人類基因組計劃和基因治療課件

1、人類基因組計劃和基因治療1 傳統(tǒng)的治療疾病的方法有傳統(tǒng)的治療疾病的方法有藥物治療藥物治療 和和手術(shù)治療手術(shù)治療。 糖尿病患者的病癥是尿糖、多飲、糖尿病患者的病癥是尿糖、多飲、 多食、多尿。病因是胰島病變，胰島素多食、多尿。病因是胰島病變，胰島素 分泌下降，使血糖上升。分泌下降，使血糖上升。 那么有沒有那么有沒有最根本最徹底最根本最徹底的治療辦法呢？的治療辦法呢？ 把正常胰島素基因轉(zhuǎn)入胰島細(xì)胞中，使細(xì)把正常胰島素基因轉(zhuǎn)入胰島細(xì)胞中，使細(xì) 胞恢復(fù)合成胰島素的能力，即胞恢復(fù)合成胰島素的能力，即基因治療基因治療。 人類基因組計劃和基因治療2 第三節(jié)第三節(jié) 基因治療和基因治療和 人類基因組計劃人類基因組

2、計劃 人類基因組計劃和基因治療3 一、基因治療及策略一、基因治療及策略 概念：概念： 為細(xì)胞為細(xì)胞補上丟失的基因補上丟失的基因或或改變病變改變病變 的基因的基因，以達到治療遺傳病的目的。，以達到治療遺傳病的目的。 人類基因組計劃和基因治療4 嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷癥（嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷癥（SCID） 氣泡兒童氣泡兒童 人類基因組計劃和基因治療5 所謂所謂“氣泡兒童氣泡兒童”，是指那些一生下來就患有，是指那些一生下來就患有 先天性先天性SCID的兒童。該免疫缺陷癥表現(xiàn)為的兒童。該免疫缺陷癥表現(xiàn)為T細(xì)胞和細(xì)胞和 B細(xì)胞的嚴(yán)重免疫缺陷，如不治療，嬰兒會在出生細(xì)胞的嚴(yán)重免疫缺陷，如不治療，嬰兒會在出生 后一年

3、內(nèi)，由于嚴(yán)重和反復(fù)的感染而夭折。后一年內(nèi)，由于嚴(yán)重和反復(fù)的感染而夭折。SCID常常 規(guī)療法是進行骨髓移植，但是它的配型很困難，而規(guī)療法是進行骨髓移植，但是它的配型很困難，而 且會由于捐獻者患有感染性的單核細(xì)胞增多癥，導(dǎo)且會由于捐獻者患有感染性的單核細(xì)胞增多癥，導(dǎo) 致病人產(chǎn)生淋巴瘤。致病人產(chǎn)生淋巴瘤。 “氣泡兒童氣泡兒童”往往需要在無菌、消毒的隔離環(huán)往往需要在無菌、消毒的隔離環(huán) 境中才能生存下來。境中才能生存下來。 人類基因組計劃和基因治療6 SCID病的病因：病的病因：患者體細(xì)胞中的患者體細(xì)胞中的腺苷脫氨酶基腺苷脫氨酶基 因缺失因缺失，使細(xì)胞中不能合成腺苷脫氨酶（，使細(xì)胞中不能合成腺苷脫氨酶（

4、ADA）。）。 ADA催化腺苷和脫氧腺苷成為肌苷和催化腺苷和脫氧腺苷成為肌苷和2-脫氧肌苷，脫氧肌苷， ADA在淋巴細(xì)胞中最多，在淋巴細(xì)胞中最多，ADA缺乏導(dǎo)致脫氧腺苷和缺乏導(dǎo)致脫氧腺苷和 脫氧三磷酸腺苷蓄積在細(xì)胞內(nèi)，特別是淋巴細(xì)胞內(nèi)。脫氧三磷酸腺苷蓄積在細(xì)胞內(nèi)，特別是淋巴細(xì)胞內(nèi)。 這兩種代謝產(chǎn)物對淋巴細(xì)胞具有毒性，它們能抑制這兩種代謝產(chǎn)物對淋巴細(xì)胞具有毒性，它們能抑制 核糖核苷酸還原酶活性而阻礙核糖核苷酸還原酶活性而阻礙DNA合成，使淋巴細(xì)合成，使淋巴細(xì) 胞不能正常繁殖，從而使患者缺乏正常的免疫功能。胞不能正常繁殖，從而使患者缺乏正常的免疫功能。 人類基因組計劃和基因治療7 SCID病的病因

5、病的病因ADA缺失缺失 脫氧腺苷脫氧腺苷 腺苷脫氨酶腺苷脫氨酶 脫氧肌苷脫氧肌苷 抑制抑制DNADNA的合成的合成 積累在淋巴細(xì)胞中積累在淋巴細(xì)胞中 淋巴細(xì)胞不能淋巴細(xì)胞不能 正常增殖正常增殖 人類基因組計劃和基因治療8 1990 年第一例基因治療臨床試驗獲得成年第一例基因治療臨床試驗獲得成 功。功。 具體方法：具體方法： 將腺苷脫氨酶（將腺苷脫氨酶（ADA）基因轉(zhuǎn)移到）基因轉(zhuǎn)移到SCID 病人的病人的T淋巴細(xì)胞中，然后把轉(zhuǎn)基因細(xì)胞回輸淋巴細(xì)胞中，然后把轉(zhuǎn)基因細(xì)胞回輸 到病人體內(nèi)。到病人體內(nèi)。3年后，病人年后，病人50%的的T淋巴細(xì)胞淋巴細(xì)胞 能產(chǎn)生能產(chǎn)生ADA，大大減輕了癥狀，使患者開始，大

6、大減輕了癥狀，使患者開始 了正常人的生活（詳見圖了正常人的生活（詳見圖6-1）。）。 人類基因組計劃和基因治療9 克隆得到正常基因克隆得到正?；?以病毒以病毒DNA為載體為載體 正常基因轉(zhuǎn)入人體細(xì)胞正?；蜣D(zhuǎn)入人體細(xì)胞 再轉(zhuǎn)入病人身體再轉(zhuǎn)入病人身體 人類基因組計劃和基因治療10 改變病變基因的方法改變病變基因的方法 納米技術(shù)可將激光束的寬度聚焦到納米技術(shù)可將激光束的寬度聚焦到 納米范圍內(nèi)，可對納米范圍內(nèi)，可對DNADNA分子進行超微型基分子進行超微型基 因修復(fù)，也就是使癌基因、控制遺傳病因修復(fù)，也就是使癌基因、控制遺傳病 的基因的基因發(fā)生突變發(fā)生突變，形成正?；?。，形成正?；颉?人類基因

7、組計劃和基因治療11 實施基因治療的必要步驟如下：實施基因治療的必要步驟如下： 找到致病基因找到致病基因 克隆得到大量與致病基因相克隆得到大量與致病基因相 應(yīng)的正?；驊?yīng)的正常基因 采取適當(dāng)方法把正?；蚍呕夭扇∵m當(dāng)方法把正?；蚍呕?到到 病人身體內(nèi)去病人身體內(nèi)去 進入體內(nèi)的正?；驊?yīng)正常表達進入體內(nèi)的正常基因應(yīng)正常表達 人類基因組計劃和基因治療12 二、人類基因組計劃及其意義二、人類基因組計劃及其意義 測定人類基因組的測定人類基因組的全部核苷酸（或者說堿基）全部核苷酸（或者說堿基） 的序列的序列， 解讀其中包含的遺傳信息。解讀其中包含的遺傳信息。 、目的：、目的： 為什么要測為什么要測24

8、條？條？人類有人類有22對常染色體和對常染色體和1對性染色體，對性染色體， 在常染色體中，每對同源染色體的兩條染色體，從根本上說，在常染色體中，每對同源染色體的兩條染色體，從根本上說， 性質(zhì)是相同或相似的。因此，對這類同源染色體只研究其中性質(zhì)是相同或相似的。因此，對這類同源染色體只研究其中 的的1條就可以了。而性染色體和有較多的部非同源分，不條就可以了。而性染色體和有較多的部非同源分，不 能由性質(zhì)推測。因此，人類基因組研究就是能由性質(zhì)推測。因此，人類基因組研究就是22條常染色條常染色 體、體、1條染色體和條染色體和1條染色體條染色體,共共24條染色體上條染色體上DNA的總和。的總和。 人類基因

9、組計劃和基因治療13 1985年提出年提出 1990年年10月正式啟動月正式啟動 2001年公開發(fā)表工作草圖年公開發(fā)表工作草圖 2003年圓滿完成測序任務(wù)年圓滿完成測序任務(wù) 人類基因組由人類基因組由31.631.6億個堿基對組成，億個堿基對組成， 已發(fā)現(xiàn)的基因約已發(fā)現(xiàn)的基因約2 2萬多萬多個。個。 2 2、過程：、過程： 3 3、結(jié)果：、結(jié)果： 中國承擔(dān)了中國承擔(dān)了1%的測序任務(wù)，即的測序任務(wù)，即3號染色體號染色體 上的上的3000萬個堿基對。萬個堿基對。 人類基因組計劃和基因治療14 4 4、應(yīng)用價值：、應(yīng)用價值： n追蹤疾病基因追蹤疾病基因 n估計遺傳風(fēng)險估計遺傳風(fēng)險 n用于優(yōu)生優(yōu)育用于優(yōu)

10、生優(yōu)育 n建立個體建立個體DNADNA檔案檔案 n用于基因治療用于基因治療 人類基因組計劃和基因治療15 潛在的影響：潛在的影響： 1.個人知道自己的基因檢測結(jié)果有什么價值？個人知道自己的基因檢測結(jié)果有什么價值？ 可以判定自己的身體健康狀況可以判定自己的身體健康狀況, ,可以避免與環(huán)境因可以避免與環(huán)境因 素有關(guān)的遺傳病發(fā)病素有關(guān)的遺傳病發(fā)病, ,根據(jù)基因信息養(yǎng)成適合自己根據(jù)基因信息養(yǎng)成適合自己 的生活習(xí)慣等等。的生活習(xí)慣等等。 2.保險公司、企業(yè)雇主為什么想獲得他人的基因信息？保險公司、企業(yè)雇主為什么想獲得他人的基因信息？ 如果雇員的基因信息表明健康狀況有問題如果雇員的基因信息表明健康狀況有問

11、題, ,可以拒可以拒 聘聘; ;保險公司了解了個人的基因信息可以根據(jù)被保保險公司了解了個人的基因信息可以根據(jù)被保 險人不同的情況收取相應(yīng)的保險費。險人不同的情況收取相應(yīng)的保險費。 人類基因組計劃和基因治療16 1、基因治療是指、基因治療是指-（ ） A、 把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中，把健康的外源基因?qū)胗谢蛉毕莸募?xì)胞中， 達到治療疾病的目的達到治療疾病的目的 B、對有缺陷的細(xì)胞進行修復(fù)，從而使其恢復(fù)正常，、對有缺陷的細(xì)胞進行修復(fù)，從而使其恢復(fù)正常， 從而達到治療疾病的目的從而達到治療疾病的目的 C、運用人工誘變的方法，使有基因缺陷的細(xì)胞發(fā)、運用人工誘變的方法，使有基因缺陷的細(xì)胞發(fā) 生基因突變，從而恢復(fù)正常生基因突變，從而恢復(fù)正常 D、運用基因工程技術(shù)，把有缺陷的基因切除，從、運用基因工程技術(shù)，把有缺陷的基因切除，從 而達到治療疾病的目的而達到治療疾病的目的 練習(xí) A 人類基因組計劃和基因治療17 2 2、半乳糖血癥病人由于細(xì)胞內(nèi)不能合成半乳糖血癥病人由于細(xì)胞內(nèi)不能合成1-磷酸半磷酸半 乳糖尿苷酰轉(zhuǎn)移酶，從而導(dǎo)致體內(nèi)半乳糖積累引起乳糖尿苷酰轉(zhuǎn)移酶，從而導(dǎo)致體內(nèi)半乳糖積累引起 肝臟等功能變損。美國的一位科學(xué)家用