若干代表性基因检测位点的功能介绍.ppt

若干代表性基因检测位点的功能介绍上海交通大学医学院医学遗传学教研室陆振虞2008-11-262024/5/7 周二1遗传多态表观遗传学性状多态SNP（单核苷酸多态性）STR（短串联重复序列）INS/DEL（插入/缺失）CNV(拷贝数量多态)DNA甲基化X染色体失活组蛋白修饰基因组印记疾病疾病出生缺陷 肿瘤心脑血管疾病 精神疾病用用药反反应药物毒性 药物疗效代代谢反反应营养元素代谢外源物质代谢（烟酒、致癌物）体体质人人类学特征学特征肤纹 骨骼改变蛋白质序列、结构改变蛋白质表达数量直接相关与致病位点连锁间接相关2024/5/7 周二2大多数常见疾病是遗传因素与环境作用的结果高血压糖尿病心血管疾病癌症 老年性痴呆哮喘类风湿性关节炎等2024/5/7 周二3“人类基因组计划的完成为医学提供了大量信息，由此发展出1000余种疾病的基因诊断技术，目前已经有700余种用于临床。其中大部分可以诊断发病率低的遗传病，但是越来越多的基因诊断技术被用于广大人群，主要用于：1.遗传病的诊断（单基因遗传病为主）2.发现疾病相关的基因变异携带者 3.常见疾病的遗传风险预测和易感性评估 4.指导个体化用药基因检测和其它正在发展遗传筛选和预防技术将对人类的健康医疗产生巨大的影响。”美国国家疾病控制中心基因检测部2024/5/7 周二4若干代表性基因检测位点的功能介绍MTHFR叶酸代谢出生缺陷，心脑血管疾病，癌症mtDNA 线粒体12sRNA氨基糖苷类抗生素致耳聋ALDH2酒精代谢通路/硝酸甘油代谢通路酒精耐受、硝酸甘油药效APOE脂质代谢通路阿尔茨海默病EGFR 肿瘤的基因 靶向治疗2024/5/7 周二5MTHFR叶酸代谢通路叶酸是一种水溶性B族维生素，在绿叶蔬菜、水果及动物肝脏中储存丰富。叶酸参与人体新陈代谢的全过程，是合成人体重要物质DNA的必需维生素。在体内的活性形式为四氢叶酸，在体内许多重要的生物合成中作为一碳单位的载体发挥重要功能。可通过腺嘌呤、胸苷酸影响DNA和RNA的合成可通过蛋氨酸代谢影响磷脂、肌酸、神经介质的合成等也为DNA甲基化修饰提供甲基2024/5/7 周二6叶酸缺乏新生儿出生缺陷（无脑畸形、唇腭裂、脊柱裂、唐氏综合征）妊娠期综合征高同型半胱氨酸血症（贫血、高脂血症、高血压、肿瘤）2024/5/7 周二7叶酸缺少的原因摄入不足吸收利用不良（如酶的缺乏或活性不足）需求量增加（妊娠、代谢率增加等情况下叶酸需要量增加）导致叶酸缺乏。2024/5/7 周二8叶酸代谢通路2024/5/7 周二92024/5/7 周二10MTHFR C677T、A1298C MTHFR基因存在多种多态型，影响MTHFR活性和热稳定性。（1）677 C-T：引起MTHFR热稳定性和活性降低，相对于正常的C/C基因型，纯合子T/T基因型MTHFR活性在37摄氏度降低50%60%（2）1298 AC：编码后酶分子中谷氨酸被丙氨酸替代，引起MTHFR活性降低。1298 A-C与677 C-T不同的是，纯合子和杂合子血浆同型半胱氨酸升高和叶酸降低均不明显。然而，如果同时存在1298 A-C和677 C-T复合变异的杂合子，则MTHFR活性低于野生型40%。（3）中、外多个人群研究中这两个位点的多态现象被证实与多种疾病的仿生风险有显著相关性。2024/5/7 周二11MTR Asp919Gly G等位基因可能导致不完整蛋白或酶活性缺失，引起甲基维生素缺乏症G型，经常用来研究与脊柱裂、心梗、Down综合症、高血压、肿瘤、静脉血栓、神经管缺陷等疾病的关系。世界、中国人群都有文章报道该位点的多态现象与叶酸代谢相关疾病或健康问题有显著相关性。2024/5/7 周二12MTRR A66G G等位基因型引起甲基维生素缺乏症E型,经常用来研究与脊柱裂、Down综合症、神经管缺陷、白血病等疾病的关系。中、外多个人群研究结果显示，该位点的多态现象与叶酸代谢相关疾病或健康问题有显著相关性。2024/5/7 周二13mtDNA氨基糖苷类抗生素致聋氨基糖苷类抗生素是具有氨基糖与氨基环醇结构的一类抗生素临床主要用于对革兰氏阴性菌、绿脓杆菌等感染的治疗2024/5/7 周二14氨基糖苷类药物作用机制2024/5/7 周二15氨基糖苷类抗生素对蛋白质合成的始动、延伸、终止三个阶段均有作用，可造成细菌体内核糖体耗竭及蛋白质合成受阻。其作用环节为：起始阶段。抑制70S 始动复合物的形成，使蛋白质合成在早期即终止。延伸阶段。选择性地与30S 亚基上的靶蛋白（如P10）结合，使A 位扭曲变形，从而造成mRNA 上密码出现错误，将错误的氨基酸掺入肽链，导致合成无功能的蛋白质。终止阶段。阻止终止密码子与A 位结合，阻止肽链脱落。此外，氨基糖苷类药物还可使细菌细胞膜缺损，膜通透性增加，细胞内重要物质外漏和加快氨基糖苷类药物的转运，更加速了细菌的死亡。2024/5/7 周二16不良反应耳毒性肾毒性神经肌肉阻滞作用变态反应2024/5/7 周二17mtDNA12sRNA突变2024/5/7 周二18线粒体基因病遗传特点1、母系遗传(matrilinear inheritance)卵子与精子细胞核的结合是对等的，但细胞质的结合是远远不对等的。在绝大多数情况下，突变的线粒体DNA通过母亲卵子细胞质的线粒体传给子代，通过父亲传递的极为罕见。2024/5/7 周二19线粒体基因病系谱2024/5/7 周二202、数量概念一个细胞的细胞质中可有几千个线粒体DNA（mtDNA)分子。如果在某个特定位点上所有这几千个mtDNA分子都为同一基因，此细胞可称之为纯质(homoplasmy)。但如一个细胞的数千个mtDNA分子在这个位点上同时存在正常基因和突变基因，这就成为杂质(heteroplasmy)2024/5/7 周二21（1）一般说，突变的mtDNA的数量超过一定限度时，会出现临床症状。（阈值）（2）突变mtDNA所占比例似与临床症状的表现程度相关。2024/5/7 周二2223氨基糖苷类抗生素致聋的高风险人群国家统计局相关数据显示：2006年末全国总人口为131448万人，全年出生人口1584万人，出生率为12.09。MTRNR1基因变异位点人群中的变异频率 新生儿(1584万人/年）现有总人口（131448万人）A1555G0.44%6.9695 万人 578.3712 万人C1494T0.04%0.6336 万人 52.5792 万人961 变异1.55%24.552 万人2037.4440 万人T1095C0.18%2.8512 万人 236.6064 万人 合计 35.0063 万人2905.0008 万人估计高风险人群数量估计高风险人群数量(按每个同时具有双重变异计算）17万人万人/年增年增现有现有1452万人万人2024/5/7 周二24位点位点碱基碱基变异频率（）变异频率（）其它AGCT961T 0.081.3798.45insC 0.11095T 0.1899.82 1494C 99.960.04 1555A99.560.44 基因代号：MTRNR1 长度：648-1601 bp 基因全称：12S ribosomal RNA（基于2704 个体的线粒体DNA测序结果,其中国人64个）A1555G,C1494T,T961C,T961insC,T1095C2024/5/7 周二2024/5/7 周二25线粒体的基因突变氨基糖苷类抗生素遗传内因环境因素药物性耳聋2024/5/7 周二26乙醇ADH氧化途径膜结合离子转送系统微粒体乙醇氧化系统过氧化氢（H2O2）氧化酶系统非ADH氧化途径乙醛血液浓度较低时血液浓度过高时乙酸ALDH三羧酸循环脂肪酸合成ALDH2酒精代谢通路/硝酸甘油代谢通路2024/5/7 周二27ALDH人体内有7种ADH基因和12种ALDH基因已被鉴定参与乙醛氧化的ALDH主要有两种 ALDH2：存在于线粒体，与乙醛有最低的Km值 (3pmol/L)ALDH1：存在于胞浆与乙醛有中等程度亲和力(3ulmol/L)2024/5/7 周二28ALDH2多态 rs17244841/A123T携带变异型的个体对乙醛的氧化能力下降饮酒后乙醛在血液中蓄积，出现脸红、恶心、心动过速等神经系统症状饮酒红脸综合征2024/5/7 周二29由于乙醛代谢与硝酸甘油代谢共有一个酶活中心，因此ALDH2缺陷型个体的硝酸甘油代谢能力亦会下降“脸红综合征”对硝酸甘油的治疗敏感性也不会太好Mitochondrial aldehyde dehydrogenase-2(ALDH2)Glu504Lys polymorphism contributes to the variation in efficacy of sublingual nitroglycerinJCI,2006 Feb;116(2):506-11.Epub 20062024/5/7 周二30 硝酸甘油用药指导的基因检测 人体内的“线粒体乙醛脱氢酶2”（ALDH2）是硝酸甘油的有效代谢物“一氧化氮”形成的关键，ALDH2基因中携带有“Lys-504”的基因突变，就会影响ALDH2的酯酶活性，使硝酸甘油在体内的生物转化过程受阻，难以有效发挥作用。在亚洲人群中，30%50%的人携有“Lys-504”基因突变，远远高于欧美人群。中国汉族，含服硝酸甘油无效的比例高达25%以上。2024/5/7 周二31APOE脂质代谢通路APOE（载脂蛋白E）是血液中主要的载脂蛋白之一,并且是脑中最重要的胆固醇载体蛋白血液中75%APOE由肝实质细胞合成和分泌脑中的APOE由星形细胞合成和分泌2024/5/7 周二32APOE的多态性氨基酸氨基酸编码位置位置1121582CysCys3CysArg4ArgArg2024/5/7 周二336种基因型在人群中的频率2024/5/7 周二346种基因型罹患早发性阿尔茨海默病的危险度2024/5/7 周二352024/5/7 周二362024/5/7 周二37Alzheimers-Accumulation of Cellular Debris,Impaired Memory Formation and Nerve Cell Die-Off2024/5/7 周二38带有APOE e4基因型的人群中，65岁以后老年性痴呆的发病率可以达到2030，75岁以后达到5060，85岁以后达到80以上。远远超过不带疾病相关基因及其突变的人群。2024/5/7 周二39EGFR肿瘤治疗靶点EGFR的生物特性提示它能成为抗肿瘤治疗的潜在靶点针对肿瘤内偏离正轨的信号传导通路的药物应该比传统药物具有更高的选择性和更低的毒性肿瘤细胞内复杂的信号传导过程和受体之间的相互影响可能使高度特异的治疗失效2024/5/7 周二40EGFR signaling pathway2024/5/7 周二41Radiosensitization by EGFR Inhibitors2024/5/7 周二42基因靶向治疗多数肿瘤细胞中都发现有EFGR的上调表达抑制EGFR的表达即可阻断下游的信号传导通路小分子药物（代表药物：Iressa）细胞内阻断单克隆抗体（代表药物：Erbitux）细胞外阻断2024/5/7 周二43Iressa治疗肺癌的个体差异性临床试验显示非小细胞肺癌仅有10%左右有效（欧洲人群）易瑞沙在日本患者身上起作用的可能性，比对在美国患者身上发挥效用的可能性高倍在易瑞沙治疗效果较好的小组中，基因发生突变的比例较高。这表明，这一基因突变可能有利于药物杀死癌细胞在中国人群iresa治疗肺癌的研究中，有90%以上的case具有疗效2024/5/7 周二44疾病是基因与外界因素相互作用的结果,基因突变并不一定导致疾病，没有携带基因突变的个体在外界致病因素作用下也会得病。但是一旦携带突变基因，在同样外界致病因素作用下得病的风险会大大增加。因此基因检测的目的是检查基因的变异,评估疾病风险，并通过调节外界因素(生活环境/生活习惯/饮食等)，做到避免或延缓疾病，及早治疗，或减轻症状。2024/5/7 周二45如果你有疾病相关基因及其突变的话，在同样的外界因素下，你的疾病的发生可能性会大大提高，也就是说具有高的疾病风险。例如带有APOE e4基因型的人群中，65岁以后老年性痴呆的发病率可以达到2030，75岁以后达到5060，85岁以后达到80以上。远远超过不带疾病相关基因及其突变的人群。2024/5/7 周二46医学遗传学检测的局限性大多数常见疾病是多基因的疾病，是环境因素与遗传因素互相作用才导致疾病。所以对基因检测的结果要准确理解。目前，预测性基因检测的结果对多基因疾病来说大多数提示遗传易感性，而不是诊断。许多基因的常见疾病与基因的关系还需要深入研究。2024/5/7 周二47谢谢 2024/5/7 周二482024/5/7 周二49