人类遗传学与优生

人类遗传与优生学绪论,舒孝顺 学位:博士-生物医学工程专业药学方向 毕业院校:华中科技大学生科院药物研究所 职称:教授 联系方式Email:sxs732,一. 人类遗传学与医学临床遗传学,人类遗传学研究人的体质和精神特征的遗传方式和规律，必然会涉及一些疾病，因而与医学和临床治疗有着内在的联系。 1.1905年W.C. Farabee证明人的短指畸形是按孟德尔方式遗传的。 2.英国A.E.Garrod 1908年在先天性代谢缺陷中，通过家系分析，指出胱氨酸尿、卟啉病、戊糖尿白化症、黑尿症和先天性脂肪痢完全依照孟德尔方式遗传，只在有关基因纯合时才表现出来。 他采用的“先天性代谢缺陷”这一术语包含了目前公认的概念基因指导酶的合成来作用于代谢途径。,3.电泳和测定酶认识了更多的先天性代谢异常 提出了对遗传病治疗相预防的积极措施。例如，注意饮食以控制苯丙酮尿症病程发展和治疗的可能性。 4.染色体显带技术更能分辨出人的每一条染色体。 1959年发现了三种常见的先天异常(先天愚型、kline-felter综合征和Turner综合征)的染色体基础。这是人类染色体研究的一次重大突破，标志着人类细胞临床遗传学的涎生。 由此，与人类遗传学密切相关的医学遗传学和临床遗传学有了更大的发展。,二.人类遗传学与基因组分析,决定个体性状的遗传信息都编码在构成基因的核苷酸 序列之中 分子遗传学的重大成就在于从化学上了解了基因结构与基本功能 染色体中基因及其它核苷酸序列的生物学功能，各个基因的时空表达调控模式，基因组中各种核苷酸序列如何协同调节并按照一个十分精确的表达程序发挥作用从而最终成为一个完美无缺的个体和出现各种必需的动作 这些都是遗传学中还未解决的问题。,而绘制人类基因组的遗传图和物理图，分析基因组中全部核苷酸的排列顺序，则是解决上述问题的必由之路。 体细胞杂交和DNA分子杂交等技术，利用这些技术，现已绘制出前所未有的精细的遗传图和物理图，并有可能全部弄清人基因组的核酸苷序列，这为阐明人类自身的遗传性打下坚实的基础。,三. 人类基因组计划,1.人类基因组计划(Human Genome Project，HGP) 阐明人类基因组DNA长达3 109碱基对的序列，发现所有基因并阐明其在染色体上的位置，整体上破译人类遗传信息。美国1990年正式启动HGP，预期耗资30亿美元，计划2005年完成人类基因组全部序列的测定。 其主要内容是：基因组作图和测序、信息和材料的管 理、实施和管理的战略。,(1)基因组作图,定义:把有关基因的遗传信息，按其在每条染色体上相 对位置线性地系统地排列出来。 意义:了解基因位置及相应遗传性状，使我们能提示人 类基因组结构模式的功能意义。 基因组图谱类型：遗传连锁图谱 物理图谱。 遗传连锁图谱:通过家谱分析和测量不同性状一起遗传 (即连锁)的频率而建立的 物理图谱:通过对构成人类基因组的脱氧核糖核酸分子 的化学测度而绘制的。,(2)基因组测序 对基因组顺序进行测序，排出30亿个核苷酸的顺序 基因组的核苷酸顺序是分辨率最高的物理图谱，它含有构成一个个体遗传装置的整套 (3)信息和材料管理 对作图和测序的大量数据进行有效地收集、储存和分析，并对全世界的研究人员开放，才有价值。,(4)实施战略 初期完善技术，加强基因组的遗传连锁和物理作图工作；大规模的测序等。 (5)管理战略 负责材料中心和信息中心的运行，协调该计划的众多实验室工作和情报交流。,2.人类基因组计划15年大事记,1990年，人类基因组计划在美国正式启动。 1991年，美国建立第一批基因组研究中心。 1997年，法国国家基因组测序中心成立。 1998年，中国在北京和上海设立国家基因组中心。 1999年，中国获准加入人类基因组计划，承担1%的测 序任务。,2000年，首次绘成人类基因组“工作框架图”。 2001年，发表人类基因组“工作框架图”及初步分析结果。 2001年，人类基因组“中国卷”的绘制工作宣告完成。 2003年，人类基因组序列图绘制成功。 2004年，人类基因组完成图公布。 2005年，公布人类X染色体基因草图。,3.人类基因组计划的医疗价值 1)基因诊断,(1)遗传疾病的诊断 已发现单基因遗传疾病6000多种。基因诊断敏感性高且快速(1h) 检查胎儿细胞(抽取羊水或母体血中)的该基因是否有缺陷，就能确定胎儿是否患遗传性疾病。 (2)非感染性疾病的诊断 例如美国前总统杰佛逊曾因出现血尿，在膀胱内发现新生物，但经组织活检，诊断为良性息肉，几年后发现膀胱癌，治疗无效而死。如当年能进行基因检查，就可避免以后膀胱癌的发生。,(3)疾病易感性基因的检查 有些基因改变本身并不致病，但其个体易受某些环境因素的作用而得某种疾病。 例如BCR1基因发生突变的女性易患乳腺癌，据此可筛选出乳腺癌易感人群，加强预防。 现在已发现糖尿病、骨质疏松、高血压、白血病等疾病的易感基因。,2)基因治疗,可针对疾病发生的各个关键环节导入相应基因。 例如对于外周血管阻塞病人，导入血管内皮生长因子基因，可使局部血管增生，形成侧肢循环来恢复血供。这在国外已有成功病例。 对于晚期恶性肿瘤患者，将一些细胞因子基因导入体内，通过增强机体免疫功能而使肿瘤得到抑制。 在破坏胰岛而造成的糖尿病大鼠模型中，导入胰岛素前体基因，可使大鼠血糖持续显著下降。,3)基因预防,将病原体的非致病部分基因导入人体内使机体产生对该病原的抗体，即基因疫苗。 目前关于艾滋病与肝炎基因疫苗的研究已取得相当进展，不久可望广泛用于病患人群。,4)帮助用药个体化的实施,同种药物用于同种疾病，有人有效，有人无效，有人副作用大，有人副作用小-病人的基因差异造成。 服用同剂量药物，不同病人的血药浓度、持续时间也不相同-负责药物代谢的P450基因类型不同造成。 寻找决定上述差异的基因差别，医师就能根据每人基因特征来选择药物及剂量，真正做到用药个体化。,四.人类遗传学与优生 1.遗传与优生,英国Francis Galton对人类学的形成作出很大贡献。 对人的才干和特征的遗传学感兴趣，将统计学和双生儿分析应用于人类遗传学研究。优生学的奠基人。 美国优生学家charles Davenport于20年代坚持并发展了这些错误观点。 他做过一个大规模的社会普查，将一些名门望族与普通家庭作了对比，认为总统和将军均出身高贵门第，唯一原因就在于基因的不同。这些错误的论点常被国家主义者、种族主义者和特权阶层作为其科学依据, 因此长期以来人们对人类遗传学特别是优生学怀有疑虑和偏见。,人体中枢神经系统控制的一些性状，应该也是受到遗传控制的。但人类有自己的文化而有别于其他生物，所以人的行为与其他生物相比受到遗传因素控制的程度预期要少些。 智力等性状既受遗传控制又受环境影响。 产前诊断、遗传咨询等以减少遗传病患儿的出生和减低人类基因库中有害基因的频率，进而改善人类群体的遗传组成，这对于人类是有益无害的。,2.影响优生的因素,优生是一个复杂的过程，每个新生命诞生都有可能受到遗传因素、 免疫因素、微生物感染、环境质量、职业因素、营养与食品和不良嗜好等不良因素的影响。 出生缺陷: 20-25%是因基因突变及染色体畸变即遗传引起， 10-20%来自理化生因素等环境致畸， 60-65%原因不明，可能来自遗传和环境联合作用 优生工作:应该从提高遗传素质、防止和消除环境致畸因素抓起,从出生前的父母保健到生后抚育、教育的系统工程抓起,1)遗传因素,遗传:亲子相似现象，保证各种不同生物的稳定 变异:亲子差异”现象，使生物进化 遗传信息: 通过父母精子与卵子中染色体和基因来实现,并通过精卵细胞遗传给下一代。 遗传病: 指人类遗传物质染色体或基因发生异常变化，导致胎儿机体结构和功能异常的疾病。 单基因遗传病：由基因突变引起的遗传病。我国3000多种，人群中约10%的人受累。,2)环境因素: 环境分为大环境、小环境、微环境，不同层次都存在一些不良的因素，可以诱发畸胎的发生。 主要致畸因素:生物、化学、物理、毒素、营养、不良嗜好、机械因素及母体代谢功能不平衡等。 3)生理因素: 病毒、细菌、原虫感染等。因风疹病毒、巨细胞病毒、流感、单纯疱疹、肝炎病毒及弓形体感染，则出生的胎儿先天性心脏病、小头、白内障、智力低下、耳聋等发病率高。,4)物理因素 X射线等放射性物质、高频电磁场、电视、理疗等微波照射及噪音可致胎儿智能低下、发 育迟缓、小头、小眼球、身体组织或器官缺损，或导致流产、早产和死胎。 5)化学因素 大气及水质被化学毒素污染，接触铅、汞、砷等重金属和农药，服用药物不当(如镇静药、抗癌药、激 素类药、生物碱、镇痛药等)可引起胎儿畸形，唇腭裂 、发育迟缓、脑积水等发生率高,6)地理环境 气侯骤变的地区或长期用煤取暖的家庭，无脑儿、唇裂等发生率高。 缺碘地区碘缺乏病多，我国智残人口1017万，因缺碘所致占80%。 水中高氟可致氟斑牙和氟骨症等氟中毒症。 7)食物营养 食物变质发霉、黄曲霉素B1具有致畸作用； 孕期蛋白质不足可致胎儿低体重和脑发育不良； 胆固醇、钙、钾、镁、锌、铜、锰等食入量过低或过高都会影响胎儿发育和致畸。 咖啡因可诱发胎儿畸形，低体重儿，胎儿死亡率增高 , 8)不良嗜好 孕妇吸烟:畸胎率、流产、早产、死胎、 新生儿死亡率都比不吸烟者高。 孕期酗酒:可致畸，胎儿发育迟缓、出生 体重降低以及，影响智力发展。,3优生的措施,1)禁止近亲结婚 近亲结婚夫妻双方有着共同的祖代，很可能从祖代那 里得到同 样的致病基因。 任何一个看起来正常的人，都可能带有五六种隐性致病基因，当两个相同的致病基因相互配对时，某种遗传病就会表现出来就会发病。 兄妹间1/4，三代以内有1/8基因相同，近亲结婚中80%可致子女患遗传病，比非近亲婚配高150倍。,2)重视婚前检查 父母的健康是子女健康的基础和保证。婚前检查是优生的第一步，是一次“优生监督“。 可发现遗传病和遗传缺陷方面的问题，医生及时指导 可发现一些不宜结婚的疾病，如麻风病及急性传染病、结核病、精神病、血液病、严重心肝肾疾病。 3)选择最佳生育年龄和受孕时机 妇女最佳生育年龄是24岁一29岁。避免高龄（超过35周岁）妊娠，影响卵子质量，并增加分娩困难。,4)要避免外界不良因素的影响 如酗酒、嗜烟，烟酒对生殖细胞有不良作用，使受精卵质量下降，导致孩子体力、智力低下。 应用某些药物、接触射线等不利于受精卵的发育，会增加胎儿发生畸形的机会。 5)良好的心理状态 选择双方身体和心理状态最佳时受孕，有利于优生。,6)注意孕期保健 防生病，避免接触有毒有害物质、放射线照射和过量饮酒 不乱服药，合理增加营养，注意