2、基因与健康
人类现有疾病可分为三大类。第一类为单基因病。这类疾病已发现6000余种,其主要病因是某一特定基因的结构发生改变,属于单基因病的如多指症、白化病、早老症等。第二类为多基因病。这类疾病的发生涉及两个以上基因的结构或表达调控的改变,如高血压、冠心病、糖尿病、哮喘病、骨质疏松症、神经性疾病、原发性癫痫、肿瘤等。第三类为获得性基因病。这类疾病由病原微生物通过感染将其基因入侵到宿主基因引起。可以说人类现有疾病18000种,都直接、间接与基因有关。目前,主要通过基因诊断、基因治疗、基因工程药物等为人类健康服务。
基因工程药物,1982年美国Lilly公司首次将重组胰岛素投放市场,标志着世界第一个基因工程药物的诞生。基因工程药物是指利用基因工程技术生产人体健康所必需的、起着重要调节作用的、含量极微和难以用传统方法制取的蛋白质、多肽、疫苗、单克隆抗体及细胞因子等药物。这一类药物实质上都是人体内的成分,它们调节人体的各种生理功能,维持细胞的生长和发育,提高机体的免疫力。这些成分的缺乏将会导致一系列疾病,如癌症、心脑血管病、神经性疾病、糖尿病及遗传病等。
生产基因工程药物的基本方法是:将目的基因用DNA重组的方法连接在载体上,然后将载体导入靶细胞(微生物、哺乳动物细胞或人体组织靶细胞),使目的基因在靶细胞中得到表达,最后将表达的目的蛋白提纯及做成制剂,从而成为蛋白类药物或疫苗。
在国内,自1989年中国第一个基因工程药物─重组人干扰素αIb的批准生产,到目前已有生产重组人干扰素αIb、重组BFGF(外用)、重组人表皮因子(外用)、重组人干扰素γ、重组人白细胞介素─2、重组人红细胞生成素、重组链激素、重组人胰岛素、重组人生长激素、重组乙肝疫苗、痢疾菌苗、重组人粒细胞集落刺激因子注射液(rhG-CSF)等近二十余种基因工程药品,形成了一个基因工程产业,为我国的医疗卫生事业的进步做出了贡献。
基因治疗(gene therapy)的基本原理来源于人类对自身遗传机制的了解。基因异常将会不可避免的导致各种疾病。基因治疗的提出最初就是针对单基因缺陷的遗传疾病,目的在于有一个正常的基因来代替缺陷基因或者来补救缺陷基因的致病因素。1990年美国国立卫生研究院(NIH)的BlaseRM和AndersonWF用ADA(腺苷酸脱氨酶)基因治愈一位由于ADA基因缺陷导致严重免疫缺损的4岁女孩,致使世界各国都掀起了研究基因治疗的热潮。
基因治疗是指将人的正常基因或有治疗作用的基因通过一定方式导入人体靶细胞以纠正基因的缺陷或者发挥治疗作用,从而达到治疗疾病目的的生物医学高技术。基因治疗的技术和方式日趋多样性。按基因导入的形式,分为体外导入(exvivo),即将病人的部分组织或细胞取出,在体外培养导入基因后,再回输入体内;体内直接导入(invivo):又可分为a.异位导入,将基因导入非病变的细胞,如皮下,肌肉等;b.原位导入,即将基因导入直接病变的部位,如肿瘤细胞、骨髓细胞等。目前基因导入的方法分为生物学方法、物理方法和化学方法。腺病毒载体是目前基因治疗最为常用的病毒载体之一。
目前基因疗法主要有两种:体细胞(somatic cell)基因治疗和种系(germ
line) 基因治疗。在体细胞基因治疗中,健康基因被植入有特殊缺损基因的人体中,目的是修复缺损和提高生活质量;在种系基因治疗中,基因被引入能传递遗传特征给后代的特殊细胞中。种系基因治疗引起了关于会操纵未来人种特征的伦理问题,目前开展的基因治疗只限于体细胞。
基因治疗的范围很广:①遗传性病变,即遗传物质缺陷所致疾病,通过基因治疗可以修正、补充、或取消致病基因;②肿瘤性疾病,肿瘤细胞常常会有多种基因的改变,因此,目前将一些涉及肿瘤的主要基因进行基因治疗,如
P53抑癌基因, ras癌基因等等;③为多基因遗传性疾病,如糖尿病、高血压、动脉硬化;④基因疫苗,即导入一些病原体基因,以刺激机体产生特异的免疫力,以抵抗这些病菌的侵袭。
基因治疗目前都处于初期的临床试验阶段,均没有稳定的疗效和完全的安全性,这是当前基因治疗的研究现状。可以说,在没有完全解释人类基因组的运转机制,充分了解基因调控机制和疾病的分子机理之前进行基因治疗是相当危险的。增强基因治疗的安全性,提高临床试验的严密性及合理性尤为重要。
基因诊断是指运用现代分子生物学和分子遗传学方法检查基因的结构及其表达产物是否有异常或携带病原微生物,从而确定疾病。。基因诊断检测的疾病主要有三大类:感染性疾病的病原诊断、各种肿瘤的生物学特性的判断、遗传病的基因异常分析。人类基因组研究计划的完成以及DNA芯片技术的发展将为基因诊断的发展和应用提供技术保障。
制药基因组学利用基因组学和生物信息学研究获得的有关病人和疾病的详细知识,针对某种疾病的特定人群设计开发最有效的药物,以及鉴别该特定人群的诊断方法,使疾病的治疗更有效、更安全。
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