1、第九章 生物技術(shù)與人類(lèi)健康,主講：李繼杰,College of Chemical Engineering, GuiZhou University,Outline,Corresponding E-mail: ,人類(lèi)疾病特征 人類(lèi)疾病的診斷與治療 人類(lèi)基因組計(jì)劃(HGP) 后基因組時(shí)代,一. 人類(lèi)疾病特征,1. 遺傳病,1902 年英國(guó)醫(yī)生加洛特(A. Garrod)從家族病史，發(fā)現(xiàn)并研究了第一例遺傳病尿黑酸癥，并發(fā)現(xiàn)該病由單個(gè)隱性基因控制。,尤其難得是，加洛特預(yù)測(cè)，尿黑酸病病人缺乏一種酶，而正常人有，加洛特把這種遺傳病癥狀稱(chēng)為“先天性代謝差錯(cuò)”。 后來(lái)的研究證明加洛特的預(yù)見(jiàn)是對(duì)的。,苯丙氨酸代謝

2、途徑關(guān)系到三種遺傳病,迄今已記錄的遺傳病有 3000 多種，找到了 200 多個(gè)與遺傳病有關(guān)的基因。根據(jù)基因的位置與病癥，把遺傳病分為三類(lèi)：,類(lèi)型,特征,病例,基因在常染色體(隱性),基因在常染色體(顯性),基因在X染色體,只有在父母均攜帶缺陷基因情況下，子女才可能表現(xiàn)病癥。,父母一方有病癥，子女出現(xiàn)病癥的概率為 50。,母/女 常常是缺陷基因攜帶者。病癥更多出現(xiàn)在兒子身上。,苯丙酮尿癥(PKU) 纖維性囊泡化(CF) 鐮刀狀貧血癥,亨廷頓氏病 家族性高膽固醇血癥,血友病紅綠色盲肌營(yíng)養(yǎng)不良癥,亦是苯丙氨酸代謝紊亂病癥。但是疾病后果的嚴(yán)重程度遠(yuǎn)大于尿黑酸癥。因?yàn)槟X發(fā)育受阻，嚴(yán)重腦力呆滯，智商 0

3、50 。,苯丙酮尿癥 (PKU),是苯丙氨酸代謝途徑中又一種“遺傳病”。也是常染色體隱性遺傳。,白化病,白化病,由于紅血球不正常帶來(lái)嚴(yán)重后果。 問(wèn)題在于血紅蛋白 - 鏈 一個(gè)谷氨酸殘基變成了纈氨酸殘基。,鐮刀狀貧血癥,正常紅血球 鐮刀狀紅血球,有意思的是在非洲大陸某些地區(qū)鐮刀狀貧血癥發(fā)病率高，攜帶者也多。這些地區(qū)恰恰又是一種惡性瘧疾流行地區(qū)。分析表明，鐮刀狀貧血癥缺陷基因攜帶者比正常人對(duì)惡性瘧疾有抗性。,惡性瘧疾流行地區(qū),鐮刀狀貧血病 基因高頻地區(qū),顯性遺傳病,裂手裂足 (龍蝦爪手) 多指 短指 軟骨發(fā)育不全,正常的手指 短指,這種病的患者身體內(nèi)，編碼低密度脂蛋白( LDL )受體的基因突變。

4、 LDL受體分布在細(xì)胞表面，功能是把血流中的 LDL 吸收到細(xì)胞中來(lái)。LDL 受體蛋白失去功能，便形成高膽固醇血癥，進(jìn)一步造成動(dòng)脈粥樣硬化。,家族性高膽固醇血癥,正常人 輕度病癥 嚴(yán)重病癥,正常血管,動(dòng)脈粥樣硬化血管,患者表現(xiàn)為血凝過(guò)程受阻，常常在有傷口時(shí)，出血不止。 血凝機(jī)制包括一系列蛋白水解酶活化過(guò)程的級(jí)聯(lián)反應(yīng)。涉及十個(gè)左右凝血因子。其中凝血因子 和 位于染色體上。血友病正是因?yàn)檫@兩個(gè)因子之一的基因發(fā)生突變，所以血友病是基因位于 X染色體的隱性基因遺傳病。,血友病,血友病家族的一個(gè)著名的例子是英國(guó)維多利亞女王(18191901)家族。維多利亞女王身上的血友病缺陷基因使凝血因子失活通過(guò)皇族通

5、婚，傳遞到普魯士皇室，西班牙王室和俄羅斯王室。,英國(guó)維多利亞女王及其家族,末代沙皇尼古拉二世家庭,(1)單基因遺傳病的患者在人群中比例不高。 以上所說(shuō)的遺傳病都屬于單基因遺傳病。即病因明確地在于一對(duì)基因的突變或缺陷。單基因遺傳病的發(fā)病率較低，幾百分之一至幾萬(wàn)分之一。,染色體病 由于染色體畸變，包括染色體數(shù)目或結(jié)構(gòu)改變所致的遺傳病，稱(chēng)為染色體病。這種疾病已記錄有 500 多種，其中，性染色體異常占 75，常染色體異常占 25。如：先天愚型病是因?yàn)橛腥龡l 21 號(hào)染色體所致。,先天愚型病患者有獨(dú)特的面部特征,經(jīng)過(guò)良好的訓(xùn)練, 唐氏綜合癥患者也能有幸福和豐富的生活。,有的病受幾對(duì)基因控制，這類(lèi)遺傳病

6、發(fā)病與否，不但取決遺傳，也在很大程度上受環(huán)境影響。 相當(dāng)一部分常見(jiàn)病或多發(fā)病，如：糖尿病、高血壓、神經(jīng)分裂癥、支氣管哮喘等，都屬多基因遺傳病。,(2)多基因遺傳病,2. 感染(傳染)病,HIV 病 毒 模 式 圖,SARS 病 毒,流感病毒(Influenza Virus),螺旋對(duì)稱(chēng)，具包膜。,流感病毒的結(jié)構(gòu),血吸蟲(chóng)的生活史,瘧 原 蟲(chóng) 的 生 活 史,錐蟲(chóng)由昆蟲(chóng)傳布, 寄生在人的腦中使病人昏昏睡死。,真菌(霉菌和酵母)霉 菌 皮膚、指甲真菌感染白假絲酵母 鵝口瘡肺組織胞漿菌病,侵蝕牙齒的釉質(zhì)而形成空洞。,細(xì)菌附在牙齒表面，產(chǎn)生酸，,針尖上的大腸桿菌,煙草花葉病毒,腺病毒,噬菌體,皰疹病毒,1

7、997香港禽流感,1997香港：學(xué)齡兒童因患流感死亡； 流感病毒血清型：H5N1，系禽流感； 引起恐慌，全體雞鴨遭滅頂之災(zāi)。,正在火化病牛以防止“瘋牛病”的傳播,二. 人類(lèi)疾病的診斷與治療,1. 現(xiàn)代分子診斷技術(shù),利用PCR技術(shù)或PCR與分子雜交標(biāo)記相結(jié)合，可以快速準(zhǔn)確地檢測(cè)出病原性物質(zhì)。,檢測(cè)寄生蟲(chóng)感染診斷方法比較,核酸雜交是DNA診斷分析方法的一種，其工作原理是兩條DNA鏈之間通過(guò)堿基配對(duì)形成氫鍵； 理論上講，核酸雜交用來(lái)診斷疾病可用于對(duì)所有致病微生物的檢測(cè)。,核酸雜交,DNA指紋,DNA指紋(DNA Fingerprinting)指對(duì)待測(cè)樣品中的DNA進(jìn)行分析所得到的具有特征性的分子雜交

8、圖譜。,DNA指紋的應(yīng)用-司法鑒定,DNA指紋帶型圖,在法庭上可用 于謀殺案取證,被告血樣,受害者血樣,被告衣服上的血樣,DNA指紋的應(yīng)用司法鑒定,DNA指紋的應(yīng)用親子鑒定,My father?,2. 人類(lèi)疾病的基因治療,遺傳病的根治應(yīng)該是基因治療，但是基因治療的難度很高。 1990 年第一例基因治療臨 床試驗(yàn)使腺苷酸脫氨酶(ADA) 基因進(jìn)入骨髓細(xì)胞，再送回病 人體內(nèi)，治療嚴(yán)重綜合免疫缺 失癥(SCID)獲得初步效果。,1990年，轉(zhuǎn)基因T淋巴細(xì)胞注射到人體骨髓組織中治療SCID。,這個(gè)名叫David的男孩已近10歲了,他生下來(lái)就在隔離室中長(zhǎng)大。 【SCID患兒】,找到致病基因； 克隆得到大

9、量與致病基因相應(yīng)的正常基因； 采取適當(dāng)方法把正?；蚍呕氐讲∪松眢w內(nèi)去； 進(jìn)入體內(nèi)的正?；驊?yīng)正常表達(dá)。,基因治療的必要步驟：,克隆得到正?；?以病毒DNA為載體,正?；蜣D(zhuǎn)入人體細(xì)胞,再轉(zhuǎn)入病人身體,Ashanti de Silva, Now 13, was the first patient to be treated with gene therapy.,重癥聯(lián)合免疫缺陷的基因治療 腺苷脫氨酶基因治療(1990),有時(shí)，補(bǔ)充必要的酶也很起作用。纖維性囊泡化病(CF)是美國(guó)白色人種中較為常見(jiàn)的遺傳病。病兒從肺、胰腺等處分泌粘液，阻礙呼吸、消化等功能。5歲前可能因呼吸阻礙致死。,蛋白質(zhì)水平

10、治療,CF病兒吸入基因工程法制備的 DNA 酶粉，癥狀大為改善。,三. 人類(lèi)基因組計(jì)劃(HGP),February 2001,The HGP consortium publishes its working draft in Nature (15 February), and Celera publishes its draft in Science ( 16 February).,白宮的慶典,2000-6-26, Venter (left) & Collins (right),1998年，Venter成立了Celera公司，參與競(jìng)爭(zhēng)HGP。Collins為美國(guó)HGP首席科學(xué)家。,HGP發(fā)展過(guò)

11、程(1),1986 美 Dulbecco首次提出了“ 人類(lèi)基因組工程”。原計(jì)劃約1015年完成，耗資30億美元，其宏偉的程度堪與Manhatto原子彈計(jì)劃和Appolo登月計(jì)劃相提并論。 1990年4月美國(guó)宣布開(kāi)始實(shí)施人類(lèi)基因組測(cè)序工作。 1999 破譯出人類(lèi)第22號(hào)染色體的遺傳密碼。 2000 完成了人類(lèi)第21號(hào)染色體的測(cè)序。 預(yù)計(jì)從原定的2003年6月提前到2001年6月完成。,2000年6月26日美，英 ,日，德，法，中六國(guó)共同宣布人類(lèi)基因組工作草圖繪制成功。 2000：Celera公司完成果蠅基因組(180Mb)的全部測(cè)序工作；德國(guó)和日本的科學(xué)家公布了人類(lèi)第21條染色體的測(cè)序結(jié)果；6月

12、26日HGP與Celera公司的領(lǐng)導(dǎo)人在白宮的慶祝儀式上共同宣布了人類(lèi)基因組工作框架圖的完成，并約定將雙方的研究成果同時(shí)發(fā)表；12月，第一個(gè)植物基因組擬南芥基因組被全部測(cè)序，大小為125Mb.,HGP發(fā)展過(guò)程(2),2001年2月，HGP將自己測(cè)定的人類(lèi)基因組工作框架圖發(fā)表在Nature(2001，409：6822)上；Celera公司則將它們的成果發(fā)表在Science(2001，291：5507)上。發(fā)表的“工作框架圖”已能覆蓋人類(lèi)基因組的97%，其中至少92%的序列已組裝的準(zhǔn)確無(wú)誤，并顯示其中只有3萬(wàn)到4萬(wàn)個(gè)編碼蛋白質(zhì)的基因，這是人類(lèi)基因組研究的一個(gè)重要里程碑。 2003年4月14日，美，

13、英 日，德，法，中六國(guó)科學(xué)家完成了人類(lèi)基因組序列圖的繪制，實(shí)現(xiàn)了人類(lèi)基因組計(jì)劃的所有目標(biāo)。,HGP發(fā)展過(guò)程(3),2003年人類(lèi)表觀基因組計(jì)劃(Human Epigenome Project )于10月7日正式啟動(dòng)。這是世界上首項(xiàng)針對(duì)控制人類(lèi)基因“開(kāi)”和“關(guān)”的主要化學(xué)變化進(jìn)行的圖譜繪制工作，它將幫助科學(xué)家建立人類(lèi)遺傳與疾病之間的關(guān)鍵聯(lián)系。 2004年10月國(guó)際人類(lèi)基因組計(jì)劃合作組織在Nature雜志上宣布誤差小于10萬(wàn)分之一的人類(lèi)基因組完成圖已成功繪就。已將原來(lái)15萬(wàn)個(gè)“缺隙”減少到341個(gè)。完成圖顯示人類(lèi)基因組只含有22.5萬(wàn)個(gè)基因(30億bp)，比原來(lái)的估計(jì)要少。,HGP發(fā)展過(guò)程(3),

14、美國(guó)：貢獻(xiàn)率為54%,英國(guó)：貢獻(xiàn)率為33%,日本：貢獻(xiàn)率為7%,法國(guó)：貢獻(xiàn)率為2.8%,德國(guó)：貢獻(xiàn)率為2.2%,中國(guó)：貢獻(xiàn)率為1%,6個(gè)國(guó)家參與了這項(xiàng)巨大科研工程，它們的科研貢獻(xiàn)率分別是：,基因組(genome),基因組是指人體所有遺傳信息的總和，攜帶有細(xì)胞或生物機(jī)體的一整套遺傳指令的核酸量稱(chēng)為基因組。,在一種細(xì)胞內(nèi)存在的全部蛋白質(zhì)稱(chēng)為蛋白質(zhì)組。在特定時(shí)間、特定環(huán)境和實(shí)驗(yàn)條件下基因組活躍表達(dá)的蛋白質(zhì)為功能蛋白質(zhì)組(Functiond Proteome)，蛋白質(zhì)組和功能蛋白質(zhì)組是生命科學(xué)的新的研究?jī)?nèi)容(對(duì)象)。,蛋白質(zhì)組(proteome),基本概念 ,人體細(xì)胞的核型(Spectral Kary

15、otype),“基因組(genome)”一詞是1920年Winkles從GENes和chromosOMEs組成的。泛指一個(gè)細(xì)胞或一個(gè)生物體的全部遺傳信息。在真核生物，基因組是指一套(單倍體)染色體DNA。,人類(lèi)基因組是指人的24條染色體(22條常染色體2條性染色體)內(nèi)的全部DNA和線(xiàn)粒體DNA，其中蘊(yùn)藏的信息決定了人類(lèi)個(gè)體發(fā)育、生殖、生長(zhǎng)、疾病、衰老、死亡等所有生命現(xiàn)象。,全部人類(lèi)基因組約有2.91Gbp 。 基因數(shù)量約34萬(wàn)(2638339114)。目前已定位了2.6萬(wàn)多個(gè)基因，但其中尚有42%的功能不明。 人類(lèi)基因組中存在“熱點(diǎn)”和大片“荒漠”。編碼序列約占3%，非編碼序列約占97%。 3

16、5.3%的基因組包含重復(fù)的序列。 人與人之間99.99%的基因密碼是相同的。 僅1%1.5%的人類(lèi)基因帶有制造蛋白質(zhì)的指令。 大約有223個(gè)基因可能是人類(lèi)的脊椎動(dòng)物祖先生存時(shí)由細(xì)菌插入的序列。 男性的基因突變率是女性的兩倍，而且大部分人類(lèi)遺傳疾病是在Y染色體上進(jìn)行的。,人類(lèi)基因組草圖初步結(jié)論,已測(cè)序的生物,Arabidopsis thaliana (mustard plant) 2,500,Drosophia Melanogaster (fruit fly) 13,061,Saccharomyces Cervisiae (bakers yeast) 6,034,Caenorhaboditis

17、Elegans (roundworn) 19,099,HGP的科學(xué)目標(biāo),第一：在制圖的基礎(chǔ)上測(cè)序，最后獲得四張圖譜(遺傳圖、物理圖、轉(zhuǎn)錄圖、序列圖)，這四張圖組成人類(lèi)不同層次的、分子水平的“第二張解剖圖”，成為人類(lèi)認(rèn)識(shí)自我的新的知識(shí)源泉。, 遺傳圖 物理圖 轉(zhuǎn)錄圖 序列圖,第二：對(duì)基因組DNA的信息進(jìn)行解讀，即基因組功能信息的提取、鑒定和開(kāi)發(fā)利用，以及與此相關(guān)的數(shù)據(jù)資料和技術(shù)手段的儲(chǔ)存和使用，開(kāi)展“生物信息學(xué)”、“功能基因組學(xué)”、“蛋白質(zhì)組學(xué)” 的研究。,第三：對(duì)基因組研究的倫理、法律和社會(huì)影響進(jìn)行探討(ELSI)。,人體解剖圖,遺傳圖,以具有遺傳多態(tài)性的遺傳標(biāo)記為路標(biāo),以遺傳學(xué)距離為圖距繪制

18、的基因組圖。此處的遺傳多態(tài)性定義為在某個(gè)遺傳位點(diǎn)上具有一個(gè)以上的等位基因,且其在群體中出現(xiàn)的頻率均高于1%。而遺傳學(xué)距離則是指在減數(shù)分裂事件中,兩個(gè)位點(diǎn)之間進(jìn)行交換、重組的百分率,并規(guī)定1%的重組率為1 cM。,多態(tài)性標(biāo)志 第一代： 限制性酶切片段長(zhǎng)度多態(tài)性 ( restriction fragment length polymophism，RFLP ) 第二代：簡(jiǎn)單序列長(zhǎng)度多態(tài)性 ( simple sequence length polymophism，SSLP) 第三代：?jiǎn)蝹€(gè)核苷酸多態(tài)性 ( sequence tagged site，SNP),以一段已知核苷酸序列的DNA片段為標(biāo)記,以Mb

19、或Kb作為圖距繪制的基因組圖。該DNA片段稱(chēng)序列標(biāo)記位置(sequence tagged site，STS)。 物理圖的意義在于STS可把經(jīng)典遺傳學(xué)與細(xì)胞遺傳學(xué)的位點(diǎn)信息轉(zhuǎn)化為基因組位點(diǎn)的物理信息，基于STS位點(diǎn)信息的相連片段群又提供了研究區(qū)域的實(shí)驗(yàn)材料，以這些片段的材料便可進(jìn)行該區(qū)域的基因組研究或在該區(qū)域?qū)ふ倚禄颉?物理圖,把mRNA先分離、定位，再轉(zhuǎn)錄成 cDNA，這就構(gòu)成一張人類(lèi)基因的轉(zhuǎn)錄圖，cDNA片段又稱(chēng)表達(dá)序列標(biāo)簽(exprossed sequence tag，EST)，因此轉(zhuǎn)錄圖也稱(chēng)為表達(dá)序列圖。 由于cDNA具有組織、生理與發(fā)育階段的特異性，因此EST除提供序列信息外，同時(shí)也

20、提供了該基因表達(dá)的組織、生理狀況與發(fā)育階段的信息。,轉(zhuǎn)錄圖,人類(lèi)基因組核苷酸序列圖即是分子水平的最高層次的、最詳盡的物理圖，由總長(zhǎng)度為1左右、約由31億核苷酸組成。當(dāng)前人類(lèi)基因組全序列圖實(shí)際上是一個(gè)“代表性人類(lèi)個(gè)體”的序列圖，因?yàn)樗腥祟?lèi)基因個(gè)體的基因位點(diǎn)都是相同的,不同族種、不同個(gè)體的基因差異,以及“正?！迸c“致病”基因的差異,只是同一位點(diǎn)上的等位基因的差異。,序列圖,對(duì)人基因組計(jì)劃的質(zhì)疑,花這樣大力氣集中做一件事是否值得？是否沖擊了生命科學(xué)其他重要問(wèn)題的研究？,目前估計(jì)，3 x 109 bp中 僅 3 編碼蛋白質(zhì) 97 不編碼蛋白質(zhì),人類(lèi)基因組計(jì)劃與“蔓哈頓”原子彈計(jì)劃、“阿波羅”登月計(jì)劃

21、，并稱(chēng)為自然科學(xué)史上的三大計(jì)劃，但是人類(lèi)基因組計(jì)劃對(duì)人類(lèi)自身的影響將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)另兩項(xiàng)計(jì)劃。因?yàn)槿祟?lèi)基因蘊(yùn)涵有人類(lèi)生、老、病、死的絕大多數(shù)遺傳信息，破譯它將為疾病的診斷、新藥物的研究開(kāi)發(fā)和新的疾病治療方法的探索帶來(lái)革命性的變革，所以解碼人類(lèi)基因組又被喻為生物的“圣杯” 。 但是，科學(xué)是一柄雙刃劍，科學(xué)既可以為人類(lèi)造福，也可能為人類(lèi)帶來(lái)災(zāi)難，尤其象人類(lèi)基因組計(jì)劃這樣對(duì)人類(lèi)本身影響重大的科學(xué)項(xiàng)目，已經(jīng)比任何科學(xué)研究計(jì)劃引出了更多對(duì)法律、倫理、國(guó)家安全的挑戰(zhàn)。,HGP對(duì)人類(lèi)的影響,HGP將給人類(lèi)帶來(lái)的好處,(1)將帶動(dòng)一場(chǎng)醫(yī)學(xué)革命 用基因圖譜看病 基因藥物治病 基因檢測(cè)預(yù)防隱患 基因治療疾病,(2)獲取

22、了操縱生命的工具 控制生命的孕育優(yōu)生優(yōu)育 延長(zhǎng)人的壽命 選擇最佳生活環(huán)境,(3)得以進(jìn)行精確的個(gè)體鑒定 基因身份證 生物考古,(4)將帶來(lái)巨大的商機(jī) 生物制藥 器官培植, 社會(huì)平等與基因歧視 科技進(jìn)步與基因技術(shù)濫用 社會(huì)公正與基因成果利益的均等分配 技術(shù)的不確定性和基因安全,HGP 可能給人類(lèi)帶來(lái)的隱患,2002，中國(guó)楊煥明等在Science發(fā)表了水稻全基因組框架序列圖 基因總數(shù)：4602255615，約為人類(lèi)的2倍； 其中10,000個(gè)基因的功能已確定； 水稻的“垃圾”序列多位于基因外，人類(lèi)的“垃圾”序列多位于基因內(nèi)；,楊煥明博士,水稻第四號(hào)染色體測(cè)序?qū)＜夜ぷ鹘M組長(zhǎng)、中科院國(guó)家基因研究中心韓

23、斌博士,中、美、日、法等10個(gè)國(guó)家和地區(qū)的科學(xué)家于2005年8月11日在Nature 雜志發(fā)表了水稻基因組“精細(xì)圖”，覆蓋率達(dá)95.3，國(guó)對(duì)國(guó)際水稻基因組計(jì)劃的貢獻(xiàn)率達(dá)20。共定位了37,500個(gè)基因，還率先在動(dòng)植物中完成了對(duì)著絲粒的測(cè)序 。,由美國(guó)、以色列、德國(guó)、意大利和西班牙的67名科學(xué)家組成的國(guó)際黑猩猩基因測(cè)序與分析聯(lián)盟初步完成了黑猩猩基因組序列草圖與人類(lèi)基因組序列的比較工作。 黑猩猩和人類(lèi)基因組的DNA序列相似性達(dá)到99；即使考慮到DNA序列插入或刪除，兩者的相似性也有96 。在2005年9月1日出版的 Nature 雜志和9月2日出版的 Science 雜志都以這項(xiàng)重大的研究成果作為

24、封面文章。,四. 后基因組時(shí)代,人類(lèi)首次了解了自身的基因序列，了解了很多遠(yuǎn)親生物的基因序列； 人類(lèi)正在面對(duì)指數(shù)擴(kuò)增的基因序列資料和各種數(shù)據(jù)庫(kù)； 人類(lèi)面臨的挑戰(zhàn)是如何將基因序列資料轉(zhuǎn)變?yōu)橛杏玫闹R(shí)，進(jìn)而讓這些知識(shí)服務(wù)于人類(lèi)，使之能夠造福于人類(lèi)的健康。,后基因組時(shí)代特點(diǎn)：,前基因組時(shí)代的“釣魚(yú)”和后基因組時(shí)代的“撈魚(yú)”,后基因組時(shí)代研究的重要方向,1. 單基因遺傳病的致病基因研究和基因診斷 2. 復(fù)雜性疾病的相關(guān)基因研究和疾病易感性分析 3. 藥物基因組學(xué)研究與個(gè)體化治療 4. 人類(lèi)功能基因組學(xué)研究 5. 基于基因組的新型藥物(Genome-based drug) 6. 基因治療 7. 生物信息學(xué)

25、(Bioinformatics) 8. 蛋白質(zhì)組學(xué) (Proteomics) 9. 結(jié)構(gòu)基因組學(xué) 10. 模式生物和病原生物基因組學(xué),1. 單基因遺傳病的致病基因研究和基因診斷,我國(guó)有豐富的疾病資源，特別是一些我國(guó)特有的單基因遺傳病家系，可提供良好的基礎(chǔ)發(fā)現(xiàn)新的致病基因。,單基因遺傳病和復(fù)雜疾病,2. 復(fù)雜性疾病的相關(guān)基因研究和疾病易感性分析,在復(fù)雜性疾病的中，由于基因的變異加環(huán)境和生活習(xí)慣等因素的共同影響，使得每個(gè)人對(duì)不同的疾病的易感性不同。 基因變異的一個(gè)重要的指標(biāo)是單核苷酸多態(tài)性。,單核苷酸多態(tài)性(Single Nucleotide Polymorphisms，SNPs) 不同個(gè)體間在基

26、因水平上的單核苷酸變異，平均每1000對(duì)堿基出現(xiàn)一個(gè)SNP, 2個(gè)無(wú)關(guān)個(gè)體間有300萬(wàn)SNPs。,SNP研究為了解疾病的發(fā)病機(jī)理，疾病的診斷及疾病易感性研究提供基礎(chǔ)。 位于外顯子區(qū)并改變氨基酸序列的SNP以及位于基因表達(dá)調(diào)控區(qū)的SNP可能具有重要臨床意義和功能意義。 生物信息學(xué)可提供SNP的數(shù)據(jù)庫(kù)和功能預(yù)測(cè)。,3. 藥物基因組學(xué)研究與個(gè)體化治療,在臨床上對(duì)同樣一種疾病使用同一種藥物，不同的個(gè)體對(duì)藥物的敏感性和毒性反應(yīng)有很大的區(qū)別，這種區(qū)別主要由基因決定的,特別是藥物靶點(diǎn)基因、藥物代謝基因等的單核苷酸多態(tài)性，影響了藥物作用的強(qiáng)弱和藥物代謝的不同。,我爸爸給你爸爸開(kāi)過(guò)同樣的藥！,疾病診斷,藥物1,

27、藥物2,藥物3,疾病診斷,藥物1,藥物2,藥物3,藥物敏感性測(cè)定,目前的疾病治療,將來(lái)的疾病治療,4. 人類(lèi)功能基因組學(xué)研究,以全基因組為背景，開(kāi)展人類(lèi)基因及其編碼蛋白的功能研究。 目前雖然完成了絕大部分基因的序列分析，但約60%的人類(lèi)基因的功能未知。目前認(rèn)為人類(lèi)有3.2萬(wàn)個(gè)基因，其中1.5萬(wàn)已知功能，1.7萬(wàn)未知功能。,人類(lèi)功能基因組學(xué)研究涉及眾多的新技術(shù)，包括生物信息學(xué)技術(shù)、生物芯片技術(shù)、轉(zhuǎn)基因和基因敲除技術(shù)、酵母雙雜交技術(shù)、基因表達(dá)譜系分析、蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)、高通量細(xì)胞篩選技術(shù)等。 人類(lèi)功能基因組學(xué)必須多學(xué)科協(xié)作。 生物信息學(xué)是人類(lèi)功能基因組學(xué)研究的必要工具。,人類(lèi)功能基因組,計(jì)算機(jī)科學(xué)家,生物化學(xué)家,細(xì)胞生物學(xué)家,結(jié)構(gòu)生物學(xué)家,生理學(xué)家,遺傳學(xué)家,臨床和病理學(xué)家,從基因組信息與外界環(huán)境相互作用