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迎接基因科学的21世纪
编辑:朱正   日期:2001-1-20



    人类基因组计划( human genome project) 自 1987 年提出以来,于1990年正式启动,其主要目标有:识别人类DNA中所有基因(原来认为超过10万个,现已基本弄清人类基因总数为3万到3.5万之间,低于大多数人原来所估计数字的一半。);测定组成人类DNA的30亿碱基对的序列。北京时间2000年6月26日,具有划时代意义的基因草图绘制工程"人类基因组DNA序列图 "诞生 这一计划完成时间大大前提。并已经获得高分辨的人类染色体遗传连锁图谱和物理图谱。在过去的这一世纪,分子生物学技术突飞猛进,日新月异,基因诊断技术的开发和应用、基因治疗技术的研究和试验等已深入到生物学、医学、药学和遗传学等各个领域中,为更精确地诊断、治疗和预防人类疾病提供了辉煌的前景。本世纪将是基因科学的世纪,医学科学将面临巨大的、革命性的、令人激动的飞跃发展。
    分子生物学是当今高新技术革命的重要组成部分。临床分子生物学是以疾病为中心,用分子生物学的理论和技术研究疾病的诊断,治疗,预防和发病机理,并把研究成果推广应用于临床实践中的学科。该学科是全新的,十分重要的,难度较大的领域。基因诊断主要应用PCR,RT-PCR,In situ FISH,和斑点杂交以及最新的基因芯片技术等方法检测疾病的DNA或RNA改变。这将彻底改变目前对众多疾病仅在细胞或亚细胞水平上的认识。早期基因治疗主要是DNA操纵,称为DNA治疗。人们可以在体外将DNA分子按需要进行剪切拼接。所使用的方法为基因重组技术。目前该技术已发展成为一项成熟的分子生物学常规技术。近年来,有人另辟蹊径,在RNA上作文章,如RNA修复和剪接控制等,称为RNA治疗。RNA修复代表了基因治疗研究的新方向。从DNA到RNA,扩展了基因治疗的内涵,开拓了人们的思路。分子生物学技术发展迅猛,近几年来出现的反义技术是一种新的分子生物学技术方法。包括反义DNA,反义RNA及Ribozyme。反义DNA主要指反义寡核苷酸,因更具药用价值而倍受重视。利用这一技术研制的药物称反义药物,通常指反义寡核苷酸。近年来,随着DNA大规模合成技术的开发及合成仪器的研制成功,反义药物的成本已降低到研究及药用可以接受的水平,从而加速了反义药物的临床前研究及临床过渡。反义技术在防治肿瘤、病毒性感染及其它疾病方面均有重要意义。可以预期本世纪初二十年左右时间内基因治疗将大规模地从实验室过渡到临床应用上来。基因预防,主要是工程疫苗的研制,如乙肝、丙肝疫苗和爱滋病疫苗等。疾病病因的研究,从疾病的分子致病机理入手,如遗传致病因素,研究者期望应用高密度的SNP图谱,用相关分析的方法来定位一系列多基因疾病,如糖尿病、高血压、哮喘等的主基因。肿瘤发生及转移的分子发病机理研究等,如采用差异杂交的方法对胰腺癌和正常胰腺上皮分析发现:大约有 4 %的 cDNA文库克隆中包含有优先在胰腺癌中表达的序列,其中有 32.5 %代表未知基因, 26.3 %与 EST 数据库中的序列同源,其余的与已知序列同源。通过这一研究第一次全面了解了胰腺癌发展过程中的基因表达改变,为克隆新的瘤基因和致病基因提供了帮助。反义技术的应用有助于从反向遗传学角度研究特定基因的功能及RNA的剪切、加工、转录、翻译调控。反义技术不需改变基因的结构,就可分析生物体内特定基因的功能,简化了基因研究的操作程序。
    分子生物学技术一方面发展迅速,其中的许多内容、许多名词术语仅有数年历史,还不曾被收入教科书或词典,更未被列入医学院校的课程。另一方面,基因技术的理论和研究方法涉及多种学科,包括化学、遗传、生物、计算机科学等,在此基础上又产生新兴学科如生物信息学、分子病理学、分子医学遗传学等。许多临床医务工作者难以看懂相关文章,因此,对它敬而远之。然而,分子生物学技术的应用,已逐渐进入我们的临床工作。许多医院(包括我院)已经在用基因诊断技术诊断一些疾病,如乙肝、丙肝肝炎和地中海贫血等。对某些疾病,已经有应用基因治疗取得了相当好疗效的例子。复旦大学遗传学研究所从1987年起在国家"863"等项目资助下,开展了血友病B基因治疗研究,1991年,采取反转录病毒介导基因转移系统,以患者自体皮肤成纤维细胞为靶细胞的策略,进行了世界首次血友病B基因治疗的临床I期试验,先后有四名血友病B患者接受基因治疗,患者经治疗后体内FIX浓度上升,出血症状减轻,取得了安全有效的结果,获得基因治疗领域里第一个国家卫生部颁发的基因治疗临床试验许可证。但是,近年来基因治疗出现了一定的波折,首例基因治疗临床试验的遇难事件由美国的自然杂志于1999年9月公布于众。18岁的亚利桑那州高中毕业生泽西·杰辛格因患鸟氨酸氨甲酰基转移酶(OTC)部分缺陷症在宾夕法尼亚大学接受基因治疗。该校基因治疗研究所的研究者采用导管经腹股沟动脉将携带校正基因的重组腺病毒导入肝脏,外源基因的表达可望校正OTC缺陷所导致的高血氨症。基因治疗4天后,杰辛格出现发烧、凝血而死亡。这就是所谓的"杰辛格事件"。他是美国首位已知死于基因疗法的人。消息传出后,美国各新闻媒体反响强烈。杰辛格绝非是基因治疗试验中唯一的不幸者。自然杂志于2000年报道NIH前任主任Vamus透露的信息:有691例采用腺病毒进行基因治疗临床试验发生的严重事件,事发后立即向NIH汇报的只有39例。由此可见美国在基因治疗临床试验研究中存在的严重问题。杰辛格事件及其它基因治疗临床试验不测事件所引发的教训是深刻的。虽然现在出现一些对基因治疗的不同声音,媒体和公众的态度也忽冷忽热,但这同许多新技术、新方法的产生一样,都会经历一个从狂热推崇到盲目悲观,再到正常运作的过程。经过1999年下半年的“悲观失望”,目前国际上对基因治疗已经回复到客观看待的状态。尤其值得一提的是,虽然媒体和公众的态度飘忽不定,但各国政府和企业界对此的投入一直有增无减。科学家们对基因治疗的前景充满信心。目前,基因治疗正处在一个面临重大突破的关键时刻,谁也不愿错过这个时机。
    面对临床分子生物学这全新的,主导临床医学未来的领域,临床医务工作者应深入了解这方面的知识,医院应积极组织科研力量投入相关研究和开发,以保持和进一步提高我院的整体医疗水平和我院在珠江三角洲的医疗信誉,迎接基因科学21世纪的到来!

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