包淋斌--基因诊断与基因治疗的研究与展望Word格式文档下载.doc
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BAOLin-bin
StudentID:
(CollegeofAnimalScienceandTechnology,JXAU,Jiangxi,Nanchang330045)
Abstract:
Withthecompletionofthehumangenomeproject,thegenediagnosisandgenetherapyisrapidlybeingextendeduseforhuman,andusingarelativelyshortperiodoftimefromapplicationoftheorytoreality.Thispaperbrieflyreviewstheprogressinthestudyofthegenediagnosisandgenetherapy.
Keywords:
genediagnosis;
genetherapy
基因诊断与基因治疗是20世纪70年代发展起来的一种全新的临床诊断与治疗方法和手段,基因诊断与治疗因其潜在的独特价值和有效性而在临床中得到了青睐[1]。
随着对各种疑难疾病的深入研究,和分子生物学日新月异的发展,传统的诊断治疗手段无法解决的一些重要问题。
通过对生物体在分子水平上的研究,基因诊断与治疗的作用逐渐显露出来,尤其是许多遗传疾病。
传统对疾病的诊断主要是以疾病的表型改变为依据,如患者的症状、血尿各项指标的变化,或物理检查的异常结果,然而表型的改变在许多情况下不是特异的,而且是在疾病发生的一定时间后才出现,因此常不能及时做出明确的诊断。
现知各种表型的改变是由基因异常造成的,也就是说基因的改变是引起疾病的根本原因。
随着人类基因组计划的开展,与基因相关的疾病引起了广泛重视,可以期望通过测定人类基因组内特定的DNA变异来诊断、预测、预防和治疗疾病[2]。
由于分子生物学的飞速发展,人们能够在分子水平上认识人类的遗传与变异的本质和病原生物的基本结构,使对疾病的诊断和治疗进人到基因水平。
基因诊断和基因治疗是现代分子生物学的理论和技术基础,本就理论上对基因诊断和基因治疗做个概述。
基因诊断
基因诊断(GeneDiagnosis)是以探测基因的存在,分析基因的类型和缺陷及其表达功能是否正常,从而达到诊断疾病的一种方法。
因为mRNA是基因DNA转录的产物,所以基因诊断包括信使核糖核酸mRNA的检测[3]。
基因诊断以基因为探查对象,因而有以下特点:
(1)针对性强,特异性高。
从基因水平探测病因,故针对性强。
以分子杂交为基本原理,故具有很高的特异性。
(2)取材用量少,来源广,灵敏度高。
患者的血液、尿液和羊水脱落细胞以及头发等均可用以检测。
由于基因体外扩增技术的发展,对分析的标本只需微量,目的基因只需Pg水平。
(3)适应性强,检测范围广。
基因探针的来源种类较广,其探针序列可为已知亦可为未知,检测目的可为一个特定基因,亦可为一种特定的基因组,可为内源性基因亦可为外源性基因。
在感染性疾病的基因诊断中,使用基因诊断的方法不仅可检出正在生长的病原体,还能检出潜伏的病原体,不仅能够确定以往感染,还能确定现行感染[4]。
对那些不容易做体外培养或不能在实验室安全培养的病原体,也可使用基因诊断的方法进行检测。
因此,基因诊断技术的发展、核酸探针杂交技术和聚合酶链反应(PCR)的广泛采用使当前诊断某些内科疾病达到了前所未有的快速、简便、敏感性高和特异性强的水平[5]。
这些新的分析技术有可能会逐步渗透到任何疑难杂症的诊断当中。
基因诊断的常用技术
DNA诊断技术[6]常用的用于检测致病基因结构异常的DNA检测方法主要有:
(1)斑点杂交;
(2)等位基因特异的寡核苷酸探针(ASOprobe)杂交;
(3)单链构象多态性(SSCP)分析;
(4)
限制性内切酶图谱分析;
(5)限制性片段长度多态性(RFLP);
(6)DNA序列分析(是诊断基因异常最直接和准确的方法)。
总之,很多目前生命科学中常用的分子技术已经渐渐的被应用于医学检测,尤其是针对于遗传疾病的诊断。
RNA诊断技术[7]RNA诊断主要是分析基因的表达功能,检测转录物的质和量,以判断基因转录效率的高低,以及转录物的大小。
主要有:
(1)RNA印迹:
检测基因是否表达,表达产物mRNA的大小的可靠方法,根据杂交条带的强度,可以判断基因表达的效率;
(2)RT—PCR:
检测基因表达产物mRNA灵敏,若与荧光定量PCR结合可对RT-PCR产物量进行准确测定;
(3)目前正在兴起的miRNA技术也已渐渐加入到基因治疗的过程中来。
基因芯片技术基因芯片包括DNA芯片(又称DNA微阵列)与cDNA芯片(又称cDNA微阵列),是目前应用最广泛的生物芯片,它以DNA杂交技术为基础,采用微加工和微电子技术,在玻璃、硅、塑料等固相表面上固定成千上万个分子识别探针,能在同一时间平行检测大规模的基因分子信息。
可用于肿瘤的DNA测序、基因表达、突变、诊断、药物筛选和遗传图谱等研究[8]。
癌症的发生、发展是涉及多个基因、多步骤、多阶段的复杂过程,在细胞癌变的演化过程中涉及大量的癌基因突变、缺失、扩增及抑癌基因失活等异常表达信息,利用基因芯片可以高效、快速地检测阐明癌症的发病机制,对其早期诊治具有重要价值。
基因治疗(GeneTherapy)是指将某种遗传物质转移到患者体内,使其在体内表达,最终达到治疗某种疾病的目的;
还可以通过增加遗传物质的表达、重组、纠正缺失或异常的遗传功能,或干扰致病过程来预防疾病[9]。
因此基因治疗包含有治疗和预防两层含义。
严格意义上的基因治疗应满足以下四个条件:
一是其作用对象是人(患者);
二是所选用的物质对象为核酸;
三是治疗机制在于影响基因的表达;
四是对疾病相关基因应具有高度的选择性。
基因治疗的实质是将具有治疗作用的基因简便、安全、靶向地转入病变组织细胞中,因而基因转移技术是决定基因治疗成败的关键[10]。
基因治疗的目的是治疗人类疾病,不是增强人类的某些功能(例如性功能、运动能力等),因此转移的目的基因都是疾病相关基因[11]。
目前所采用的基因转移方法是转移基因在受体细胞组随机整合,使整合部位被取代的基因失去功能。
从基因角度可以理解为对缺陷的基因进行修复或将正常有功能的基因置换或增补缺陷基因的方法。
若从治疗角度可以广义地说是一种基于导入遗传物质以改变患者细胞的基因表达从而达到治疗或预防疾病的目标的新措施。
导入的基因可以是与缺陷基因相对应的有功能的同源基因或与缺陷基因无关的治疗基因。
基因治疗有两种形式,一种是改变体细胞的基因表达,即体细胞基因治疗(somaticgenetherapy),另一种是改变生殖细胞的基因表达,即种系基因治疗(germlinegenetherapy),从理论上讲,若对缺陷的生殖细胞进行矫正,不但当代可以得到根治,而且可以将正常的基因传给子代[12]。
但生殖的生物学极其复杂,且尚未清楚,一旦发生差错将给人类带来不可想象的后果,涉及一系列伦理学的问题,目前还不能用于人类。
在现有的条件下,基因治疗仅限于体细胞,基因型的改变只限于某一类体细胞,其影响只限于某个体的当代。
展望
基因治疗程序及方法复杂,所用技术专业性强,要求条件高且花费昂贵[13]。
在基因治疗研究中,目的基因表达的调控是基因治疗很重要的方面,如何提高基因表达手段,这对于提高基因修饰和基因治疗策略都是非常有意义的。
通过基因治疗,真正增强了人类健康素质。
基因治疗,开拓新的基因转移系统,尤其是像直接注射这样简单的基因转移技术,将在其治疗方面发挥更大的作用。
当前人类基因组计划已实施并取得了可靠的进展,随着“人类基因组计划”的完成(即在阐明人类基因组DNA3*109核苷酸的序列,阐明所有人类基因并确定其在染色体的位置)和“后基因计划”的实施(即是对基因功能的研究和基因与人体疾病的研究),人类可望在基因的分子结构上自我认识,了解人体内60兆个细胞中的约l0万个基因以及它们的特征和功能,这样对影响人类健康的所有疾病均能作预防基因治疗,我们期待着这—天的早日到来。
分子生物学技术将会越来越普及,方便地运用到基因诊断领域[14,15]。
随着现代生物科学和其他学科技术的不断发展和完善,在不久的将来,分子生物学和分子遗传学的飞速发展必将极大地促进基因诊断技术的进步,有理由相信,以基因诊断为基础的基因治疗必将成为人类治疗自身疾病的主流技术,并极大地促进人类卫生事业的进步。
参考文献:
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