课件：医学遗传学概论 (2).ppt

医 学 遗 传 学 medical Genetics,泸州医学院医学细胞生物学与遗传学教研室,第一章 医学遗传学概论,Introduction to medical genetics,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,第一节 医学遗传学及其研究范围,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,一、医学遗传学的定义 医学遗传学（medical genetics）是研究人类疾病与遗传关系的一门学科。 它研究人类疾病发生的遗传机制、物质基础、遗传方式及规律，探讨疾病诊断、治疗及预防的遗传学方法。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,二、医学遗传学的分支学科,细胞遗传学（cytogenetics） 生化遗传学（biochemical genetics） 分子遗传学（molecular genetics） 群体遗传学（population genetics） 肿瘤遗传学（cancer genetics） 免疫遗传学（immunogenetics） 药物遗传学（phamacogenetics） 遗传毒理学（genetic toxicology） 药物基因组学（pharmacogenomics）,发育遗传学 （developmental genetics） 辐射遗传学（radiation genetics） 行为遗传学（behavior genetics） 体细胞遗传学 （somatic cell grenetics） 生态遗传学（ecogenetics） 临床遗传学（clinical genetics） 基因组学（genomics）,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,1、细胞遗传学（cytogenetics）,研究人类染色体的结构、畸变类型、发生的机理及频率 ，以及与疾病的关系等。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,1910, Morgan TH Theory of Gene (1926),1956, Tjio JH 2n = 46,1959, Lejune J Downs (21),Ford CE Turner (XO) Jacob PA Klinefelter (XXY),细胞遗传学,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,1969, Pardue ML in site hybridization, ISH,1960, -Denver system,1970, Caspersson T banding pattern,细胞遗传学,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,2、分子遗传学 （ molecular genetics）,用现代分子生物学技术，从基因的结构、突变、表达、调控等方面研究疾病分子水平的改变，同时探讨疾病的基因诊断、基因治疗的方法和手段。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,1953, Watson JD & Crick FHC DNA double helix structure,1944, Avery OT, et al DNA,分子遗传学,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,1953, Watson JD & Crick FHC,1944, Avery OT, et al DNA,分子遗传学,1967, Holley RW, et al genetic code,1985, Mullis K polymerase chain reaction,1990- human genome project (HGP),泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,3、生化遗传学 （ biochemical genetics）,应用生物化学的方法，研究遗传物质的理化性质、蛋白质和酶的生物合成、机体的代谢及调控机制等的变化。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,1949, Pauling L,1902, Garrod AE, the incidence of alcaptonuria(尿黑酸尿症) : a study in clinical individuality, sickle cell disease; molecular disease,生化遗传学,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,4、群体遗传学 （population genetics）,研究人群中的遗传结构及其变化规律。 遗传流行病学（genetic epidemiology）是这一学科的重要领域，它探讨群体中某些遗传病的发生率、遗传方式、致病基因频率及其影响因素，以控制遗传病在人群中的流行。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,5、免疫遗传学 （immunogenetics）,研究抗原、抗体、补体等免疫活性物质的遗传控制，以及机体内各种免疫反应的遗传基础。为控制免疫过程、阐明免疫缺陷病提供手段。 对控制免疫过程、输血、器官移植等临床实践有重要指导意义。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,6、药物遗传学 （pharmacogenetics）,研究药物代谢和药物反应的遗传基础。为指导医生用药的个体化原则提供理论依据。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,举例： 快灭活者：异烟肼(乙酰化酶)乙酰化异烟肼(灭活)。 慢灭活者：缺乏乙酰化酶, AD控制。 疗效： 对慢灭活者疗效好;但毒副作用大。慢灭活者有80%出现多发性神经炎，而快灭活者仅20%出现多发性神经炎。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,7、肿瘤遗传学 （cancer genetics）,研究肿瘤发生、发展的遗传因素。探讨恶性肿瘤发生、发展中染色体的变化、癌基因（oncogene ）与抑癌基因（anti-oncogene）的作用，突变的修复缺陷等. 阐明肿瘤的发病机理，对肿瘤的早期诊断、预防和治疗提供新方法。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,单基因遗传的肿瘤： -视网膜母细胞瘤、神经母细胞瘤 与染色体畸变有关的肿瘤： -慢性粒细胞性白血病ph-染色体；t（9；22）（q34；q11） 由多对基因和环境因素共同作用导致的肿瘤： -乳腺癌、肺癌,肿瘤遗传学,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,8、体细胞遗传学 （somatic cell grenetics）,通过体细胞，特别是离体培养的体细胞进行遗传学研究。 对基因定位、细胞分化、个体发育、肿瘤的发生以及基因治疗都提供重要的研究手段。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,9、行为遗传学 （behavior genetics）,研究人类行为的遗传控制，包括人类正常及异常的社会行为、个性、智力、精神性疾病发生的遗传基础。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,10、发育遗传学 （developmental genetics）,研究人类发育过程中的遗传控制，即发育及细胞分化过程中不同阶段的基因表达和调控等。另外，各种先天畸形的发生机理也是该学科讨论的问题之一。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,11、辐射遗传学 （radiation genetics）,研究各种电离辐射对人类的遗传效应。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,第三节 遗传因素在疾病发生中的作用,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,人类健康决定于人的遗传结构和周围环境相互作用的平衡。 疾 病： 完全由遗传因素决定，看不到环境的作用。 -先天性的红绿色盲、血友病等单基因遗传病,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,基本由遗传因素决定，需要环境诱发。 -胡豆黄（G-6-PD缺乏）、苯丙酮尿症（苯丙氨酸羟化酶缺乏） 遗传和环境因素共同决定： 多基因遗传病-多基因遗传病，如唇裂、腭裂、哮喘、精神分裂症等。 基本由环境因素引起： -外伤等,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,第四节 遗传性疾病的特征和类型,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,一、遗传性疾病的特征,是遗传物质改变所导致的疾病 （genetic disease 或 hereditary disease）。 遗传因素可以是生殖细胞或受精卵内遗传物质结构和功能改变，也可以是体细胞中遗传物质的结构和功能改变。,1、遗传病的定义,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,2、遗传病的三个基本特征,（1）遗传物质改变 （2）遗传性 （3）先天性,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,2、遗传病的三个基本特征,（1）遗传物质改变 所有遗传病都有遗传物质的改变，这是遗传病发生的物质基础。 遗传物质改变包括细胞核中的基因突变和染色体畸变，还有细胞质中线粒体DNA的改变。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,2、遗传病的三个基本特征,（1）遗传物质改变 （2）遗传性,异常的遗传物质通过复制由母细胞传递给子细胞，这种遗传物质在细胞之间的传递可构成个体间由亲代传给子代的基础。 在一些家系中可以看到遗传病由上代向下一代传递，但不是每个遗传病的家系中都可观察到这一现象。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,2、遗传病的三个基本特征,（1）遗传物质改变 （2）遗传性 （3）先天性,遗传病的先天性是指患者发病的基础一般出生时就已经具有，也有一些疾病一出生就表现出相应的症状和体征。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,3、认识遗传病时应注意的2点,（1）遗传病不应与先天性疾病等同起来 先天性疾病（congential disease）：个体出生后即表现的疾病，也被称为出生缺陷（birth defect）。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,既是先天性疾病，又是遗传病： -并指、白化病、先天愚型 先天性疾病，非遗传病： -感染风疹病毒先天性心脏病和先天性白内障 非先天性疾病，是遗传病： -遗传性小脑性共济失调症（35Y后发病）,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,（1）遗传病不应与先天性疾病等同起来 并非所有先天性疾病都是遗传病。 遗传病并不都是先天性疾病。,3、认识遗传病时应注意的2点,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,（1）遗传病不应与先天性疾病等同起来 （2）遗传病应与家族性疾病加以区别 家族性疾病（familial disease）：表现出家族聚集现象的疾病，即在同一家庭中有两个或两个以上的患者。,3、认识遗传病时应注意的2点,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,遗传病是家族性疾病： -并指、家族性结肠息肉 家族性疾病非遗传病： -维生素C缺乏引起的坏血症、各种传染病、夜盲 遗传病非家族性疾病： -苯丙酮尿症、先天愚型,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,（1）遗传病不应与先天性疾病等同起来 （2）遗传病应与家族性疾病加以区别 家族性疾病不一定都是遗传病。 遗传病并不都具有家族性。,3、认识遗传病时应注意的2点,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,常染色体显性遗传病 常染色体隐性遗传病 单基因病 X连锁显性遗传病 性连锁遗传病 X连锁隐性遗传病 Y连锁遗传病 遗传病 多基因病 线粒体病 常染色体病 染色体病 X染色体病 性染色体病 Y染色体病 体细胞遗传病,二、 遗传病的分类,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,1、单基因病(single-gen disorders) 发病涉及一对主基因(major gene)。 分为 AD .AR. XD. XR. YL 5类。 2、多基因遗传病(polygenic disorders) 也称复杂疾病(complex diseases)，发病涉及多对遗传基因，还需要环境因素的作用。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,3、染色体病(chromosome disoeders) 染色体的数目或结构发生错误所致的疾病。包括性染色体病和常染色体病。 4、线粒体遗传病(mitochondrial genetic disorders) 线粒体DNA突变可致的疾病，随同线粒体传递，呈细胞质遗传。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,5、体细胞遗传病(somatic cell genetic disorders) 体细胞的遗传物质改变所致的疾病。 癌肿属于体细胞遗传病，有些先天畸形也属于此类。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,第五节 识别疾病遗传基础的方法,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,1、群体筛查法（population survey） 选定某一人群对某种疾病进行普查 注意： （1）发病的家族聚集现象 （2）特定的发病年龄,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,2、系谱分析法（pedigree analysis） 对患者的家族成员的发病情况进行详细调查，绘制系谱图，依据系谱特征进行分析，确认是否为单基因病的某一类型 。 无法确认为单基因病，则要考虑多基因病。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,3、双生子法（twind method） 对比MZ （monozygotic twins)和 DZ (dizygotic twins)疾病发生的一致性（concordence)。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,某些疾病在MZ和DZ中的发病一致率,注：发病一致率（%）=同病双生子对数/总双生子数（MZ或DZ）对数100 %,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,4、种族差异比较 如果某种疾病在不同种族中的发病率、临床表现、发病年龄和性别、合并症有显著差异，则应考虑该病与遗传密切有关。 例如：鼻咽癌 同在美国居住的中国人是美国人发病率34倍。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,5、疾病组分分析法 对疾病各环节（组分）单独进行遗传学分析，确定其遗传关系，然后确认该病的遗传基础。 又称亚临床标记（subclinical marker）研究 。 例如，冠心病是有复杂病因的疾病，高血脂症是其组分之一，已知家族性高胆固醇血症是常染色体显性遗传的，据此可以认为冠心病是受遗传控制的。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,6、伴随性状研究 伴随性状是指两种同时出现的性状。如果某一疾病经常伴随另一已确定由遗传决定的性状或疾病出现，则说明该病与遗传有关。 原因：基因连锁（linkage） 关联（association）,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,关联（association）：两种遗传上无关的性状非随机的同时出现。 举例： HLA系统的B27是位于6p21.3的单基因决定的抗原，在正常人中检出率仅为1%，但在强直性脊柱炎患者中检出率达90%，这表明HLA-B27与强直性脊柱炎之间关联，即强直性脊柱炎的发生有遗传基础。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,7、动物模型 以动物遗传病模型作为研究人类遗传病的辅助手段。 所得结论可作人类疾病分析参考。 近年来转基因动物，特别是转基因小鼠，已有人工定向复制可传代的动物模型，大大丰富了这一手段。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,8、染色体分析法 （chromosome analysis） 核型分析，主要用于鉴定染色体疾病。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,医学遗传学在现代医学中的地位,1、现代医学发展的必然趋势 现代医学发展的特征之一就是将临床医学和预防医学奠基于医学遗传学和免疫学的基础上。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,我国大约有1500万新生儿,7080 %涉及遗传因素：1315万,50 %由染色体畸变引起：112万,已存活的儿童，住院就诊的约有1/41/3患与遗传有关的疾病,2、遗传病对人类的威胁日益加重,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,人群中， 约 3 5 患某种单基因病 约 15 20 患某种多基因病 约 1 患染色体病,体细胞遗传病中的恶性肿瘤构成我国不同地区人群死亡原因的第一或第二位。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,未受累的人群中，据估计平均每个人都携带由56个隐性有害基因。他们没有患病，称为致病基因的携带者(carrier)，可将有害基因传递给后代，形成遗传负荷(genetic load)。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,3、许多常见病同遗传因素有关 例如：高血压、糖尿病、精神分裂症、哮喘等,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,4、优生学的需要 通过遗传修饰出生前后个体的发育 ，降低异常性状的发生率，提高人类的智力、体力和平均寿命是医学遗传学的长远目标。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,医学遗传学的任务和展望,重组DNA: 生产生命活性物质； 转基因动物：生产昂贵的药用蛋白； 癌基因，抑癌基因，癌转移抑制基因，癌生长因子的发现：揭示了癌发生，发展和转移的本质； 基因诊断：提供了快速，准确的疾病诊断技术； 基因治疗：提供了疾病根治的新手段； 人类基因组计划的实施：奠定了21 世纪生物学和医学进一步繁荣的基础。,泸州医学院医学生物学与遗传学教研室,展 望： 研究重点将是多基因的复杂疾病； 出生到死基因表达调控机制； 基因芯片（gen chip or microarray）的临床运用； 个体化的基因组医学(individulized genomic medicine)； 体细胞的基因治疗成为常规； 医疗服务从治病走向防