第八章

疾病與人類健康疾病和人類健康第1頁疾病發生直接或間接與基因相關經典單基因病：主要病因是某個基因位點上產生了缺點等位基因，如：地中海貧血、白化病多基因病：包括多個基因及調控這些基因表示環境因子之間相互作用，如：高血壓、糖尿病取得性基因病：主要是由病源微生物感染引發傳染病，如肝炎、艾滋病疾病和人類健康第2頁一、癌基因

指能在體外引發細胞轉化、在體內誘發腫瘤基因，包含病毒癌基因和細胞癌基因，二者都來自細胞原癌基因。二、原癌基因三、抑癌基因四、基因互作與癌基因表示8.1腫瘤與癌癥疾病和人類健康第3頁一、癌基因(oncogene)

按起源不一樣分為：病毒癌基因(virusoncogene,v-onc)

①DNA病毒致癌基因：如腺病毒E1A、E1B基因人乳頭瘤病毒E6、E7基因，SV40大T基因等。

②RNA病毒致癌基因/反轉錄病毒致癌基因：反轉錄病毒基因組里所帶有、可使受病毒感染宿主細胞發生癌變基因。v-onc主要是指這一類癌基因。

細胞轉化基因(cellular-oncogene,c-onc)又稱細胞癌基因，由細胞原癌基因(proto-oncogene)突變而來。指存在于正常細胞基因組中，但不表現致癌活性，只有在發生突變或被異常激活后才變成含有致癌能力、使正常細胞轉化為腫瘤細胞基因。疾病和人類健康第4頁（一）病毒癌基因(v-onc)

1966年，85歲勞斯取得諾貝爾獎。

疾病和人類健康第5頁

調整和開啟轉錄

LTR

gag

pol

env

src

LTR

長末端重復序列癌基因正常病毒基因產生病毒表面糖蛋白產生逆轉錄酶和整合酶

產生病毒垮膜蛋白2、反轉錄病毒基因組結構產生p60src蛋白，磷酸化蛋白。靶蛋白磷酸化（P295）疾病和人類健康第6頁LTRLTRGAGPOLENVLTRLTRGAGPOLENVONC3、反轉錄病毒癌基因（v-onc)起源（P296）v-onc并非來自病毒本身，而是病毒在感染宿主時，宿主細胞原癌基因經病毒修飾和改造后成為病毒基因組一部分并含有了致癌性。疾病和人類健康第7頁斷裂基因完整沒有斷裂可讀框疾病和人類健康第8頁

（二）細胞轉化基因(c-onc)

細胞轉化基因實質上就是由一類原癌基因突變而來基因。當原癌基因在一些外界原因（如放射線、化學致癌物等）作用下，發生數量和結構上微細改變，形成了致癌性細胞轉化基因，從而使正常細胞轉化為腫瘤細胞。疾病和人類健康第9頁原癌基因是細胞內與細胞增殖相關正常基因，是維持機體正常生命活動所必須，在進化上高等保守。平時表示水平很低，不表現致癌活性，在發生突變或被異常激活后（如放射線、化學致癌物等）轉變成含有致癌能力細胞轉化基因，使正常細胞轉化為腫瘤細胞。二、原癌基因(proto-oncogene)疾病和人類健康第10頁1.原癌基因分類：依據原癌基因產物在細胞中位置，可分為：●與膜結合蛋白，如src基因產物；●可溶性蛋白，如mos基因產物；●核蛋白，如myc基因產物。疾病和人類健康第11頁依據原癌基因表示產物功效，可分為：●生長因子類●生長因子受體類●蛋白激酶類，如Src家族（酪氨酸蛋白激酶類）●GTP結合蛋白類，如Ras家族●核蛋白類（DNA結合蛋白），如Myc家族●未知功效類能夠看出，全部細胞癌基因均在信號轉導中飾演著主要角色，所以當它們發生異常時，對細胞危害就很大。

疾病和人類健康第12頁堿基缺失或單堿基突變基因擴增染色體重排蛋白質活性大大提升蛋白質未改變，但總量大大提升增強子功效使癌基因高效表示與強開啟子基因相融合，提升癌基因表示效率

原癌基因2、原癌基因激活機制疾病和人類健康第13頁（1）點突變激活——堿基缺失或單堿基突變

經典是各種ras基因激活。

ras表示產物Ras是一個小分子G蛋白，在信號轉導中起主要作用，正常Ras作用因其本身GTP酶活性而受到嚴格控制，而突變了Ras其GTP酶活性下降或喪失，失去了原有控制，致使增殖信號連續作用，細胞發生惡性轉化。

疾病和人類健康第14頁（2）LTR插入激活LTR（longterminalrepeat)：逆轉錄病毒基因組兩端長末端重復序列，其結構中含有強開啟子，當插入原癌基因開啟子區或鄰近部位后，可激活原癌基因。疾病和人類健康第15頁（3）基因重排激活伯基特Brukitt淋巴瘤中，Ig基因與c-myc重排后，c-myc被激活。（除重排外，還包括基因領域效應）

淋巴瘤細胞中正常細胞中疾病和人類健康第16頁（4）缺失激活oncogene(-)cancer一些原癌基因5’上游存在負調控序列，該序列缺失或突變，則喪失抑制癌基因表示能力。如：Brukitt淋巴瘤中c-myc因負調控序列缺失或LTR插入而增強表示。疾病和人類健康第17頁（5）基因擴增激活腫瘤細胞中，基因擴增幾率比正常細胞中高上千倍，一旦發生基因擴增，腫瘤細胞就取得了選擇性生長優勢。

蛋白質結構未改變，但總量大大提升基因擴增

原癌基因經過增加基因拷貝數，從而直接增加可用轉錄模板數以增加基因表示。疾病和人類健康第18頁不一樣癌基因有不一樣激活方式，一個癌基因也可有幾個激活方式。比如c-myc激活就有基因擴增和基因重排兩種方式，極少見c-myc突變；而ras激活方式則主要是突變。腫瘤發生與發展往往包括各種癌基因激活。

疾病和人類健康第19頁三、抑癌基因(tumorsuppressorgene)

一個抑制細胞生長和腫瘤形成基因。如：Rb抑癌基因、抑癌基因p53，是一類生長控制基因或負調控基因，缺失或突變從而喪失功效時，將會造成或促進細胞惡性轉化。通常一對等位基因均告缺失或都因突變而失去活性時，細胞發生癌變，此時缺失或突變基因普通就是抑癌基因。關于抑癌基因怎樣起作用所知甚少，普通認為抑癌基因原先有對細胞分裂周期或細胞生長設置限制功效，當抑癌基因一對等位基因都缺失或都失去活性時，這種限制功效也就隨之丟失，于是出現了細胞癌變。當前已發覺抑癌基因有10各種，P53基因是于1979年發覺第一個腫瘤抑制基因。疾病和人類健康第20頁抑癌基因與原癌基因在生物學上有以下幾點差異：①在功效上，抑癌基因起負調控作用，而原癌基因起正調控作用；②在遺傳方式上，原癌基因是顯性，而抑癌基因在細胞水平上是隱性；③在突變發生細胞類型上，抑癌基因突變能夠發生在體細胞中，也可能發生在生殖細胞中并經過生殖細胞得到遺傳。原癌基因突變只發生在體細胞中。疾病和人類健康第21頁四、基因互作與癌基因表示（1）染色體構象對原癌基因表示影響基因表示不但取決于基因本身及其相鄰區域一級結構，也取決于其空間構象，即基因在染色體上空間排列和染色質結構。當兩個基因相距太近時，往往不易形成有利于高效轉錄空間結構。疾病和人類健康第22頁基因領域：基因與基因之間間隔距離基因領域效應：同一DNA鏈上兩個含有相同轉錄方向基因間隔小于一定長度時，影響有效轉錄所必需染色質結構形成，從而使這兩個基因中一個或兩個均不能轉錄或轉錄活性顯著降低。當兩個基因總長度在0.3kb-5kb之間時，最正確間隔距離與兩個基因總長度成正相關。

如：正常細胞中c-myc；Brukitt淋巴瘤細胞中c-myc疾病和人類健康第23頁（2）原癌基因終產物對基因表示調控包含：某種原癌基因產物對另一個原癌基因表示調控作用；某種原癌基因產物對本身表示反饋調控作用疾病和人類健康第24頁癌基因產物經過介質傳遞生長刺激信號部位有3處：①癌基因產物本身模擬了生長因子，因而與對應受體作用，以自分泌方式刺激細胞生長；如：人血小板衍生生長因子（PDGF）與猴肉瘤病毒（SSV）v-ras基因產物極其相同。②癌基因產物模擬了已結合配體生長因子受體，從而在無外源生長因子時提供了促進細胞分裂信號；③癌基因產物作用于細胞內生長控制路徑，解除此路徑對外源刺激信號需求。疾病和人類健康第25頁（3）抑癌基因產物對原癌基因調控

（4）外源信號對原癌基因表示影響許多原癌基因參加細胞信號轉導過程疾病和人類健康第26頁總之，細胞癌變絕非單一原因引發，可能是各種癌基因之間、癌基因與抑癌基因之間經過多階段協同作用而形成。腫瘤發生是多步驟，多原因，不一樣癌基因作用于腫瘤發生不一樣階段。致癌原因是開啟癌細胞生長“鑰匙”，主要包含精神原因、遺傳原因、生活方式、一些化學物質等。多把“鑰匙”一起用，才能開啟“癌癥程序”；“鑰匙”越多，開啟機會越大。疾病和人類健康第27頁結腸癌形成基因改變染色體經典模式

FAP突變

上皮細胞

或丟失5q→↓

↓

上皮細胞

過分增殖

↓

早期腺瘤←DNA甲基化不足

↓

K-ras突變12q→↓

中期腺瘤

DCC丟失18q→↓

晚期腺瘤

P53丟失17p→↓

癌

↓←其它改變

↓

轉移

結腸直腸癌發展轉移，是細胞分子生態條件，錯綜復雜改變結果疾病和人類健康第28頁小結癌基因可分為病毒癌基因和細胞癌基因，前者包含DNA腫瘤病毒轉化基因和RNA腫瘤病毒癌基因，細胞癌基因由原癌基因而來，又稱為原癌基因。細胞癌基因是病毒癌基因原型。病毒癌基因能使宿主細胞發生惡性轉化，形成腫瘤，而正常細胞癌基因無此能力。當細胞癌基因表示失控，或因結構改變而致表示產物活性改變時，則可造成細胞轉化，進而形成腫瘤，此種情況叫做原癌基因激活，大致上有以下幾個方式，（1）突變（2）插入（3）擴增（4）缺失（5）基因重排。腫瘤發生與發展往往包括各種癌基因激活。已發覺細胞癌基因大都是一些與正常細胞生長增殖、分化和凋亡親密相關非常保守“看家基因”。它們表示產物或是生長因子、生長因子受體，或是小分子G蛋白、蛋白激酶，或是轉錄因子，總之都是各種信號轉導路徑中關鍵分子，有極主要生理功效。正因如此，它們表示是受到嚴密而精細調控。抑制基因是一類生長控制基因或負調控基因，它們缺失或突變從而喪失功效時，將會造成細胞惡性轉化。疾病和人類健康第29頁8.2人免疫缺損病毒——HIV

8.3乙型肝炎病毒——HBV疾病和人類健康第30頁8.4基因治療

人類疾病，除單基因遺傳病外，許多常見疾病如惡性腫瘤、高血壓、糖尿病、冠心病等發生，都是環境因子如化學物質、病毒或其它微生物、營養，以及體內各種原因，包含精神原因、激素或中間產物等內外原因作用于人體基因最終結果。

所以，人疾病發生，都是人細胞本身基因改變或由外源病原體基因及產物與人體相互作用最終結果。為此，長久以來科學家們想象人類能否最終依靠遺傳物質，不論是人本身或外源，來治療疾病，包含糾正人本身基因結構或功效上錯亂，阻止病變進展，殺滅病變細胞或抑制外源病原體遺傳物質復制，從而到達治療目標。疾病和人類健康第31頁基因治療(GeneTherapy)：把基因轉移到患者體內，使其發揮作用，以到達治療疾病目標技術。基因治療自Anderson于1990年進行了第一例應用腺苷脫氨酶基因（ADA），經反轉錄病毒導入人體本身T淋巴細胞，經擴增后輸回患兒體內，取得了成功。患兒5年后體內10%造血細胞ADA基因呈陽性，除了還需應用部分劑量ADA蛋白外，其它體征正常。這一成功標識著基因治療時代已經開始。疾病和人類健康第32頁二、基因治療必要條件1.發病機制在DNA水平上已經清楚2.要轉移基因已經克隆分離，其表示產物有詳盡了解3.該基因正常表示組織可在體外進行遺傳操作理想基因治療還必須：?外源基因可有效導入靶細胞?外源基因能在靶細胞中長久穩定存留?導入基因能適量表示?導入基因方法及載體對宿主細胞安全無害疾病和人類健康第33頁1.目標基因導入體內兩大路徑體外路徑(exvivo)——間接法/回輸法

指先將適當靶細胞從體內取出，在體外擴增，并將外源基因導入細胞內使其高效表示，然后將這種基因修飾過靶細胞回輸病人體內，使外源基因在體內表示，從而到達治療目標。

體內路徑(invivo)——直接法將外源基因直接或經過基因轉移系統導入體內相關組織細胞，并在其中表示。導入體內之后必須進入靶細胞，有效表示并到達治療目標。疾病和人類健康第34頁2.基因治療中靶細胞

體細胞：疾病相關細胞，免疫系統細胞，干細胞生殖細胞：嚴格禁止

已被應用靶細胞有淋巴細胞、造血細胞、上皮細胞、角質細胞、成纖維細胞、肝細胞、肌細胞及腫瘤細胞。

靶細胞應輕易取出和移植，輕易在體外培養，輕易實現基因轉化，應有較長壽命等。疾病和人類健康第35頁3.基因治療中載體疾病和人類健康第36頁

4.

基因治療總體策略1.直接補替缺點基因；

2.抑制非正常基因產物表示；

3.以間接方式調整機體本身免疫系統抗病功效；

4.利用外源基因對病變細胞造成特異性殺傷。疾病和人類健康第37頁1.基因替換和基因矯正治療

基因替換指正常基因原位替換缺點基因（或變異基因）。基因矯正指糾正致病基因異常堿基序列，而保留其正常序列。2.代償性基因治療

經過對有代償功效基因正調控，開啟其關閉狀態來代償功效異常基因。比如，以一些作用劑提升珠蛋白基因表示以治療?地中海貧血。3.基因賠償性治療——當前基因治療多采取策略不去除異常基因，而是經過導入目標基因非定點整合，使其表示產物賠償或加強缺點基因功效。4.基因失活性治療將特定反義核酸，包含反義RNA/DNA和核酶導入細胞，在翻譯和轉錄水平阻止一些基因異常表示。疾病和人類健康第38頁5.調控性基因治療

經過導入編碼調控蛋白基因以治療基因表示異常疾病。如：以野生型P53基因治療肺癌或急性白血病。6.應用“自殺基因”基因治療

一些病毒或細菌產生酶能將對人體無毒或低毒藥品前體，在人體細胞內一系列酶催化下轉變為細胞毒性物質，從而造成細胞死亡。7.免疫修飾性基因治療

導入能使機體產生抗病毒或抗腫瘤免疫力基因。8.化療保護性基因治療

導入單相或多相細胞毒性藥品抗性基因，使得正常細胞耐受化療藥品能力大大提升。如：導入多藥耐藥基因（MDR），可使正常細胞取得廣泛化療藥品耐受性。9.特異性細胞殺傷性基因治療

利用DNA重組技術構建以特異性殺傷靶細胞為目標導彈。含有導向性和殺傷性。疾病和人類健康第39頁5.基因治療展望高效、靶向性基因導入系統外源基因表示可控性最理想是模擬人體內基因本身調控模式,需要全基因或包含上下游調控區及內含子。近期以期待實現是在cDNA水平加上部分內含子及調控元件，應用誘導形式到達一定程度可控性。治療基因過少當前在已用于臨床試驗治療基因僅集中于少數基因。尤其是，對大多數多基因疾病，如腫瘤、高血壓、糖尿病、冠心病、神經退行性疾病致病基因還有待說明。這不但限于這些致病基因發覺，同時也包含已知和當前還未知功效基因表示調控序列確實定，以及其相互作用規律說明。疾病和人類健康第40頁

基因治療歷史雖短，但所取得成績巨大。業已顯示出令人鼓舞應用前景。伴隨分子生物學技術不停完善和發展，人類后基因組計劃不停實施，對疾病復雜分子機制有了清楚認識，基因治療將成為人類征服各種疾病主要伎倆。疾病和人類健康第41頁舉例說明疾病易感性基因健康正常人DNA序列AAAGGCTTTGC……CCTTCCCTAG糖尿病患者DNA序列AATAGCTTTGC……CCTTCCCTAG對于某種疾病來說，普通人對它抵抗力是有一個標準，將普通正常人DNA提取出來就能夠讀取基因堿基序列；經過科學家們研究發覺，擁有第三、四位堿基改變那些人對于對應疾病表現出比普通人相對而言比較低抵抗力，換句話說，在相同環境條件下，他們比普通人更輕易患上糖尿病，于是這些人所對應該疾病相關基因：AATAGCTTTGC……CCTTCCCTAG，就叫做疾病易感性基因。疾病和人類健康第42頁什么是疾病易感性

基因檢測？

所謂疾病易感性基因檢測，就是取被檢測者組織細胞，經提取和擴增其基因信息后，對被檢測者細胞中DNA分子等基因信息作檢測，分析他所含有各種疾病易感基因情況，從而使人們能及時了解自己基因信息，預測身體患疾病風險，并經過改變自己生活環境和生活習慣，做到“防患于未然”。疾病和人類健康第43頁常見基因檢測內容晚發型遺傳病癥狀前篩查

（如：鐮型細胞貧血癥、先天性神經性耳聾）遺傳性腫瘤易感基因檢測

（如：乳腺癌、卵巢癌BRCA1/BRCA2基因檢測）高遺傳率多基因疾病易感基因檢測

（如：糖尿病、高血壓等疾病。）

疾病和人類健康第44頁及早發覺，可采取預防性抗生素治療，降低死亡率基因型不一樣造成疾病，基因檢測能夠檢測出基因多態性。谷氨酸纈氨酸疾病和人類健康第45頁基因檢測能幫我們處理問題經過檢測疾病易感基因，通知客戶可能患病風險比人群平均發病率高還是低。結合檢測結果，幫助客戶進行適當生活調整、防止不利環境原因對其健康影響。（我們當前還不能改變我們基因，但我們能夠改變我們生活中環境原因。）了解我們本身遺傳信息。為個性化用藥和個性化生活提供幫助。疾病和人類健康第46頁基因檢測不等于醫學上疾病診療尤其注意：基因檢測不等同于疾病診療檢測結果能告訴你有更高風險患上某種疾病，但不等同于你已經患上某種疾病，或者未來一定會患這種疾病。它是用來幫助你怎樣調整誘導疾病發生環境原因，從而到達延緩或者防止疾病發生目標。因為有很多疾病，即使它對應不利遺傳原因已經存在，不過沒有外因誘導，沒有外界環境和遺傳背景對人體相互作用，疾病不會馬上發生。疾病和人類健康第47頁基因檢測不等于醫學上疾病診療尤其注意：基因檢測不等同于疾病診療檢測結果能告訴你有更高風險患上某種疾病，但不等同于你已經患上某種疾病，或者未來一定會患這種疾病。它是用來幫助你怎樣調整誘導疾病發生環境原因，從而到達延緩或者防止疾病發生目標。因為有很多疾病，即使它對應不利遺傳原因已經存在，不過沒有外因誘導，沒有外界環境和遺傳背景對人體相互作用，疾病不會馬上發生。疾病和人類健康第48頁美國對遺傳性腸癌

基因檢測及其作用10％腸癌為遺傳性癌癥，它們都與癌癥易感基因相關，如腫瘤抑制基因APC或者DNA修復基因中發生突變等。對腸癌高患病風險人群進行預測性遺傳檢驗，民眾接收度非常高絕大多數陽性結果者愿意接收預防性治療或手術（攜帶這些易感基因型人25歲開始每3年作一次腸鏡，40歲開始每年作一次腸鏡，甚至能夠作預防性切除手術（接收率達70％），這就使家族性腸癌發病率下降了90％。）疾病和人類健康第49頁基因檢測結果未來指導個性化用藥（例）8號染色體上NAT1和NAT2基因編碼乙酰轉移酶，參加一個肺結核治療藥品代謝不一樣基因型不但造成不一樣藥品失活速率，而且造成藥品產生副作用也不一樣在不遠未來，每個人都有可能經過基因檢測“知道自己基因，指導自己用藥”，實現個性化醫療。疾病和人類健康第50頁在5－10年內，常規基因診療將能夠預測個體對一些常見疾病和遺傳性癌癥易感風險；對腫瘤特征基因診療將能夠對許多癌癥作早期診療；在10－20年內，安全基因治療將成為對一些遺傳病有效治療伎倆；安全基因疫苗將成為對一些癌癥有效治療伎倆；針對特定病原生物基因組基因疫苗將會普遍用于預防；針對個體基因型特異、高效、低毒性基因藥品將會廣泛使用；在50年內,人類許多疾病發生、發展分子機理將會說明，并能夠在疾病癥狀出現前或早期在基因水平上得以診療和治療；與許多復雜性疾病發生、發展相關基因變異及其環境誘導作用將會說明，并能夠經過改變生活習慣和改進環境條件來降低患病風險，使得對這些疾病預防成為可能。未來發展趨勢疾病和人類健康第51頁基因檢測方法和流程a．

口腔中用牙簽或刮勺輕刮臉頰內側b．

放入搜集管中輕輕攪動，此時樣本能夠郵寄或運輸c．

進入初級試驗室提取細胞中DNA樣本，擴增特定基因d．

將特定基因送至檢測試驗室進行基因檢測e．

基因基因檢測結果返回疾病和人類健康第52頁基因檢測收費比照

機構名稱參考價格檢測疾病種數美國(DNADirect企業)585美元1德國750歐元1中國國內其它企業38美元1上海納福生物科技發展有限企業福利一類疾病（2-10個）疾病和人類健康第53頁腫瘤與癌癥人免疫缺損病毒——HIV乙型肝炎病毒——HBVContents疾病和人類健康第54頁第二節人免疫缺損病毒——HIVHIV病毒粒子形態結構HIV基因組及其編碼蛋白HIV復制疾病和人類健康第55頁P24CapsidproteinP18Matrixprotein一、HIV病毒粒子形態結構疾病和人類健康第56頁二、HIV基因組及其編碼蛋白編碼病毒關鍵蛋白編碼反轉錄酶、整合酶和蛋白酶編碼外膜蛋白TATandREVareessentialforHIVreplication疾病和人類健康第57頁

GAGgene-p55p17:innersurfacep24:nucleocapsidp9:nucleocapsidassociatedwithRNA疾病和人類健康第58頁Polymerase(reversetranscriptase)2.Integrase3.Protease(cutspolyproteins)

POLgene疾病和人類健康第59頁Membrane:hostderivedTwoglycoproteins:gp160gp120andgp41gp41isfusogenthatspansthemembranegp120gp41ENVGenecoding疾病和人類健康第60頁三、HIV復制疾病和人類健康第61頁疾病和人類健康第62頁TheLifeCycleofHIV疾病和人類健