醫(yī)藥生物技術(shù)課件

第五章醫(yī)藥生物技術(shù)5-1人類基因體計劃5-2基因治療5-3免疫作用5-4干細胞5-5組織工程5-6制藥與生物技術(shù)5-7藥物基因體學(xué)5-8中草藥人類基因體計劃HumanGenomeProject(HGP)

約翰薩爾斯頓JohnE.Sulston(影片:HGP.mpg)100兆細胞、30億鹼基對97%功能不明(?)1.1%表現(xiàn)序列(exons)外顯子

24%內(nèi)含子(introns)75%基因序列沒有實際作用或功能未知人與人差異<0.1%（？>0.5%）與黑猩猩相同性98.8%基因總數(shù)2.0-2.5萬重要發(fā)現(xiàn)人類基因數(shù)一人類基因數(shù)二人類基因數(shù)三人類染色體圖譜二參考資料：/projects/genome/guide/human/5-2基因治療1990NIH腺苷脫氨酶(ADA,adenosinedeaminase)基因(deoxyinosine與deoxyadenosine沒有辦法代謝成inosine與adenosine，而積累的adenosine將會造成T細胞失去功能，進而喪失身體細胞免疫的作用)↓+反轉(zhuǎn)錄病毒↓T淋巴球↓送回體內(nèi)體外Invitro活體Invivo體內(nèi)生合成denovo將一外來DNA送入細胞內(nèi)，藉以治療基因缺陷或突變所引起的疾病病毒載體-危險性、效率高反轉(zhuǎn)錄病毒:RNA→DNA插入宿主染色體(隨機)，產(chǎn)生變異或造成不具功能腺病毒:同源基因重組、問題-產(chǎn)生發(fā)炎反應(yīng)腺病毒關(guān)聯(lián)載體：限制-轉(zhuǎn)殖基因有限皰皮疹毒：缺點-病毒本身太復(fù)雜非病毒載體-安全性高、效率差物理方式:基因槍導(dǎo)入法、電穿孔法、直接將DNA打入肌肉(DNA疫苗)化學(xué)方式:微脂粒導(dǎo)入法(表現(xiàn)皆短暫性)、磷酸鈣沉淀法(利用細胞的胞飲作用)基因治療常用的方法基因治療標(biāo)的細胞的種類體細胞基因治療法僅修正體細胞對生殖細胞沒有影響生殖細胞基因療法除了修正體細胞影響生殖細胞可遺傳基因治療的應(yīng)用范圍癌癥治療使用免疫調(diào)控基因：細胞激素基因送入癌細胞→癌癥疫苗→疫苗打入動物體→誘發(fā)宿主的免疫系統(tǒng)辨識癌細胞送入自殺基因-配合藥物作用引入抑癌或細胞凋亡基因使用抗血管生成因子：利用反義(anti-sense)RNA(p53gene.mpg)感染性疾病治療送入感染處抑制病原菌基因表現(xiàn)遺傳疾病治療技術(shù)限制-單一基因疾病心臟血管疾病治療利用某些自殺基因消除增生的血管細胞(影片:tga.mpg)基因治療所遭遇的困難基因嵌入細胞的效率不佳，反轉(zhuǎn)錄病毒外，其它不盡理想基因能否表現(xiàn)?基因重組導(dǎo)致癌癥的發(fā)生癌癥形成的原因相當(dāng)?shù)膹?fù)雜細胞核基因的異常是導(dǎo)致癌癥發(fā)生的基本原因在人體細胞中，所有謂的致癌基因(oncogen)和抑癌基因(tumorsuppressorgene)。致癌基因或是抑癌基因的缺損或是變異容易導(dǎo)致癌癥的發(fā)生(影片:cancer.mpg)癌癥發(fā)生的相關(guān)危險因子遺傳家族性大腸息肉癥(Familialpolyposissyndrome)（大腸癌）母親或是姊妹有乳癌患者，則罹患乳癌的比率也會大為提高放射線核爆生還者罹患血癌的比例大為提高放射線碘容易引起甲狀腺癌癌癥的形成原因

B型、C型肝炎病毒帶原者較常人易引起肝癌Epstein-Barr病毒易引起B(yǎng)urkitt氏淋巴瘤(Burkitt＇slymphoma)人類乳突病毒(Humanpapillomavirus)易引起子宮頸癌HTLV-1人類T細胞白血球第一型病毒感染者有一小部份會發(fā)生T細胞淋巴瘤(細菌感染)胃中特殊的幽門桿菌(Helicobacterpylori)和淋巴瘤(MALToma)化學(xué)或藥物刺激黃麴毒素易引起肝癌石綿易引起肺癌和間皮瘤(mesothelioma)芳香族化合物和膀胱癌的關(guān)系也曾被報告過病毒感染

長期動情激素(estrogen)的刺激是子宮內(nèi)膜癌和乳癌的危險因子之一所以初經(jīng)早、停經(jīng)晚、和未生育小孩的婦女，其動情激素的刺激較久，發(fā)生子宮內(nèi)膜癌和乳癌的機會較高飲食因素多食用青菜水果纖維素等已被證實有效降低癌癥的發(fā)生率飲食中過多脂肪容易肥胖，而肥胖容易導(dǎo)致脂溶性致癌毒性物質(zhì)囤積在身體中有較高的致癌機會過多的腌制食物，其致癌物質(zhì)，如亞硝胺類等，也會增加，因而提高致癌的機會激素刺激

不良的行為，如抽煙、喝酒等，會增加肺癌和食道癌的發(fā)生機會多重性伴侶及危險性性行為等，會增加感染人類乳突病毒的機會，因而增加子宮頸癌的發(fā)生率行為因素

96年國內(nèi)十大死因惡性腫瘤占28.9%心臟疾病占9.3%腦血管疾病占9.2%糖尿病占7.3%事故傷害占5.1%肺炎占4.2%慢性肝病及肝硬化占3.7%腎炎、腎徵候群及腎性病變占3.7%自殺占2.8%上血壓性疾病占1.4%男性前十大惡性腫瘤種類肝癌、肺癌、結(jié)腸直腸癌、口腔癌、胃癌、食道癌、攝護腺癌、胰臟癌、非何杰金淋巴癌、鼻咽癌女性前十大惡性腫瘤種類肺癌、肝癌、結(jié)腸直腸癌、女性乳癌、胃癌、子宮頸癌、胰臟癌、非何杰金淋巴癌、膽囊癌、卵巢癌基礎(chǔ)免疫觀念一細胞免疫與體液免疫細胞免疫:胸腺細胞主導(dǎo)殺手細胞:直接辨識病原輔助者細胞:幫助B細胞產(chǎn)生抗體體液免疫:B細胞主導(dǎo)(產(chǎn)生抗體的細胞)

抗體可辨識抗原主動免疫與被動免疫主動免疫:接觸抗原后自行產(chǎn)生免疫反應(yīng)，產(chǎn)生記憶反應(yīng)被動免疫:注射抗體所誘發(fā)非專一性免疫反應(yīng)（先天免疫）反應(yīng)介質(zhì)補體發(fā)炎介質(zhì)殺菌物質(zhì)反應(yīng)細胞顆粒球（嗜中、酸、鹼性球）巨噬細胞自然殺手細胞肥大細胞專一性免疫反應(yīng)（后天免疫）反應(yīng)介質(zhì)免疫球蛋白（抗體）細胞激素細胞毒殺因子反應(yīng)細胞抗原呈現(xiàn)細胞輔助型T細胞毒殺型T細胞B淋巴球基礎(chǔ)免疫觀念二免疫細胞起源：淋巴系統(tǒng)與造血系統(tǒng)一免疫細胞起源：淋巴系統(tǒng)與造血系統(tǒng)二（影片:immuno.mpg）（曾哲明,2006)(影片:immuno1.mpg)嚴(yán)重急性呼吸道癥候群(SARS)SevereAcuteRespiratorySyndrome冠狀病毒CORONAVIRUSES最適生長溫度33-35℃次易引發(fā)普通感冒的病毒僅有兩株分離的人類病毒株核酸：正股RNA、套膜、80-160nm演化分析歸類為第四類冠狀病毒基因體+RNA-27,000-31,000nt重癥患者肺部嚴(yán)重纖維化、呼吸衰竭

反轉(zhuǎn)錄聚合酶連鎖反應(yīng)（RT-PCR）將RNA反轉(zhuǎn)錄成DNA，再繼續(xù)將DNA數(shù)量放大分離病毒→RT-PCR→定序比對即時PCR檢測技術(shù)(Real-TimePCR)傳統(tǒng)PCR需要時間較久、解析度差、低正確性、低敏感度、無自動化、結(jié)果無法量化利用螢光訊號，即時監(jiān)測反應(yīng)免疫螢光抗體法(indirectfluorescentantibodytest,IFA)測病人血清中有無病毒抗體冠狀病毒檢驗方法

需要時間較久 瓊膠解析度差（需差10倍） 低正確性 低敏感度 無自動化 只鑒別大小 結(jié)果無法量化 僅呈現(xiàn)PCR最后的結(jié)果Real-TimePCR可改善上述的缺點傳統(tǒng)PCRReal-timePCR微生物或其表面抗原制作成對抗此病原的物質(zhì)具專一性可使免疫系統(tǒng)產(chǎn)生反應(yīng)與記憶為主動免疫人類免疫缺乏病毒（HIV）會引以愛滋病到目前無法制造出有效的疫苗WHY?突變速率太快多種躲避人體免疫系統(tǒng)偵測的策略疫苗(影片:hiv.mpg)單株抗體抗體通常只與抗原上的一小段胺基酸結(jié)合此小段胺基酸稱為抗原決定位(antigenicdeterminant)大分子量抗原-多抗原決定位(多價抗原)單一抗體VS抗原之抗原決定位-提高免疫效率一種B細胞一種抗體，挑出所要之B細胞大量培養(yǎng)均質(zhì)抗體稱為單株抗體(monoclonalantibody)細胞融合技術(shù)將不同的生物細胞染色體+細胞質(zhì)融合雜交細胞(融合瘤細胞hybridoma)

單株抗體+藥物 ↓ 癌細胞為抗原單株抗體的制作流程參考資料：/immune/14a.gif干細胞定義：一群尚未分化的細胞，可分化成特定組織全能干細胞：每個細胞均可發(fā)育成一完整生物體多能干細胞：可發(fā)育成特定組織如：血液干細胞、神經(jīng)干細胞、皮膚干細胞來源:人類胚胎囊胚期的內(nèi)細胞質(zhì)團，稱人類胚胎干細胞胎兒的生殖組織培養(yǎng)(經(jīng)捐贈者同意)(影片:stemcell.mpg)(影片:differ.mpg)干細胞的應(yīng)用一疾病移植細胞阿茲海默癥神經(jīng)細胞脊椎損傷神經(jīng)細胞腦中風(fēng)神經(jīng)細胞糖尿病胰島細胞心臟疾病心肌細胞白血病造血細胞視網(wǎng)膜黃斑病變視網(wǎng)膜細胞眼睛輪狀細胞缺損眼睛輪狀干細胞骨關(guān)節(jié)炎軟骨細胞帕金森氏癥多巴胺性神經(jīng)元干細胞的應(yīng)用二2006瑞士科學(xué)家利用羊水中的干細胞培育出心臟瓣膜2007荷蘭科學(xué)家進行『細胞造肉』工程肌胚細胞→加入養(yǎng)分→網(wǎng)片生長→肌肉纖維無化學(xué)添加物、生長激素、抗生素臍帶血可發(fā)育成血液及免疫系統(tǒng)細胞可恢復(fù)造血系統(tǒng)(取代骨髓移植)胚胎=人臍帶血干細胞分化能力差衛(wèi)生署胚胎干細胞研究倫理規(guī)范胚胎干細胞的來源限制自然流產(chǎn)的胚胎組織符合優(yōu)生保健規(guī)定之人工流產(chǎn)的胚胎組織人工生殖后得銷毀之胚胎(未滿14天)不得提供精卵（通過人工授精制造胚胎供研究用）細胞核轉(zhuǎn)殖術(shù)制造之胚胎再審議無償提供，不得以復(fù)制人為研究目的人體試驗研究-治療疾病與改善病情胚胎干細胞VS倫理問題復(fù)制的相關(guān)進展復(fù)制技術(shù)體細胞的細胞核經(jīng)由體細胞核轉(zhuǎn)殖到卵母細胞而產(chǎn)生的囊胚可發(fā)育出活的個體可培養(yǎng)成胚胎干細胞暗示了卵母細胞的細胞質(zhì)可能含有一些因子可以將轉(zhuǎn)殖后的體細胞核重新引導(dǎo)，導(dǎo)致到具有多能性的狀態(tài)2006年日本京都大學(xué)山中伸（ShinyaYamanaka)教授將四種基因Oct4、Sox2、c-Myc、Klf4轉(zhuǎn)殖到老鼠已經(jīng)分化的纖維母細胞已分化的纖維組織母細胞重新設(shè)置變回干細胞組織工程將特殊細胞培植在骨架上，重建特定的組織或器官。最早產(chǎn)品人工皮膚主要市場：整形外科、傷口療護、心血管疾病優(yōu)點:用少量組織體外增殖量身訂做器官原貌易克服排斥問題現(xiàn)況與未來軟骨、血管、皮膚、神經(jīng)組織……..人造手結(jié)合基因工程和干細胞技術(shù)(影片:tissue.mpg)組織工程的要素細胞自體細胞、同種細胞、異種細胞、干細胞、基因改造細胞人工細胞外間質(zhì)可分解天然或合成高分子材料多孔性結(jié)構(gòu)膠原蛋白、藻膠酸、幾丁質(zhì)合成聚合物-聚乳酸生長信息需有傳達細胞貼附、增生、遷徙、分化的各種信息因子(影片:material.mpg)已上市之重要組織工程產(chǎn)品一產(chǎn)品名適應(yīng)癥上市情形傷口療護應(yīng)用Regeanex糖尿病足潰瘍美國1997Apligraf皮膚取代物美國1998Puraply傷口敷料美國2001OrCel皮膚取代物美國2001EpiCel燒燙傷北美、歐洲EpiDex皮膚取代物德國、澳大利亞、瑞士MelanoSeed皮膚色素取代物德國已上市之重要組織工程產(chǎn)品二