疾病易感性与基因多态性研究进展.ppt课件

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1、疾病易感性与基因多态性疾病易感性与基因多态性研究进展研究进展 卫生毒理教研室卫生毒理教研室主要内容主要内容一、一、疾病易感性与高危人群疾病易感性与高危人群二、二、基因多态性的概念、生物学作用与意义基因多态性的概念、生物学作用与意义三、三、基因多态性的检测方法基因多态性的检测方法四、关于基因多态性与疾病易感性关系研究的现状四、关于基因多态性与疾病易感性关系研究的现状 五、目前基因多态性研究中存在的问题及对策五、目前基因多态性研究中存在的问题及对策 六、展望六、展望环境污染对人类健康的威胁日趋严重环境污染对人类健康的威胁日趋严重有关资料统计，由于先天的遗传因素，造有关资料统计，由于先天的遗传因素，

2、造成胎儿畸形占成胎儿畸形占10%-15%，环境因素则占，环境因素则占10%-20%，其它为遗传基因和环境因素，其它为遗传基因和环境因素的联合作用。目前已发现具有致畸作用的的联合作用。目前已发现具有致畸作用的环境化学污染物有甲基汞、四氯二苯、五环境化学污染物有甲基汞、四氯二苯、五氯酚钠和有机磷杀虫剂等。氯酚钠和有机磷杀虫剂等。DiseaseDisease环境暴露环境暴露ExposureExposure？遗传因素遗传因素遗传因素遗传因素Human Genome Project人类基因组计划（人类基因组计划（1990-）一、易感基因与高危人群一、易感基因与高危人群 人们发现在同一环境因素变化条件下，

3、有的人反应强烈，人们发现在同一环境因素变化条件下，有的人反应强烈，出现患病甚至死亡，有的人反应不大。例如，同是钢铁厂的出现患病甚至死亡，有的人反应不大。例如，同是钢铁厂的冶炼工或电焊工，同在一个车间工作，同样的作业环境，仅冶炼工或电焊工，同在一个车间工作，同样的作业环境，仅有部分人发生锰中毒。这说明不同个体对环境有害因素易感有部分人发生锰中毒。这说明不同个体对环境有害因素易感性存在差异。决定某个体对某种疾病易感性的基因称为易感性存在差异。决定某个体对某种疾病易感性的基因称为易感基因。基因。对环境因素损害敏感的那部分人群称为高危险人群，在对环境因素损害敏感的那部分人群称为高危险人群，在同一污染环

4、境中，高危险人群比正常人出现健康危害早而且同一污染环境中，高危险人群比正常人出现健康危害早而且程度也严重。在任何居民群体中都有高危险人群，而且所有程度也严重。在任何居民群体中都有高危险人群，而且所有的健康人，在其一生的不同年龄段，不同环境条件下，都有的健康人，在其一生的不同年龄段，不同环境条件下，都有某一时间处于高危险状态的可能。某一时间处于高危险状态的可能。The BeginningThe BeginningThe Beginning“We have“We have just started the real journeyjust started the real journey towa

5、rds towards fully understanding biological diversities around fully understanding biological diversities around us from its fundamental building blocks,the DNA”us from its fundamental building blocks,the DNA”二、二、基因多态性的概念、生物学作用与意义基因多态性的概念、生物学作用与意义1 突变突变(mutation)DNA永久的结构改变。在大多数情况下，这样的永久的结构改变。在大多数情况下，

6、这样的DNA变化或者没有影响或者导致伤害，但是有时突变能变化或者没有影响或者导致伤害，但是有时突变能改善生物体生存的机会，将有利的突变传给后代。改善生物体生存的机会，将有利的突变传给后代。2 在在人人群群中中，个个体体间间基基因因的的核核苷苷酸酸序序列列存存在在着着差差异异性性称称为为基基因因的的多多态态性性(gene polymorphism)。这这种种多多态态性性可可以以分分为为两两类类，即即DNA位位点点多多态态性性(site polymorphism)和和长度多态性长度多态性(length polymorphism)。（一）基因突变与基因多态性（一）基因突变与基因多态性v 位位点点多多

7、态态性性：是是由由于于等等位位基基因因之之间间在在特特定定的的位位点点上上DNA序序列列存存在在差差异异，也也就就是是基基因因组组中中散散在在的的碱碱基基的的不不同同，包包括括点点突突变变（转转换换和和颠颠换换），单单个个碱碱基基的的置置换换、缺缺失失和和插插入入。突突变变是是基基因因多多态态性性的的一一种种特特殊殊形形式式，单单个个碱碱基基的的置置 换换 又又 称称 为为 单单 核核 苷苷 酸酸 多多 态态 性性(single nucleotide polymorphism,SNP)。据据估估计计，单单碱碱基基变变异异的的频频率率在在1/1000-2/1000。SNP在在基基因因组组中中数数

8、量量巨巨大大，分分布布频频密密，检检测测易易于于自自动动化化和和批批量量化化，被被认认为为是是新新一一代代的的遗遗传传标记。标记。A mutation in the DNA sequence with a A mutation in the DNA sequence with a frequency of 1%frequency of 1%单单核核苷苷酸酸多多态态性性()是是指指个个体体基基因因组组内内特特定定核核苷苷酸酸位位置置上上的的单单个个碱碱基基发发生生突突变变,这这种种突突变变包包括括单单碱碱基基的的转转换换、颠颠换换、插插入入或或缺缺失失等等。严严格格来来说说,只只有有当当等等位位

9、基基因因的的频频率率大大于于或或等等于于1%1%时时才才能能称称得得上上是是,然然而而部部分分数数据据库库如如BaseBase把把等等位位基基因因的的频频率率小小于于1%1%的的变变异异也也包包括括在在内内(见见BaseBase数据库首页说明数据库首页说明)。研研究究表表明明,人人类类每每对对等等位位染染色色体体上上每每10001000就就会会出出现现1 1个个,而而整整个个人人类类基基因因组组每每300300就就会会出出现现1 1个个。这这样样在在任任意意两两个个个个体体之之间间,就就有有好好几几百百万万的的单单碱碱基基差差异异和和十十万万个个氨氨基基酸酸的的不不同同,所所以以在在一一定定程

10、程度度上上反反映映了了人人类类个个体体或或群群体体的的特异性。特异性。v长长度度多多态态性性：一一类类为为可可变变数数目目的的重重复复序序列列（variable number of tandem repeats,VNTRS），它它是是由由于于相相同同的的重重复复顺顺序序重重复复次次数数不不同同所所致致，它它决决定定了了小小卫卫星星（minisatellite）DNA长长度度的的多多态态性性。小小卫卫星星是是由由15-65 bp的的基基本本单单位位而而成成，重重复复次次数数在在人人群群中中是是高高度度变变异异的。的。另另一一类类长长度度多多态态性性是是由由于于基基因因的的某某一一片片段段的的缺缺

11、失失或或插插入入所所致致，如如微微卫卫星星DNA（microsatellite），它它们们是是由由重重复复序序列列构构成成，基基本本序序列列只只有有1-8bp,如如(TA)n及及(CGG)n等等，通常重复通常重复10-60次。次。长长度度多多态态性性是是按按照照孟孟德德尔尔方方式式遗遗传传的的，它它们们在在基基因因定定位位、DNA指纹分析，遗传病的分析和诊断中被广泛地应用。指纹分析，遗传病的分析和诊断中被广泛地应用。99%of one individual DNA sequences will be identical to that of another person.Of the 1%di

12、fference,over 90%will be single nucleotide polymorphisms(SNPs).Genetic VariationsGenetic VariationsGenetic VariationsSNPsSNPsSNPsDeletionsDeletionsDeletionsInsertionsInsertionsInsertionsMicrosatelliteMicrosatelliteMicrosatelliteMinisatelliteMinisatelliteMinisatellite（二）基因多态性的生物学作用与意义（二）基因多态性的生物学作用与意

13、义1 生物学作用生物学作用（1）遗遗传传密密码码的的改改变变 错错义义突突变变(missense mutation)、无无义义突突变变(nonsense mutation)、同同义义突突变变(same sense mutation)、移移码码突突变变(frame-shifting mutation)（2）对对mRNA剪接的影响：剪接的影响：如如果果点点突突变变发发生生在在内内含含子子的的剪剪切切位位点点，可可以以产产生生两两种种影影响响：一一是是原原有有的的剪剪接接位位点点消消失失，二二是是产产生生新新的的剪剪切切位位点点。无无论论是是那那一一种种形形式式，都都可可以以导导致致mRNA的的错错

14、误误剪剪接接，产产生生异异常常的的mRNA，最最终终产产生生异异常常的的表表达达产产物物，数数个个碱碱基基的的缺缺失失、片片段段缺缺失失等等均均有可能造成剪接位点的缺失。有可能造成剪接位点的缺失。（3）蛋白质肽链中的片段缺失：蛋白质肽链中的片段缺失：无无义义突突变变和和DNA片片段段的的缺缺失失都都可可以以导导致致肽肽链链中中的的片片段段缺缺失失，致致使使基基因因编编码码的的蛋蛋白白质质失失去去原原有有的的功功能能。移移码码突突变变不不仅仅翻翻译译后后的的肽肽链链中中氨氨基基酸酸序序列列发发生生改改变变，而而且且也也导导致致肽肽链链中中的的大大片片段段缺缺失。失。（4）启动子的突变及非转录区的

15、突变：启动子的突变及非转录区的突变：可以使基因的转录水平或活性增强或降低。可以使基因的转录水平或活性增强或降低。2 基因多态性的生物学意义基因多态性的生物学意义 在在预预防防医医学学方方面面，基基因因多多态态性性的的研研究究涉涉及及的的范范围围广广泛泛，包包括括基基因因多多态态性性与与病病因因未未知知的的疾疾病病关关系系的的研研究究，也也包包括括对对已已知知特特定定环环境境因因素素致致病病易易感感基基因因的的筛筛选选。因因此此开开展展我我国国人人群群的的基基因因多多态态性性与与环环境境的的作作用用关关系系的的研研究究具具有有重重要要的的意意义义。而而基基因因多多态态性性的的研研究究在在职职业业

16、病病医医学学中中则则更更具具有有实实际际的的意意义义。对对易易感感基基因因和和易易感感性性生生物物标标志志物物的的分分析析，将将某某些些携携带带敏敏感感基基因因型型的的人人甄甄别别开开来来，采采取取针针对对性性预预防防措措施施，提提高高预预防防职职业业性性危危害害工工作作的的效效率率。对对特特定定的的污污染染物物易易感感人人群群和和耐耐受受人人群群的的基基因因多多态态性性研研究究，有有助助于于阐阐明明环环境境因因素素的的致致病病机机制制，也也推推动动了了遗遗传传易易感性标志物的研究。感性标志物的研究。三、基因多态性的检测方法三、基因多态性的检测方法 到到目目前前为为止止，DNADNA水水平平遗

17、遗传传多多态态性性标标记记物物的的研研究究已已经经历历了了三三个阶段。个阶段。1 限限制制性性片片段段长长度度多多态态性性标标记记（RFLPRFLP），这这是是第第一一代代DNADNA遗传标记，是遗传标记，是D.D.BotsteinBotstein于于19801980年提出的。年提出的。RFLPRFLP的的原原理理：如如果果存存在在DNA DNA 的的多多态态性性，会会使使DNA DNA 分分子子的的限限制制酶酶切切位位点点及及数数目目发发生生改改变变，用用限限制制酶酶切切割割基基因因组组时时，所所产产生生的的片片段段数数目目和和每每个个片片段段的的长长度度就就不不同同，即即所所谓谓的的限限制

18、制性性片片段段长长度度多多态态性性。最最早早是是用用Southern Southern Blot/RFLPBlot/RFLP方方法法检检测测，后后来来采采用用聚聚合合酶酶链链反反应应（PCRPCR）与与限限制制酶酶酶酶切切相相结结合合的的方方法法。现现在在多多采采用用PCR-RFLPPCR-RFLP法法进进行行研研究究基基因因的的限限制制性性片片段段长度多态性。长度多态性。基基于于、酶酶切切的的方方法法除除了了以以上上的的RFLP还还有有随随机机扩扩增增多态性多态性()-是是通通过过专专一一识识别别性性内内切切酶酶处处理理产产物物,电泳后检测分型电泳后检测分型利利用用随随机机引引物物(约约10

19、)对对基基因因组组进进行行扩扩增增,寻寻找找特特征征性性条条带带和和分分型型;此此外外,还还有有突突变变酶酶学学检检测测()和和扩增阻滞突变系统扩增阻滞突变系统()等。等。2 DNADNA重重复复序序列列的的多多态态性性标标记记 重重复复序序列列的的多多态态性性有有小小卫卫星星DNADNA多多态态性性和和微微卫卫星星的的DNADNA多多态态性性等等多多种。种。3 单单 核核 苷苷 酸酸 多多 态态 性性 标标 记记（SNP,single SNP,single nucleotide nucleotide polymorphismpolymorphism），是是19961996年年被被美美国国的的

20、E.LanderE.Lander提提出出的的，被被称称为为“第第三三代代DNADNA遗遗传传标标记记”。其其分分析析的的经经典典方方法法是是采采用用PCR-PCR-单单链链构构象象多多态态性性（PCR-SSCPPCR-SSCP）分分析析、RFLPRFLP、温温度度梯梯度度凝凝胶胶电电泳泳（TGGETGGE）、变变性性梯梯度度凝凝胶胶电电泳泳（DGGEDGGE）、变变性性高高效效液液相相色色谱谱(dHPLCdHPLC)和和高高通通量量基基因因芯芯片片技技术术(HA)(HA)等。等。（1 1）单链构象多态性（）单链构象多态性（SSCPSSCP）：）：是一种基于单链是一种基于单链DNADNA构象差别

21、的点突变检测方法。相同长度的单链构象差别的点突变检测方法。相同长度的单链DNADNA如如果顺序不同，甚至单个碱基不同，就会形成不同的构象。果顺序不同，甚至单个碱基不同，就会形成不同的构象。在电泳时泳动的速度不同。在电泳时泳动的速度不同。经扩增的目的片段在变性剂或低离子浓度下经高经扩增的目的片段在变性剂或低离子浓度下经高温处理使之解链并保证在单链状态下温处理使之解链并保证在单链状态下,然后在一定浓度的然后在一定浓度的非变性聚丙稀酰胺凝胶中电泳非变性聚丙稀酰胺凝胶中电泳,单链迁移率除与单链迁移率除与浓度有关外浓度有关外,更主要取决于单链所形成的空间更主要取决于单链所形成的空间构象构象,相同长度的单

22、链相同长度的单链,可以因其顺序或单个碱基可以因其顺序或单个碱基差异差异,所形成的空间构象就会不同所形成的空间构象就会不同,其在凝胶中泳动速度其在凝胶中泳动速度不一样不一样,从而显示出带型的差异从而显示出带型的差异,即多态型。即多态型。(2)(2)温温度度梯梯度度凝凝胶胶电电泳泳()该该方方法法主主要要是是根根据据带带点点突突变变和和正正常常片片断断由由于于值值的的不不同同将将表表现现出出不不同同的的解解链链行行为为,片片断断在在聚聚丙丙稀稀酰酰胺胺凝凝胶胶电电泳泳中中通通过过设设置置温温度度梯梯度度来来进进行行分分离离,片片段段到到达达最最低低熔熔解解区区即即开开始始解解链链,使使片片断断呈呈

23、字字结结构构,因因而而降降低低其其迁迁移移速速率率。一一个个碱碱基基的的不不同同足足以以导导致致迁迁移移速速率率的的不不同同。该该法法可可用用于于200900内内的的片片断断,检检出出率率达达100%,其其值可通过软件预测。值可通过软件预测。(3)(3)变变性性梯梯度度凝凝胶胶电电泳泳()是是利利用用在在一一定定梯梯度度变变性性剂剂浓浓度度的的凝凝胶胶中中电电泳泳时时,有有突突变变和和无无突突变变会会在在不不同同的的地地方方开开始始解解链链,从从而而达达到到分分离离的的目目的的。与与类类似似,前前者者是是依依靠靠变变性性剂剂使使值值不不同同的的分分子子分分离离,而而后后者者是是依依靠靠温温度度

24、梯梯度度分分离离值值不不同同的的分分子子。检检测测的的片片断断长长度度可可达达1000,但但条件较难优化且费时。条件较难优化且费时。(4)(4)变变性性高高效效液液相相色色谱谱()变变性性高高效效液液相相色色谱谱法法()是是一一项项在在和和基基础础上上发发展展起起来来的的检检测测的的突突变变技技术术,通通过过带带正正电电荷荷的的流流动动相相将将带带负负电电荷荷的的分分子子吸吸附附到到固固定定相相上上,基基于于同同源源双双链链和和异异源源双双链链解解链链温温度度的的不不同同,通通过过控控制制的的温温度度,将将系系统统维维持持在在使使异异源源双双链链发发生生变变性性的的温温度度,而而同同源源双双链

25、链并并未未变变性性的的情情况况下下进进行行分分离离,样样品品在在55左左右右的的特特殊殊吸吸附附剂剂中中,只只需需6即即可可完完成成50700基基因因片片段段的的分分离离。的的有有无无最最终终表表现现为为色色谱谱峰峰的的峰峰形形和和数数目目上上,因因为为异异源源双双链链的的解解链链温温度度较较低低,会会先先形形成成单单螺螺旋旋从从色色谱谱柱柱中中流流出出,在在色色谱谱图图中中会会形形成成两两个个保保留留时间较短的色谱峰。时间较短的色谱峰。DHPLC无无法法象象酶酶切切检检测测对对已已知知SNP实实现现100%检检出出,但但它它在在寻寻找找未未知知的的SNP有有明明显显的的优优势势1，首首先先酶

26、酶切切无无法法寻寻找找未未知知的的碱碱基基改改变变,而而且且并并不不是是所所有有的的碱碱基基改改变变都都能找到酶切位点。能找到酶切位点。变变性性梯梯度度凝凝胶胶电电泳泳和和单单链链构构象象多多态态性性均均耗耗时时长长、检检出出率率低低,测测序序的的成成本本高高,DHPLC检检出出一一个个样样品品仅仅需需几几分分钟钟,且且全全自自动动化化,因因此此可可以以采采用用DHPLC对对大大样样本本进进行行筛筛先先,再再对对特特异异峰峰型型者者进进行行测测序序,这这样样可可以以降降低低成成本本、提提高高工工作效率。作效率。（5 5）基基因因芯芯片片法法：又又称称为为DNA 微微探探针针阵阵列列（Micro

27、 array）。它它集集成成了了大大量量的的密密集集排排列列的的大大量量已已知知的的序序列列探探针针，通通过过与与被被标标记记的的若若干干靶靶核核酸酸序序列列互互补补匹匹配配，与与芯芯片片特特定定位位点点上上的的探探针针杂杂交交，利利用用基基因因芯芯片片杂杂交交图图象象，确确定定杂杂交交探探针针的的位位置置，便便可可根根据据碱碱基基互互补补匹匹配配的的原原理理确确定定靶靶基基因因的的序序列列。这这一一技技术术已已用用于于基基因因多多态态性性的的检检测测。对对多多态态性性和和突突变变检检测测型型基基因因芯芯片片采采用用多多色色荧荧光光探探针针杂杂交交技技术术可可以以大大大大提提高高芯芯片片的的准

28、准确确性性、定定量量及及检检测测范范围围。应应用用高高密密度度基基因因芯芯片片检检测测单单核核苷苷酸酸多多态态性性，为为分分析析SNPs提提供了便捷的方法。供了便捷的方法。(6)(6)毛毛细细管管电电泳泳()采采用用20100的的细细管管代代替替琼琼脂脂糖糖和和聚聚丙丙烯烯酰酰胺胺电电泳泳,片片段段因因离离子子表表面面积积和和分分子子外形的变异导致迁移时间不同而检测。外形的变异导致迁移时间不同而检测。（7 7）实实时时荧荧光光定定量量PCR：是是在在PCR反反应应体体系系中中加加入入荧荧光光基基团团，利利用用荧荧光光信信号号积积累累实实时时监监测测整整个个PCR过过程程，最最后后通过标准曲线对

29、未知模板进行定量分析的方法。通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。其其应应用用主主要要包包括括：病病毒毒感感染染定定量量监监测测、细细胞胞因因子子表表达达分分析析、基因突变及其多态性。基因突变及其多态性。在在 实实 时时 定定 量量 PCR中中 要要 使使 用用 荧荧 光光 探探 针针，其其 中中 有有TAQman探针和分子灯塔探针和分子灯塔（molecular beacon MB)分分子子灯灯塔塔（molecular beacon MB)又又称称为为分分子子信信标标，由由荧荧光光能能量量传传递递技技术术和和线线性性探探针针技技术术改改进进发发展展而而来来。国国外外于于19961996年开

30、始应用研究，是目前最新的核酸检测技术。年开始应用研究，是目前最新的核酸检测技术。其其优优点点有有：特特异异性性更更高高、操操作作进进一一步步简简化化，检检测测更更加加快快捷捷，而且减少了影响结果的不确定因素。而且减少了影响结果的不确定因素。不不足足：由由于于该该技技术术目目前前还还未未完完全全成成熟熟在在探探针针设设计计、合合成成、标记等方面技术要求高，检测成本较高。标记等方面技术要求高，检测成本较高。四、几类基因的多态性与环境疾病四、几类基因的多态性与环境疾病易感性关系研究的现状易感性关系研究的现状 1 应激蛋白及其基因多态性与疾病易感性的关系应激蛋白及其基因多态性与疾病易感性的关系从原核生

31、物的细菌到真核生物的人类从原核生物的细菌到真核生物的人类,当接触高温或其他应当接触高温或其他应激因素时激因素时,可以合成一组被称为热休克蛋白可以合成一组被称为热休克蛋白(heat shock proteins,HSPs)的蛋白质。其最重要的功能是帮助细胞适应的蛋白质。其最重要的功能是帮助细胞适应一系列应激反应一系列应激反应,而且导致而且导致HSPs表达或表达亚型上的改变表达或表达亚型上的改变,将会对应激因素产生不同的耐受性。因此将会对应激因素产生不同的耐受性。因此,HSPs的多态性与的多态性与疾病或机体遭受应激的易感性或耐受性有关疾病或机体遭受应激的易感性或耐受性有关2。热热休休克克蛋蛋白白属

32、属于于多多基基因因家家族族，以以人人类类HSP70HSP70基基因因家家族族基基因因为为例例：最最先先被被克克隆隆和和鉴鉴定定的的基基因因是是HSP70-1、HSP70-2和和HSP70-Hom除除了了以以上上三三个个基基因因，目目前前对对HSP70家家族族其其他他基因研究的不多。基因研究的不多。HSP70家家族族成成员员均均可可以以作作为为分分子子伴伴侣侣,促促进进新新合合成成蛋蛋白白质质的的正正确确折折叠叠、装装配配和和转转运运,促促进进变变性性或或损损伤伤蛋蛋白白质质的的再再折折叠或降解等叠或降解等,参与机体的免疫功能。参与机体的免疫功能。目目前前研研究究得得最最多多的的与与HSP70多

33、多态态性性有有关关的的疾疾病病是是一一些些与与自自身身免免疫疫紊紊乱乱有有关关的的疾疾病病，如如：HSP70-2基基因因多多态态性性被被看看作是系统性红斑狼疮（作是系统性红斑狼疮（SLE）的一个新的易感性标记物。的一个新的易感性标记物。MestiriMestiri等等的的研研究究表表明明HSP70-2HSP70-2基基因因的的变变异异不不仅仅是是乳乳腺腺癌癌危危险险性性增增加加的的标标记记物物,而而且且可可能能预预示示其其临临床床结结果果的的好好坏坏33 JalboutJalbout等等的的研研究究表表明明HSP70-2HSP70-2的的基基因因型型是是土土耳耳其其鼻鼻咽咽癌癌危险性增高的标记

34、物危险性增高的标记物44。2 癌基因、抑癌基因多态性与疾病易感性的关系癌基因、抑癌基因多态性与疾病易感性的关系 rasras基因家族与人类肿瘤相关的特征性基因有三种，即基因家族与人类肿瘤相关的特征性基因有三种，即H-H-ras,K-ras,N-rasras,K-ras,N-ras它们分别定位于它们分别定位于1111、1212、1 1号染色体前号染色体前二者是大鼠肉瘤病毒的转化基因，后者是从人神经母细二者是大鼠肉瘤病毒的转化基因，后者是从人神经母细胞瘤中分离得到的。它们编码的蛋白质分子量为胞瘤中分离得到的。它们编码的蛋白质分子量为21KD,21KD,称称为为P21P21蛋白。在人类部分肿瘤中蛋白

35、。在人类部分肿瘤中,只要只要3 3个个rasras基因中有一基因中有一个基因发生点突变个基因发生点突变,就会引起突变位点上的基因发生改变就会引起突变位点上的基因发生改变,这些位点的突变使这些位点的突变使rasras基因激活基因激活,导致导致P21P21蛋白的过度生成蛋白的过度生成,持续不断地将信号传入细胞持续不断地将信号传入细胞,造成细胞的转化或恶变造成细胞的转化或恶变55。突突变变rasras癌癌基基因因的的种种类类与与某某些些肿肿瘤瘤类类型型密密切切相相关关。如如：与与肺肺癌癌、结结肠肠癌癌、胰胰腺腺癌癌的的发发生生发发展展密密切切相相关关的的是是K-K-rasras基基因因的的激激活活，

36、造造血血系系统统肿肿瘤瘤多多发发现现N-N-rasras的的突突变变，泌泌尿尿系系统统肿肿瘤瘤则则以以H-H-rasras突突变变为为主主。因因此此研研究究rasras基基因因突突变变对对于于了了解肿瘤的发生、发展具有重大意义。解肿瘤的发生、发展具有重大意义。ahrendtahrendt等等66对对106106例例肺肺腺腺癌癌患患者者进进行行K-K-rasras基基因因突突变变研研究究,发发现现发发生生突突变变的的2929例例患患者者全全部部是是吸吸烟烟者者,而而未未吸吸烟烟者者肺肺癌癌中中未未检检测测到到K-K-rasras基基因因突突变变,因因此此认认为为肺肺腺腺癌癌患患者者中中K-K-r

37、asras基因突变与吸烟有着密切联系。基因突变与吸烟有着密切联系。以以rasras基基因因作作为为分分子子标标记记物物,以以肺肺癌癌患患者者的的痰痰液液、胸胸液液、纤纤支支镜镜取取材材等等材材料料作作为为检检测测对对象象,应应用用聚聚合合酶酶链链反反应应、聚聚合合酶酶链链反反应应 限限制制性性酶酶切切片片段段长长度度多多态态性性分分析析及及直直接接测测序序法法等等检检测测手手段段,检检测测组组织织中中K-K-rasras基基因因突突变变热热点点1212、1313、6161等等密密码码子子的的突突变变情情况况,同同时时结结合合荧荧光光纤纤支支镜镜、高高分分辨辨CTCT、超超声声、正正电电子子发发

38、射射计计算算机机断断层层扫扫描描等等检检查查手手段段,可可以以发发现现肺肺癌癌高高危危人人群群,对对肺肺癌癌的的癌癌前前病病变变及及早早期期肺肺癌癌作作出出诊诊断断7,87,8。3 代谢酶基因多态性与疾病易感性的关系代谢酶基因多态性与疾病易感性的关系 目前研究较多的是细胞色素目前研究较多的是细胞色素P450P450，人类人类P450基因已知有基因已知有17个家族个家族,其中有其中有20个亚家族已在人类基因组中定位。参个亚家族已在人类基因组中定位。参与人体代谢的主要为与人体代谢的主要为CYP1至至CYP3家族以及家族以及CYP4家族部家族部分成员的基因产物分成员的基因产物9。外源化学物通过呼吸道

39、、消化道、。外源化学物通过呼吸道、消化道、皮肤等途径进入机体皮肤等途径进入机体,在大多数情况下在大多数情况下,先经由细胞色素先经由细胞色素P450酶催化的酶催化的相反应活化后相反应活化后,由前致癌物转化为致癌物由前致癌物转化为致癌物,与生物大分子发生加合与生物大分子发生加合,造成基因损伤造成基因损伤,启动化学致癌过启动化学致癌过程。程。研研 究究 发发 现现 CYP1ACYP1A1 1,CYP1ACYP1A2 2,CYP1BCYP1B1 1,CYP2ACYP2A6 6,CYP2C,CYP2C9 9,CYP2CCYP2C1919,CYP2DCYP2D6 6,CYP2ECYP2E1 1,CYP3A

40、CYP3A4 4,CYP3ACYP3A5 5等等基基因因存存在在多多态态性性。P450P450家家族族中中存存在在的的基基因因多多态态性性使使不不同同基基因因型型携携带带个个体体对对特特定定的的外外源源化化合合物物代代谢谢能能力力不不同同,由由此此造造成成个个体体在在环环境因素暴露引起的健康损害存在易感性的差异。境因素暴露引起的健康损害存在易感性的差异。国国内内有有人人研研究究了了慢慢性性锰锰中中毒毒易易感感性性与与CYP2DCYP2D6 6基基因因第第29382938位位突突变变的的联联系系(该该突突变变使使酶酶活活性性降降低低),),认认为为野野生生型型较较突突变变型型有更高的锰中毒易感性

41、有更高的锰中毒易感性1010。叶酸代谢通路与叶酸代谢通路与DNA合成和甲基化有关合成和甲基化有关MTHFR GenotypeCasesControlsAdjustedOR(95%CI)No%No%All CasesC677T（Ala Val）CC(ref.)55 29.460 36.11.00CT90 48.180 48.21.24(0.77-2.01)TT42 22.526 15.71.87(1.00-3.48)Gastric Cardia CancerCC(ref.)22 26.860 36.11.00CT38 46.480 48.21.29(0.69-2.44)TT22 26.826 1

42、5.72.47(1.14-5.32)Shen H.,et al.Int J Cancer 2001;95:332-6.IF=4.06叶酸代谢酶基因叶酸代谢酶基因MTHFR多态性与中国人多态性与中国人胃癌（贲门癌）遗传易感性胃癌（贲门癌）遗传易感性4 修复基因多态性与疾病易感性的关系修复基因多态性与疾病易感性的关系 在外来有害因素作用下会导致机体细胞内在外来有害因素作用下会导致机体细胞内DNADNA出现碱出现碱基错配、插入、缺失等结构改变，而人体内的基因修复基错配、插入、缺失等结构改变，而人体内的基因修复酶可通过不同机制帮助机体修复这些错误，保护人体健酶可通过不同机制帮助机体修复这些错误，保护人

43、体健康，相反如果修复基因出现突变以致修复酶功能缺陷可康，相反如果修复基因出现突变以致修复酶功能缺陷可与某些疾病的发生有关。如：与某些疾病的发生有关。如：MED1MED1是一种碱基切除修复是一种碱基切除修复酶，能够直接或间接地帮助细胞修复癌症对基因的损害。酶，能够直接或间接地帮助细胞修复癌症对基因的损害。研究中发现：缺陷的研究中发现：缺陷的Med1基因与非息肉型的结肠直基因与非息肉型的结肠直肠肿瘤（最常见的遗传性结肠直肠癌）有关。因此对修肠肿瘤（最常见的遗传性结肠直肠癌）有关。因此对修复基因多态性进行研究有助于深入了解某些疾病的发生、复基因多态性进行研究有助于深入了解某些疾病的发生、发展机制并可

44、采取有效措施如：对高危险人群进行筛选发展机制并可采取有效措施如：对高危险人群进行筛选等对相关疾病进行预防。等对相关疾病进行预防。20022002年，刘汝清年，刘汝清1111等采用聚合酶链式反应等采用聚合酶链式反应(PCR)(PCR)单单链构象多态性链构象多态性(SSCP)DNA(SSCP)DNA直接测序法对直接测序法对100100例正常人和例正常人和8888例肿瘤患者外周血白细胞进行例肿瘤患者外周血白细胞进行MGMTMGMT基因多态性研究。基因多态性研究。结果发现：结果发现：MGMTMGMT基因第基因第3 3、4 4、5 5外显子上存在着多态性外显子上存在着多态性,其中第其中第3 3、4 4外

45、显子的多态改变与肿瘤形成的关系较弱外显子的多态改变与肿瘤形成的关系较弱,而而第第5 5外显子的多态仅见于肿瘤患者外显子的多态仅见于肿瘤患者,可能与肿瘤的形成有可能与肿瘤的形成有关。关。MGMTMGMT基因的多态性主要表现为同义突变和错义突变基因的多态性主要表现为同义突变和错义突变,而且多为单个碱基的变异。点突变所致的单一氨基酸替而且多为单个碱基的变异。点突变所致的单一氨基酸替换换,如果发生在关键区域如果发生在关键区域,可显著改变蛋白质的结构和功可显著改变蛋白质的结构和功能。弄清楚能。弄清楚MGMTMGMT基因变异的特征是理解其多态现象意义基因变异的特征是理解其多态现象意义的关键。的关键。五、目

46、前基因多态性与疾病易感性五、目前基因多态性与疾病易感性关系研究中存在的问题及对策关系研究中存在的问题及对策 1 由由于于多多种种原原因因，目目前前的的研研究究大大多多还还只只是是泛泛泛泛地地进进行行频频率率调调查查或或是是简简单单地地了了解解单单个个基基因因多多态态性性与与疾疾病病发发生生、预预后后、转转归归的的联联系系。没没有有大大量量进进行行多多个个基基因因之之间间多多态态性性与与疾疾病病易感性的综合分析研究。易感性的综合分析研究。2 研究的样本要足够大，具有充分的代表性。研究的样本要足够大，具有充分的代表性。3 对对于于多多基基因因病病，应应根根据据疾疾病病病病理理生生理理学学改改变变，

47、选选择择多多个候选基因客观地从不同的侧面进行分析。个候选基因客观地从不同的侧面进行分析。4 候候选选基基因因的的选选择择要要有有明明确确的的病病理理生生理理学学基基础础：研研究究某某种种疾疾病病基基因因多多态态性性与与其其发发病病及及的的联联系系，所所选选择择候候选选基基因因的的基因产物在该病发病机制中所起的作用应该得到肯定。基因产物在该病发病机制中所起的作用应该得到肯定。5 当当病病例例调调查查从从发发生生频频率率及及功功能能研研究究上上均均能能确确定定某某一一候候选选基基因因多多态态性性与与疾疾病病的的发发生生、发发展展有有肯肯定定的的联联系系后后，应应进进行行“复复核核验验证证”。即即根

48、根据据初初步步研研究究中中所所得得出出的的结结论论在在 “散散发发”病病例例的的观观察察中中进进行行验验证证。明明确确前前面面所所得得到到的的假假设设是否可靠。是否可靠。6 研究过程中遇到的实际问题有：研究过程中遇到的实际问题有：nWhich genes&which SNPs should we start with（从哪些基因哪些位点开始）从哪些基因哪些位点开始）?nPolymorphismsofLow-penetrancegenes:Why are the results always inconsistent?（为何相关性研究结果总是不一致？）为何相关性研究结果总是不一致？）nHow l

49、arge the sample size is in molecular epidemiological studies(SNPs)?（样本量多大合适？）样本量多大合适？）Which gene should we start with?Consideration of biology-Based on the mechanism of the disease(Biologicalplausibility,adefinitivescientifichypothesis)nSusceptive genese.g.BRCA1,MSH2nSensitive genese.g.GSTM1,GSTT1XR

50、CC1,XPDCyclinD1,P53 Inconsistence of previous association studiesofSNPsnLow-penetrance genesnSmall sample sizenPublication biasnExcessively emphasize the stratified results(without the main effect!)nLimitations of observational studiesPublication biasnThe selection from editor nThe abandon by resear

51、cher himselfnToo many subgroup results nLarge independent study with precise designnMulti-center collaborationHow big should the sample size be?nHow many genes and how many SNPs involvednHow high the frequency of polymorphismsnHow strong the association between polymorphisms and cancernInformation f

52、rom Meta-analysis e.g.NAT2 GSTM1 7 Strategies(I)nPrecise study design (pay attention to environmental exposures)nLarge sample sizenMulti-center collaborationnHigh-throughput technology nUnpublished SNPs with functional evaluationnMulti-sites within one genenMulti-genes in one pathway:the gene-gene i

53、nteractionnThe combined analysis of genes involved in multi-pathway and multi-phase of the disease developmentStrategies(II)nAnalysis of haplotype and haplotype blocknAnalysis of gene-environment interaction nAnalysis of genotype-phenotype correlationStrategies(III)六、展望六、展望 Information from the huma

54、n genome sequence will increase through our understanding of disease mechanisms,and guide the development of new drugs and therapeutic procedures.Bell J.Nature 2004,429:453-456Evans WE.Nature 2004,429:464-468Differences in DNA sequences that alter the function of proteins that are targeted by drugs

55、can contribute significantly to variation in the responses of individuals.基因检测基因检测-危险度评价危险度评价PERSONAL MEDICINE:Studies in pharmacogenetics revealed that the response to an anti-leukemia drug can be either therapeutic or toxic.A simple blood test can now determine the appropriate dosing of the drug f

56、or each individual.基因型基因型-药物选择药物选择多通路基因多态性与晚期结直肠癌对多通路基因多态性与晚期结直肠癌对5-Fu5-Fu化疗敏感性的关系化疗敏感性的关系Stoehlmacher et al.British Journal of Cancer2004多个基因多态性联合作用与多个基因多态性联合作用与5-Fu化疗敏感性的关系化疗敏感性的关系 Collins和和McKusick预言：预言：到到2010年，基因预测将投入实际应用，那些希望了解年，基因预测将投入实际应用，那些希望了解遗传易感性信息的个体将会被告之其基因多态的情况，这遗传易感性信息的个体将会被告之其基因多态的情况

57、，这样可以帮助他们采取某些措施来样可以帮助他们采取某些措施来减少危险暴露，减少危险暴露，甚至进行甚至进行药物预防，药物预防，以及在一定的年龄阶段开始针对性的以及在一定的年龄阶段开始针对性的体检，体检，从从而达到而达到降低疾病发生可能性和早期发现疾病降低疾病发生可能性和早期发现疾病的目的。的目的。人类基因组的研究成果在疾病预防中的应用人类基因组的研究成果在疾病预防中的应用 一级预防：深入理解基因一级预防：深入理解基因-环境交互作用环境交互作用（环境基因组（环境基因组学）学），确定高危险人群，从宏观和微观两方面确定预防，确定高危险人群，从宏观和微观两方面确定预防措施措施(疾病预测和危险度评价疾病预

58、测和危险度评价)二级预防：发展新的筛检试验，通过对人群基因型和二级预防：发展新的筛检试验，通过对人群基因型和/或家族史的分层来早期预测和诊断疾病或家族史的分层来早期预测和诊断疾病(疾病基因组学疾病基因组学)三级预防和临床治疗：三级预防和临床治疗：药物基因组学药物基因组学，个性化治疗，增，个性化治疗，增加药物的疗效和减少副作用加药物的疗效和减少副作用 Gene-Environment Interaction Gene-Environment Interactionspontaneous15%Gene-environment interaction78%pure genetic 5%pure en

59、vironment2%EnvironmentGenetic-+20%20%80%80%100%100%17%17%83%83%Schulte,1994Schulte,1994结结 语语 基基因因多多态态性性研研究究为为我我们们探探索索疾疾病病的的发发生生、发发展展机机制制以以及及表表型型多多样样化化产产生生的的本本质质开开辟辟了了一一个个全全新新的的领领域域。在在今今天天人人类类基基因因结结构构和和功功能能的的研研究究成成果果日日新新月月异异的的形形势势下下，对对多多基基因因参参与与的的一一些些常常见见病病，通通过过候候选选基基因因来来综综合合分分析析疾疾病病的的发发病病机机制制，从从而而有有

60、效效预预防防疾疾病病发发生生是是未未来来预预防防医医学学研研究究中中的的一一个个重重要要方方向向，也也是是目目前前将将人人类类基基因因结结构构性性研研究究成果应用于预防医学的一个较现实的途径。成果应用于预防医学的一个较现实的途径。REFRENCES1沈靖,王润田,徐希平.筛查未知的变性高效液相色谱()技术.国外医学遗传学分册,2001,6:341344.2FavatierFetal.CellStressChap,1997,2:141-1552XiaoCetal.CellStressChap,2003,8:86-92.3MestiriSetal.Cancer,2001,91:672-6784Ja

61、lboutMetal.CancerLett,2003,193:75-815ChangF,SteelmanLS,LeeJT,et,al.SignaltransductionmediatedbytheRas/Raf/MEK/ERKpathwayfromcytokinereceptorstotranscriptionfactors:potentialtargetingfortherapeuticintervention.Leukemia,2003,17(7):1263-12936 Ahrendt SA,Decker PA,Alawi EA,et,al.Cigarette smoking isstro

62、nglyassociatedwithmutationoftheK-rasgeneinpatientswithprimaryadenocarcinomaofthelung.Cancer,2001,92(6):1525-15307MinamotoT,OugolkovAV,MaiM.Detectionofoncogenesinthediagnosisofcancerswithactiveoncogenicsignaling.ExpertRevMolDeign,2002,2(6):565-5758MinamotoT,MaiM,RonaiZ.K-rasmutation:earlydetectioninm

63、oleculardiagnosisandriskassessmentofcolorectal,pancreas,andlungcancers-areview.CancerdetectPrev,2000,24(1):1-129NelsonDR,KoymansL,KoymansL,KamatakiT,etal.P450superfamily,updateonnewsequences,genemapping,accessionnumbersandnomenclatureJ.Pharmacogenetics,1996,6(1):1-42.10郑玉新，何凤生，陈彪，等。慢性锰中毒易感性与基因多态性的病例对照研究J.中华预防医学杂志，1999，33(2):78-80.11刘汝清，庄志雄，何春华，等.O6甲基鸟嘌呤DNA甲基转移酶基因多态性与肿瘤易感性的关系J.癌变.畸变.突变,2002,14(2):101-106Thanks!