疾病与基因基础知识概述.pptx

疾病與基因疾病与基因基础知识概述第1页摘要基因製圖複製疾病基因癌症基因療法疾病与基因基础知识概述第2页Introduction 複製基因方法有很多種基因製圖(gene mapping):決定基因在染色體位置染色體步移(chromosome walking)複製基因疾病与基因基础知识概述第3页基因製圖疾病与基因基础知识概述第4页基因製圖遺傳製圖(genetic mapping)物理製圖(physical mapping)疾病与基因基础知识概述第5页遺傳製圖-決定疾病基因分析基因之間在遺傳上連鎖性(linkage)標記DNA相對位置決定出基因在染色體位置在減數分裂時,染色體分配到子細胞方式是完全隨意位於不一样染色體兩個基因不一定會傳到子細胞疾病与基因基础知识概述第6页遺傳製圖-兩個基因被連鎖(linked)兩個基因位於相同染色體,會一起被傳至子細胞減數分裂時有可能發生DNA互換經過互換之後,位於同一個染色體基因座可能會被分離疾病与基因基础知识概述第7页遺傳製圖-基因座(locus)基因在染色體位置兩個基因做距離越遠,發生重組機率愈高基因座之間距離以centiMorgan(cM)為單位基因座欲發生重組,互換點(chiasma)必須位於兩個基因座之間距離愈遠愈可能發生重組疾病与基因基础知识概述第8页遺傳製圖(a)疾病与基因基础知识概述第9页疾病基因定位疾病基因定位已知位置一段已知位置一段DNA作為標記作為標記(marker)再從家族譜系再從家族譜系(pedigree)分析重組機率分析重組機率4疾病与基因基础知识概述第10页物理製圖決定一段DNA(標記DNA或疾病基因)在染色體絕對位置體細胞雜交(somatic cell hybridization)過去惯用方法人類細胞與老鼠細胞融合解析度不高原位雜交(in situ hybridization)螢光原位雜交(FISH)疾病与基因基础知识概述第11页原位雜交將DNA片段用放射性元素製作成探針,與分裂中期染色體雜交由X光放射顯影能够看到結合位置解析度不佳,只達到2Mb-5Mb只能用於分裂中期染色體疾病与基因基础知识概述第12页螢光原位雜交(FISH)FISH-fluorescent in situ hybridization用螢光製作探針與染色體雜交後在螢光顯微鏡下觀察用於分裂間期染色體此時染色體構型比分裂中期較為伸長最好FISH能够做到5kb解析度疾病与基因基础知识概述第13页複製疾病基因疾病与基因基础知识概述第14页複製疾病基因估計疾病基因大略位置複製決定核甘酸序列或表現蛋白將此序列做為探針,從基因庫找出此基因,進而大量複製方法染色體步移(chromosome walking)候選基因法(candidate gene approach)疾病与基因基础知识概述第15页染色體步移-得知基因核甘酸序列用與疾病基因最靠近標記DNA做為探針從基因庫找出一個能夠與它雜交DNA片段此片段應包含標記DNA序列片段愈長,愈有可能包含所要疾病基因以噬菌體做為載體,長度約25Kb若以YAC做為載體,長度可達2Mb疾病与基因基础知识概述第16页染色體步移-若疾病基因與標記DNA距離比載體攜帶DNA片段還長,則標記DNA篩選出DNA片段必定沒有包含疾病基因利用染色體步移方法,將找到片段做為探針尋找與基因庫裡有重疊DNA片段重複屡次後,應能够找到包含疾病基因片段疾病与基因基础知识概述第17页染色體步移疾病与基因基础知识概述第18页確定疾病基因確定經染色體步移所找到DNA片段為確實疾病基因方法基因表現觀察其蛋白質產物功效突變篩選疾病係由基因突變所引发，其基因序列必定與正常人有些差異基因定序，最可靠方法疾病与基因基础知识概述第19页候選基因法根據資訊,推測哪一種蛋白質或許與這種疾病有關比如：Marfan syndrome是一種結締組織疾病,所以構成結締組織蛋白質基因是最可能候選基因結腸癌相關MSH2基因。結腸癌細胞DNA複製錯誤頻率很高,與酵母菌MSH2基因突變後結果類似。所以MSH2可能是主要疾病基因疾病与基因基础知识概述第20页癌症癌細胞,其特徵為不正常分裂增生許多參與細胞分裂基因發生突變最主要是p53約50-60%癌細胞含有突變p53其次是,在細胞週期饰演萬能煞車pRB約在40%癌細胞發生突變Ras約25%癌細胞含有它突變體(mutant)疾病与基因基础知识概述第21页p53突變體百分比疾病与基因基础知识概述第22页疾病与基因基础知识概述第23页病毒與癌症-R.Palmer Beasley,Clinical observation1975年開始,追蹤22,707人,其中已受到B型肝炎病毒(HBV)感染有3,454人(15.2%)於1986年,共有161人得到肝癌,其中152人是那些曾經受HBV感染人(94%)證明肝炎與病毒關係疾病与基因基础知识概述第24页病毒與癌症-與癌症相關病毒Epstein-Barr病毒(EBV)與鼻咽癌、淋巴癌有關人類T細胞白血病毒(human T cell leukemia virus,HTLV)白血病、淋巴癌愛滋病毒(HIV)以及人類乳頭瘤病毒(human papilloma virus,HPV)HIV會刺激Kaposi肉瘤生長約70-80%子宮頸癌是由HPV第16及18型引发,主要經由性接觸傳染疾病与基因基础知识概述第25页病毒與癌症-病毒進入宿主細胞後,所攜帶一些基因蛋白質產物會影響細胞運作p53是基因組監護者,當他被過度降解或失去功效,就轻易使變異細胞不斷分裂疾病与基因基础知识概述第26页病毒致癌可能機轉疾病与基因基础知识概述第27页基因療法-利用載體將適當基因送入癌細胞內讓其表現出蛋白質來補救變異基因所引发缺点比如:許多癌細胞染色體內含有突變p53基因,此p53蛋白質不具正常功效將正常p53基因送入癌細胞,使其表現出正常p53蛋白質疾病与基因基础知识概述第28页基因療法-病毒載體(virus vector)病毒利用宿主細胞資源將所攜帶基因表現成蛋白質將抗癌基因病入病毒基因組,病毒可在目標細胞內表現出抗癌蛋白質惯用病毒載體腺病毒(adenovirus)反轉錄病毒(retrovirus)腺相關病毒(adeno-associated virus)單純疱疹病毒(herpes simplex virus)疾病与基因基础知识概述第29页腺病毒屬DNA病毒,與病毒結合影響宿主基因轉錄適用於短暫使用即可達到目標情形優點安全性高容許插入較長外來基因缺點表現僅為短暫性複製時期基因並未併入宿主染色體,很快被降解表面含有很強抗原,易被免疫系統攻擊疾病与基因基础知识概述第30页人類腺病毒第12型基因組全長34125bp它EIA蛋白能與p300/CBP結合,影響宿主基因轉錄完整腺病毒會造成呼吸道不適病症,做為載體時,EIA基 因通常 會被拿到,減少對人體傷害疾病与基因基础知识概述第31页反轉錄病毒屬於DNA病毒複製時期基因須併入宿主細胞DNA優點當宿主細胞分裂增生後,病毒所攜帶基因也可傳至子細胞缺點只能感染分裂中細胞基因進入宿主DNA內,可能會產生不良後果疾病与基因基础知识概述第32页腺相關病毒優點安全性很高可感染位分裂細胞不會受到免疫系統攻擊缺點病毒體積小,能攜帶外來基因很短疾病与基因基础知识概述第33页單純疱疹病毒病毒載體適用於治療神經系統疾病缺點會受到免疫系痛攻擊疾病与基因基础知识概述第34页非病毒載體包含脂質體(liposome),裸露DNA(naked DNA)優點安全性高,不會引发免疫系統攻擊缺點基因送入細胞效率較差裸露DNA並無脂質包圍,DNA帶負電而細胞膜亦帶負電為了防止被排斥,DNA須與磷酸鈣或帶正電有機化合物(如DEAE-dextran)相結合疾病与基因基础知识概述第35页送入基因方式將載體送入目標細胞內表現出蛋白質方法體內(in vivo)直接把載體注入身體目標組織最理想方式體外(ex vivo 或 in vitro)先取出患者細胞(通常為癌細胞),在體外用載體把基因送進此癌細胞,將改變後癌細胞植入體內最惯用方式疾病与基因基础知识概述第36页送入基因方式疾病与基因基础知识概述第37页Conclusion-基因製圖方法遺傳製圖利用欲複製基因與標記DNA之間連鎖性決定兩者在染色體相對位置物理製圖利用原位雜交等方法決定基因在染色體絕對位置對預複製基因之序列毫無所知,能够用染色體步移複製疾病与基因基础知识概述第38页Conclusion-癌細胞系由於參與細胞分裂基因發生突變,尤其是p53及RB基因病毒基因蛋白質產物能與p53及pRB蛋白質結合,使它們失去功效引发癌症基因療法利用載體將適當基因送入癌細胞內,使其表現出蛋白質來補救變異基因所引发缺点疾病与基因基础知识概述第39页