医药生物技术

第五章 医药生物技术5-1 人类基因体计划5-2 基因治疗5-3 免疫作用5-4 干细胞5-5 组织工程5-6 制药与生物技术5-7 药物基因体学5-8 中草药人 类 基 因 体 计 划Human Genome Project (HGP)约翰 萨尔斯顿John E. Sulston (影片 : HGP.mpg) 100兆细胞、 30亿硷基对 97% 功能不明 (?) 1.1%表现序列 (exons)外显子 24% 内含子 (introns) 75%基因序列没有实际作用或功能未知 人与人差异 0.5%） 与黑猩猩相同性 98.8% 基因总数 2.0-2.5万重要发现人类基因数一人类基因数二人类基因数三人类基因图谱的绘制 遗传图谱 (genetic map)：基因连锁图谱 发生基因重组概率大小 基因相对位置图谱 单位 centimorgan (cM) 基因距离愈远重组概率愈高，近概率低 物理图谱 (physical map) DNA上限制酶的位置 染色体限制片段的顺序 单位 Mb (mega base pair) Kb cDNA 基因在染色体上的位置人类染色体图谱一参考资料： /projects/genome/guide/human/人类染色体图谱二参考资料： /projects/genome/guide/human/5-2 基因治疗1990 NIH 腺苷脱氨酶 (ADA, adenosine deaminase )基因(deoxyinosine与 deoxyadenosine没有办法代谢成 inosine与 adenosine，而积累的 adenosine将会造成 T细胞失去功能，进而丧失身体细胞免疫的作用 ) +反转录病毒T 淋巴球送回体内体外 In vitro 活体 In vivo 体内生合成 denovo将一外来 DNA送入细胞内，藉以治疗基因缺陷或突变所引起的疾病 病毒载体 -危险性、效率高 反转录病毒 : RNA DNA 插入宿主染色体 (随机 )，产生变异或造成不具功能 腺病毒 : 同源基因重组、问题 -产生发炎反应 腺病毒关联载体：限制 -转殖基因有限 疱皮疹毒：缺点 -病毒本身太复杂 非病毒载体 -安全性高、效率差 物理方式 : 基因枪导入法、电穿孔法、直接将DNA打入肌肉 (DNA疫苗 ) 化学方式 :微脂粒导入法 (表现皆短暂性 )、 磷酸钙沉淀法 (利用细胞的胞饮作用 )基因治疗常用的方法基因治疗标的细胞的种类 体细胞基因治疗法 仅修正体细胞 对生殖细胞没有影响 生殖细胞基因疗法 除了修正体细胞 影响生殖细胞可遗传基因治疗的应用范围 癌症治疗 使用免疫调控基因：细胞激素基因送入癌细胞 癌症疫苗 疫苗打入动物体 诱发宿主的免疫系统辨识癌细胞 送入自杀基因 -配合药物作用 引入抑癌或细胞凋亡基因使用抗血管生成因子：利用反义 (anti-sense)RNA (p53gene.mpg) 感染性疾病治疗 送入感染处抑制病原菌基因表现 遗传疾病治疗 技术限制 -单一基因疾病 心脏血管疾病治疗 利用某些自杀基因消除增生的血管细胞 (影片 : tga.mpg)基因治疗所遭遇的困难 基因嵌入细胞的效率不佳，反转录病毒外，其它不尽理想 基因能否表现 ? 基因重组导致癌症的发生 癌症形成的原因相当的复杂 细胞核基因的异常是导致癌症发生的基本原因 在人体细胞中，所有谓的致癌基因 (oncogen)和抑癌基因 (tumor suppressor gene)。致癌基因或是抑癌基因的缺损或是变异容易导致癌症的发生 (影片 : cancer.mpg) 癌症发生的相关危险因子 遗传 家族性大肠息肉症 (Familial polyposis syndrome) （大肠癌） 母亲或是姊妹有乳癌患者，则罹患乳癌的比率也会大为提高 放射线 核爆生还者罹患血癌的比例大为提高 放射线碘容易引起甲状腺癌 癌症的形成原因B型、 C型肝炎病毒带原者较常人易引起肝癌 Epstein-Barr病毒易引起 Burkitt氏淋巴瘤 (Burkitt s lymphoma) 人类乳突病毒 (Human papilloma virus)易引起子宫颈癌HTLV-1人类 T 细胞白血球第一型病毒感染者有一小部份会发生 T细胞淋巴瘤 (细菌感染 )胃中特殊的幽门杆菌 (Helicobacter pylori)和淋巴瘤 (MALToma)化学或药物刺激黄麴毒素易引起肝癌 石绵易引起肺癌和间皮瘤 (mesothelioma) 芳香族化合物和膀胱癌的关系也曾被报告过病毒感染长期动情激素 (estrogen)的刺激是子宫内膜癌和乳癌的危险因子之一 所以初经早、停经晚、和未生育小孩的妇女，其动情激素的刺激较久，发生子宫内膜癌和乳癌的机会较高饮食因素多食用青菜水果纤维素等已被证实有效降低癌症的发生率 饮食中过多脂肪容易肥胖，而肥胖容易导致脂溶性致癌毒性物质囤积在身体中有较高的致癌机会 过多的腌制食物，其致癌物质，如亚硝胺类等，也会增加，因而提高致癌的机会 激素刺激不良的行为，如抽烟、喝酒等，会增加肺癌和食道癌的发生机会 多重性伴侣及危险性性行为等，会增加感染人类乳突病毒的机会，因而增加子宫颈癌的发生率 行为因素96年国内十大死因 恶性肿瘤占 28.9% 心脏疾病占 9.3% 脑血管疾病占 9.2% 糖尿病占 7.3% 事故伤害占 5.1% 肺炎占 4.2% 慢性肝病及肝硬化占 3.7% 肾炎、肾徵候群及肾性病变占 3.7% 自杀占 2.8% 上血压性疾病占 1.4% 男性前十大恶性肿瘤种类 肝癌、肺癌、结肠直肠癌、口腔癌、胃癌、食道癌、摄护腺癌、胰脏癌、非何杰金淋巴癌、鼻咽癌 女性前十大恶性肿瘤种类 肺癌、肝癌、结肠直肠癌、女性乳癌、胃癌、子宫颈癌、胰脏癌、非何杰金淋巴癌、胆囊癌、卵巢癌 基础免疫观念一 细胞免疫与体液免疫 细胞免疫 : 胸腺细胞主导 杀手细胞 : 直接辨识病原 辅助者细胞 : 帮助 B细胞产生抗体 体液免疫 : B细胞主导 (产生抗体的细胞 ) 抗体可辨识抗原 主动免疫与被动免疫 主动免疫 : 接触抗原后自行产生免疫反应，产生记忆反应 被动免疫 : 注射抗体所诱发 非专一性免疫反应（先天免疫） 反应介质 补体 发炎介质 杀菌物质 反应细胞 颗粒球（嗜中、酸、硷性球） 巨噬细胞 自然杀手细胞 肥大细胞 专一性免疫反应（后天免疫） 反应介质 免疫球蛋白（抗体） 细胞激素 细胞毒杀因子 反应细胞 抗原呈现细胞 辅助型 T细胞 毒杀型 T细胞 B淋巴球基础免疫观念二免疫细胞起源：淋巴系统与造血系统一免疫细胞起源：淋巴系统与造血系统二（影片 : immuno.mpg）（曾哲明 , 2006)(影片 : immuno1.mpg)严重急性呼吸道症候群 (SARS)Severe Acute Respiratory Syndrome冠状病毒 CORONAVIRUSES最适生长温度 33-35次易引发普通感冒的病毒仅有两株分离的人类病毒株 核酸：正股 RNA、套膜、 80-160 nm演化分析归类为第四类冠状病毒基因体 +RNA - 27,000-31,000 nt重症患者肺部严重纤维化、呼吸衰竭 反转录聚合酶连锁反应（ RT-PCR） 将 RNA反转录成 DNA，再继续将 DNA数量放大 分离病毒 RT-PCR 定序比对 即时 PCR检测技术 (Real-Time PCR) 传统 PCR需要时间较久、解析度差、低正确性、低敏感度、无自动化、结果无法量化 利用萤光讯号，即时监测反应 免疫萤光抗体法 (indirect fluorescent antibody test, IFA) 测病人血清中有无病毒抗体冠状病毒检验方法需要时间较久琼胶解析度差（需差 10倍）低正确性低敏感度无自动化只鉴别大小结果无法量化仅呈现 PCR最后的结果Real-Time PCR可改善上述的缺点传统 PCRReal-time PCR 微生物或其表面抗原制作成对抗此病原的物质 具专一性 可使免疫系统产生反应与记忆 为主动免疫 人类免疫缺乏病毒（ HIV）会引以爱滋病 到目前无法制造出有效的疫苗 WHY? 突变速率太快 多种躲避人体免疫系统侦测的