【正文】 查 、 鑒定和克隆此類疾病的易感基因難度較大 ， 到目前為止 ， 大致上經(jīng)過(guò)了 3個(gè)階段： ?候選基因篩查策略（ candidate gene strategy）階段； ?基因組定位掃描（ genome wild scanning）階段； ?基因組關(guān)聯(lián)研究（ genome wild association study, GWAS）階段。 目前國(guó)際上對(duì)數(shù)十種人類最常見(jiàn)的多基因復(fù)雜性狀疾病如冠心病 、 高血壓 、 糖尿病 、 癌癥 、 精神神經(jīng)性疾病 、 骨質(zhì)疏松癥 ， 肥胖 …… . 進(jìn)行了 GWAS， 鑒定出眾多候選的疾病易感基因 。 目 錄 “常見(jiàn)?。Ｒ?jiàn)變異體 ” （ mon disease mon variant） 模型： 每種疾病都存在共同的基因變異體 ， 而且這些基因變異體在遠(yuǎn)祖時(shí)期就已形成并一直遺傳下來(lái) 。 按照這一理論模型 ， 采用常規(guī)的遺傳分析方法即可找到有明確疾病表型的基因變異體 ， 而事實(shí)上 ， 有許多疾病采用常規(guī)的遺傳分析方法找不到與疾病表型相關(guān)的基因變異體 。 4．鑒定致病或與疾病相關(guān)的基因變異體是關(guān)鍵 目 錄 “常見(jiàn)病－稀有變異體 ” （ mon disease rare variant） 模型： 不少疾病的基因變異體不是由其祖先遺傳而來(lái) ， 而是在較近時(shí)期突變而來(lái) 。 可見(jiàn) ， 根據(jù)后一種理論模型 ， 單純采用常規(guī)的遺傳分析方法難以奏效 ， 而必須采用多方面的分析手段 ， 特別是隨著基因組深度測(cè)序技術(shù)和基因組信息學(xué)的深入發(fā)展 ， 為鑒定致病的或與疾病相關(guān)的基因變異體 （ 特別是稀有突變體 ） 提供了有力的手段 。 目 錄 近年來(lái) ， 在已被鑒定的疾病相關(guān)的基因變異體中 ， 除了上述提到的幾種主要類型基因突變外 ， 還發(fā)現(xiàn)了一些其他變異體形式 ， 這里特別提出稀有變異體和拷貝數(shù)變異體這兩種變異體 。 稀有變異體 是基因序列小的改變 （ 重復(fù)或缺失 ） 。Gardner綜合征 （ 表現(xiàn)為軟組織 、 骨骼 、 臟器發(fā)育異常和畸形 ） 和精神分裂癥等疾病均存在比正常人高數(shù)倍的稀有變異體 。 拷貝數(shù)變異 （ copy number variations, CNVs） 也可稱拷貝數(shù)多態(tài)性 （ copy number polymorphisms, CNPS） ， 是指從 1000bp到 106bp范圍內(nèi)的缺失 、 插入 、 重復(fù)和復(fù)雜多位點(diǎn)的變異 。 人類基因組中 ， 涉及 CNVs的基因約占 12％ 。 人與人之間 CNVs差異加上其他變異所造成的差異 ， 使得彼此基因組 DNA的差異可能高達(dá) 10％ 。 目 錄 2022年 11月，第一代人類基因組拷貝數(shù)變異圖譜繪制完成。 目前在人類基因組中已發(fā)現(xiàn) 4000多個(gè) CNVs， 其中300~400個(gè) CNVs具有致病危險(xiǎn)性 ， 有的則與某些表型特性有關(guān) ， 例如 γ谷氨?；D(zhuǎn)移酶基因中含有的 CNVs與食物中毒素的解毒有關(guān) ， 水通道蛋白 7（ aquaporin 7）基因所含 CNVs與出汗及耐力跑有關(guān) 。 現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，許多復(fù)雜性狀疾病如精神分裂癥、腫瘤、艾滋病、老年性癡呆和牛皮癬等等，其發(fā)病易感性與特定基因的 CNVs密切相關(guān)。 目 錄 不同基因型決定相同表型的現(xiàn)象稱為 遺傳異質(zhì)性 。 由此可見(jiàn) ， 無(wú)論單基因遺傳病或多基因遺傳病 ， 都存在遺傳異質(zhì)性 。 此外，由于同一群體的不同個(gè)體或同一物種的不同群體存在不同的基因型，故在物種、群體和個(gè)體水平上也存在遺傳異質(zhì)性。 造成遺傳異質(zhì)性的 原因 是基因多態(tài)性或突變 、 表觀遺傳 、 遺傳模式 、 環(huán)境因素 、 生活方式與習(xí)慣以及修飾基因（ 見(jiàn) box modifier gene） 等的綜合作用 。 遺傳異質(zhì)性 目 錄 基因突變對(duì)表型的影響大致上通過(guò)以下兩種主要途徑而實(shí)現(xiàn)： （一）影響其產(chǎn)物組成或結(jié)構(gòu) （二）影響其表達(dá)的量 四、基因突變改變表達(dá)產(chǎn)物的 “質(zhì)”和“量”引起疾病 目 錄 堿基臵換若發(fā)生在密碼子上，有可能改變其相對(duì)應(yīng)的氨基酸類型，產(chǎn)生所謂 錯(cuò)義突變 ： ? 如果被改變的氨基酸位于多肽鏈的關(guān)鍵部分，如活性中心、催化中心或分子結(jié)合部位，則有可能改變這一產(chǎn)物的生物學(xué)活性和作用，改變的程度則視具體情況而定。 ? 如果基因突變只在非關(guān)鍵的部位發(fā)生，如在密碼子第 3位由于兼并性而發(fā)生的同義突變并不會(huì)改變氨基酸，也可能不影響其產(chǎn)物的生物學(xué)活性和性質(zhì)。 如果由于基因突變?cè)诒緛?lái)不是終止密碼處產(chǎn)生終止密碼 ， 即所謂 無(wú)義突變 ， 會(huì)使基因表達(dá)產(chǎn)生的多肽鏈縮短 ，失去或大大減弱肽鏈的功能 。 （一）基因突變改變表達(dá)產(chǎn)物組成和結(jié)構(gòu) 目 錄 當(dāng)基因中不同的堿基發(fā)生了兩次突變，其中一次抑制了另一次的遺傳效應(yīng)，則最終表現(xiàn)出來(lái)的效應(yīng)很弱或無(wú)突變效應(yīng)發(fā)生，這類突變即所謂 抑制型基因突變（ suppressor gene mutation） 。 如果由于突變?cè)谠瓉?lái)終止密碼處產(chǎn)生非終止密碼 ， 變成編碼氨基酸密碼 ， 叫做 終止密碼突變 （ termination codon mutation） ， 則其表達(dá)產(chǎn)物多肽鏈會(huì)延長(zhǎng) ， 也會(huì)失去或大大減弱正常多肽鏈的功能 。 當(dāng)基因核苷酸序列插入或丟失 1個(gè) 、 2個(gè)或不構(gòu)成三聯(lián)體密碼或其倍數(shù)的多個(gè)堿基后 ， 在插入或丟失部位后面的三聯(lián)體密碼會(huì)發(fā)生移碼 ， 稱為 移碼突變 （ frameshift mutation） ， 造成其表達(dá)的多肽鏈截短或延長(zhǎng) ， 從而喪失或大大減弱正常多肽鏈的功能 。 目 錄 當(dāng)基因中密碼子之間插入或丟失 1個(gè)或幾個(gè)密碼子 ，其產(chǎn)物中此插入或丟失部位前后的氨基酸順序無(wú)變化 ，只是在該部位增加或減少 1個(gè)或幾個(gè)氨基酸 ， 這種密碼子插入或丟失對(duì)其功能的影響需視具體情形而定 。 ?如果基因突變發(fā)生在外顯子與內(nèi)含子交界處的 剪切位點(diǎn)（ splicing site） ， 基因轉(zhuǎn)錄時(shí)會(huì)產(chǎn)生剪切方式的改變 ， 從而產(chǎn)生異常產(chǎn)物 。 ?生殖細(xì)胞在減數(shù)分裂期間由于同源染色體在重組時(shí)可能因配對(duì)不精確而產(chǎn)生 不等交換 ， 造成一部分基因缺失和一部分基因重復(fù) ， 這不單是單個(gè)基因發(fā)生改變 ， 還涉及染色體水平上多種基因的改變 。 目 錄 有不少疾病基因本身并無(wú)突變發(fā)生，但 調(diào)控疾病基因 的基因發(fā)生了突變，這些突變可以發(fā)揮正調(diào)控作用，也可以發(fā)揮負(fù)調(diào)控作用，其產(chǎn)物通過(guò)改變疾病基因的表達(dá)程度而引起相應(yīng)表型的改變。 如某些酶基因表達(dá)缺失或過(guò)量引起的遺傳性疾病就是這種情況 。 有的基因突變只對(duì)其表達(dá)水平產(chǎn)生影響 ， 但其表達(dá)產(chǎn)物的組成和結(jié)構(gòu)不受影響 ， 這種情況下 ， 表達(dá)水平的改變可能引起相應(yīng)的表型改變 。 至于調(diào)控基因突變所致或疾病基因本身突變所致的疾病基因表達(dá)改變是如何引起相應(yīng)表型改變的 ， 其中的分子遺傳機(jī)制十分復(fù)雜 ， 特別對(duì)于多基因疾病更是如此 。 (二 ) 基因突變改變基因表達(dá)水平 目 錄 研究基因與疾病關(guān)系主要目的在于： ① 確定致病基因或疾病易感基因； ②闡明這些基因的功能和在疾病發(fā)生發(fā)展中的作用機(jī)制； ③指導(dǎo)臨床診斷、治療和預(yù)后的實(shí)踐。 已有不少的致病基因和易感基因的結(jié)構(gòu)改變特點(diǎn) ， 生物學(xué)功能和作用的分子機(jī)制得到完全闡明或初步闡明 ， 認(rèn)識(shí)到基因突變的異質(zhì)性和對(duì)疾病表型影響因素的復(fù)雜性 。 從遺傳 環(huán)境 表型的復(fù)雜關(guān)系中歸納出一些有規(guī)律性和特征性的性質(zhì) ， 如突變類型 、 修飾基因 、 表觀遺傳 、 多基因作用 、 基因組不穩(wěn)定性等等 ， 為臨床診斷提供可靠指標(biāo) ， 為疾病治療特別是個(gè)體化治療提供新靶點(diǎn)和新思路 ， 為疾病預(yù)測(cè) 、 預(yù)防和預(yù)后提供依據(jù) 。 目 錄 第二節(jié) 人類單基因疾病 Human Monogenic Diseases 目 錄 人類單基因疾病性狀相關(guān)的基因位于細(xì)胞核染色體上 ， 按孟德?tīng)栠z傳模式傳遞 ， 主要分為： 這些類型單基因遺傳疾病其致病基因及其突變情況各異 ， 基因型與表型的關(guān)系也表現(xiàn)出復(fù)雜性 ， 發(fā)病的分子機(jī)制更是復(fù)雜多樣 。 目 錄 一種性狀或遺傳病的基因位于常染色體上且其表現(xiàn)為顯性者 ， 該基因稱為 顯性基因 ， 與其對(duì)應(yīng)的性狀或遺傳病則叫 常染色體顯性遺傳 。 常染色體顯性遺傳疾病在家系中呈 垂直傳遞模型 ， 患者雙親之一常是患者 ， 患者的同胞中約有 1/2發(fā)病 ， 男女發(fā)病機(jī)會(huì)均等 ， 雙親無(wú)病時(shí) ， 子女中一般不出現(xiàn)患者 。 一、常染色體顯性遺傳疾病 呈高度異質(zhì)性和復(fù)雜性 （一）常染色體顯性遺傳疾病在家系中呈垂直傳遞 目 錄 但有些情況需注意：如引起該類單基因遺傳病的致病基因突變形式多樣 ， 不同突變形式及相同突變形式在同一家系內(nèi)患者表現(xiàn)出不同的遺傳效應(yīng)即外顯率和表現(xiàn)度 。 有的致病基因的突變會(huì)影響生育 ， 患者通?；畈坏缴挲g ， 這類疾病家系往往具有各自獨(dú)立的致病基因突變 ， 如 Duchenne氏肌肉萎縮癥 。 常染色體顯性遺傳病還存在基因前突變作用 。 此外 ，還要考慮環(huán)境因素的作用和基因修飾等參與的作用和影響 。 目 錄 現(xiàn)已確定很多常染色體顯性遺傳病與 3類基因缺陷有關(guān)，這就是 1. 動(dòng)態(tài)突變 2. 單一基因突變（如單一的點(diǎn)突變、缺失、重復(fù)等） 3. 多種突變組合 （二）常染色體顯性遺傳病有 3類基因缺陷 目 錄 已發(fā)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)突變至少有 14種，其突變形式有 ?三聯(lián)體重復(fù) ?十二苷酸串聯(lián)重復(fù) ?十三苷酸串聯(lián)重復(fù) 三聯(lián)體重復(fù)的位臵可能不同 ， 可出現(xiàn)在外顯子 、內(nèi)含子 、 3’非翻譯區(qū)或 5’非翻譯區(qū) 。 以三聯(lián)體重復(fù)序列發(fā)生動(dòng)態(tài)突變?yōu)槔?， 解釋其發(fā)病機(jī)制有如下 3種情況 : 1．動(dòng)態(tài)突變發(fā)生的串聯(lián)重復(fù)序列擴(kuò)增數(shù)不穩(wěn)定 目 錄 （ 1） 三聯(lián)體重復(fù)次數(shù)擴(kuò)增使突變的等位基因產(chǎn)生異常蛋白 ， 從而阻礙了正常等位基因產(chǎn)物蛋白的功能發(fā)揮 。 例如 ， 通常 IT15基因外顯子 1中存在三聯(lián)體重復(fù)序列 (CAG)n， 正常人 n=7~36， 而 亨廷頓舞蹈病 （ Huntington’s disease， HD） n=37~102， 在傳代過(guò)程中 n數(shù)進(jìn)一步擴(kuò)大 ， 是遺傳早現(xiàn)的分子基礎(chǔ) 。 目 錄 (2)三聯(lián)體密碼重復(fù)次數(shù)擴(kuò)增使正?；蚴Щ罨蚬δ苁軗p 。 例如 ， Friedreich 共濟(jì)失調(diào)癥 （ fridreich’s ataxia， FRDA） 患者 STM7基因 （ 編碼 4磷脂酰肌醇蛋白激酶類產(chǎn)物 ） 18內(nèi)含子 (GAA)n存在擴(kuò)增（ 正常人 n＝ 7～ 22；患者 n＝ 201～ 1186， 平均為 n＝ 816177。 188） ， 導(dǎo)致基因失活而無(wú)減數(shù)分裂或體細(xì)胞分裂 ， 擴(kuò)增的 (GAA)n還可發(fā)生進(jìn)一步擴(kuò)增或縮減的變化 。 目 錄 (3) 三聯(lián)體密碼重復(fù)次數(shù)擴(kuò)增影響 RNA生物合成或RNA剪接 ， 從而造成 RNA缺陷或干擾 RNA功能 。例如 ， 強(qiáng)直性肌營(yíng)養(yǎng)不良癥 1 （ myotonic dystrophy 1， DM1） DMPK基因 3’非翻譯區(qū)存在 (CTG) n擴(kuò)增 （ 正常人 n=5~40；患者 n＝ 50～數(shù)千 ） ， n越大起病越早 ， 病情越嚴(yán)重 。 據(jù)此可進(jìn)行DM癥狀發(fā)作前的診斷 。 目 錄 2．各種常染色體顯性遺傳病基因異常很復(fù)雜 ① 除了個(gè)別疾病由致病基因單位點(diǎn)突變所致外，絕大多數(shù)疾病的致病基因都發(fā)生不同位點(diǎn)、不同類型的突變。 ②有些疾病其致病基因不止一個(gè)，它們的突變位點(diǎn)和類型也不同。 ③存在前突變現(xiàn)象。 ④產(chǎn)生突變的機(jī)制復(fù)雜。 （ 1）基因突變表現(xiàn)為高度異質(zhì)性： 目 錄 主要有： ? 自發(fā)突變； ? 環(huán)境因素誘發(fā)突變； ? 前突變作用； ? 轉(zhuǎn)座效應(yīng) ， 即在基因內(nèi)或基因旁存在轉(zhuǎn)座子 ， 轉(zhuǎn)座子遷移將產(chǎn)生基因缺失或重復(fù)等突變； “ 二次突變 ” ，某些基因在胚胎期發(fā)生了突變 ， 出生后再次受到 “ 打擊 ” 而發(fā)生突變 。 “ 二次突變 ” 與某些腫瘤發(fā)生密切相關(guān) ， 基因在有絲分裂過(guò)程中發(fā)生姐妹染色單體不等交換而產(chǎn)生缺失或重復(fù)突變 。 目 錄 ① 除了個(gè)別疾病外 ， 絕大多數(shù)疾病表現(xiàn)為復(fù)雜的基因型與表型的關(guān)系：有的表型由單一基因型 （ 單一突變型 ） 所決定 ， 有的表型由復(fù)合或雙重突變型所決定 。 ② 疾病臨床癥狀的嚴(yán)重程度既可與某一單一突變型發(fā)生與否有關(guān) ， 也可