基因多態(tài)性決定疾病發(fā)生發(fā)展

1、LOGO基因多態(tài)性決定疾病的發(fā)生發(fā)展基因多態(tài)性決定疾病的發(fā)生發(fā)展 彭彭 潔潔 醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室LOGOContents疾病基因多態(tài)性疾病基因多態(tài)性1臨床應(yīng)用臨床應(yīng)用2研究注意事項(xiàng)研究注意事項(xiàng)3展展 望望4LOGO疾病基因多態(tài)性疾病基因多態(tài)性體體 質(zhì)質(zhì)遺傳因素遺傳因素基因多態(tài)性基因多態(tài)性疾病基因多態(tài)性疾病基因多態(tài)性 體質(zhì)是人群中的個(gè)體在遺傳基礎(chǔ)上和體質(zhì)是人群中的個(gè)體在遺傳基礎(chǔ)上和緩慢的潛在環(huán)境因素作用下，在其生長(zhǎng)緩慢的潛在環(huán)境因素作用下，在其生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中所形成的特定軀體素質(zhì)與心發(fā)育過(guò)程中所形成的特定軀體素質(zhì)與心理素質(zhì)的綜合體。理素質(zhì)的綜合體。 在人群中，個(gè)體間基

2、因的核苷酸在人群中，個(gè)體間基因的核苷酸序列存在著差異性稱為基因多態(tài)性序列存在著差異性稱為基因多態(tài)性LOGO疾病基因多態(tài)性疾病基因多態(tài)性 人類基因多態(tài)性既來(lái)源于基因組中重復(fù)序列拷貝數(shù)人類基因多態(tài)性既來(lái)源于基因組中重復(fù)序列拷貝數(shù)的不同，也來(lái)源于單拷貝序列的變異。通常分為的不同，也來(lái)源于單拷貝序列的變異。通常分為3大類：大類：123限制性片段長(zhǎng)度限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性多態(tài)性，即由于，即由于單個(gè)堿基的缺失、單個(gè)堿基的缺失、重復(fù)和插入所引重復(fù)和插入所引起限制性內(nèi)切酶起限制性內(nèi)切酶位點(diǎn)的變化，而位點(diǎn)的變化，而導(dǎo)致導(dǎo)致DNA片段長(zhǎng)片段長(zhǎng)度的變化。度的變化。DNA重復(fù)序列的重復(fù)序列的多態(tài)性多態(tài)性，特別是，特別是

3、短串聯(lián)重復(fù)序列，短串聯(lián)重復(fù)序列，如小衛(wèi)星如小衛(wèi)星DNA和和微衛(wèi)星微衛(wèi)星DNA，并，并主要表現(xiàn)于重復(fù)主要表現(xiàn)于重復(fù)序列拷貝數(shù)的變序列拷貝數(shù)的變異異。單核苷酸多態(tài)性單核苷酸多態(tài)性（ SNPs），即，即散在的單個(gè)堿基散在的單個(gè)堿基的不同，包括單的不同，包括單個(gè)堿基的缺失和個(gè)堿基的缺失和插入，但更多的插入，但更多的是單個(gè)堿基的置是單個(gè)堿基的置換換。LOGO疾病基因多態(tài)性疾病基因多態(tài)性 對(duì)任何兩個(gè)人來(lái)說(shuō)，基因組序列有99%是相同的，但是，還有1%的機(jī)會(huì)可能存在差異，并因此而造成人類在身材、體形、膚色等方面的千差萬(wàn)別。正是基因多態(tài)性，構(gòu)成了不同個(gè)體與群體對(duì)疾病的易感性、對(duì)藥物與環(huán)境因素不同反應(yīng)的遺傳學(xué)基礎(chǔ)

4、，在闡明人體對(duì)疾病、毒物的易感性與耐受性，疾病臨床表現(xiàn)的多樣性，以及對(duì)藥物治療的反應(yīng)性上都起著重要的作用。LOGO疾病基因多態(tài)性疾病基因多態(tài)性基因多基因多態(tài)性態(tài)性疾病易感性疾病易感性臨床表現(xiàn)多樣性臨床表現(xiàn)多樣性個(gè)體化治療個(gè)體化治療LOGO個(gè)體化治療個(gè)體化治療 個(gè)體化治療主要是指?jìng)€(gè)體化藥物治療，是一種基于個(gè)體藥物遺傳學(xué)和藥物基因組學(xué)信息，根據(jù)特定人群甚至特定個(gè)體的病情、病因以及遺傳基因信息提供針對(duì)性治療和最佳處方用藥的新型療法。致病基因的多態(tài)性使同一疾病不同個(gè)體其體內(nèi)生物活性物質(zhì)的功能及效應(yīng)出現(xiàn)差異，導(dǎo)致治療反應(yīng)性上懸殊，按照基因多態(tài)性的特點(diǎn)用藥，將會(huì)使臨床治療符合個(gè)體化的要求。LOGO臨床應(yīng)用

5、臨床應(yīng)用 人類最早研究基因多態(tài)性與疾病的關(guān)系是從組織相容性抗原(HLA)基因入手的。這類研究試圖通過(guò)比較HLA基因不同位點(diǎn)等位基因在特定疾病患者和正常人群中的分布規(guī)律，來(lái)分析HLA基因型在疾病發(fā)生易感性方面的作用。在過(guò)去近20年中，國(guó)內(nèi)外有大量有關(guān)這方面研究的報(bào)道，研究范圍涉及到臨床醫(yī)學(xué)多個(gè)領(lǐng)域，已發(fā)表的研究工作可以開列出一長(zhǎng)串HLA基因多態(tài)性與多種疾病，尤其是與一些自身免疫性疾病的發(fā)生相關(guān)的疾病。其中比較有代表性的成果是證明了HLA基因B27等位基因與強(qiáng)直性脊柱炎的發(fā)生明顯相關(guān)。LOGO臨床應(yīng)用臨床應(yīng)用 真正奠定基因多態(tài)性臨床研究工作基石的是Rigat在1990年有關(guān)血管緊張素轉(zhuǎn)換酶（ACE

6、）基因多態(tài)性的研究，他首次證實(shí)ACE基因多態(tài)性不同基因型個(gè)體血清中，ACE活性存在著差異。ACE是體內(nèi)血管緊張素轉(zhuǎn)化形成血管緊張素的一個(gè)重要限速酶。ACE基因第16號(hào)內(nèi)含子中存在缺失（D）和插入（I）多態(tài)性，在人群中可以表現(xiàn)為DD純合子、II純合子和DI雜合子。Rigat的工作證實(shí)，人群中ACE基因DD型者其血清中ACE活性最高，DI型次之，而II型最低。LOGO臨床應(yīng)用臨床應(yīng)用 目前，有關(guān)疾病基因多態(tài)性的研究已經(jīng)涉及到很多領(lǐng)域。例如，凝血因子V基因多態(tài)性與血栓形成的關(guān)系；胰島素基因多態(tài)性與1型糖尿病的關(guān)系；型膠原1鏈基因多態(tài)性及維生素D受體基因多態(tài)性與骨質(zhì)疏松的關(guān)系；載脂蛋白基因多態(tài)性與動(dòng)脈

7、粥樣硬化的關(guān)系；雌激素受體基因多態(tài)性與乳腺癌及骨質(zhì)疏松的關(guān)系；P53抑癌基因多態(tài)性與腫瘤發(fā)生及轉(zhuǎn)移的關(guān)系等。LOGO臨床研究臨床研究 以葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白以葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白-1（GLUT1）基因多態(tài)）基因多態(tài)性探索糖尿病腎病發(fā)病機(jī)制及其防治為例性探索糖尿病腎病發(fā)病機(jī)制及其防治為例LOGO臨床應(yīng)用臨床應(yīng)用 在生物體內(nèi)，葡萄糖無(wú)法自由通過(guò)細(xì)胞膜脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)進(jìn)入細(xì)胞，細(xì)胞葡萄糖的攝入需借助細(xì)胞膜上葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體。葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白是調(diào)控細(xì)胞內(nèi)糖攝入及糖代謝的第一道關(guān)卡，在介導(dǎo)糖尿病臟器損傷中起非常重要的作用。LOGO臨床應(yīng)用臨床應(yīng)用 人類腎小球系膜細(xì)胞上有GLUT1的存在，系膜細(xì)胞在接受GLUT1基因轉(zhuǎn)染后，這

8、種過(guò)度表達(dá)GLUT1基因的系膜細(xì)胞，在生理糖濃度培養(yǎng)條件下，將表現(xiàn)出正常細(xì)胞只有在高糖培養(yǎng)基中才表現(xiàn)出來(lái)的細(xì)胞肥大和細(xì)胞外基質(zhì)產(chǎn)生增加等改變。這就表明，系膜細(xì)胞GLUT1的功能狀態(tài)對(duì)糖攝入的影響在某些情況下可能較細(xì)胞外糖濃度起更重要的作用。因此，糖尿病患者不同個(gè)體間腎臟系膜細(xì)胞GLUT1功能調(diào)控上的差別，有可能是部分患者易患腎臟損害的重要因素。LOGO臨床應(yīng)用臨床應(yīng)用 鑒于上述事實(shí)，我們?cè)O(shè)想GLUT1是研究糖尿病腎病一個(gè)理想的候選基因。GLUT1基因在其第2號(hào)內(nèi)含子限制性內(nèi)切酶Xba識(shí)別序列中存在一個(gè)點(diǎn)突變，發(fā)生點(diǎn)突變的等位基因其Xba酶切點(diǎn)消失。因此，根據(jù)攜帶該點(diǎn)突變等位基因的不同，在人群中

9、GLUT1可以表現(xiàn)為三種不同的基因型：Xba（）、Xba（）和Xba（）。LOGO臨床應(yīng)用臨床應(yīng)用 我們對(duì)GLUT1基因型在糖尿病及糖尿病腎病患者中的分布進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)Xba（）等位基因的攜帶率在糖尿病腎病患者中明顯高于糖尿病無(wú)腎病的患者，同時(shí)也比正常人群高。這一結(jié)果初步表明，GLUT1基因多態(tài)性與糖尿病腎病的發(fā)生有關(guān)，攜帶Xba（）等位基因的糖尿病患者較不攜帶該等位基因者更容易發(fā)生糖尿病腎病。LOGO臨床應(yīng)用臨床應(yīng)用 在這個(gè)基礎(chǔ)上，我們又利用患者皮膚上的成纖維細(xì)胞，進(jìn)一步研究了GLUT1基因型對(duì)其功能的影響。從GLUT1不同基因型個(gè)體獲取皮膚標(biāo)本，在體外進(jìn)行成纖維細(xì)胞培養(yǎng)，比較GLUT1不

10、同基因型成纖維細(xì)胞GLUT1功能的差異，發(fā)現(xiàn)攜帶GLUT1基因Xba（）等位基因者，其成纖維細(xì)胞對(duì)葡萄糖的攝入明顯高于不攜帶該等位基因者，主要表現(xiàn)為細(xì)胞GLUT1的親合性增加，證實(shí)了GLUT1不同基因型個(gè)體細(xì)胞糖代謝確實(shí)存在著差異。LOGO臨床應(yīng)用臨床應(yīng)用 因此，在臨床上這種基因類型者應(yīng)該被視為是發(fā)生糖尿病腎病的高危因素。而GLUT1基多態(tài)性的研究，不僅揭示了GLUT1不同基因型個(gè)體在糖尿病腎病發(fā)病率上的差異，還提示我們從GLUT1蛋白的表達(dá)調(diào)控入手，為尋找治療糖尿病腎病的藥物奠定了基礎(chǔ)。LOGO研究注意事項(xiàng)研究注意事項(xiàng)基因的選擇問題基因的選擇問題樣本量的問題樣本量的問題研究設(shè)計(jì)的問題研究設(shè)計(jì)的問題LOGO展展 望望 從臨床研究出發(fā)，根據(jù)疾病病理生理特征性改變，選擇合適的候選基因分析其多態(tài)性與臨床表型（癥候、轉(zhuǎn)歸、治療反應(yīng)）