移所找到的DNA片段為確實的疾病基因 方法 基因表現 觀察其蛋白質產物的功能 突變篩選 疾病係由基因突變所引起，其基因序列必定與正常人有些差異 基因定序，最可靠的方法,候選基因法,根據資訊,推測哪一種蛋白質或許與這種疾病有關 例如： Marfan syndrome是一種結締組織疾病,因此構成結締組織的蛋白質基因是最可能的候選基因 結腸癌相關的MSH2基因。結腸癌細胞的DNA複製錯誤頻率很高,與酵母菌的MSH2基因突變後的
6、結果類似。因此MSH2可能是主要的疾病基因,癌症,癌細胞,其特徵為不正常的分裂增生 許多參與細胞分裂的基因發生突變 最主要的是p53 約50-60%的癌細胞具有突變的p53 其次是,在細胞週期扮演萬能煞車的pRB 約在40 %的癌細胞發生突變 Ras 約25%的癌細胞含有它的突變體(mutant),p53突變體百分比,病毒與癌症-,R. Palmer Beasley, Clinical observation 1975年開始,追蹤22,707人,其中已受到B型肝炎病毒(HBV)感染的有3,454人(15.2%) 於1986年,共有161人得到肝癌,其中152人是那些曾經受HBV感染的人(94%
7、) 證明肝炎與病毒的關係,病毒與癌症-,與癌症相關的病毒 Epstein-Barr病毒(EBV) 與鼻咽癌、淋巴癌有關 人類T細胞白血病毒(human T cell leukemia virus, HTLV) 白血病、淋巴癌 愛滋病毒(HIV)以及人類乳頭瘤病毒(human papilloma virus, HPV) HIV會刺激Kaposi肉瘤生長 約70-80%子宮頸癌是由HPV第16及18型引起,主要經由性接觸傳染,病毒與癌症-,病毒進入宿主細胞後,所攜帶的某些基因的蛋白質產物會影響細胞的運作 p53是基因組的監護者,當他被過度降解或失去功能,就容易使變異的細胞不斷的分裂,病毒致癌的可能
8、機轉,基因療法-,利用載體將適當的基因送入癌細胞內 讓其表現出蛋白質來補救變異基因所引起的缺陷 例如: 許多癌細胞的染色體內含有突變的p53基因,此p53蛋白質不具正常功能 將正常的p53基因送入癌細胞,使其表現出正常的p53蛋白質,基因療法-,病毒載體(virus vector) 病毒利用宿主細胞的資源將所攜帶的基因表現成蛋白質 將抗癌基因病入病毒的基因組,病毒可在目標細胞內表現出抗癌蛋白質 常用的病毒載體 腺病毒(adenovirus) 反轉錄病毒(retrovirus) 腺相關病毒(adeno-associated virus) 單純疱疹病毒(herpes simplex virus),
9、腺病毒,屬DNA病毒,與病毒結合影響宿主基因轉錄 適用於短暫使用即可達到目標的情形 優點 安全性高 容許插入較長的外來基因 缺點 表現僅為短暫性 複製時期基因並未併入宿主的染色體,很快被降解 表面具有很強的抗原,易被免疫系統攻擊,人類腺病毒第12型基因組,全長34125bp 它的EIA蛋白能與p300/CBP結合,影響宿主基因轉錄 完整的腺病毒會造成呼吸道不適的病症,做為載體時,EIA基 因通常 會被拿到,減少對人體的傷害,反轉錄病毒,屬於DNA病毒 複製時期基因須併入宿主細胞的DNA 優點 當宿主細胞分裂增生後,病毒所攜帶的基因也可傳至子細胞 缺點 只能感染分裂中的細胞 基因進入宿主的DNA
10、內,可能會產生不良的後果,腺相關病毒,優點 安全性很高 可感染位分裂的細胞 不會受到免疫系統的攻擊 缺點 病毒體積小,能攜帶的外來基因很短,單純疱疹病毒,病毒載體適用於治療神經系統疾病 缺點 會受到免疫系痛的攻擊,非病毒載體,包括脂質體(liposome),裸露DNA(naked DNA) 優點 安全性高,不會引起免疫系統攻擊 缺點 基因送入細胞的效率較差 裸露DNA並無脂質包圍,DNA帶負電而細胞膜亦帶負電 為了避免被排斥,DNA須與磷酸鈣或帶正電的有機化合物(如DEAE-dextran)相結合,送入基因的方式,將載體送入目標細胞內表現出蛋白質 方法 體內(in vivo) 直接把載體注入身
11、體目標組織 最理想的方式 體外(ex vivo 或 in vitro) 先取出患者的細胞(通常為癌細胞),在體外用載體把基因送進此癌細胞,將改變後的癌細胞植入體內 最常用的方式,送入基因的方式,Conclusion-,基因製圖的方法 遺傳製圖 利用欲複製的基因與標記DNA之間的連鎖性決定兩者在染色體的相對位置 物理製圖 利用原位雜交等方法決定基因在染色體的絕對位置 對預複製基因之序列毫無所知,可以用染色體步移複製,Conclusion-,癌細胞系由於參與細胞分裂的基因發生突變,尤其是p53及RB基因 病毒基因的蛋白質產物能與p53及pRB蛋白質結合,使它們失去功能引起癌症 基因療法 利用載體將適當的基因送入癌細胞內,使其表現出蛋白質來補救變異基因所引起的缺陷,
