基因与人类健康

基因与人类健康

系别：生物科学系专业：生物技术姓名：王晓思学号：20111341031028

【摘要】：介绍了基因与疾病的关系（主要是肿瘤与其基因的关系）、基因治疗与基因免疫的原理及其应用等。阐述基因在疾病产生中的作用，反衬出正常基因的表达其对健康的重要性。

【关键字】：基因疾病

基因是生命体遗传信息的载体，能够表达产生蛋白质，且蛋白质是构成生命体的物质基础。生物之所以能幸存、维持机体各部分结构功能的正常，首先在于它的DNA能被忠实的复制(复制后的DNA携带遗传信息进入新的细胞或机体)，并且尽可能的保护机体免受各种因素的损伤，维护DNA编码蛋白质的准确性。但这些过程一旦出现问题就会导致一系列的或轻或重的疾病的发生，从而影响人类的健康。因此基因对医学各生命科学的发展极具现实意义[1]。

1、基因与疾病的关系

在人类的疾病中，由遗传因素或主要由遗传因素决定的疾病，称谓遗传病。其中的一部分是由基因组某个基因座（Locus）上存在致病基因而引起的，此类遗传病称为单基因遗传病；如：地中海贫血、血友病、白化病等。另一些疾病则是由多个基因座位存在有缺陷基因，这些缺陷基因相互协同作用所致。在许多情况下，这些缺陷基因还需要一定的环境因素参与，才能致个体发病，这一类疾病称谓多基因遗传病，如：高血压、糖尿病、冠心病、肿瘤等等。

基因疾病的发生往往由于基因缺失、突变、错位或外来基因（或DNA片段）插入所引起，导致疾病症状发生的直接原因往往是基因控制的产物发生改变所致[2]。基因产物（蛋白质、酶）的一级结构，二级结物、三级结构或四级结构的改变都可引起疾病[3]。

1.1 基因与肿瘤

癌（Cancer）是一群不受生长调控而增殖的细胞，也称恶性肿瘤。目前已经发现了上百个原癌基因和许多抑癌基因，证明细胞癌变的分子基础是基因突变，DNA的变化和不正常活动导致了细胞癌变。癌基因可分为两大类：一类是病毒癌基因（主要有DNA病毒和RNA病毒），其使靶细胞发生恶性转化。另一类是细胞转化基因（原癌基因），其广泛存在与生物界，具有高保守性，属于管家基因，正常表达时对细胞的生长和分化有调控作用。

①RNA病毒至少含有gag(组成病毒中心和结构的蛋白质的基因)、pol（逆转录酶的基因）、env（病毒外壳的基因）三种基因，其反转录出的线性双链DNA与宿主的DNA整合，其线性双链表达的产物会激活宿主特定的基因表达，破坏宿主细胞本身固有的平衡，导致细胞发生癌变。

②原癌基因的突变使其转录活性改变造成细胞癌变。

③基因互作与癌基因表达主要有染色体构象影响原癌基因表达与抑癌基因产物对原癌基因的调控。

2、基因治疗

基因治疗是通过分子生物学遗传工程手段，将正常基因包括它表达所需要的顺序导入有缺陷基因的患者细胞内，使导入基因发挥作用，从而纠正基因缺陷所致的各种疾病临床症状。纠正致病基因，才能根本上消除病患。目前肝癌基因治疗的方法有：

①反义基因治疗[4]根据肝癌发病原因，导入反义寡核苷酸封闭肝癌基因的表达或用正常

抑癌基因取代突变抑癌基因。反义核酸是与特异mRNA的碱基对互补的短小RNA或DNA，它能从翻译、转录和复制水平高度特异地抑制靶基因的表达，具有关闭特定基因的功能。反义核酸能封闭原癌基因和生长因子

②自杀基因治疗原理是把某些病毒、细菌中特有的转换酶基因一自杀基因导入体内后，利用其产生的酶将无毒或低毒的药物前体转成细胞毒性代谢产物，从而杀死肿瘤细胞的基因治疗方法。自杀基因治疗恶性肿瘤时存在的“旁观者”效应[5]也越来越受到重视，它是指携带自杀基因的细胞被敏感药物杀伤的同时，其周围无自杀基因的肿瘤细胞也被累及的现象。

③抑癌基因治疗[5]通过恢复或添加肿瘤细胞中失活或缺乏的抑癌基因，恢复抑癌基因的功能，从而抑制肿瘤的生长和转移，常用野生型p53、p16等。p53基因不仅可抑制癌细胞生长，还可诱导其凋亡，p16基因能阻抑细胞生长于G1-S期，但不诱发凋亡。野生型p53基因是最常见的一种抑癌基因，人类肝癌组织中常可检测到p53基因突变，特别是在乙型病毒性肝炎(乙肝)高发区和饮食受黄曲霉索污染的地区。p16启动子甲基化后，肝癌发生概率明显提高，尤其是HBV感染者。

3、基因疫苗[6]

基因疫苗,也称DNA疫苗、核酸疫苗,其作用机理是将含有可表达的病原微生物的抗原基因整合到某种适宜的质粒DNA中,然后将这种质粒DNA直接注射到动物体内,这段抗原编码基因可在活体细胞中控制合成抗原蛋白,从而诱发机体产生特异性免疫反应,形成针对病原微生物的免疫保护作用。它所合成的抗原蛋白类似于亚单位疫苗,区别只在于基因疫苗的抗原蛋白是在免疫对象体内产生的。

基因疫苗研究的主要应用:(1)复杂微生物、寄生虫免疫的制备。如结核杆菌、疟原虫的抗原成份复杂,难以纯化。通过扩增有效抗原成分相应原基因片段,就要简单得多。(2)易于变异的微生物特别是病毒疫苗的制备:如HBV(乙型肝炎病毒)、HCV(丙型肝炎病毒),流感病毒。(3)制备难以培养或危险的微生物疫苗,如HIV(人类免疫缺陷病毒),HDV(丁型肝炎病毒)。(4)持续病毒感染的预防:LCMV(淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒)、HSV(单纯疱疹病毒)。(5)新生儿、儿童免疫接种。(6)胞内寄生清除,肿瘤免疫的有效途径。由于基因疫苗能够有效刺激CTL(细胞毒性T淋巴细胞)产生,所以在细胞免疫方面有重要意义。

美国FDA已陆续批准HIV、流感病毒、乙型肝炎病毒、肿瘤相关抗原等基因疫苗进入临床试验。基因疫苗的问世在病毒和肿瘤性疾病的治疗中都已显示出巨大的潜力和应用前景。

结语：人类的多种疾病均与基因有关，随着我们生活的环境逐渐恶化所出现的多个基因座位存在有缺陷基因，其与环境的互作导致的疾病的种类也是连年增长，且人们对于健康的意识也在增加，随着治疗逐渐有了基因治疗与基因免疫等各种分子层面上的方法，虽然不是特别健全，但也为疾病的治疗开辟了新的天地，为人类的健康做出了贡献！

参考文献

[1] 徐维横. 医学遗传学基础[M]. 北京：北京医科大学和中国协和医科大学联合出版社, 1995: 44—68．

[2] 贾汉. 基因与疾病研究进展[J]. 地方病通报, 2002, 17(1): 80-81.

[3] 杨进业. 人类基因与疾病关系研究概况[J]. 广西预防医学， 2001, 7(8): 374-378.

[5] 张大江. 肝癌基因治疗[J]. 临床放射学杂志, 2002, 21(9): 731-734.

[4] 曹海利等. 肝癌基因治疗研究新进展[J]. 介入放射学杂志, 2008, 17(5): 375-378.

[6] 陆军等. 基因疫苗—防治疾病的新武器[J]. 生命的化学, 2000, 20(1): 17-19.