第四节 基因与疾病
一 、基因结构变异
（一）基因突变的定义
突变是指遗传物质发生的可遗传的变异。广义的突变可以分两类：①染色体畸变即染色体数目和结构的改变；②基因突变。狭义的突变，即一般所指的突变仅指基因突变。基因突变是指基因的核苷酸碱基或顺序发生改变。仅涉及DNA分子中单个碱基改变者称点突变。涉及多个碱基的还有缺失、重复和插入等。
（二）基因突变的种类
从DNA碱基顺序改变来分，突变一般可分为碱基置换突变、移码突变、整码突变及染色体错误配对和不等交换4种。
1. 碱基置换突变
一个碱基被另一碱基取代而造成的突变称为碱基置换突变（图6-2）。凡是一个嘌呤被另一个嘌呤所取代，或者一个嘧啶被另一个嘧啶所取代的置换称为转换；一个嘌呤被另一个嘧啶所取代或一个嘧啶被另一个嘌呤所替代的置换称为颠换。由此可产生4种不同的转换和8种不同的颠换。但自然界的突变，转换多于颠换。碱基置换会导致蛋白一级结构氨基酸组成的改变而影响蛋白质生物酶的功能。
由于碱基置换导致核苷酸顺序的改变，对多肽链中氨基酸顺序的影响，有下列几种类型:
（1）同义突变 由于密码子具有兼并性，因此，单个碱基置换后使mRNA上改变后的密码子与改变前所编码的氨基酸一样，肽链中出现同一氨基酸。例如DNA分子模板链中GCG的第三位G被A取代而成GCA，则mRNA中相应的密码子CGC就被转录为CGU，CGC和CGU都是精氨酸的密码子，翻译成的多肽链没有变化，这种突变称为同义突变。同义突变不易检出。据估计，自然界中这样的突变频度占相当高比例。
（2）错义突变 是指DNA分子中的核苷酸置换后改变了mRNA上遗传密码，从而导致合成的多肽链中一个氨基酸被另一氨基酸所取代，这种情况称为错义突变。此时，在该氨基酸前后的氨基酸不改变。例如mRNA分子正常编码顺序为：UAU（酪）GCC（丙）AAA（赖）UUG（亮）AAA（赖）CCA（脯）,当第三密码子A颠换为C时，则AAA（赖）→ACA（苏），即上述顺序改变为UAU（酪）GCC（丙）ACA（苏）UUG（亮）AAA（赖）CCA（脯）。错义突变结果产生异常蛋白质和酶。但也有不少基因由于错义突变而产生部分降低活性和异质组分的酶，从而不完全抑制了催化反应，这种基因称为漏出基因。如果由于基因错义突变置换了酶活性中心的氨基酸，因此合成了没有活性的酶蛋白，虽不具有酶活性但有时还具有蛋白质抗原性，其所产生的抗体可与正常蛋白质发生交叉反应。有些错义突变不影响蛋白质或酶的生物活性，因而不表现出明显的表型效应，这种突变可称为中性突变。
图6-7 碱基置换类型（A）及缺失和插入突变（B）示意图
（3）无义突变 当单个碱基置换导致出现终止密码子（UAG、UAA、UGA）时，多肽链将提前终止合成，所产生的蛋白质（或酶）大都失去活性或丧失正常功能，此种突变称为无义突变。例如，DNA分子模板链中ATG的G被T代替时，相应的mRNA上的密码子便从UAC变成终止信号UAA，因此翻译便到此为止，使肽链缩短。无义突变如果发生在靠近3’末端处，它所产生的多肽链常有一定的活性，表现为渗漏型，这类多肽多半具有野生型多肽链的抗原特异性。
（4）终止密码突变 当DNA分子中一个终止密码发生突变，成为编码氨基酸的密码子时，多肽链的合成将继续进行下去，肽链延长直到遇到下一个终止密码子时方停止，因而形成了延长的异常肽链，这种突变称为终止密码突变，这也是种延长突变。
（5）抑制基因突变 当基因内部不同位置上的不同碱基发生了两次突变，其中一次抑制了另一次突变的遗传效应，这种突变称为抑制基因突变。例如Hb Harlem是β链第6位谷氨酸变成缬氨酸，第73位天冬氨酸变成天冬酰胺；如果单纯β6谷氨酸→缬氨酸，则可产生HbS病，往往造成死亡。但Hb Harlem临床表现却较轻，即β73的突变抑制了β6突变的有害效应。
2. 移码突变
移码突变是指DNA链上插入或丢失1个、2个甚至多个碱基（但不是三联体密码子及其倍数），在读码时，由于原来的密码子移位，导致在插入或丢失碱基部位以后的编码都发生了相应改变。移码突变造成的肽链延长或缩短，取决于移码终止密码子推后或提前出现。
3. 整码突变
如果在DNA链的密码子之间插入或丢失一个或几个密码子，则合成的肽链将增加或减少一个或几个氨基酸，但插入或丢失部位的前后氨基酸顺序不变，称为整码突变或密码子插入或丢失。
4.染色体错误配对不等交换
染色体错误配对不等交换减数分裂期间，同源染色体间的同源部分发生联会和交换，如果联会时配对不精确，会发生不等交换，造成一部分基因缺失和部分基因重复。这种突变常用于解释大段多核苷酸的丢失和重复。
案例6-4
[病例摘要]
Huntington舞蹈症是一种延迟显性遗传病。患者有大脑基底核变性，主要表现为进行性不自主的舞蹈样症状，常累及躯干和四肢肌肉，并可合并肌肉僵直。随着病情加重，可出现智力衰退，最终形成痴呆。
[问题]
Huntington舞蹈症的主要分子生物学机制？
二、原癌基因与抑癌基因
肿瘤的发生跟体内基因功能发生改变密切相关，研究表明正常细胞的癌变与多种基因的作用有关。根据这些基因在肿瘤的发生和发展中的生物学作用，按其功能可分为原癌基因、抑癌基因两大类。这两大类基因形成一对既相互对立，又互相制约的关系，从而维持着机体细胞的精细平衡。
（一）原癌基因
1. 原癌基因的定义及特点
原癌基因又称为细胞癌基因，是细胞内与细胞增殖相关的基因，是维持机体正常生命活动所必须的，在进化上高度保守。当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因产物增多或活性增强时，细胞过度增殖从而形成肿瘤。原癌基因的特点可概括如下：
（1） 广泛存在于生物界中，从酵母到人的细胞普遍存在。
（2） 在进化进程中，基因序列呈高度保守性。
（3） 它的作用是通过其表达产物蛋白质来体现的；它们的存在对正常细胞不仅无害，而且对维持正常生理功能、调控细胞生长和分化起重要作用，是细胞发育、组织再生、创伤愈合等所必需。
（4） 在某些因素（如放射线、某些化学物质等）作用下，原癌基因可发生数量上或结构上的变化而被激活，就会形成癌性的细胞转化基因。
2.原癌基因的分类
细胞癌基因可按其表达产物的功能和定位分为四类如表1。
表1
（1）细胞外的生长因子 细胞外信号包括：生长因子、激素、神经递质、药物等，它们作用于细胞膜上的受体系统或直接被传递至细胞内，再通过多种蛋白激酶活化，对转录因子进行磷酸化修饰，引发一系列基因的转录激活。例如，sis基因编码产物
（2）跨膜的生长因子受体 另一类原癌基因的产物为跨膜受体，它能接受细胞外的生长信号并将其传入胞内。跨膜生长因子受体有胞质结构区域，并具有酪氨酸特异的蛋白激酶活性。例如C-Src、C-abl。另一些癌基因所编码的激酶不是在酪氨酸上磷酸化，而是使丝氨酸和苏氨酸残基磷酸化。通过这种磷酸化作用，使其结构发生改变，增加激酶对底物的活性，加速生长信号在胞内的传递。
（3）信号传递因子 细胞内信号传导体生长信号到达细胞后，借助一系列胞内信息传递体系，将接受的生长信号由胞内传至核内，促进细胞生长。胞内信号传递体系成员多是原癌基因的成员，或通过这些基因产物的作用影响第二信使。例如，非受体酪氨酸激酶(c-crl、c-bal等)，丝/苏氨酸激酶(c-ras，c-mas)，ras蛋白(H-ras、K-ras和N-ras等)及磷脂酶(crk产物)。
（4）核内转录因子 已知某些癌基因表达蛋白(如myc、fos等)定位于细胞核内，它们能与靶基因的调控元件结合直接调节转录活性起转录因子作用。这些蛋白通常在细胞受到生长因子刺激时迅速表达，促进细胞的生长与分裂过程。c-fos是一种即刻早期反应（立早）基因。在生长因子、佛波酯、神经递质等作用下，c-fos能即刻、短暂表达，作为传递信息的第三信使。
3. 癌基因活化的机制
（1）获得启动子与增强子 当逆转录病毒的长末端重复序列(含强启动子和增强子)插入原癌基因附近或内部时，启动下游基因的转录，导致癌变。
（2）基因易位—染色体易位重排 导致原来无活性的原癌基因移至强启动子或增强子附近而活化。
（3）原癌基因扩增 原癌基因扩增是原癌基因数量的增加或表达活性的增加，产生过量的表达蛋白也会导致肿瘤的发生。
（4）点突变 原癌基因在射线或化学致癌剂作用下，可能发生单个碱基的替换——点突变，从而改变了表达蛋白的氨基酸组成，造成蛋白质结构的变异。
（二）抑癌基因
抑癌基因也称为肿瘤抑制基因，是正常细胞内抑制细胞生长、增殖，促进细胞分化，具有潜在抑癌作用的基因，起负调控，通常认为抑癌基因的突变是隐性的。此类基因突变、缺失或失活，引起细胞恶性转化，导致肿瘤。
1. 抑癌基因失活的途径
抑癌基因失活的途径有：
（1）等位基因隐性作用，失活的抑癌基因之等位基因在细胞中起隐性作用，即一个拷贝仍以野生型存在，细胞呈正常表型。只有当另一个拷贝失活后才导致肿瘤发生，如Rb基因。
（2）抑癌基因的显性负性作用，抑癌基因突变的拷贝在另一野生型拷贝存在并表达的情况下，仍可使细胞出现恶性表型和癌变，并使野生型拷贝功能失活，如突变型P53和APC蛋白分别能与野生型蛋白结合而使其失活，进而转化细胞。
（3）单倍体不足假说，某些抑癌基因的表达水平十分重要，如果一个拷贝失活，另一个拷贝就可能不足以维持正常的细胞功能，从而导致肿瘤发生。如DCC基因一个拷贝缺失就可能使细胞黏附功能明显降低，进而丧失细胞接触抑制，使细胞克隆扩展或呈恶性表型。
抑癌基因的表达产物包括转录调节因子，负调控转录因子，周期蛋白依赖性激酶抑制因子，信号通路的抑制因子，DNA修复因子，与发育和干细胞增殖相关的信号途径组分等（表2）。
表2
2. 常见抑癌基因的作用机理
目前定论的抑癌基因有10余种，必须指出，最初在某种肿瘤中发现的抑癌基因，并不意味其与别的肿瘤无关，恰恰相反，在多种组织来源的肿瘤细胞中往往可检测出同一抑癌基因的突变、缺失、重排、表达异常等，这正说明抑癌基因的变异构成某些共同的致癌途径。由于抑癌基因的分离鉴定研究晚于原癌基因，目前仅对p53和Rb两种抑癌基因的作用机制了解比较充分。
（1）视网膜母细胞瘤基因（Rb基因） Rb基因是最早发现的肿瘤抑制基因，最早发现于儿童的视网膜母细胞瘤，因此称为Rb基因。当Rb基因一旦丧失功能或先天性缺乏，视网膜母细胞则出现异常增殖，形成视网膜母细胞瘤。Rb基因失活还见于多种肿瘤，具有一定的广泛性。Rb基因比较大，位于人13号染色体q14，含有27个外显子，转录4.7kb的mRNA,编码蛋白质约为105kb，定位于核内，有磷酸化和非磷酸化两种形式，非磷酸化形式称活性型，能促进细胞分化，抑制细胞增殖。 Rb基因对肿瘤的抑制作用与转录因子（E2F）有关。E2F是一类激活转录作用的活性蛋白，在G0、G1期，低磷酸化型的Rb蛋白与E2F结合成复合物，使E2F处于非活化状态；在S期，Rb蛋白被磷酸化而与E2F解离，结合状态的E2F变成游离状态，细胞立即进入增殖阶段。当Rb基因发生缺失或突变，丧失结合、抑制E2F的能力，于是细胞增殖活跃，导致肿瘤发生。在正常情况下，视网膜细胞含活性 Rb基因，控制着成视网膜细胞的生长发育以及视觉细胞的分化，当Rb基因一旦丧失功能或先天性缺失，视网膜细胞则出现异常增殖，引发视网膜母细胞瘤。
（2）p53基因 人类p53基因定位于l7p13，全长 16～20kb，含有11个外显子，转录2.8kb的mRNA，编码蛋白质为p53蛋白，是一种核内磷酸化蛋白。P53基因是迄今为止发现的与人类肿瘤相关性最高的基因。过去一直把它当成一种癌基因，直至1989年才知道起癌基因作用的是突变p53，后来证实野生型p53是一种抑癌基因。
P53基因表达产物p53蛋白由393个氨基酸残基构成，在体内以四聚体形式存在，半衰期为20～30min。按照氨基酸序列将p53蛋白分为三个区：①核心区，位于p53蛋白分子中心，由102～290位氨基酸残基组成，在进化上高度保守，在功能上十分重要，包含有结合DNA的特异性氨基酸序列。②酸性区，由N端1～80位氨基酸残基组成，易被蛋白酶水解，半寿期短与此有关。含有一些特殊的磷酸化位点。③碱性区，位于 C端，由 319～393位氨基酸残基组成。 p53蛋白通过这一片段可形成四聚体。C端可以单独具备转化活性，起癌基因作用，且有多个磷酸化位点，为多种蛋白激酶识别。正常情况下，细胞中p53蛋白含量很低，因其半寿期短，所以很难检测出来，但在生长增殖的细胞中，可升高5～100倍以上。
野生型p53蛋白在维持细胞正常生长、抑制恶性增殖中起着重要作用。当p53发生突变后，不单失去野生型p53抑制肿瘤增殖的作用，而且突变本身又使该基因具备癌基因功能。
案例6-5
[病例摘要]
1910年，美国人Peyton Rous发现，鸡肉瘤（一种癌）细胞裂解物在通过除菌滤器以后（即病毒），注射到正常鸡体内，可以引起肉瘤，首次提出鸡肉瘤可能是由病毒引起的（后称劳斯肉瘤病毒，Rous’s sarcoma virus,RSV），认为病毒引起癌症的病因。1966年，Rous
获得诺贝尔生理医学奖。
美国人HowardMartin Temin发现RSV是一种RNA病毒，David Baltimore证明了逆转录酶的存在。逆转录现象的发现，是分子生物学理论上的一个改变了观念的重大突破。他们因此共享了1975年诺贝尔生理医学奖。
美国人J.MichaelBishop 和Harold E. Varmus发现病毒癌基因来源于正常细胞的细胞癌基因（原癌基因），创立了癌症发生的癌基因理论。1989年，两人获得诺贝尔生理医学奖。
[问题]
1. 病毒癌基因的来源？
2. 原癌基因是怎样被激活的？
3. 与癌基因相拮抗作用的基因即抑癌基因是如何保护人体健康的？
三、基因诊断
(一) 基因诊断的概念
利用基因探针、PCR等技术直接探查基因的存在和缺陷，对人体状态和疾病作出诊断，称为基因诊断或DNA诊断。基因诊断技术主要包括核酸分子杂交、聚合酶链式反应（PCR）、限制酶酶谱分析、单链构象多态性分析以及DNA序列测定、差异显示等技术。
（二）基因诊断中常用的技术
1.核酸分子杂交
常可用Southern印迹杂交法对基因进行分析，用此法不但能检出特异的DNA片段，而且能定位和测定分子量，可用于基因的酶切图谱分析、基因突变分析等。此外还可用Northern印迹法对组织细胞中总RNA或mRNA进行定性和定量分析。
2.聚合酶链式反应(PCR)
聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)或称体外扩增，是一个使用两个特异的寡聚核苷酸引物在体外酶促合成特异DNA的方法。PCR技术在基因诊断中已得到广泛应用。在应用中，PCR常与其他技术例如分子杂交、单链构象多态性检测、限制酶酶谱分析、DNA序列测定等联合应用。
3.单链构象多态性分析
单链构象多态性(SSCP)分析是一种基于单链DNA构象差别来检测点突变的方法。SSCP常与PCR联合应用，称为PCR-SSCP技术。具体作法就是把PCR后获得的双股DNA加热变性后形成单链DNA，相同长度的DNA单链由于碱基顺序不同，它们在中性聚丙烯酰胺凝胶中可有不同的构象而导致电泳速度的不同。利用SSCP分析，可能有效的检出DNA顺序变异。不过，并非所有的核苷酸序列改变都引起单链构象的改变，因此SSCP分析并不能鉴别所有的突变。
4.限制酶酶谱分析法
基因突变可能导致基因上某一限制性内切酶识别位点的丢失或其相对位置发生改变，用此酶消化待测DNA和野生型对照DNA，通过比较二者的酶切片段的长度、数量上的差异就可判断待测DNA的突变情况。
5.DNA序列测定
DNA序列测定是进行基因突变检测的最直接、最准确的方法。不仅可确定突变的部位，而且可确定突变的性质。
（三）基因诊断的途径和方法
基因诊断的主要途径包括异常基因的直接检测和间接检测(基因连锁分析)两类。
1. 异常基因的直接检测
（1）缺失、插入、重排的诊断 在这些情况下，DNA的变化较大，常可用Southern印迹杂交法或PCR方法进行检测。Southern印迹杂交常用于探测DNA的限制性内切酶图谱。通过检测某个体特定基因及旁侧区域限制性内切酶图谱的变化，可判断是否发生了明显的DNA重排。
（2）点突变的检测 可采用PCR扩增DNA片段后直接和相应寡核苷酸探针杂交，即可明确诊断是否有突变以及突变是纯合子还是杂合子。目前还可利用DNA芯片技术对点突变进行诊断。
2. 间接的基因诊断——多态性连锁分析
在一些情况下，直接检测基因突变具有一定困难。如：某些遗传病具有多种突变类型；一些疾病相关基因只知其在染色体上的位置，但尚未克隆分离，对基因结构和导致疾病的分子机制尚不清楚；致病基因尚未确定。这时可采用连锁分析进行间接的基因诊断。
连锁是指一个基因(或一段DNA顺序)与另一基因在同一染色体上并且位置接近，因此两者可在一起被遗传，前者可作为后者的遗传标志。DNA多态性是进行基因诊断和疾病相关基因定位时最常使用的遗传标志。
（1）限制性片段长度多态性分析 如果DNA的多态性涉及到某个限制性内切酶的识别位点，用此酶酶解DNA时便产生不同长度的DNA片段，称为限制性内切酶片段长度多态性(RFLP) 。
进行RFLP分析常用的方法有：
DNA 限制性内切酶酶解 Southern印迹杂交分析
DNA PCR扩增包含多态性位点的顺序 限制性内切酶酶解 电泳分析
（2）DNA重复序列多态性分析在基因内或旁侧序列中存在许多首尾相连的串联重复(TR)序列，又称卫星DNA序列，由于重复单位的数目不同而形成多态性。目前已发现一些基因结构或表达异常与这些重复序列相关。对这些重复序列的多态性分析也成为基因诊断的重要依据。
基因诊断检测的疾病主要有三大类：感染性疾病的病原诊断、各种肿瘤的生物学特性的判断、遗传病的基因异常分析。例如肿瘤的形成是遗传因素与环境因素相互作用的结果，随着分子生物学的迅速发展，人们对肿瘤的认识已经发展到基因水平，发现了许多肿瘤相关基因，并从基因水平对癌症进行诊断，也可以通过检测与癌变有关的基因标记物来判定组织学的良恶性程度，或者检测癌症的进展、恶性化程度以及抗癌药的耐药性等。检测这些基因序列或表达情况的改变，将有利于肿瘤的早期发现和早期治疗，提高生存率，并日益成为临床医生诊断肿瘤分型、提供治疗方案、分析预后的一种重要的辅助手段。
案例6-6
[病例摘要]
患者，女，47岁，间断性咳嗽45年，高热，咳脓痰5天，入呼吸内科。45年前患麻疹后肺炎而出现间断性咳嗽，咳白色粘痰，经X线胸片及碘油造影诊断左下支气管扩张，长期使用抗生素治疗，病情时好时坏，冬重夏轻，2年前开始呈经常性咳嗽、黄痰、喘息，自行静滴抗生素治疗好转。入院前5天症状加重并出现高热（39oC）、胸痛、气短、咳黄色脓性臭痰，静滴抗生素和地塞米松无好转而入院。X线胸片示：左肺中下野大片致密阴影，上缘弧形突出且不清，侧位阴影致密，内有多发小透光区。
诊断：左下肺下叶支气管扩张合并急性感染。
治疗：通过基因检测确定致病菌，给予包括泰能在内的多种抗生素治疗2.5个月病情稳定。
[问题]
我们如何通过基因检测确定致病菌以达到更好的治疗效果？
（四）DNA芯片技术
DNA芯片技术是一门物理学、微电子学与生命科学交叉综合的高新科技。在21世纪，DNA芯片对人类生活的影响将是极其深远和广泛的，并将成为引导人们一生平安健康的指南。
DNA芯片技术是一种大规模集成的固相杂交，即在固相支持物上原位合成寡核苷酸或直接将多种预先制备DNA探针以显微打印的方式有序地固化于支持物表面，然后与标记的样品杂交。通过对杂交信号的检测分析，得出样品的遗传信息（基因序列及表达的信息）。由于常用计算机硅芯片作为固相支持物，所以称为DNA芯片。根据芯片的制备方式又将其分为两大类：原位合成芯片和DNA微阵列。芯片上固定的探针除了DNA，也可以是cDNA、寡核苷酸或来自基因组的基因片段，且这些探针固化于芯片上形成基因探针阵列。因此，DNA芯片又被称为基因芯片、cDNA芯片、寡核苷酸阵列等。
新兴的基因芯片技术在疾病的诊断方面发挥了重要作用，它与传统杂交法相比，具有操作简单、自动化程度高、检测靶分子种类多、成本低、效率高、结果客观性强等突出优点。基因芯片检测基因突变，快速高效。从正常人基因组分离出DNA与基因芯片杂交，得标准图谱，从患者基因组中分离DNA与芯片杂交得病变图谱，比较分析两种图谱，即可得出病变的DNA信息。
作为新一代基因诊断技术与传统基因诊断相比，DNA芯片技术具有明显的优势：（1）基因诊断的速度显著加快，一般可于30min内完成。若采用控制电场的方式，杂交时间可缩至1min甚至数秒钟。（2）检测效率高，每次可同时检测成百上千个基因序列，使检测过程平行化。（3）基因诊断成本降低。（4）芯片的自动化程度显著提高，通过显微加工技术，将核酸样品的分离、扩增、标记及杂交检测等过程微型化于同一块芯片内部，构建成缩微芯片实验室。（5）由于是全封闭，避免了交叉感染，且通过控制分子杂交的严谨度，使基因诊断的假阳性率、假阴性率显著降低。
此外，利用ＤＮＡ芯片技术还可以寻找基因与疾病（癌、传染病、常见病和遗传病）的相关性，进而发展相应的药物的治疗。DNA芯片技术既是人类基因组研究成果的重要应用，又是促进人类基因组学、后基因组学和功能基因组学研究的革新手段。它使生命科学研究从单个基因、孤立地研究发展到多基因、基因组整体上研究的崭新阶段。
虽然DNA芯片技术仍在不断改进，但其基本方法已经确立，主要问题是数据的分析和处理。目前已有多篇文献对微阵列数据的分析方法进行了阐述。完全发挥该技术的作用，需要能够储存微阵列表达数据和管理来自各种来源信息的集中的数据库，这些信息资源正在发展之中。我们相信，随着芯片技术的进一步成熟和成品芯片的大量上市，它在疾病的基因诊断中将会发挥越来越重要的作用。
四、基因治疗
（一）基因治疗的概念
基因治疗是当代医学和生物学的一个新的研究领域, 试图从基因水平调控细胞中缺陷基因的表达, 或以正常基因矫正、替代缺陷的基因,达到治疗基因缺陷所致的遗传病、免疫缺陷、或治疗由于癌基因的激活和/或抑癌基因的失活所致的肿瘤等疾病。要实现基因治疗必须已知该病在DNA水平上的发病机制, 并能获得用于弥补缺陷基因的外源正常基因(或称目的基因), 然后以适当的方式将目的基因转移入体内,并能在体内有效地适度表达,产生目的基因的表达产物RNA 或蛋白质, 以替代缺损基因的表达产物,或调控缺损基因的表达。因此,目的基因的制备、基因转移方式、目的基因表达的调控机制等都直接影响基因治疗的效果。
（二）基因治疗的类型
案例6-7
[病例摘要]
患者，男，16岁，因剧烈运动后，双膝关节肿疼，行走困难就诊。查体：贫血貌，心、肺无异常，双膝关节肿胀，左膝关节畸形。患者自幼常有自发性牙龈及鼻出血现象，其舅舅亦有类似症状（未诊断）。实验室检查：Hb 83g/L,RBC2.45X1012/L, WBC 11.6X109/L, PLT 220X109/L；APTT 86s(33s), PT 14s (13s), TT 19s (18s),Fg 2.6g/L, FⅧ:C 2.2%, vWF:Ag 92%;FⅧ基因检查为22号内含子倒位。
诊断：血友病A
治疗：目前血友病A的治疗仍以替代疗法为主，主要采用血浆制品（新鲜血浆、新鲜冰冻血浆及冷沉淀）或重组FⅧ，将患者血浆FⅧ提高到止血水平。其次考虑药物（抗纤溶药物和肾上腺皮质激素）的辅助治疗。血友病B患者目前已开展了基因治疗。
[问题]
1. 血友病发病可能的分子机制。
2. 血友病的基因诊断。
3. 血友病的基因治疗。
目前基因疗法主要有两种：体细胞基因治疗和种系基因治疗。在体细胞基因治疗中，健康基因被植入有特殊缺损基因的人体中，目的是修复缺损和提高生活质量；在种系基因治疗中，基因被引入能传递遗传特征给后代的特殊细胞中。种系基因治疗引起了关于会操纵未来人种特征的伦理问题，目前开展的基因治疗只限于体细胞。基因治疗的方案主要有以下一些：
1. 基因置换或基因矫正 即用正常的基因转换DNA上的突变（或错误）基因。
2. 基因添加或称基因增补 不删除突变的致病基因，而在基因组内某一位点上额外插入致病基因的正常基因，在体内表达出功能正常的蛋白质，弥补致病的突变基因表达缺陷，从而达到治病目的。
3. 抑制有害基因表达或过度表达的基因 即导入有抑制作用的核酸抑制过度表达的基因或降解对应的mRNA，从而达到治疗疾病的目的。
4. 增强机体免疫能力的基因治疗 将肿瘤抗原的抗体、细胞因子等的基因导入体内，以激活体内免疫细胞的活力，作为抗肿瘤治疗中的辅助治疗而达到治疗肿瘤的目的。
基因治疗的范围很广：①遗传性病变，即遗传物质缺陷所致疾病，通过基因治疗可以修正、补充或取消致病基因；②肿瘤性疾病，肿瘤细胞常常会有多种基因的改变，因此，目前将一些涉及肿瘤的主要基因进行基因治疗，如P53抑癌基因，ras癌基因等等；③多基因遗传性疾病，如糖尿病、高血压、动脉硬化；④基因疫苗，即导入一些病原体基因，以刺激机体产生特异的免疫力，以抵抗这些病菌的侵袭。
基因治疗目前都处于初期的临床试验阶段，均没有稳定的疗效和完全的安全性，这是当前基因治疗的研究现状。可以说，在没有完全解释人类基因组的运转机制，充分了解基因调控机制和疾病的分子机理之前进行基因治疗是相当危险的。增强基因治疗的安全性，提高临床试验的严密性及合理性尤为重要。
(复旦大学药学院 沈晓燕)
