生物技術(shù)與人類健康學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1生物技術(shù)生物技術(shù)(jsh)與人類健康與人類健康第一頁(yè)，共101頁(yè)。Corresponding E-mail: 人類疾病特征人類疾病特征(tzhng)(tzhng) 人類疾病的診斷與治療人類疾病的診斷與治療 人類基因組計(jì)劃人類基因組計(jì)劃(HGP)(HGP) 后基因組時(shí)代后基因組時(shí)代第1頁(yè)/共101頁(yè)第二頁(yè)，共101頁(yè)。一一. . 人類疾病人類疾病(jbng)(jbng)特征特征1. 1. 遺傳病遺傳病 1902 1902 年英國(guó)醫(yī)生加洛特年英國(guó)醫(yī)生加洛特(A. Garrod)(A. Garrod)從家族從家族(jiz)(jiz)病史，發(fā)現(xiàn)并研究了第一例遺傳病病史，發(fā)現(xiàn)并研究了第一例遺傳病

2、尿黑酸癥，并發(fā)現(xiàn)該病由單個(gè)隱性基因控制。尿黑酸癥，并發(fā)現(xiàn)該病由單個(gè)隱性基因控制。 尤其難得是，加洛特預(yù)測(cè)，尿黑酸病病人缺乏一種酶，而正常人有，加洛特把這種遺傳病癥狀稱為尤其難得是，加洛特預(yù)測(cè)，尿黑酸病病人缺乏一種酶，而正常人有，加洛特把這種遺傳病癥狀稱為“先天性代謝差錯(cuò)先天性代謝差錯(cuò)”。 后來(lái)的研究證明后來(lái)的研究證明(zhngmng)(zhngmng)加洛特的預(yù)見(jiàn)是對(duì)的。加洛特的預(yù)見(jiàn)是對(duì)的。第2頁(yè)/共101頁(yè)第三頁(yè)，共101頁(yè)。苯丙氨酸代謝途徑苯丙氨酸代謝途徑(tjng)關(guān)系到三種遺傳病關(guān)系到三種遺傳病第3頁(yè)/共101頁(yè)第四頁(yè)，共101頁(yè)。 迄今已記錄迄今已記錄(jl)(jl)的遺傳病有的遺傳

3、病有 3000 3000 多種，多種，找到了找到了 200 200 多個(gè)與遺傳病有關(guān)的基因。根據(jù)基多個(gè)與遺傳病有關(guān)的基因。根據(jù)基因的位置與病癥，把遺傳病分為三類：因的位置與病癥，把遺傳病分為三類：第4頁(yè)/共101頁(yè)第五頁(yè)，共101頁(yè)。類型類型(lixng)(lixng)特征特征(tzhng)(tzhng)病例病例(bngl)(bngl)基因在常染色基因在常染色體體( (隱性隱性) )基因在常染基因在常染色體色體( (顯性顯性) )基因在基因在X X染色體染色體 只有在父母只有在父母均攜帶缺陷基均攜帶缺陷基因情況下，子因情況下，子女才可能表現(xiàn)女才可能表現(xiàn)病癥。病癥。 父母一方有父母一方有病癥，子

4、女出病癥，子女出現(xiàn)病癥的概率現(xiàn)病癥的概率為為 5050。 母母/ /女女 常常常常是缺陷基因攜帶是缺陷基因攜帶者。病癥更多出者。病癥更多出現(xiàn)在兒子身上?，F(xiàn)在兒子身上。苯丙酮尿癥苯丙酮尿癥(PKU) (PKU) 纖維性囊泡化纖維性囊泡化(CF) (CF) 鐮刀狀貧血癥鐮刀狀貧血癥亨廷頓氏病亨廷頓氏病 家家族性高膽固醇族性高膽固醇血癥血癥血友病血友病紅綠色盲紅綠色盲肌營(yíng)養(yǎng)不良癥肌營(yíng)養(yǎng)不良癥第5頁(yè)/共101頁(yè)第六頁(yè)，共101頁(yè)。 亦是苯丙氨酸代謝紊亂亦是苯丙氨酸代謝紊亂(wnlun)(wnlun)病癥。但是疾病病癥。但是疾病后果的嚴(yán)重程度遠(yuǎn)大于尿黑酸癥。因?yàn)槟X發(fā)育受阻，嚴(yán)后果的嚴(yán)重程度遠(yuǎn)大于尿黑酸癥

5、。因?yàn)槟X發(fā)育受阻，嚴(yán)重腦力呆滯，智商重腦力呆滯，智商 0 050 50 。苯丙酮尿癥苯丙酮尿癥 (PKU)(PKU) 是苯丙氨酸代謝途徑是苯丙氨酸代謝途徑(tjng)中又一種中又一種“遺傳病遺傳病”。也是常染色體隱性遺傳。也是常染色體隱性遺傳。白化病白化病第6頁(yè)/共101頁(yè)第七頁(yè)，共101頁(yè)。白化病白化病第7頁(yè)/共101頁(yè)第八頁(yè)，共101頁(yè)。 由于紅血球不正常帶來(lái)嚴(yán)重后果。由于紅血球不正常帶來(lái)嚴(yán)重后果。 問(wèn)題問(wèn)題(wnt)(wnt)在于血紅蛋白在于血紅蛋白 - - 鏈鏈 一個(gè)谷氨酸殘基一個(gè)谷氨酸殘基變成了纈氨酸殘基。變成了纈氨酸殘基。鐮刀狀貧血癥鐮刀狀貧血癥 正常正常(zhngchng)紅血球

6、紅血球 鐮刀鐮刀狀紅血球狀紅血球第8頁(yè)/共101頁(yè)第九頁(yè)，共101頁(yè)。 有意思的是在非洲大陸某些地區(qū)鐮刀狀貧血癥發(fā)病率高，攜帶者也多。這些地區(qū)有意思的是在非洲大陸某些地區(qū)鐮刀狀貧血癥發(fā)病率高，攜帶者也多。這些地區(qū)恰恰恰恰(qiqi)又是一種惡性瘧疾流行地區(qū)。分析表明，鐮刀狀貧血癥缺陷基因攜帶者又是一種惡性瘧疾流行地區(qū)。分析表明，鐮刀狀貧血癥缺陷基因攜帶者比正常人對(duì)惡性瘧疾有抗性。比正常人對(duì)惡性瘧疾有抗性。惡性瘧疾流行惡性瘧疾流行(lixng)地區(qū)地區(qū)鐮刀狀貧血病鐮刀狀貧血病基因基因(jyn)高頻地區(qū)高頻地區(qū)第9頁(yè)/共101頁(yè)第十頁(yè)，共101頁(yè)。顯性遺傳病顯性遺傳病裂手裂足裂手裂足 ( (龍蝦龍

7、蝦(ln xi)(ln xi)爪手爪手) )多指多指短指短指軟骨發(fā)育不全軟骨發(fā)育不全第10頁(yè)/共101頁(yè)第十一頁(yè)，共101頁(yè)。正常正常(zhngchng)(zhngchng)的手指的手指 短指短指第11頁(yè)/共101頁(yè)第十二頁(yè)，共101頁(yè)。 這種病的患者身體這種病的患者身體(shnt)(shnt)內(nèi)，編碼低密度內(nèi)，編碼低密度脂蛋白脂蛋白( LDL )( LDL )受體的基因突變。受體的基因突變。 LDL LDL受體分布在細(xì)胞表面，功能是把血流中的受體分布在細(xì)胞表面，功能是把血流中的 LDL LDL 吸收到細(xì)胞中來(lái)。吸收到細(xì)胞中來(lái)。LDL LDL 受體蛋白失去功能，便受體蛋白失去功能，便形成高膽固

8、醇血癥，進(jìn)一步造成動(dòng)脈粥樣硬化。形成高膽固醇血癥，進(jìn)一步造成動(dòng)脈粥樣硬化。家族家族(jiz)性高膽固醇血癥性高膽固醇血癥第12頁(yè)/共101頁(yè)第十三頁(yè)，共101頁(yè)。 正常人正常人 輕度輕度(qn d)(qn d)病癥病癥 嚴(yán)嚴(yán)重病癥重病癥第13頁(yè)/共101頁(yè)第十四頁(yè)，共101頁(yè)。正常正常(zhngchng)血血管管動(dòng)脈粥樣硬化動(dòng)脈粥樣硬化(ynghu)血管血管第14頁(yè)/共101頁(yè)第十五頁(yè)，共101頁(yè)。 患者表現(xiàn)患者表現(xiàn)(bioxin)(bioxin)為血凝過(guò)程受阻，常常為血凝過(guò)程受阻，常常在有傷口時(shí)，出血不止。在有傷口時(shí)，出血不止。 血凝機(jī)制包括一系列蛋白水解酶活化過(guò)程的級(jí)血凝機(jī)制包括一系列蛋白

9、水解酶活化過(guò)程的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。涉及十個(gè)左右凝血因子。其中凝血因子聯(lián)反應(yīng)。涉及十個(gè)左右凝血因子。其中凝血因子 和和 位于位于染色體上。血友病正是因?yàn)檫@兩染色體上。血友病正是因?yàn)檫@兩個(gè)因子之一的基因發(fā)生突變，所以血友病是基因位個(gè)因子之一的基因發(fā)生突變，所以血友病是基因位于于 X X染色體的隱性基因遺傳病。染色體的隱性基因遺傳病。血友病血友病第15頁(yè)/共101頁(yè)第十六頁(yè)，共101頁(yè)。 血友病家族的一個(gè)血友病家族的一個(gè)(y )(y )著名的例子是英國(guó)著名的例子是英國(guó)維多利亞女王維多利亞女王(1819(18191901)1901)家族。維多利亞女王身上家族。維多利亞女王身上的血友病缺陷基因的血友病缺陷基因使

10、凝血因子使凝血因子失活失活通過(guò)皇族通通過(guò)皇族通婚，傳遞到普魯士皇室，西班牙王室和俄羅斯王室。婚，傳遞到普魯士皇室，西班牙王室和俄羅斯王室。第16頁(yè)/共101頁(yè)第十七頁(yè)，共101頁(yè)。英國(guó)維多利亞女王英國(guó)維多利亞女王(nwng)(nwng)及其家族及其家族第17頁(yè)/共101頁(yè)第十八頁(yè)，共101頁(yè)。末代沙皇末代沙皇(shhung)尼古拉二世家庭尼古拉二世家庭第18頁(yè)/共101頁(yè)第十九頁(yè)，共101頁(yè)。(1)(1)單基因遺傳病的患者在人群中比例不高。單基因遺傳病的患者在人群中比例不高。 以上以上(yshng)(yshng)所說(shuō)的遺傳病都屬于單所說(shuō)的遺傳病都屬于單基因遺傳病。即病因明確地在于一對(duì)基因的基因

11、遺傳病。即病因明確地在于一對(duì)基因的突變或缺陷。單基因遺傳病的發(fā)病率較低，突變或缺陷。單基因遺傳病的發(fā)病率較低，幾百分之一至幾萬(wàn)分之一。幾百分之一至幾萬(wàn)分之一。染色體病染色體病 由于染色體畸變，包括染色體數(shù)目或結(jié)由于染色體畸變，包括染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)改變所致的遺傳病，稱為構(gòu)改變所致的遺傳病，稱為(chn wi)(chn wi)染染色體病。這種疾病已記錄有色體病。這種疾病已記錄有 500 500 多種，其中多種，其中，性染色體異常占，性染色體異常占 75 75，常染色體異常占，常染色體異常占 2525。如：先天愚型病是因?yàn)橛腥龡l。如：先天愚型病是因?yàn)橛腥龡l 21 21 號(hào)染號(hào)染色體所致。色體所致。第

12、19頁(yè)/共101頁(yè)第二十頁(yè)，共101頁(yè)。第20頁(yè)/共101頁(yè)第二十一頁(yè)，共101頁(yè)。先天愚型病患者有獨(dú)特先天愚型病患者有獨(dú)特(dt)的面部特征的面部特征第21頁(yè)/共101頁(yè)第二十二頁(yè)，共101頁(yè)。 經(jīng)過(guò)良好的訓(xùn)練經(jīng)過(guò)良好的訓(xùn)練, , 唐氏綜合癥患者唐氏綜合癥患者也能有幸福和豐富也能有幸福和豐富(fngf)(fngf)的生活的生活。第22頁(yè)/共101頁(yè)第二十三頁(yè)，共101頁(yè)。第23頁(yè)/共101頁(yè)第二十四頁(yè)，共101頁(yè)。 有的病受幾對(duì)基因控制，這類遺傳病發(fā)病與否有的病受幾對(duì)基因控制，這類遺傳病發(fā)病與否，不但取決遺傳，也在很大程度上受環(huán)境影響。，不但取決遺傳，也在很大程度上受環(huán)境影響。 相當(dāng)一部分常

13、見(jiàn)病或多發(fā)病，如：糖尿病、高相當(dāng)一部分常見(jiàn)病或多發(fā)病，如：糖尿病、高血壓、神經(jīng)血壓、神經(jīng)(shnjng)(shnjng)分裂癥、支氣管哮喘等，分裂癥、支氣管哮喘等，都屬多基因遺傳病。都屬多基因遺傳病。(2)(2)多基因多基因(jyn)(jyn)遺傳病遺傳病第24頁(yè)/共101頁(yè)第二十五頁(yè)，共101頁(yè)。2. 2. 感染感染(gnrn)(gnrn)(傳染傳染) )病病HIV HIV 病病 毒毒 模模 式式 圖圖第25頁(yè)/共101頁(yè)第二十六頁(yè)，共101頁(yè)。第26頁(yè)/共101頁(yè)第二十七頁(yè)，共101頁(yè)。SARS SARS 病病 毒毒第27頁(yè)/共101頁(yè)第二十八頁(yè)，共101頁(yè)。流感病毒流感病毒(Influe

14、nza Virus),(Influenza Virus),螺旋螺旋(luxun)(luxun)對(duì)稱，具對(duì)稱，具包膜。包膜。第28頁(yè)/共101頁(yè)第二十九頁(yè)，共101頁(yè)。HAHA，血凝素，血凝素NANA，神經(jīng)氨酸酶，神經(jīng)氨酸酶螺旋對(duì)稱核衣殼螺旋對(duì)稱核衣殼脂質(zhì)雙層膜脂質(zhì)雙層膜多聚酶多聚酶M1M1，基質(zhì)蛋白，基質(zhì)蛋白第29頁(yè)/共101頁(yè)第三十頁(yè)，共101頁(yè)。血血吸吸蟲(chóng)蟲(chóng)的的生生活活史史第30頁(yè)/共101頁(yè)第三十一頁(yè)，共101頁(yè)。瘧瘧 原原 蟲(chóng)蟲(chóng) 的的 生生 活活 史史第31頁(yè)/共101頁(yè)第三十二頁(yè)，共101頁(yè)。錐蟲(chóng)由昆蟲(chóng)錐蟲(chóng)由昆蟲(chóng)(knchng)傳布傳布, 寄生在人的腦中使病人昏昏寄生在人的腦中使病人

15、昏昏睡死。睡死。第32頁(yè)/共101頁(yè)第三十三頁(yè)，共101頁(yè)。真菌真菌( (霉菌和酵母霉菌和酵母) )霉霉 菌菌 皮膚、指甲真菌感染皮膚、指甲真菌感染(gnrn)(gnrn)白假絲酵母白假絲酵母 鵝口瘡鵝口瘡肺組織胞漿菌病肺組織胞漿菌病第33頁(yè)/共101頁(yè)第三十四頁(yè)，共101頁(yè)。侵侵蝕蝕牙牙齒齒(ych)的的釉釉質(zhì)質(zhì)而而形形成成空空洞洞。細(xì)細(xì)菌菌附附在在牙牙齒齒表表面面(biomin)，產(chǎn)產(chǎn)生生酸酸，第34頁(yè)/共101頁(yè)第三十五頁(yè)，共101頁(yè)。針針尖尖(zhn jin)上上的的大大腸腸桿桿菌菌第35頁(yè)/共101頁(yè)第三十六頁(yè)，共101頁(yè)。煙草煙草(ynco)花花葉病毒葉病毒腺病毒腺病毒噬菌體噬菌體

16、皰疹病毒皰疹病毒第36頁(yè)/共101頁(yè)第三十七頁(yè)，共101頁(yè)。，系禽流感系禽流感(li (li n)n)；n引起恐慌，全引起恐慌，全體雞鴨遭滅頂體雞鴨遭滅頂之災(zāi)。之災(zāi)。第37頁(yè)/共101頁(yè)第三十八頁(yè)，共101頁(yè)。正在正在(zhngzi)火化病牛以防止火化病牛以防止“瘋牛病瘋牛病”的傳播的傳播第38頁(yè)/共101頁(yè)第三十九頁(yè)，共101頁(yè)。二二. . 人類人類(rnli)(rnli)疾病的診斷與治療疾病的診斷與治療 利用利用PCRPCR技術(shù)技術(shù)(jsh)(jsh)或或PCRPCR與分子雜交標(biāo)記相結(jié)合，可以快速準(zhǔn)確地檢測(cè)出病原性物質(zhì)。與分子雜交標(biāo)記相結(jié)合，可以快速準(zhǔn)確地檢測(cè)出病原性物質(zhì)。第39頁(yè)/共10

17、1頁(yè)第四十頁(yè)，共101頁(yè)。檢測(cè)寄生蟲(chóng)感染診斷方法檢測(cè)寄生蟲(chóng)感染診斷方法(fngf)(fngf)比較比較方法方法優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)缺點(diǎn)顯微鏡檢查顯微鏡檢查簡(jiǎn)單易行，可直接觀察簡(jiǎn)單易行，可直接觀察到寄生蟲(chóng)的形態(tài)到寄生蟲(chóng)的形態(tài)速度慢、靈敏度低，對(duì)速度慢、靈敏度低，對(duì)經(jīng)驗(yàn)水平要求高、費(fèi)時(shí)、經(jīng)驗(yàn)水平要求高、費(fèi)時(shí)、費(fèi)共，無(wú)法辨別形態(tài)相費(fèi)共，無(wú)法辨別形態(tài)相似的寄生蟲(chóng)似的寄生蟲(chóng)體外培養(yǎng)、接種體外培養(yǎng)、接種能檢測(cè)到活的寄生蟲(chóng)，能檢測(cè)到活的寄生蟲(chóng)，并可檢測(cè)感染性和感染并可檢測(cè)感染性和感染烈度烈度速度慢，花費(fèi)高，寄生速度慢，花費(fèi)高，寄生蟲(chóng)可能難以進(jìn)行體外培蟲(chóng)可能難以進(jìn)行體外培養(yǎng)，且必須用動(dòng)物材料養(yǎng)，且必須用動(dòng)物材料抗體檢

18、測(cè)抗體檢測(cè)簡(jiǎn)單、快速、能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單、快速、能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化，可用于檢測(cè)大自動(dòng)化，可用于檢測(cè)大量的樣品量的樣品無(wú)法區(qū)分活體與處于潛無(wú)法區(qū)分活體與處于潛伏狀態(tài)的寄生蟲(chóng)，有時(shí)伏狀態(tài)的寄生蟲(chóng)，有時(shí)會(huì)有非特異性反應(yīng)會(huì)有非特異性反應(yīng)DNADNA雜交及雜交及PCRPCR快速靈敏，能夠?qū)崿F(xiàn)自快速靈敏，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化，可分辨不同種的動(dòng)化，可分辨不同種的寄生蟲(chóng)，不需要從前有寄生蟲(chóng)，不需要從前有寄生蟲(chóng)感染病史寄生蟲(chóng)感染病史花費(fèi)高，步驟多，無(wú)法花費(fèi)高，步驟多，無(wú)法區(qū)分活體和死的寄生蟲(chóng)，區(qū)分活體和死的寄生蟲(chóng)，有時(shí)會(huì)有假陽(yáng)性和假陰有時(shí)會(huì)有假陽(yáng)性和假陰性性第40頁(yè)/共101頁(yè)第四十一頁(yè)，共101頁(yè)。將單鏈目的DNA結(jié)合在膜上

19、加入探針DNA與目標(biāo)分子共同孵育沖洗掉多余的未結(jié)合探針檢測(cè)探針和目標(biāo)DNA形成的雜合分子第41頁(yè)/共101頁(yè)第四十二頁(yè)，共101頁(yè)。DNADNA指紋指紋(DNA Fingerprinting)(DNA Fingerprinting)指對(duì)待指對(duì)待(dudi)(dudi)測(cè)樣品中的測(cè)樣品中的DNADNA進(jìn)進(jìn)行分析所得到的具有特征性的分子雜交圖譜。行分析所得到的具有特征性的分子雜交圖譜。酶解為片段電泳放射自顯影第42頁(yè)/共101頁(yè)第四十三頁(yè)，共101頁(yè)。DNADNA指紋指紋(zhwn)(zhwn)帶型帶型圖圖在法庭在法庭(ftng)(ftng)上可用上可用 于謀于謀殺案取證殺案取證第43頁(yè)/共101

20、頁(yè)第四十四頁(yè)，共101頁(yè)。被告被告(bigo)(bigo)血樣血樣受害者血樣受害者血樣被告被告(bigo)(bigo)衣衣服上的血樣服上的血樣第44頁(yè)/共101頁(yè)第四十五頁(yè)，共101頁(yè)。 My father?My father?第45頁(yè)/共101頁(yè)第四十六頁(yè)，共101頁(yè)。 遺傳病的根治應(yīng)該是基因治療，但是基因治療的難度很高。遺傳病的根治應(yīng)該是基因治療，但是基因治療的難度很高。 1990 1990 年第一例基因治療臨年第一例基因治療臨床試驗(yàn)使腺苷酸脫氨酶床試驗(yàn)使腺苷酸脫氨酶(ADA)(ADA)基因進(jìn)入骨髓細(xì)胞，再送回病基因進(jìn)入骨髓細(xì)胞，再送回病人體內(nèi)，治療嚴(yán)重綜合人體內(nèi)，治療嚴(yán)重綜合(zngh)

21、(zngh)免疫缺免疫缺失癥失癥(SCID)(SCID)獲得初步效果。獲得初步效果。 1990 1990年，轉(zhuǎn)基因年，轉(zhuǎn)基因T T淋巴細(xì)胞注射淋巴細(xì)胞注射(zhsh)(zhsh)到人體骨髓組織中治療到人體骨髓組織中治療SCIDSCID。第46頁(yè)/共101頁(yè)第四十七頁(yè)，共101頁(yè)。 這個(gè)名叫這個(gè)名叫DavidDavid的男孩已近的男孩已近1010歲了歲了, ,他生下來(lái)他生下來(lái)(xi li)(xi li)就在隔離室中長(zhǎng)大。就在隔離室中長(zhǎng)大。 【SCIDSCID患兒】患兒】第47頁(yè)/共101頁(yè)第四十八頁(yè)，共101頁(yè)。找到致病基因；找到致病基因；克隆得到大量與致病基因相應(yīng)的正?；?；克隆得到大量與致病

22、基因相應(yīng)的正?；?；采取適當(dāng)方法把正?；蚍呕氐讲∪松眢w內(nèi)采取適當(dāng)方法把正?；蚍呕氐讲∪松眢w內(nèi)(t ni)去；去；進(jìn)入體內(nèi)進(jìn)入體內(nèi)(t ni)的正?；驊?yīng)正常表達(dá)。的正?；驊?yīng)正常表達(dá)?；蛑委煹谋匾蛑委煹谋匾?byo)(byo)步驟：步驟：第48頁(yè)/共101頁(yè)第四十九頁(yè)，共101頁(yè)?？寺〉玫娇寺〉玫?d do)(d do)正?；蛘；蛞圆《疽圆《?bngd)DNA(bngd)DNA為載體為載體正常正常(zhngchng)(zhngchng)基因轉(zhuǎn)入人體細(xì)胞基因轉(zhuǎn)入人體細(xì)胞再轉(zhuǎn)入病人身體再轉(zhuǎn)入病人身體第49頁(yè)/共101頁(yè)第五十頁(yè)，共101頁(yè)。Ashanti de Silva, Now

23、 13, was the first patient to be treated with gene therapy.重癥聯(lián)合重癥聯(lián)合(linh)(linh)免疫缺陷的基因治療免疫缺陷的基因治療 腺苷脫氨酶基因治療腺苷脫氨酶基因治療(1990)(1990)第50頁(yè)/共101頁(yè)第五十一頁(yè)，共101頁(yè)。 有時(shí)，補(bǔ)充必要的酶也很起作用。纖維性囊泡化病有時(shí)，補(bǔ)充必要的酶也很起作用。纖維性囊泡化病(CF)(CF)是美國(guó)白色人種中較為是美國(guó)白色人種中較為(jio wi)(jio wi)常見(jiàn)的遺傳病。病兒從肺、胰腺等處分泌粘液，阻礙呼吸、消化等功能。常見(jiàn)的遺傳病。病兒從肺、胰腺等處分泌粘液，阻礙呼吸、消化等

24、功能。5 5歲前可能因呼吸阻礙致死。歲前可能因呼吸阻礙致死。蛋白質(zhì)水平蛋白質(zhì)水平(shupng)治療治療 CF CF病兒吸入基因工程病兒吸入基因工程(jyn (jyn gngchng)gngchng)法制備的法制備的 DNA DNA 酶粉，癥狀酶粉，癥狀大為改善。大為改善。第51頁(yè)/共101頁(yè)第五十二頁(yè)，共101頁(yè)。三三. . 人類人類(rnli)(rnli)基因組計(jì)劃基因組計(jì)劃(HGP)(HGP) February 2001,The HGP consortium publishes its working draft in Nature (15 February), and Celera p

25、ublishes its draft in Science ( 16 February).第52頁(yè)/共101頁(yè)第五十三頁(yè)，共101頁(yè)。白宮白宮(BiGng)(BiGng)的慶典的慶典2000-6-26, Venter (left) & Collins (right)2000-6-26, Venter (left) & Collins (right)19981998年，年，VenterVenter成立了成立了CeleraCelera公司公司(n s)(n s)，參與競(jìng)爭(zhēng)，參與競(jìng)爭(zhēng)HGPHGP。CollinsCollins為美國(guó)為美國(guó)HGPHGP首席科首席科學(xué)家。學(xué)家。第53頁(yè)/共

26、101頁(yè)第五十四頁(yè)，共101頁(yè)。HGPHGP發(fā)展發(fā)展(fzhn)(fzhn)過(guò)程過(guò)程(1)(1)1986 1986 美美 Dulbecco Dulbecco首次提出首次提出(t ch)(t ch)了了“ “ 人類基因組工程人類基因組工程”。原計(jì)劃約。原計(jì)劃約10101515年完成，耗資年完成，耗資3030億美元，其宏偉的程度堪與億美元，其宏偉的程度堪與ManhattoManhatto原子彈計(jì)劃和原子彈計(jì)劃和AppoloAppolo登月計(jì)劃相提并論。登月計(jì)劃相提并論。 19901990年年4 4月美國(guó)宣布開(kāi)始實(shí)施人類基因組測(cè)序工作。月美國(guó)宣布開(kāi)始實(shí)施人類基因組測(cè)序工作。1999 1999 破譯出

27、人類第破譯出人類第2222號(hào)染色體的遺傳密碼。號(hào)染色體的遺傳密碼。2000 2000 完成了人類第完成了人類第2121號(hào)染色體的測(cè)序。號(hào)染色體的測(cè)序。預(yù)計(jì)從原定的預(yù)計(jì)從原定的20032003年年6 6月提前到月提前到20012001年年6 6月完成。月完成。第54頁(yè)/共101頁(yè)第五十五頁(yè)，共101頁(yè)。20002000年年6 6月月2626日美，英日美，英 , ,日，德，法，中六國(guó)共同宣布人類基因組工作草圖繪制成功。日，德，法，中六國(guó)共同宣布人類基因組工作草圖繪制成功。20002000：CeleraCelera公司完成果蠅基因組公司完成果蠅基因組(180Mb)(180Mb)的全部測(cè)序工作；德國(guó)和

28、日本的科學(xué)家公布了人類第的全部測(cè)序工作；德國(guó)和日本的科學(xué)家公布了人類第2121條染色體的測(cè)序結(jié)果；條染色體的測(cè)序結(jié)果；6 6月月2626日日HGPHGP與與CeleraCelera公司的領(lǐng)導(dǎo)人在白宮的慶祝儀式上共同宣布了人類基因組工作框架圖的完成，并約定將雙方公司的領(lǐng)導(dǎo)人在白宮的慶祝儀式上共同宣布了人類基因組工作框架圖的完成，并約定將雙方(shungfng)(shungfng)的研究成果同時(shí)發(fā)表；的研究成果同時(shí)發(fā)表；1212月，第一個(gè)植物基因組月，第一個(gè)植物基因組擬南芥基因組被全部測(cè)序，大小為擬南芥基因組被全部測(cè)序，大小為125Mb.125Mb.HGPHGP發(fā)展發(fā)展(fzhn)(fzhn)過(guò)程

29、過(guò)程(2)(2)第55頁(yè)/共101頁(yè)第五十六頁(yè)，共101頁(yè)。20012001年年2 2月，月，HGPHGP將自己測(cè)定的人類基因組工作框架圖發(fā)表在將自己測(cè)定的人類基因組工作框架圖發(fā)表在NatureNature(2001(2001，409409：6822)6822)上；上；CeleraCelera公司則將它們的成果發(fā)表在公司則將它們的成果發(fā)表在ScienceScience(2001(2001，291291：5507)5507)上。發(fā)表的上。發(fā)表的“工作框架圖工作框架圖”已能覆蓋人類基因組的已能覆蓋人類基因組的97%97%，其中至少，其中至少92%92%的序列已組裝的準(zhǔn)確無(wú)誤，并顯示的序列已組裝的準(zhǔn)

30、確無(wú)誤，并顯示(xinsh)(xinsh)其中只有其中只有3 3萬(wàn)到萬(wàn)到4 4萬(wàn)個(gè)編碼蛋白質(zhì)的基因，這是人類基因組研究的一個(gè)重要里程碑。萬(wàn)個(gè)編碼蛋白質(zhì)的基因，這是人類基因組研究的一個(gè)重要里程碑。20032003年年4 4月月1414日，美，英日，美，英 日，德，法，中六國(guó)科學(xué)家完成了人類基因組序列圖的繪制，實(shí)現(xiàn)了人類基因組計(jì)劃的所有目標(biāo)。日，德，法，中六國(guó)科學(xué)家完成了人類基因組序列圖的繪制，實(shí)現(xiàn)了人類基因組計(jì)劃的所有目標(biāo)。HGPHGP發(fā)展發(fā)展(fzhn)(fzhn)過(guò)程過(guò)程(3)(3)第56頁(yè)/共101頁(yè)第五十七頁(yè)，共101頁(yè)。20032003年人類表觀基因組計(jì)劃年人類表觀基因組計(jì)劃(Huma

31、n Epigenome Project )(Human Epigenome Project )于于1010月月7 7日正式啟動(dòng)。這是世界上首項(xiàng)針對(duì)控制人類基因日正式啟動(dòng)。這是世界上首項(xiàng)針對(duì)控制人類基因“開(kāi)開(kāi)”和和“關(guān)關(guān)”的主要化學(xué)變化進(jìn)行的圖譜繪制工作，它將幫助科學(xué)家建立人類遺傳與疾病之間的關(guān)鍵的主要化學(xué)變化進(jìn)行的圖譜繪制工作，它將幫助科學(xué)家建立人類遺傳與疾病之間的關(guān)鍵(gunjin)(gunjin)聯(lián)系。聯(lián)系。20042004年年1010月國(guó)際人類基因組計(jì)劃合作組織在月國(guó)際人類基因組計(jì)劃合作組織在NatureNature雜志上宣布誤差小于雜志上宣布誤差小于1010萬(wàn)分之一的人類基因組完成圖已

32、成功繪就。已將原來(lái)萬(wàn)分之一的人類基因組完成圖已成功繪就。已將原來(lái)1515萬(wàn)個(gè)萬(wàn)個(gè)“缺隙缺隙”減少到減少到341341個(gè)。完成圖顯示人類基因組只含有個(gè)。完成圖顯示人類基因組只含有2 22.52.5萬(wàn)個(gè)基因萬(wàn)個(gè)基因(30(30億億bp)bp)，比原來(lái)的估計(jì)要少。，比原來(lái)的估計(jì)要少。HGPHGP發(fā)展發(fā)展(fzhn)(fzhn)過(guò)程過(guò)程(3)(3)第57頁(yè)/共101頁(yè)第五十八頁(yè)，共101頁(yè)。美國(guó)美國(guó)(mi u)(mi u)：貢獻(xiàn)率為：貢獻(xiàn)率為54%54%英國(guó)英國(guó)(yn u)(yn u)：貢獻(xiàn)率為：貢獻(xiàn)率為33%33%日本日本(r bn)(r bn)：貢獻(xiàn)率為：貢獻(xiàn)率為7%7%法國(guó)：貢獻(xiàn)率為法國(guó)：貢獻(xiàn)率

33、為2.8%2.8%德國(guó)：貢獻(xiàn)率為德國(guó)：貢獻(xiàn)率為2.2%2.2%中國(guó)：貢獻(xiàn)率為中國(guó)：貢獻(xiàn)率為1%1% 6 6個(gè)國(guó)家參與了這項(xiàng)巨大科研工程，它們的科研貢獻(xiàn)率分別是：個(gè)國(guó)家參與了這項(xiàng)巨大科研工程，它們的科研貢獻(xiàn)率分別是：第58頁(yè)/共101頁(yè)第五十九頁(yè)，共101頁(yè)?；蚪M基因組(genome)(genome) 基因組是指人體所有遺傳信息的總和，攜帶有細(xì)胞或生物機(jī)基因組是指人體所有遺傳信息的總和，攜帶有細(xì)胞或生物機(jī)體體(jt)(jt)的一整套遺傳指令的核酸量稱為基因組。的一整套遺傳指令的核酸量稱為基因組。 在一種細(xì)胞內(nèi)存在的全部蛋白質(zhì)稱為蛋白質(zhì)組。在特定時(shí)間、特定環(huán)境和實(shí)驗(yàn)條件下基因在一種細(xì)胞內(nèi)存在的全

34、部蛋白質(zhì)稱為蛋白質(zhì)組。在特定時(shí)間、特定環(huán)境和實(shí)驗(yàn)條件下基因組活躍組活躍(huyu)(huyu)表達(dá)的蛋白質(zhì)為功能蛋白質(zhì)組表達(dá)的蛋白質(zhì)為功能蛋白質(zhì)組(Functiond Proteome)(Functiond Proteome)，蛋白質(zhì)組和功能蛋白質(zhì)，蛋白質(zhì)組和功能蛋白質(zhì)組是生命科學(xué)的新的研究?jī)?nèi)容組是生命科學(xué)的新的研究?jī)?nèi)容( (對(duì)象對(duì)象) )。蛋白質(zhì)組蛋白質(zhì)組(proteome)(proteome)基本概念基本概念 第59頁(yè)/共101頁(yè)第六十頁(yè)，共101頁(yè)。人體細(xì)胞的核型人體細(xì)胞的核型(Spectral Karyotype) (Spectral Karyotype) 1“基因組基因組(genom

35、e)”一詞是一詞是1920年年Winkles從從GENes和和chromosOMEs組成組成(z chn)的。泛指一的。泛指一個(gè)細(xì)胞或一個(gè)生物體的全部遺傳信息。在真核生物個(gè)細(xì)胞或一個(gè)生物體的全部遺傳信息。在真核生物，基因組是指一套，基因組是指一套(單倍體單倍體)染色體染色體DNA。 第60頁(yè)/共101頁(yè)第六十一頁(yè)，共101頁(yè)。第61頁(yè)/共101頁(yè)第六十二頁(yè)，共101頁(yè)。1人類基因組是指人的人類基因組是指人的2424條染色體條染色體(22(22條常染色體條常染色體2 2條性條性染色體染色體) )內(nèi)的全部?jī)?nèi)的全部DNADNA和線粒體和線粒體DNADNA，其中蘊(yùn)藏的信息決定，其中蘊(yùn)藏的信息決定了人類

36、個(gè)體發(fā)育、生殖、生長(zhǎng)、疾病、衰老、死亡了人類個(gè)體發(fā)育、生殖、生長(zhǎng)、疾病、衰老、死亡(swng)(swng)等所有生命現(xiàn)象。等所有生命現(xiàn)象。 第62頁(yè)/共101頁(yè)第六十三頁(yè)，共101頁(yè)。全部人類基因組約有全部人類基因組約有2.91Gbp 2.91Gbp ?；驍?shù)量約基因數(shù)量約3 34 4萬(wàn)萬(wàn)(26383(2638339114)39114)。目前已定位了。目前已定位了2.62.6萬(wàn)多個(gè)基因，但其中尚有萬(wàn)多個(gè)基因，但其中尚有42%42%的功能不明。的功能不明。 人類基因組中存在人類基因組中存在“熱點(diǎn)熱點(diǎn)”和大片和大片“荒漠荒漠”。編碼序列約占。編碼序列約占3%3%，非編碼序列約占，非編碼序列約占97

37、%97%。 35.3% 35.3%的基因組包含重復(fù)的序列。的基因組包含重復(fù)的序列。 人與人之間人與人之間99.99%99.99%的基因密碼是相同的。的基因密碼是相同的。 僅僅1%1%1.5%1.5%的人類基因帶有制造蛋白質(zhì)的指令的人類基因帶有制造蛋白質(zhì)的指令(zhlng)(zhlng)。 大約有大約有223223個(gè)基因可能是人類的脊椎動(dòng)物祖先生存時(shí)由細(xì)菌插入的序列。個(gè)基因可能是人類的脊椎動(dòng)物祖先生存時(shí)由細(xì)菌插入的序列。男性的基因突變率是女性的兩倍，而且大部分人類遺傳疾病是在男性的基因突變率是女性的兩倍，而且大部分人類遺傳疾病是在Y Y染色體上進(jìn)行的。染色體上進(jìn)行的。 人類基因組草圖初步人類基因

38、組草圖初步(chb)結(jié)論結(jié)論第63頁(yè)/共101頁(yè)第六十四頁(yè)，共101頁(yè)。Arabidopsisthaliana(mustard plant)2,500DrosophiaMelanogaster(fruit fly)13,061SaccharomycesCervisiae(bakers yeast)6,034CaenorhaboditisElegans(roundworn)19,099第64頁(yè)/共101頁(yè)第六十五頁(yè)，共101頁(yè)。HGPHGP的科學(xué)的科學(xué)(kxu)(kxu)目標(biāo)目標(biāo)第一：在制圖第一：在制圖(zh t)(zh t)的基礎(chǔ)上測(cè)序，最后獲得四張圖譜的基礎(chǔ)上測(cè)序，最后獲得四張圖譜( (遺傳

39、圖、物理圖、轉(zhuǎn)錄圖、序列圖遺傳圖、物理圖、轉(zhuǎn)錄圖、序列圖) )，這四張圖組成人類不同層次的、分子水平的，這四張圖組成人類不同層次的、分子水平的“第二張解剖圖第二張解剖圖”，成為人類認(rèn)識(shí)自我的新的知識(shí)源泉。，成為人類認(rèn)識(shí)自我的新的知識(shí)源泉。 遺傳圖遺傳圖 物理物理(wl)(wl)圖圖 轉(zhuǎn)錄圖轉(zhuǎn)錄圖 序列圖序列圖第二：第二：對(duì)基因組對(duì)基因組DNADNA的信息進(jìn)行解讀，即基因組功能信息的提取、鑒定和開(kāi)發(fā)利用，以及與此相關(guān)的數(shù)據(jù)資料和技術(shù)手段的儲(chǔ)存和使用，開(kāi)展的信息進(jìn)行解讀，即基因組功能信息的提取、鑒定和開(kāi)發(fā)利用，以及與此相關(guān)的數(shù)據(jù)資料和技術(shù)手段的儲(chǔ)存和使用，開(kāi)展“生物信息學(xué)生物信息學(xué)”、“功能基因組

40、學(xué)功能基因組學(xué)”、“蛋白質(zhì)組學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)” 的研究。的研究。第三：第三：對(duì)基因組研究的對(duì)基因組研究的倫理、法律和社會(huì)影響進(jìn)行探討倫理、法律和社會(huì)影響進(jìn)行探討(ELSI)(ELSI)。第65頁(yè)/共101頁(yè)第六十六頁(yè)，共101頁(yè)。人人體體(rnt)解解剖剖圖圖第66頁(yè)/共101頁(yè)第六十七頁(yè)，共101頁(yè)。遺傳遺傳(ychun)圖圖 以具有遺傳多態(tài)性的遺傳標(biāo)記為路標(biāo)以具有遺傳多態(tài)性的遺傳標(biāo)記為路標(biāo), ,以遺傳學(xué)距離為圖以遺傳學(xué)距離為圖距繪制的基因組圖。此處的遺傳多態(tài)性定義為在某個(gè)遺傳位距繪制的基因組圖。此處的遺傳多態(tài)性定義為在某個(gè)遺傳位點(diǎn)上具有一個(gè)以上的等位基因點(diǎn)上具有一個(gè)以上的等位基因, ,且其在群

41、體中出現(xiàn)的頻率均高且其在群體中出現(xiàn)的頻率均高于于1%1%。而遺傳學(xué)距離則是指在減數(shù)分裂事件中。而遺傳學(xué)距離則是指在減數(shù)分裂事件中, ,兩個(gè)兩個(gè)(lin (lin )位點(diǎn)之間進(jìn)行交換、重組的百分率位點(diǎn)之間進(jìn)行交換、重組的百分率, ,并規(guī)定并規(guī)定1%1%的重組率的重組率為為1 cM1 cM。多態(tài)性標(biāo)志多態(tài)性標(biāo)志第一代：第一代： 限制性酶切片段長(zhǎng)度多態(tài)性限制性酶切片段長(zhǎng)度多態(tài)性 ( ( restriction fragment length polymophismrestriction fragment length polymophism，RFLP )RFLP )第二代：簡(jiǎn)單第二代：簡(jiǎn)單(jind

42、n)(jindn)序列長(zhǎng)度多態(tài)性序列長(zhǎng)度多態(tài)性 ( simple sequence length ( simple sequence length polymophismpolymophism，SSLP)SSLP)第三代：?jiǎn)蝹€(gè)核苷酸多態(tài)性第三代：?jiǎn)蝹€(gè)核苷酸多態(tài)性 ( sequence ( sequence tagged sitetagged site，SNP)SNP)第67頁(yè)/共101頁(yè)第六十八頁(yè)，共101頁(yè)。 以一段已知核苷酸序列的以一段已知核苷酸序列的DNADNA片段為標(biāo)記片段為標(biāo)記, ,以以MbMb或或KbKb作為圖距繪制的基因組圖。該作為圖距繪制的基因組圖。該DNADNA片段稱序列標(biāo)記

43、位置片段稱序列標(biāo)記位置(sequence tagged site(sequence tagged site，STS)STS)。 物理圖的意義在于物理圖的意義在于STSSTS可把經(jīng)典遺傳學(xué)與細(xì)胞遺傳學(xué)的位點(diǎn)信息轉(zhuǎn)化為基因組位點(diǎn)的物理信息，基于可把經(jīng)典遺傳學(xué)與細(xì)胞遺傳學(xué)的位點(diǎn)信息轉(zhuǎn)化為基因組位點(diǎn)的物理信息，基于STSSTS位點(diǎn)信息的相連片段群又提供了研究區(qū)域的實(shí)驗(yàn)位點(diǎn)信息的相連片段群又提供了研究區(qū)域的實(shí)驗(yàn)(shyn)(shyn)材料，以這些片段的材料便可進(jìn)行該區(qū)域的基因組研究或在該區(qū)域?qū)ふ倚禄颉２牧?，以這些片段的材料便可進(jìn)行該區(qū)域的基因組研究或在該區(qū)域?qū)ふ倚禄?。物理物?wl)圖圖第68頁(yè)/共

44、101頁(yè)第六十九頁(yè)，共101頁(yè)。 把把mRNAmRNA先分離、定位，再轉(zhuǎn)錄成先分離、定位，再轉(zhuǎn)錄成 cDNA cDNA，這就構(gòu)成一張人類基因的轉(zhuǎn)錄圖，這就構(gòu)成一張人類基因的轉(zhuǎn)錄圖，cDNAcDNA片段又稱表達(dá)序列標(biāo)簽片段又稱表達(dá)序列標(biāo)簽(exprossed sequence tag(exprossed sequence tag，EST)EST)，因此轉(zhuǎn)錄圖也稱為表達(dá)序列圖。，因此轉(zhuǎn)錄圖也稱為表達(dá)序列圖。 由于由于cDNAcDNA具有具有(jyu)(jyu)組織、生理與發(fā)育階段的特異性，因此組織、生理與發(fā)育階段的特異性，因此ESTEST除提供序列信息外，同時(shí)也提供了該基因表達(dá)的組織、生理狀況與發(fā)

45、育階段的信息。除提供序列信息外，同時(shí)也提供了該基因表達(dá)的組織、生理狀況與發(fā)育階段的信息。轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄(zhun l)圖圖第69頁(yè)/共101頁(yè)第七十頁(yè)，共101頁(yè)。 人類基因組核苷酸序列圖即是分子水平的最高層次的、最詳盡的物理圖，由總長(zhǎng)度為人類基因組核苷酸序列圖即是分子水平的最高層次的、最詳盡的物理圖，由總長(zhǎng)度為1 1左右左右(zuyu)(zuyu)、約由、約由3131億核苷酸組成。當(dāng)前人類基因組全序列圖實(shí)際上是一個(gè)億核苷酸組成。當(dāng)前人類基因組全序列圖實(shí)際上是一個(gè)“代表性人類個(gè)體代表性人類個(gè)體”的序列圖，因?yàn)樗腥祟惢騻€(gè)體的基因位點(diǎn)都是相同的的序列圖，因?yàn)樗腥祟惢騻€(gè)體的基因位點(diǎn)都是相同的, ,

46、不同族種、不同個(gè)體的基因差異不同族種、不同個(gè)體的基因差異, ,以及以及“正常正常”與與“致病致病”基因的差異基因的差異, ,只是同一位點(diǎn)上的等位基因的差異。只是同一位點(diǎn)上的等位基因的差異。序列圖序列圖第70頁(yè)/共101頁(yè)第七十一頁(yè)，共101頁(yè)。對(duì)人基因組計(jì)劃對(duì)人基因組計(jì)劃(jhu)的質(zhì)疑的質(zhì)疑花這樣大力氣集中做一件事是否花這樣大力氣集中做一件事是否(sh fu)值得？值得？是否是否(sh fu)沖擊了生命科學(xué)其他重要問(wèn)題的研究？沖擊了生命科學(xué)其他重要問(wèn)題的研究？目前目前(mqin)(mqin)估計(jì)，估計(jì)，3 x 109 3 x 109 bpbp中中 僅僅 3 3 編碼蛋白質(zhì)編碼蛋白質(zhì) 97 9

47、7 不編碼蛋白質(zhì)不編碼蛋白質(zhì)第71頁(yè)/共101頁(yè)第七十二頁(yè)，共101頁(yè)。 人類基因組計(jì)劃與人類基因組計(jì)劃與“蔓哈頓蔓哈頓”原子彈計(jì)劃、原子彈計(jì)劃、“阿波羅阿波羅”登月計(jì)劃，并登月計(jì)劃，并稱為自然科學(xué)史上的三大計(jì)劃，但是人類基因組計(jì)劃對(duì)人類自身的影響將稱為自然科學(xué)史上的三大計(jì)劃，但是人類基因組計(jì)劃對(duì)人類自身的影響將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)另兩項(xiàng)計(jì)劃。因?yàn)槿祟惢蛱N(yùn)涵有人類生、老、病、死的絕大多遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)另兩項(xiàng)計(jì)劃。因?yàn)槿祟惢蛱N(yùn)涵有人類生、老、病、死的絕大多數(shù)遺傳信息，破譯它將為疾病的診斷、新藥物的研究開(kāi)發(fā)和新的疾病治療數(shù)遺傳信息，破譯它將為疾病的診斷、新藥物的研究開(kāi)發(fā)和新的疾病治療方法的探索帶來(lái)革命性的變革，所

48、以解碼人類基因組又被喻為生物的方法的探索帶來(lái)革命性的變革，所以解碼人類基因組又被喻為生物的“圣圣杯杯” ” 。 但是，科學(xué)是一柄雙刃劍，科學(xué)既可以為人類造福但是，科學(xué)是一柄雙刃劍，科學(xué)既可以為人類造福(zof)(zof)，也可能，也可能為人類帶來(lái)災(zāi)難，尤其象人類基因組計(jì)劃這樣對(duì)人類本身影響重大的科學(xué)為人類帶來(lái)災(zāi)難，尤其象人類基因組計(jì)劃這樣對(duì)人類本身影響重大的科學(xué)項(xiàng)目，已經(jīng)比任何科學(xué)研究計(jì)劃引出了更多對(duì)法律、倫理、國(guó)家安全的挑項(xiàng)目，已經(jīng)比任何科學(xué)研究計(jì)劃引出了更多對(duì)法律、倫理、國(guó)家安全的挑戰(zhàn)。戰(zhàn)。HGPHGP對(duì)人類對(duì)人類(rnli)(rnli)的影響的影響第72頁(yè)/共101頁(yè)第七十三頁(yè)，共101

49、頁(yè)。(1)(1)將帶動(dòng)一場(chǎng)醫(yī)學(xué)革命將帶動(dòng)一場(chǎng)醫(yī)學(xué)革命 用基因圖譜看病用基因圖譜看病 基因藥物治病基因藥物治病 基因檢測(cè)預(yù)防隱患基因檢測(cè)預(yù)防隱患(ynhun) (ynhun) 基因治療疾病基因治療疾病(2)(2)獲取了操縱生命獲取了操縱生命(shngmng)(shngmng)的工具的工具 控制生命控制生命(shngmng)(shngmng)的孕育的孕育優(yōu)生優(yōu)育優(yōu)生優(yōu)育 延長(zhǎng)人的壽命延長(zhǎng)人的壽命 選擇最佳生活環(huán)境選擇最佳生活環(huán)境(3)(3)得以進(jìn)行精確的個(gè)體鑒定得以進(jìn)行精確的個(gè)體鑒定 基因身份證基因身份證 生物考古生物考古(4)(4)將帶來(lái)將帶來(lái)巨大的商機(jī)巨大的商機(jī) 生物制藥生物制藥 器官培植器官

50、培植第73頁(yè)/共101頁(yè)第七十四頁(yè)，共101頁(yè)。 社會(huì)平等與基因歧視社會(huì)平等與基因歧視(qsh)(qsh) 科技進(jìn)步與基因技術(shù)濫用科技進(jìn)步與基因技術(shù)濫用 社會(huì)公正與基因成果利益的均等分配社會(huì)公正與基因成果利益的均等分配 技術(shù)的不確定性和基因安全技術(shù)的不確定性和基因安全HGP HGP 可能可能(knng)(knng)給人類帶來(lái)的隱患給人類帶來(lái)的隱患第74頁(yè)/共101頁(yè)第七十五頁(yè)，共101頁(yè)。20022002，中國(guó)楊煥明等在，中國(guó)楊煥明等在ScienceScience發(fā)表了水稻發(fā)表了水稻(shudo)(shudo)全基因組框架全基因組框架序列圖序列圖基因總數(shù)：基因總數(shù)：46022556154602

51、255615，約為人類的，約為人類的2 2倍；倍；其中其中10,00010,000個(gè)基因的功能已確定；個(gè)基因的功能已確定；水稻水稻(shudo)(shudo)的的“垃圾垃圾”序列多位于基因外，人類的序列多位于基因外，人類的“垃圾垃圾”序列多序列多位于基因內(nèi)；位于基因內(nèi)；楊煥明博士楊煥明博士(bsh)第75頁(yè)/共101頁(yè)第七十六頁(yè)，共101頁(yè)。水稻第四號(hào)染色體測(cè)序?qū)＜夜に镜谒奶?hào)染色體測(cè)序?qū)＜夜ぷ鹘M組長(zhǎng)、中科院國(guó)家基因研作組組長(zhǎng)、中科院國(guó)家基因研究中心究中心(zhngxn)韓斌博士韓斌博士中、美、日、法等中、美、日、法等1010個(gè)國(guó)家和地區(qū)的科學(xué)家于個(gè)國(guó)家和地區(qū)的科學(xué)家于20052005年年8

52、8月月11 11日在日在Nature Nature 雜志發(fā)表了水稻雜志發(fā)表了水稻(shudo)(shudo)基因組基因組“精細(xì)圖精細(xì)圖”，覆蓋率達(dá)，覆蓋率達(dá)95.395.3，國(guó)對(duì)國(guó)際水稻，國(guó)對(duì)國(guó)際水稻(shudo)(shudo)基因組計(jì)劃的貢獻(xiàn)率達(dá)基因組計(jì)劃的貢獻(xiàn)率達(dá)2020。共。共定位了定位了37,50037,500個(gè)基因，還率先在動(dòng)植物中完成了對(duì)著絲粒的測(cè)序個(gè)基因，還率先在動(dòng)植物中完成了對(duì)著絲粒的測(cè)序 。第76頁(yè)/共101頁(yè)第七十七頁(yè)，共101頁(yè)。由美國(guó)、以色列、德國(guó)、意大利和西班牙的由美國(guó)、以色列、德國(guó)、意大利和西班牙的6767名科學(xué)家組成的國(guó)際黑猩猩基因測(cè)序與分析聯(lián)盟初步完成了黑猩猩基

53、因組序列草圖與人類基因組序列的比較名科學(xué)家組成的國(guó)際黑猩猩基因測(cè)序與分析聯(lián)盟初步完成了黑猩猩基因組序列草圖與人類基因組序列的比較(bjio)(bjio)工作。工作。黑猩猩和人類基因組的黑猩猩和人類基因組的DNADNA序列相似性達(dá)到序列相似性達(dá)到9999；即使考慮到；即使考慮到DNADNA序列插入或刪除，兩者的相似性也有序列插入或刪除，兩者的相似性也有9696 。在。在20052005年年9 9月月1 1日出版的日出版的 Nature Nature 雜志和雜志和9 9月月2 2日出版的日出版的 Science Science 雜志都以這項(xiàng)重大的研究成果作為封面文章。雜志都以這項(xiàng)重大的研究成果作為

54、封面文章。第77頁(yè)/共101頁(yè)第七十八頁(yè)，共101頁(yè)。第78頁(yè)/共101頁(yè)第七十九頁(yè)，共101頁(yè)。四四. . 后基因組時(shí)代后基因組時(shí)代(shdi)(shdi)后基因組時(shí)代特點(diǎn)：后基因組時(shí)代特點(diǎn)：第79頁(yè)/共101頁(yè)第八十頁(yè)，共101頁(yè)。前基因組時(shí)代前基因組時(shí)代(shdi)的的“釣魚(yú)釣魚(yú)”和后基因組時(shí)代和后基因組時(shí)代(shdi)的的“撈魚(yú)撈魚(yú)”第80頁(yè)/共101頁(yè)第八十一頁(yè)，共101頁(yè)。后基因組時(shí)代后基因組時(shí)代(shdi)研究的重要方研究的重要方向向1. 1. 單基因遺傳病的致病基因研究和基因診斷單基因遺傳病的致病基因研究和基因診斷2. 2. 復(fù)雜性疾病的相關(guān)基因研究和疾病易感性分析復(fù)雜性疾病的

55、相關(guān)基因研究和疾病易感性分析3. 3. 藥物基因組學(xué)研究與個(gè)體化治療藥物基因組學(xué)研究與個(gè)體化治療4. 4. 人類功能基因組學(xué)研究人類功能基因組學(xué)研究 5. 5. 基于基因組的新型藥物基于基因組的新型藥物(Genome-based drug)(Genome-based drug)6. 6. 基因治療基因治療7. 7. 生物生物(shngw)(shngw)信息學(xué)信息學(xué)(Bioinformatics)(Bioinformatics)8. 8. 蛋白質(zhì)組學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué) (Proteomics) (Proteomics)9. 9. 結(jié)構(gòu)基因組學(xué)結(jié)構(gòu)基因組學(xué)10. 10. 模式生物模式生物(shngw)(s

56、hngw)和病原生物和病原生物(shngw)(shngw)基因組基因組學(xué)學(xué)第81頁(yè)/共101頁(yè)第八十二頁(yè)，共101頁(yè)。1. 1. 單基因遺傳病的致病基因研究單基因遺傳病的致病基因研究(ynji)(ynji)和基因診斷和基因診斷 我國(guó)有豐富我國(guó)有豐富(fngf)的疾病資源，特別是一些我國(guó)特有的單基因遺傳病家系，可提供良好的基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)新的致病基因。的疾病資源，特別是一些我國(guó)特有的單基因遺傳病家系，可提供良好的基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)新的致病基因。單基因單基因(jyn)遺傳病和復(fù)雜疾病遺傳病和復(fù)雜疾病第82頁(yè)/共101頁(yè)第八十三頁(yè)，共101頁(yè)。2. 2. 復(fù)雜性疾病復(fù)雜性疾病(jbng)(jbng)的相關(guān)基因研究和疾

57、病的相關(guān)基因研究和疾病(jbng)(jbng)易感性分析易感性分析 在復(fù)雜性疾病的中，由于基因的變異加環(huán)境和生活習(xí)慣等因在復(fù)雜性疾病的中，由于基因的變異加環(huán)境和生活習(xí)慣等因素素(yn s)(yn s)的共同影響，使得每個(gè)人對(duì)不同的疾病的易感性不同的共同影響，使得每個(gè)人對(duì)不同的疾病的易感性不同。 基因變異的一個(gè)重要的指標(biāo)是單核苷酸多態(tài)性?；蜃儺惖囊粋€(gè)重要的指標(biāo)是單核苷酸多態(tài)性。 單核苷酸多態(tài)性單核苷酸多態(tài)性(Single (Single Nucleotide PolymorphismsNucleotide Polymorphisms，SNPs)SNPs) 不同個(gè)體間在基因水平上不同個(gè)體間在基因

58、水平上的單核苷酸變異，平均的單核苷酸變異，平均(pngjn)(pngjn)每每10001000對(duì)堿基出現(xiàn)對(duì)堿基出現(xiàn)一個(gè)一個(gè)SNP, 2SNP, 2個(gè)無(wú)關(guān)個(gè)體間有個(gè)無(wú)關(guān)個(gè)體間有300300萬(wàn)萬(wàn)SNPsSNPs。第83頁(yè)/共101頁(yè)第八十四頁(yè)，共101頁(yè)。SNPSNP研究為了解疾病的發(fā)病機(jī)理，疾病的診斷及疾病研究為了解疾病的發(fā)病機(jī)理，疾病的診斷及疾病易感性研究提供基礎(chǔ)。易感性研究提供基礎(chǔ)。位于外顯子區(qū)并改變氨基酸序列的位于外顯子區(qū)并改變氨基酸序列的SNPSNP以及位于基因以及位于基因表達(dá)調(diào)控區(qū)的表達(dá)調(diào)控區(qū)的SNPSNP可能具有重要臨床意義和功能可能具有重要臨床意義和功能(gngnng)(gngnn

59、g)意義。意義。生物信息學(xué)可提供生物信息學(xué)可提供SNPSNP的數(shù)據(jù)庫(kù)和功能的數(shù)據(jù)庫(kù)和功能(gngnng)(gngnng)預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)。第84頁(yè)/共101頁(yè)第八十五頁(yè)，共101頁(yè)。3. 3. 藥物藥物(yow)(yow)基因組學(xué)研究與個(gè)體化治療基因組學(xué)研究與個(gè)體化治療 在臨床上對(duì)同樣一種疾病使用同一種藥物，不同的個(gè)體對(duì)藥物的敏感性和毒性反應(yīng)在臨床上對(duì)同樣一種疾病使用同一種藥物，不同的個(gè)體對(duì)藥物的敏感性和毒性反應(yīng)(fnyng)(fnyng)有很大的區(qū)別，這種區(qū)別主要由基因決定的有很大的區(qū)別，這種區(qū)別主要由基因決定的, ,特別是藥物靶點(diǎn)基因、藥物代謝基因等的單核苷酸多態(tài)性，影響了藥物作用的強(qiáng)弱和藥物代

60、謝的不同。特別是藥物靶點(diǎn)基因、藥物代謝基因等的單核苷酸多態(tài)性，影響了藥物作用的強(qiáng)弱和藥物代謝的不同。第85頁(yè)/共101頁(yè)第八十六頁(yè)，共101頁(yè)。我爸爸我爸爸(b b)給你爸爸給你爸爸(b b)開(kāi)過(guò)同樣的藥！開(kāi)過(guò)同樣的藥！第86頁(yè)/共101頁(yè)第八十七頁(yè)，共101頁(yè)。疾病診斷疾病診斷藥物藥物(yow)1(yow)1藥物藥物(yow)2(yow)2藥物藥物(yow)3(yow)3疾病診斷疾病診斷藥物藥物1 1藥物藥物2 2藥物藥物3 3藥物敏感性測(cè)定藥物敏感性測(cè)定目前的疾病治療目前的疾病治療將來(lái)的疾病治療將來(lái)的疾病治療第87頁(yè)/共101頁(yè)第八十八頁(yè)，共101頁(yè)。4. 4. 人類功能人類功能(gngnng)(gng