必修二第六章基因治疗和人类基因组计划课件

1、必修二第六章基因治疗和人类基因组计 划1 第三节第三节 基因治疗和基因治疗和 人类基因组计划人类基因组计划 必修二第六章基因治疗和人类基因组计 划2 传统的治疗疾病的方法有传统的治疗疾病的方法有药物治疗药物治疗和和手术治疗手术治疗。 如：糖尿病患者的病症是尿糖、多饮、多食、多尿。病因如：糖尿病患者的病症是尿糖、多饮、多食、多尿。病因 是胰岛细胞病变，导致胰岛素分泌量下降，使血糖上升。是胰岛细胞病变，导致胰岛素分泌量下降，使血糖上升。 该病的早期治疗方案是：该病的早期治疗方案是： 那么有没有那么有没有最根本、最彻底最根本、最彻底的治疗办法呢？的治疗办法呢？ 3. 3.几年前，科学家将人体内控制合

2、成胰岛素的基因成几年前，科学家将人体内控制合成胰岛素的基因成 功地导入了一奶牛受精卵内，从而稳定地从乳汁中获功地导入了一奶牛受精卵内，从而稳定地从乳汁中获 得了大量的胰岛素。得了大量的胰岛素。 1.1.利用从动物中提取出来的胰岛素治疗利用从动物中提取出来的胰岛素治疗 2.2.直接从人体血清中提取直接从人体血清中提取（费用昂贵，产量少）（费用昂贵，产量少） （因为是动物体内的，效果不是很理想）（因为是动物体内的，效果不是很理想） （应用了基因工程原理，但是病人（应用了基因工程原理，但是病人 还是必须定时注射胰岛素，属于药物治疗）还是必须定时注射胰岛素，属于药物治疗） 有！把正常胰岛素基因转入胰岛

3、细胞中，使细胞有！把正常胰岛素基因转入胰岛细胞中，使细胞 恢复合成胰岛素的能力，即进行恢复合成胰岛素的能力，即进行基因治疗基因治疗。 必修二第六章基因治疗和人类基因组计 划3 一、基因治疗及策略一、基因治疗及策略 1.1.概念：概念： 为细胞为细胞补上丢失的基因补上丢失的基因或或改变病变的改变病变的 基因基因，以达到治疗遗传病的目的。，以达到治疗遗传病的目的。 必修二第六章基因治疗和人类基因组计 划4 严重综合免疫缺陷症（严重综合免疫缺陷症（SCIDSCID） 气泡儿童气泡儿童 必修二第六章基因治疗和人类基因组计 划5 所谓所谓“气泡儿童气泡儿童”，是指那些一生下来就患有先，是指那些一生下来就

4、患有先 天性天性SCIDSCID的儿童。该免疫缺陷症表现为的儿童。该免疫缺陷症表现为T T细胞和细胞和B B细细 胞的严重免疫缺陷胞的严重免疫缺陷，如不治疗，婴儿会在出生后一，如不治疗，婴儿会在出生后一 年内，由于严重和反复的感染而夭折。年内，由于严重和反复的感染而夭折。 SCIDSCID常规疗法是进行骨髓移植，但是它的配型常规疗法是进行骨髓移植，但是它的配型 很困难；而且如果捐献者患有感染性的单核细胞增很困难；而且如果捐献者患有感染性的单核细胞增 多症，会导致病人产生淋巴瘤。多症，会导致病人产生淋巴瘤。 “ “气泡儿童气泡儿童”往往需要在无菌、消毒的隔离环往往需要在无菌、消毒的隔离环 境中才

5、能生存下来。境中才能生存下来。 必修二第六章基因治疗和人类基因组计 划6 SCIDSCID病的病因：病的病因： 患者体细胞中的患者体细胞中的腺苷脱氨酶基因缺失腺苷脱氨酶基因缺失，使细胞中，使细胞中 不能合成腺苷脱氨酶（不能合成腺苷脱氨酶（ADAADA）。）。 ADAADA在淋巴细胞中最多，在淋巴细胞中最多，ADAADA缺乏缺乏导致脱氧腺苷和导致脱氧腺苷和 脱氧三磷酸腺苷蓄积在细胞内，特别是淋巴细胞内脱氧三磷酸腺苷蓄积在细胞内，特别是淋巴细胞内。 这两种代谢产物对淋巴细胞具有毒性，它们能抑制这两种代谢产物对淋巴细胞具有毒性，它们能抑制 核糖核苷酸还原酶活性而核糖核苷酸还原酶活性而阻碍阻碍DNAD

6、NA合成，使淋巴细胞合成，使淋巴细胞 不能正常繁殖不能正常繁殖，从而使患者缺乏正常的免疫功能。，从而使患者缺乏正常的免疫功能。 腺苷腺苷肌苷肌苷脱氧腺苷脱氧腺苷脱氧肌苷脱氧肌苷 ADAADAADAADA 必修二第六章基因治疗和人类基因组计 划7 1990 1990年第一例基因治疗临床试验获得成功年第一例基因治疗临床试验获得成功: : 具体方法：具体方法： 将腺苷脱氨酶（将腺苷脱氨酶（ADAADA）基因转移到）基因转移到SCIDSCID病病 人的人的T T淋巴细胞中，然后把转基因细胞回输淋巴细胞中，然后把转基因细胞回输 到病人体内。到病人体内。 必修二第六章基因治疗和人类基因组计 划8 克隆得到

7、正常克隆得到正常ADAADA基因基因 以病毒以病毒DNADNA为载体，为载体， 将将ADAADA基因带到基因带到T T细胞细胞 ADAADA基因整合到基因整合到T T细胞细胞 的染色体上的染色体上 正常正常T T细胞回注到病人体内细胞回注到病人体内 必修二第六章基因治疗和人类基因组计 划9 效果：效果： 3 3年后，病人年后，病人50%50%的的T T淋巴细胞能产生淋巴细胞能产生 ADAADA，大大减轻了症状，使患者开始了正，大大减轻了症状，使患者开始了正 常人的生活。常人的生活。 必修二第六章基因治疗和人类基因组计 划10 改变病变基因的方法改变病变基因的方法 先找到致病基因先找到致病基因

8、诱发其突变产生正常基因诱发其突变产生正常基因 借助载体，把正常基因放回到病人身体内去借助载体，把正常基因放回到病人身体内去 进入体内的正常基因应正常表达进入体内的正常基因应正常表达 必修二第六章基因治疗和人类基因组计 划11 选择治疗基因选择治疗基因 与载体结合与载体结合 将基因转入患者体内将基因转入患者体内 治疗基因的表达治疗基因的表达 改变病变基因的改变病变基因的步骤：步骤： 从患者获取适当的细胞，体外培养。 将治疗基因体外导入细胞。 筛选、增生表达治疗基因的细胞。 将细胞送回患者体内。 必修二第六章基因治疗和人类基因组计 划12 19851985年年, ,美国科学家首先提出美国科学家首先

9、提出 19901990年年1010月正式启动月正式启动 20012001年公开发表工作草图年公开发表工作草图 20032003年圆满完成测序任务年圆满完成测序任务 1.1.过程：过程： 中国承担了中国承担了1%1%的测序任务，即的测序任务，即3 3号染色体上号染色体上 的的30003000万个碱基对。万个碱基对。20002000年年4 4月提前完成。月提前完成。 美国，英国，德国，日本，法国，美国，英国，德国，日本，法国， 中国（中国（19991999年年9 9月，月，1 1） 二、人类基因组计划及其意义二、人类基因组计划及其意义 必修二第六章基因治疗和人类基因组计 划13 测定人类基因组的测

10、定人类基因组的全部核苷酸（或者说碱基）的全部核苷酸（或者说碱基）的 序列序列， 解读其中包含的遗传信息。解读其中包含的遗传信息。 2.2.目的：目的： 人类基因组测序人类基因组测序, ,需测定人的需测定人的 条染色条染色 体的体的DNADNA的碱基序列。的碱基序列。 24 水稻雌雄同体，没有性别，更没有性染色体。基因组研究水稻雌雄同体，没有性别，更没有性染色体。基因组研究1212条就够了条就够了 果蝇基因组测序果蝇基因组测序, ,需测定人的需测定人的 条染色体条染色体 的的DNADNA的碱基序列。的碱基序列。 5 二倍体水稻有二倍体水稻有24条染色体，若进行基因组研究，需要研究几条？条染色体，

11、若进行基因组研究，需要研究几条？ 人类基因组由人类基因组由31.631.6亿个碱基对组成，亿个碱基对组成， 已发现的基因约已发现的基因约3-3.53-3.5万万个。个。 3.3.结果：结果： 必修二第六章基因治疗和人类基因组计 划14 ( (浙江第十届初赛浙江第十届初赛）人类基因组计划的首要目标是）人类基因组计划的首要目标是 测定人类测定人类DNADNA中的碱基排列顺序，测序的方法有多种。中的碱基排列顺序，测序的方法有多种。 化学修饰法化学修饰法是一种传统的是一种传统的DNADNA序列分析法，是由美国序列分析法，是由美国 哈佛大学的哈佛大学的MaxamMaxam和和GilbertGilbert

12、发明的。其基本原理是：发明的。其基本原理是： 用特制的化学剂处理末端具放射性标记的用特制的化学剂处理末端具放射性标记的DNADNA片段，片段， 造成碱基的特异性切割，由此产生一组由各种不同造成碱基的特异性切割，由此产生一组由各种不同 长度的长度的DNADNA链组成的混合物；链组成的混合物； 将上述混合物经凝胶电泳处理，将不同长度的将上述混合物经凝胶电泳处理，将不同长度的DNADNA链链 按大小分离；按大小分离； 再经放射自显影后，根据再经放射自显影后，根据X X光底片上所显现的相应谱光底片上所显现的相应谱 带，读出待测带，读出待测DNADNA片段上的碱基排列顺序。片段上的碱基排列顺序。 下面是

13、测定下面是测定DNADNA片段中胞嘧啶位置的过程示意图：片段中胞嘧啶位置的过程示意图： 必修二第六章基因治疗和人类基因组计 划15 下列有关化学修饰法下列有关化学修饰法DNADNA序列分析叙述中，正确的是序列分析叙述中，正确的是( )( ) (A)(A)特定化学试剂的作用是破坏胞嘧啶脱氧核苷酸特定化学试剂的作用是破坏胞嘧啶脱氧核苷酸 (B)(B)凝胶电泳的作用是将不同长度（大小）的凝胶电泳的作用是将不同长度（大小）的DNADNA片段分离开来片段分离开来 (C)(C)根据放射自显影的结果可判定胞嘧啶在该根据放射自显影的结果可判定胞嘧啶在该DNADNA片段上的位置片段上的位置 (D)(D)若要判断

14、鸟嘌呤在该段若要判断鸟嘌呤在该段DNADNA片段上的位置，在采用上述方法片段上的位置，在采用上述方法 时，用类似的化学试剂处理后，获得的混合物中，被时，用类似的化学试剂处理后，获得的混合物中，被32 32P P标记 标记 的有的有2 2种种 (E)(E)理论上分析，按化学修饰法来测定一段理论上分析，按化学修饰法来测定一段DNADNA（双链）中的全（双链）中的全 部碱基顺序，最少要按上图所示模式操作部碱基顺序，最少要按上图所示模式操作3 3次。次。 必修二第六章基因治疗和人类基因组计 划16 4.4.意义：意义： 必修二第六章基因治疗和人类基因组计 划17 必修二第六章基因治疗和人类基因组计 划

15、18 5.5.应用价值：应用价值： 追踪疾病基因追踪疾病基因 估计遗传风险估计遗传风险 用于优生优育用于优生优育 建立个体建立个体DNADNA档案档案 用于基因治疗用于基因治疗 基因诊断基因诊断“基因探针基因探针” 基因探针，是一段带有基因探针，是一段带有检测标记检测标记， 且且顺序已知顺序已知的，与目的基因互补的的，与目的基因互补的 核酸序列核酸序列(DNA(DNA或或RNA)RNA)。 基因探针通过分子杂交与目的基因基因探针通过分子杂交与目的基因 结合，产生杂交信号，能从浩翰的结合，产生杂交信号，能从浩翰的 基因组中把目的基因显示出来。基因组中把目的基因显示出来。 必修二第六章基因治疗和人

16、类基因组计 划19 讨论讨论:谁有权利知道基因检测的结果谁有权利知道基因检测的结果? 1.1.个人知道自己的基因检测结果有什么价值？个人知道自己的基因检测结果有什么价值？ 可以判定自己的身体健康状况，可以避免与环境可以判定自己的身体健康状况，可以避免与环境 因素有关的遗传病发病，根据基因信息养成适合自因素有关的遗传病发病，根据基因信息养成适合自 己的生活习惯等等。己的生活习惯等等。 2.2.保险公司、企业雇主为什么想获得他人的基因信息？保险公司、企业雇主为什么想获得他人的基因信息？ 如果雇员的基因信息表明健康状况有问题，可以如果雇员的基因信息表明健康状况有问题，可以 拒聘；保险公司了解了个人的

17、基因信息，可以根据拒聘；保险公司了解了个人的基因信息，可以根据 被保险人不同的情况收取相应的保险费。被保险人不同的情况收取相应的保险费。 必修二第六章基因治疗和人类基因组计 划20 1 1、基因治疗是指（、基因治疗是指（ ） A A、 把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达把健康的外源基因导入有基因缺陷的细胞中，达 到治疗疾病的目的到治疗疾病的目的 B B、对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常，、对有缺陷的细胞进行修复，从而使其恢复正常， 从而达到治疗疾病的目的从而达到治疗疾病的目的 C C、运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生、运用人工诱变的方法，使有基因缺陷的细胞发生 基因突变，从而恢复正常基因突变，从而恢复正常 D D、运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，从而、运用基因工程技术，把有缺陷的基因切除，从而 达到治疗疾病的目的达到治疗疾病的目的 练练 习习 A 必修二第六章基因治疗和人类基因组计 划21 2 2、半乳糖血症病人由于细胞内不能合成、半乳糖血症病人由于细胞内不能合成1-1-磷酸半磷酸半 乳糖尿苷酰转移酶，从而导致体内半乳糖积累引起乳糖尿苷酰转移酶，从而导致体内半乳糖积累引起 肝脏等功能变损。美国的一位科学家用带有半乳糖肝脏等功能变损。美