【正文】 醫(yī)學(xué)等等。 遺傳病的治療 遺傳病的治療分為三個(gè)層次： （ 1）生理水平的治療 ——對(duì)癥治療 如： 苯丙酮尿癥 ——限制膳食中苯丙氨酸含量 白化病 ——戴帽子和墨鏡 （ 2）蛋白質(zhì)水平治療 向病人體內(nèi)補(bǔ)充缺失的蛋白質(zhì)。 如：血友?。a(bǔ)充凝血因子Ⅷ。 有時(shí)，補(bǔ)充必要的酶也很起作用。纖維性囊泡化病（ CF）是美國(guó)白色人種中較為常見的遺傳病。病兒從肺、胰腺等處分泌粘液，阻礙呼吸、消化等功能。 5 歲前可能因呼吸阻礙致死。 （ 3）基因治療 遺傳病的根治應(yīng)該是基因治療，但是基因治療的難度很高。 1990 年第一例基因治療臨床試驗(yàn)使腺苷酸脫氨酶（ ADA）基因進(jìn)入骨髓細(xì)胞，再送回病人體內(nèi)，治療嚴(yán)重綜合免疫缺失癥（ SCID）獲得初步效果。 實(shí)施基因治療的必要步驟如下： ? 找到致病基因 ? 克隆得到大量與致病基因相應(yīng)的 正?；? ? 采取適當(dāng)方法把正?；蚍呕氐讲∪松眢w內(nèi)去 ? 進(jìn)入體內(nèi)的正?；驊?yīng)正常表達(dá) 三、人類基因組計(jì)劃 人類基因組計(jì)劃的啟動(dòng) 1986 年諾貝爾獎(jiǎng)獲得者 提出人類基因組計(jì)劃 ——測(cè)出人類全套基因組的 DNA堿基序列（ 1n:3X109b） 美國(guó)政府決定于 1990 年正 式啟動(dòng) HGP，預(yù)計(jì)用 15 年時(shí)間，投入 30 億美元，完成 HGP。 由國(guó)立衛(wèi)生研究院和能源部共同組成 “ 人類基因組研究所（ NHGRI） ” 逐漸地， HGP 擴(kuò)展為多國(guó)協(xié)作計(jì)劃。參與者包括：歐共體、日本、加拿大、俄羅斯、巴西、印度和中國(guó)等國(guó)的科學(xué)家。 不同物種基因組的大小與長(zhǎng)度 ?Lamda 噬菌體 – kb, 17 微米 ?大腸桿菌 –4,000 kb, mm ?釀酒酵母 –13,500 kb, mm ?果蠅 –165,000 kb, 56 mm ?人 –2,900,000 kb, 990 mm (2)一 些模式生物和病源物的全基因組測(cè)定 物種 全基因組 完成年份 釀酒酵母 x 107 bp 1996 枯草桿菌 x 106 bp 1997 幽門螺桿菌 x 106 bp 1997 梅毒螺旋體 x 106 bp 1998 理論意義 ： 酵母 —第一次揭示真核生物全基因組。 已大致確定： 5885 個(gè)編碼蛋白基因 140 個(gè) rRNA 基因 40 個(gè) SnRNA 275 個(gè) tRNA 基因 實(shí)踐意義 ： 病源微生物 ——病理機(jī)制 藥物、疫苗 人類基因組計(jì)劃發(fā)展過程 : ?1986 [美 ] Dulbecco 首次提出了 “ 人類基因組工程 ” 。原計(jì)劃約 1015 年完成，耗資 30 億美元，其宏偉的程度堪與 Manhatto 原子彈計(jì)劃和 Appolo 登月計(jì)劃相提并論。 ?1990 4 月美國(guó)宣布開始實(shí)施人類基因組測(cè)序工作。 ?1999 破譯出人類第 22 號(hào)染色體 的遺傳密碼。 ?2022 完成了人類第 21 號(hào)染色體的測(cè)序。 ?預(yù)計(jì)從原定的 2022 年 6 月提前到 2022 年 6 月完成。 ?2022 年 6 月 26 日美，英，日，德，法，中六國(guó)共同宣布人類基因組工作草圖繪制成功。 ?2022 年 ?3 月塞萊拉公司宣布完成了果蠅的基因組測(cè)序。 ?12 月 14 日英美等國(guó)科學(xué)家宣布繪出擬南芥基因組的完整圖譜。這是人類首次全部破譯一種植物的基因序列。 ?2022 年： 2 月， HGP 和美國(guó)塞萊拉（ Sequencing）公司將各自測(cè)定的人類基因組工作框架圖分別發(fā)表在 Nature 和 Science 上，這表明人類 基因組計(jì)劃（ HGP）進(jìn)入了一個(gè)展新的階段。 ?2022 年 4 月 14 日 ?美，英，日，德，法，中六國(guó)科學(xué)家完成了人類基因組序列圖的繪制，實(shí)現(xiàn)了人類基因組計(jì)劃的所有目標(biāo)。 ?2022 年人類表觀基因組計(jì)劃 (Human Epigenome Project )于 10 月 7 日正式啟動(dòng)。這是世界上首項(xiàng)針對(duì)控制人類基因 “ 開 ” 和 “ 關(guān) ” 的主要化學(xué)變化進(jìn)行的圖譜繪制工作，它將幫助科學(xué)家建立人類遺傳與疾病之間的關(guān)鍵聯(lián)系。 ?2022 年 10 月國(guó)際人類基因組計(jì)劃合作組織在《 Nature》雜志上宣布誤差小于 10 萬分之一的人類基因組完成圖已成功繪就。 已將原來 15 萬個(gè) “ 缺隙 ” 減少到 341 個(gè)。完成圖顯示人類基因組只含有 2～ 萬個(gè)基因，比原來的估計(jì)要少。 對(duì)人基因組計(jì)劃的質(zhì)疑 花這樣大力氣集中做一件事是否值得？ 是否沖擊了生命科學(xué)其他重要問題的研究？ 目前估計(jì)， 3x109bp 中 僅 5％ 編碼蛋白質(zhì) 95％ 不編碼蛋白質(zhì) 人類基因組計(jì)劃的重大影響 （ 1）在 HGP 推動(dòng)下，世界大公司投入生物技術(shù)意向劇增。 （ 2）推動(dòng)新學(xué)科興起 生物信息學(xué) Bioinformatics 基因組學(xué) Genomics ?2022 中國(guó)楊煥明等在《 Science》發(fā)表了水稻全基因組框架序列圖 ?基因總數(shù)： 46022~55615，約為人類的 2 倍； ?其中 10,000 個(gè)基因的功能已確定； ?水稻的 ―垃圾 ‖序列多位于基因外，人類的 ―垃圾 ‖序列多位于基因內(nèi)； ?2022 年，英、美、德等國(guó)的上百位科學(xué)家 12 月 5 日在英國(guó)《 Nature》雜志上聯(lián)合宣布他們成功破譯了小鼠的基因組。 ?中、美、日、法等 10 個(gè)國(guó)家和地區(qū) 的科學(xué)家于 2022 年 8 月 11 日在（ Nature）雜志發(fā)表了 水稻基因組 “精細(xì)圖 ”，覆蓋率達(dá) ％，這對(duì)國(guó)際水稻基因組計(jì)劃的貢獻(xiàn)率達(dá) 20％ 。共定位了37,500 個(gè)基因，還率先在動(dòng)植物中完成了對(duì)著絲粒的測(cè)序。 ?由美國(guó)、以色列、德國(guó)、意大利和西班牙的 67 名科學(xué)家組成的國(guó)際 黑猩猩 基因測(cè)序與分析聯(lián)盟初步完成了 黑猩猩 基因組序列草圖與人類基因組序列的比較工作。 ?黑猩猩和人類基因組的ＤＮＡ序列相似性達(dá)到 99％；即使考慮到ＤＮＡ序列插入或刪除，兩者的相似性也有 96％。在 2022 年 9 月 1 日出版的《 Nature》雜志和 9 月 2 日出版的《 Science》雜志都以這項(xiàng)重大的研究成果作為封面文章。 第七講 多 利羊帶來的挑戰(zhàn)與困惑 一、多利羊風(fēng)暴 1997． 2． 27 Nature（ 385： 810－ 813） 英國(guó)愛丁堡羅斯林研究所 伊恩 威爾穆特小組： 多利羊 1996. 7 出生 1996. 11 收到文章 1997. 2 文章發(fā)表 文章發(fā)表，在全世界引起巨大反響。 一方面學(xué)術(shù)界高度評(píng)價(jià) 美國(guó)華 盛頓郵報(bào) 奧勒岡州沃爾小組：成功克隆兩只恒河猴（ 出生） 臺(tái)灣地區(qū)吳明杰小組： 5 只克隆豬。 世界首例冷凍克隆牛胚胎移植犢牛在山東降生 ?2022 年 10 月 2022 年 10 月 8 日凌晨 3： 18，一頭叫 ―梨花 ‖的黑白花奶牛在山東萊陽農(nóng)學(xué)院產(chǎn)下一頭黑色雌性牛犢，它是我國(guó)首批體細(xì)胞克隆牛雙雙的后代，科研人員將雙雙的 冷凍 胚胎植入梨花的體內(nèi)，也就是通過借腹生子的方法，產(chǎn)下了蓓蓓。用這種方法移植克隆牛是世界首例。 另一方面，人們馬上意識(shí)到克隆人的威脅。 政界紛 紛出來表態(tài)。 （美）克林頓總統(tǒng)宣布：禁止聯(lián)邦政府資助人體克隆實(shí)驗(yàn)。 （意）衛(wèi)生部長(zhǎng)在眾議院宣布：禁止人體和動(dòng)物克隆。 世界衛(wèi)生組織（ WHO）宣布：禁止人體克隆試驗(yàn)。 歐盟委員會(huì)宣布：反對(duì)人體克隆試驗(yàn)。 中國(guó)衛(wèi)生部宣布：禁止人體克隆試驗(yàn)。 一條科學(xué)成就的宣布，在全世界范圍內(nèi)，在短短幾十天左右時(shí)間，從學(xué)術(shù)界到經(jīng)濟(jì)界、政界引起巨大而深刻的反響，是空前的 。 ―克隆 ‖一詞也頓時(shí)變得婦孺皆 知。 二、從一個(gè)細(xì)胞到一只羊 所有有性繁殖的生物，都是從一個(gè)受精卵發(fā)育到完整的生物體。 嬰兒 1012 個(gè)細(xì)胞 成人 1014 個(gè)細(xì)胞 (1 克肝或胃，由 － 3 億個(gè)細(xì)胞組成。 ) 人體總共有 200 多種細(xì)胞類型。 細(xì)胞分化 在個(gè)體發(fā)育中，細(xì)胞后代在形態(tài)結(jié)構(gòu)和功能上發(fā)生差異的過程，稱為細(xì)胞分化。 細(xì)胞的發(fā)育潛能 由一個(gè)細(xì)胞可能分化發(fā)育出多少種細(xì)胞？這就是細(xì)胞的發(fā)育潛能。 大致有三種不同的發(fā)育潛能。 全能性 —— 具有能使后代細(xì)胞形成完整個(gè)體的潛能的細(xì)胞稱全能性細(xì)胞。 例如：受精卵 多能性 —— 具有分化出多種組織或細(xì)胞（但是不能形成完整個(gè)體）的潛能的細(xì)胞稱多能性細(xì)胞。 例如，生血多能干細(xì)胞 單能性 —— 只能分化成一種細(xì)胞的干細(xì)胞稱單能干細(xì)胞 。 例如，單能生血干細(xì)胞 對(duì)于植物來說，分化成熟的植物細(xì)胞體，仍保持全能性，仍有可能發(fā)育成完整植株。 第一例從一個(gè)植物體細(xì)胞 一棵植株的實(shí)驗(yàn)。 對(duì)于動(dòng)物來說： 隨著分化的演進(jìn)，細(xì)胞逐漸喪失其分化潛能。 全能性 多能性 單能性 分化成熟的體細(xì)胞。 實(shí)際上，動(dòng)物細(xì)胞喪失全能性的過程，開始得很早。 分化成熟的動(dòng)物細(xì)胞已失去全能性。不可能發(fā)育成為完整的動(dòng)物個(gè)體。原因何在？ 陸續(xù)出現(xiàn)一些探索動(dòng)物細(xì)胞全能性喪失原因的實(shí)驗(yàn)。 1952 豹蛙 囊胚細(xì)胞核 去核卵母細(xì)胞 蝌蚪 可育的蛙 爪蟾：腸上皮細(xì)胞核仍保持全能性 1978 黑斑蛙 (童第周 ) 蛙紅細(xì)胞核 去核未受精卵細(xì)胞 蝌蚪 1981 克隆小鼠的實(shí)驗(yàn) Illmensee amp。 Hoppe 的克隆小鼠實(shí)驗(yàn) 將核注入已去核 的受精卵中 以上實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論 ： 囊胚階段的細(xì)胞乃至成熟的體細(xì)胞，其細(xì)胞核仍具有全能性 —— 可能發(fā)育成完整個(gè)體。 細(xì)胞核保持著全套基因組。 看來，關(guān)鍵在于細(xì)胞質(zhì)。細(xì) 胞質(zhì)中有著決定細(xì)胞分化全能性的物質(zhì)，稱為分化決定子。 后來實(shí)驗(yàn)證明，細(xì)胞質(zhì)中的分化決定子，是 RNA。它們對(duì)紫外線敏感，對(duì) RNase 敏感。 在卵子形成過程中，卵母細(xì)胞中含有 2－ 5 萬種 mRNA，每種約 600 個(gè)拷貝。這些 RNA 構(gòu)成母體信息，決定受精卵的發(fā)育潛能。 信息體（ informasome） 在卵子中，母體信息以核糖核酸蛋白（ RNP）顆粒形式存在，其沉降系數(shù)比核糖體還大，稱為信息體。 到 1980s 初，克隆實(shí)驗(yàn)已用小鼠取得成功。 囊胚細(xì)胞核＋去核受精卵 那么，為 什么 1990s 多利羊?qū)嶒?yàn)成功仍會(huì)引起這么大的震動(dòng)？ 從囊胚細(xì)胞核到分化成熟的體細(xì)胞核是一個(gè)大進(jìn)步。 從實(shí)驗(yàn)小鼠到羊，也有所不同。 最重要的是時(shí)機(jī)： 1980s 初到 1990s 末。 三、多利羊?qū)嶒?yàn)的設(shè)計(jì)和實(shí)施 實(shí)驗(yàn)過程 嚴(yán)密的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 精心的操作過程 嚴(yán)格的結(jié)果檢驗(yàn) ? 50～ 60 天，超聲檢查， 21 頭胎羊，以后每 14 天查一次。 ? 最后產(chǎn)出八頭小羊分屬三個(gè)核供體來源。 ? 胎羊丟失率： 62%（ 13 頭） ? 以形態(tài)特征， DNA microsatellite analysis ? 產(chǎn)出小 羊均顯示供體羊特征 實(shí)驗(yàn)成功的關(guān)鍵，血清饑餓 使細(xì)胞核和去核卵細(xì)胞處于細(xì)胞周期中相匹配的階段。 使結(jié)合在基因（ DNA）上的調(diào)控蛋白脫落下來。 重新編程（ repreogram, remodel） 對(duì)多利羊?qū)嶒?yàn)的質(zhì)疑。 質(zhì)疑：來自乳腺的細(xì)胞究竟是不是分化成熟的體細(xì)胞？ (原來供細(xì)胞的母羊已死 ) 回答：在 Nature 原文中已