若干代表性基因檢測位點的功能介紹.ppt

若干代表性基因檢測位點的功能介紹,上海交通大學醫(yī)學院醫(yī)學遺傳學教研室 陸振虞 2008-11-26,2019/10/26,1,遺傳多態(tài),表觀遺傳學,性狀多態(tài),2019/10/26,2,大多數(shù)常見疾病是遺傳因素與環(huán)境作用的結果,高血壓 糖尿病 心血管疾病 癌癥 老年性癡呆 哮喘 類風濕性關節(jié)炎等,2019/10/26,3,“人類基因組計劃的完成為醫(yī)學提供了大量信息，由此發(fā)展出1000余種疾病的基因診斷技術，目前已經(jīng)有700余種用于臨床。其中大部分可以診斷發(fā)病率低的遺傳病，但是越來越多的基因診斷技術被用于廣大人群，主要用于： 1. 遺傳病的診斷（單基因遺傳病為主） 2. 發(fā)現(xiàn)疾病相關的基因變異攜帶者 3. 常見疾病的遺傳風險預測和易感性評估 4. 指導個體化用藥 基因檢測和其它正在發(fā)展遺傳篩選和預防技術將對人類的健康醫(yī)療產(chǎn)生巨大的影響。”, 美國國家疾病控制中心基因檢測部,2019/10/26,4,若干代表性基因檢測位點的功能介紹,MTHFR 葉酸代謝出生缺陷，心腦血管疾病，癌癥 mtDNA 線粒體12sRNA氨基糖苷類抗生素致耳聾 ALDH2 酒精代謝通路/硝酸甘油代謝通路酒精耐受、硝酸甘油藥效 APOE 脂質(zhì)代謝通路阿爾茨海默病 EGFR 腫瘤的基因 靶向治療,2019/10/26,5,MTHFR葉酸代謝通路,葉酸是一種水溶性B族維生素，在綠葉蔬菜、水果及動物肝臟中儲存豐富。 葉酸參與人體新陳代謝的全過程，是合成人體重要物質(zhì)DNA的必需維生素。在體內(nèi)的活性形式為四氫葉酸，在體內(nèi)許多重要的生物合成中作為一碳單位的載體發(fā)揮重要功能。 可通過腺嘌呤、胸苷酸影響DNA和RNA的合成 可通過蛋氨酸代謝影響磷脂、肌酸、神經(jīng)介質(zhì)的合成等 也為DNA甲基化修飾提供甲基,2019/10/26,6,葉酸缺乏,新生兒出生缺陷（無腦畸形、唇腭裂、脊柱裂、唐氏綜合征） 妊娠期綜合征 高同型半胱氨酸血癥（貧血、高脂血癥、高血壓、腫瘤）,2019/10/26,7,葉酸缺少的原因,攝入不足 吸收利用不良（如酶的缺乏或活性不足） 需求量增加（妊娠、代謝率增加等情況下葉酸需要量增加）導致葉酸缺乏。,2019/10/26,8,葉酸代謝通路,2019/10/26,9,2019/10/26,10,MTHFR C677T、A1298C,MTHFR基因存在多種多態(tài)型，影響MTHFR活性和熱穩(wěn)定性。 （1）677 C-T：引起MTHFR熱穩(wěn)定性和活性降低，相對于正常的C/C基因型，純合子T/T基因型MTHFR活性在37攝氏度降低50%60% （2）1298 A-C：編碼后酶分子中谷氨酸被丙氨酸替代，引起MTHFR活性降低。1298 A-C與677 C-T不同的是，純合子和雜合子血漿同型半胱氨酸升高和葉酸降低均不明顯。然而，如果同時存在1298 A-C和677 C-T復合變異的雜合子，則MTHFR活性低于野生型40%。 （3）中、外多個人群研究中這兩個位點的多態(tài)現(xiàn)象被證實與多種疾病的仿生風險有顯著相關性。,2019/10/26,11,MTR Asp919Gly,G等位基因可能導致不完整蛋白或酶活性缺失，引起甲基維生素缺乏癥G型，經(jīng)常用來研究與脊柱裂、心梗、Down綜合癥、高血壓、腫瘤、靜脈血栓、神經(jīng)管缺陷等疾病的關系。 世界、中國人群都有文章報道該位點的多態(tài)現(xiàn)象與葉酸代謝相關疾病或健康問題有顯著相關性。,2019/10/26,12,MTRR A66G,G等位基因型引起甲基維生素缺乏癥E型, 經(jīng)常用來研究與脊柱裂、Down綜合癥、神經(jīng)管缺陷、白血病等疾病的關系。 中、外多個人群研究結果顯示，該位點的多態(tài)現(xiàn)象與葉酸代謝相關疾病或健康問題有顯著相關性。,2019/10/26,13,mtDNA氨基糖苷類抗生素致聾,氨基糖苷類抗生素是具有氨基糖與氨基環(huán)醇結構的一類抗生素 臨床主要用于對革蘭氏陰性菌、綠膿桿菌等感染的治療,2019/10/26,14,氨基糖苷類藥物作用機制,2019/10/26,15,氨基糖苷類抗生素對蛋白質(zhì)合成的始動、延伸、終止三個階段均有作用，可造成細菌體內(nèi)核糖體耗竭及蛋白質(zhì)合成受阻。 其作用環(huán)節(jié)為： 起始階段。抑制70S 始動復合物的形成，使蛋白質(zhì)合成在早期即終止。 延伸階段。選擇性地與30S 亞基上的靶蛋白（如P10）結合，使A 位扭曲變形，從而造成mRNA 上密碼出現(xiàn)錯誤，將錯誤的氨基酸摻入肽鏈，導致合成無功能的蛋白質(zhì)。 終止階段。阻止終止密碼子與A 位結合，阻止肽鏈脫落。 此外，氨基糖苷類藥物還可使細菌細胞膜缺損，膜通透性增加，細胞內(nèi)重要物質(zhì)外漏和加快氨基糖苷類藥物的轉運，更加速了細菌的死亡。,2019/10/26,16,不良反應,耳毒性 腎毒性 神經(jīng)肌肉阻滯作用 變態(tài)反應,2019/10/26,17,mtDNA12sRNA突變,2019/10/26,18,線粒體基因病遺傳特點,1、母系遺傳(matrilinear inheritance) 卵子與精子細胞核的結合是對等的，但細胞質(zhì)的結合是遠遠不對等的。在絕大多數(shù)情況下，突變的線粒體DNA通過母親卵子細胞質(zhì)的線粒體傳給子代，通過父親傳遞的極為罕見。,2019/10/26,19,線粒體基因病系譜,2019/10/26,20,2、數(shù)量概念 一個細胞的細胞質(zhì)中可有幾千個線粒體DNA（mtDNA)分子。 如果在某個特定位點上所有這幾千個 mtDNA分子都為同一基因，此細胞可稱之 為純質(zhì)(homoplasmy)。 但如一個細胞的數(shù)千個mtDNA分子在這個 位點上同時存在正?；蚝屯蛔兓?，這 就成為雜質(zhì)(heteroplasmy),2019/10/26,21,（1）一般說，突變的mtDNA的數(shù)量超過一定限度時，會出現(xiàn)臨床癥狀。（閾值） （2）突變mtDNA所占比例似與臨床癥狀的表現(xiàn)程度相關。,2019/10/26,22,23,氨基糖苷類抗生素致聾的高風險人群,國家統(tǒng)計局相關數(shù)據(jù)顯示：2006年末全國總人口為131448萬人，全年出生人口1584萬人，出生率為12.09。,2019/10/26,24,基因代號：MTRNR1 長度： 648-1601 bp 基因全稱：12S ribosomal RNA,（基于2704 個體的線粒體DNA測序結果, 其中國人64個）,A1555G, C1494T, T961C, T961insC, T1095C,2019/10/26,2019/10/26,25,線粒體的基因突變,氨基糖苷類抗生素,遺傳內(nèi)因,環(huán)境因素,藥物性耳聾,2019/10/26,26,乙醇,ADH氧化途徑,膜結合離子轉送系統(tǒng),微粒體乙醇氧化系統(tǒng),過氧化氫（H2O2）氧化酶系統(tǒng),非ADH氧化途徑,乙醛,血液濃度較低時,血液濃度過高時,乙酸,ALDH,三羧酸循環(huán),脂肪酸合成,ALDH2酒精代謝通路/硝酸甘油代謝通路,2019/10/26,27,ALDH,人體內(nèi)有7種ADH基因和12種ALDH基因已被鑒定 參與乙醛氧化的ALDH主要有兩種 ALDH2：存在于線粒體，與乙醛有最低的Km值 (3pmol/L) ALDH1：存在于胞漿與乙醛有中等程度親和力(3ulmol/L),2019/10/26,28,ALDH2多態(tài) rs17244841/ A123T,攜帶變異型的個體對乙醛的氧化能力下降 飲酒后乙醛在血液中蓄積，出現(xiàn)臉紅、惡心、心動過速等神經(jīng)系統(tǒng)癥狀 飲酒紅臉綜合征,2019/10/26,29,由于乙醛代謝與硝酸甘油代謝共有一個酶活中心，因此ALDH2缺陷型個體的硝酸甘油代謝能力亦會下降 “臉紅綜合征”對硝酸甘油的治療敏感性也不會太好,Mitochondrial aldehyde dehydrogenase-2 (ALDH2) Glu504Lys polymorphism contributes to the variation in efficacy of sublingual nitroglycerin JCI, 2006 Feb;116(2):506-11. Epub 2006,2019/10/26,30,硝酸甘油用藥指導的基因檢測,人體內(nèi)的“線粒體乙醛脫氫酶2”（ALDH2）是硝酸甘油的有效代謝物“一氧化氮”形成的關鍵， ALDH2基因中攜帶有“Lys-504”的基因突變，就會影響ALDH2的酯酶活性，使硝酸甘油在體內(nèi)的生物轉化過程受阻，難以有效發(fā)揮作用。 在亞洲人群中，30%50%的人攜有“Lys-504”基因突變，遠遠高于歐美人群。中國漢族，含服硝酸甘油無效的比例高達25%以上。,2019/10/26,31,APOE脂質(zhì)代謝通路,APOE（載脂蛋白E） 是血液中主要的載脂蛋白之一,并且是腦中最重要的膽固醇載體蛋白 血液中75% APOE由肝實質(zhì)細胞合成和分泌 腦中的APOE由星形細胞合成和分泌,2019/10/26,32,APOE的多態(tài)性,2019/10/26,33,6種基因型在人群中的頻率,2019/10/26,34,6種基因型罹患早發(fā)性阿爾茨海默病的危險度,2019/10/26,35,2019/10/26,36,2019/10/26,37,Alzheimers - Accumulation of Cellular Debris, Impaired Memory Formation and Nerve Cell Die-Off,2019/10/26,38,帶有APOE e4基因型的人群中，65歲以后老年性癡呆的發(fā)病率可以達到2030，75歲以后達到5060，85歲以后達到80以上。遠遠超過不帶疾病相關基因及其突變的人群。,2019/10/26,39,EGFR腫瘤治療靶點,EGFR的生物特性提示它能成為抗腫瘤治療的潛在靶點 針對腫瘤內(nèi)偏離正軌的信號傳導通路的藥物應該比傳統(tǒng)藥物具有更高的選擇性和更低的毒性 腫瘤細胞內(nèi)復雜的信號傳導過程和受體之間的相互影響可能使高度特異的治療失效,2019/10/26,40,EGFR signaling pathway,2019/10/26,41,Radiosensitization by EGFR Inhibitors,2019/10/26,42,基因靶向治療,多數(shù)腫瘤細胞中都發(fā)現(xiàn)有EFGR的上調(diào)表達 抑制EGFR的表達即可阻斷下游的信號傳導通路 小分子藥物（代表藥物：Iressa）細胞內(nèi)阻斷 單克隆抗體（代表藥物：Erbitux）細胞外阻斷,2019/10/26,43,Iressa治療肺癌的個體差異性,臨床試驗顯示非小細胞肺癌僅有10%左右有效（歐洲人群） 易瑞沙在日本患者身上起作用的可能性，比對在美國患者身上發(fā)揮效用的可能性高倍 在易瑞沙治療效果較好的小組中，基因發(fā)生突變的比例較高。這表明，這一基因突變可能有利于藥物殺死癌細胞 在中國人群iresa治療肺癌的研究中，有90%以上的case具有療效,2019/10/26,44,疾病是基因與外界因素相互作用的結果, 基因突變并不一定導致疾病，沒有攜帶基因突變的個體在外界致病因素作用下也會得病。 但是一旦攜帶突變基因，在同樣外界致病因素作用下得病的風險會大大增加。 因此基因檢測的目的是檢查基因的變異,評估疾病風險，并通過調(diào)節(jié)外界因素(生活環(huán)境/生活習慣/飲食等)，做到避免或延緩疾病，及早治療，或減輕癥狀。,2019/10/26,45,如果你有疾病相關基因及其突變的話，在同樣的外界因素下，你的疾病的發(fā)生可能性會大大提高，也就是說具有高的疾病風險。,例如帶有APOE e4基因型的人群中，65歲以后