高二生物基因治療和人類基因組計(jì)劃

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、多食、多尿。糖尿病患者的病癥是尿糖、多飲、多食、多尿。病因是胰島病變，胰島素分泌下降，使血糖上升。病因是胰島病變，胰島素分泌下降，使血糖上升。 該病的早期治療方案是利用從動(dòng)物中提取出來的該病的早期治療方案是利用從動(dòng)物中提取出來的胰島素治療，因?yàn)槭莿?dòng)物體內(nèi)的，效果不是很理想。胰島素治療，因?yàn)槭莿?dòng)物體內(nèi)的，效果不是很理想。如果直接從人體血清中提取，不僅費(fèi)用昂貴，而且如果直接從人體血清中提取，不僅費(fèi)用昂貴，而且產(chǎn)量很少。幾年前科學(xué)家將人體內(nèi)控制合成胰島素產(chǎn)量很少。幾年前科學(xué)家將人體內(nèi)控

2、制合成胰島素的基因成功地導(dǎo)入了一奶牛受精卵內(nèi)，從而穩(wěn)定地的基因成功地導(dǎo)入了一奶牛受精卵內(nèi)，從而穩(wěn)定地從乳汁中獲得了大量的胰島素。這種方法雖然應(yīng)用從乳汁中獲得了大量的胰島素。這種方法雖然應(yīng)用了基因工程的原理，但是病人還是必須定時(shí)注射胰了基因工程的原理，但是病人還是必須定時(shí)注射胰島素，屬于藥物治療。島素，屬于藥物治療。 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。 第三節(jié)第三節(jié) 基因治療和基因治療和 人類基因組計(jì)劃人類基因組計(jì)劃

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(bǔ)上丟失的基因補(bǔ)上丟失的基因或或改變病變改變病變的基因的基因，以達(dá)到治療遺傳病的目的。，以達(dá)到治療遺傳病的目的。嚴(yán)重綜合免疫缺陷癥（嚴(yán)重綜合免疫缺陷癥（SCID）氣泡兒童氣泡兒童 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(huì)在出生細(xì)胞的嚴(yán)重免疫缺陷，如不治療，嬰兒會(huì)在出生后一年內(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(jìn)行骨髓移植

4、，但是它的配型很困難，而規(guī)療法是進(jìn)行骨髓移植，但是它的配型很困難，而且會(huì)由于捐獻(xiàn)者患有感染性的單核細(xì)胞增多癥，導(dǎo)且會(huì)由于捐獻(xiàn)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。 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（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

5、，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(duì)淋巴細(xì)胞具有毒性，它們能抑制這兩種代謝產(chǎn)物對(duì)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。 1990 年第一例基因治療臨床試驗(yàn)獲得成年第一例基因治療臨床試驗(yàn)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

6、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?shù)讲∪梭w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）。）。演 示 文 稿1 23 后 等北京玉之光 http:/ 月甴夻克隆得到正?；蚩寺〉玫秸；蛞圆《疽圆《綝NA為載體為載體正?；蜣D(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 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(duì)納米范圍內(nèi)，可對(duì)DNADNA分子進(jìn)行

7、超微型基分子進(jìn)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?；?。實(shí)施基因治療的必要步驟如下：實(shí)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)的正常基因應(yīng)的正?；?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(jìn)入體內(nèi)的正?；驊?yīng)正常表達(dá)進(jìn)入體內(nèi)的正?；驊?yīng)正常表達(dá)二、人類基因組計(jì)劃及其意義二、人類基因組計(jì)劃及其意義 測(cè)定人類基因組的測(cè)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

8、， 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(cè)為什么要測(cè)24條？條？人類有人類有22對(duì)常染色體和對(duì)常染色體和1對(duì)性染色體，對(duì)性染色體，在常染色體中，每對(duì)同源染色體的兩條染色體，從根本上說，在常染色體中，每對(duì)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(duì)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(duì)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非同源部分，不條就可以了。而性染色體和有較多的非同源部分，不能由性質(zhì)推測(cè)。因此，人類基因組研究就是能由性質(zhì)推測(cè)。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

9、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。1985年提出年提出1990年年10月正式啟動(dòng)月正式啟動(dòng)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(cè)序任務(wù)年圓滿完成測(cè)序任務(wù)人類基因組由人類基因組由31.631.6億個(gè)堿基對(duì)組成，億個(gè)堿基對(duì)組成，已發(fā)現(xiàn)的基因約已發(fā)現(xiàn)的基因約3-3.53-3.5萬萬個(gè)。個(gè)。2.2.過程：過程：3.3.結(jié)果：結(jié)果：中國(guó)承擔(dān)了中國(guó)承擔(dān)了1%的測(cè)序任務(wù)，即的測(cè)序任務(wù)，即3號(hào)染色體號(hào)染色體上的上的3000萬個(gè)堿基對(duì)。萬個(gè)堿基對(duì)。（）人類基因組計(jì)劃是人類生命科學(xué)史上一項(xiàng)偉（）人類基因組計(jì)劃是人類生命科學(xué)史上一項(xiàng)偉大工程，其實(shí)施和

10、完成對(duì)人類將產(chǎn)生難以預(yù)料的影大工程，其實(shí)施和完成對(duì)人類將產(chǎn)生難以預(yù)料的影響，其作用絲毫不亞于原子彈試驗(yàn)和阿波羅登月計(jì)響，其作用絲毫不亞于原子彈試驗(yàn)和阿波羅登月計(jì)劃。劃。4.4.意義：意義：（）對(duì)于人類疾病的預(yù)防、診斷及治療方式都會(huì)（）對(duì)于人類疾病的預(yù)防、診斷及治療方式都會(huì)有全新的改變。有全新的改變。（）極大地促進(jìn)生命科學(xué)領(lǐng)域一系列基礎(chǔ)研究的（）極大地促進(jìn)生命科學(xué)領(lǐng)域一系列基礎(chǔ)研究的發(fā)展。發(fā)展。（）經(jīng)濟(jì)技術(shù)價(jià)值：給食品制造、醫(yī)藥等產(chǎn)（）經(jīng)濟(jì)技術(shù)價(jià)值：給食品制造、醫(yī)藥等產(chǎn)業(yè)帶來一場(chǎng)生物革命。業(yè)帶來一場(chǎng)生物革命。（）促進(jìn)生命科學(xué)與其他學(xué)科的整合，產(chǎn)（）促進(jìn)生命科學(xué)與其他學(xué)科的整合，產(chǎn)生了一些新興學(xué)科

11、。生了一些新興學(xué)科。 生物信息學(xué)生物信息學(xué) BioinformaticsBioinformatics 基因組學(xué)基因組學(xué) GenomicsGenomics5.5.應(yīng)用價(jià)值：應(yīng)用價(jià)值： 追蹤疾病基因追蹤疾病基因 估計(jì)遺傳風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)遺傳風(fēng)險(xiǎn) 用于優(yōu)生優(yōu)育用于優(yōu)生優(yōu)育 建立個(gè)體建立個(gè)體DNADNA檔案檔案 用于基因治療用于基因治療討論誰有權(quán)利知道基因檢測(cè)的結(jié)果討論誰有權(quán)利知道基因檢測(cè)的結(jié)果1.個(gè)人知道自己的基因檢測(cè)結(jié)果有什么價(jià)值？個(gè)人知道自己的基因檢測(cè)結(jié)果有什么價(jià)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)

12、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(xiǎn)公司、企業(yè)雇主為什么想獲得他人的基因信息？保險(xiǎn)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題, ,可以拒可以拒聘聘; ;保險(xiǎn)公司了解了個(gè)人的基因信息可以根據(jù)被保保險(xiǎn)公司了解了個(gè)人的基因信息可以根據(jù)被保險(xiǎn)人不同的情況收取相應(yīng)的保險(xiǎn)費(fèi)。險(xiǎn)人不同的情況收取相應(yīng)的保險(xiǎn)費(fèi)。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(dá)達(dá) 到治療疾病的目的到治療疾病的目的B、對(duì)有缺陷的細(xì)胞進(jìn)行修復(fù)，從而使其恢復(fù)正常，、對(duì)有缺陷的細(xì)胞進(jìn)行修復(fù)，從而使其恢復(fù)正常， 從而達(dá)到治療疾病的目的從而達(dá)到治療疾病的目的C、運(yùn)用人工誘變的方法，使有基因缺陷的細(xì)胞發(fā)、運(yùn)用人工誘變的方法，使有基因缺陷的細(xì)胞發(fā)生生 基因突變，從而恢復(fù)正?；蛲蛔儯瑥亩謴?fù)正常D、運(yùn)用基因工程技術(shù)，把有缺陷的基因切除，從、運(yùn)用基因工程技術(shù)，把有缺陷的基因切除，從而而 達(dá)到治療疾病的目的達(dá)到治療疾病的目的練習(xí)A2 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