周 俊 宜基础医学院生化教研室基础医学院生化教研室分子医学概述分子医学概述生生 命命 的的 螺螺 旋旋从从基因的角度基因的角度重新认识疾病，运用基因技术预防和重新认识疾病，运用基因技术预防和 治疗疾病、鉴定身份，器官再造，运用基因技术防止治疗疾病、鉴定身份，器官再造，运用基因技术防止 新生儿疾病甚至设计更加新生儿疾病甚至设计更加“ “完美完美” ”的新生儿，培育新的的新生儿，培育新的 动植物品种动植物品种虽然目前虽然目前基因技术基因技术大多数尚待完善，其发展和应用大多数尚待完善，其发展和应用 的前景却未可限量，这使人们看到了可以拥有一个更的前景却未可限量，这使人们看到了可以拥有一个更 加美好世界的可能性。加美好世界的可能性。但另一方面，随着基因技术日益深入、广泛地但另一方面，随着基因技术日益深入、广泛地干预干预 生命生命，许多人也产生了诸多忧虑，从，许多人也产生了诸多忧虑，从伦理、道德、法伦理、道德、法 律、社会律、社会的角度来重新审视基因技术的应用。的角度来重新审视基因技术的应用。分子医学分子医学19941994年年2 2月，美国国立卫生研究院月，美国国立卫生研究院 (NIH) (NIH) 卡普卡普(Karp)(Karp) , , 布罗德布罗德 ( (BroderBroder) )癌研究癌研究 “分子医学的新方向分子医学的新方向 ” ”19941994年年9 9月月, , NatureNature杂志杂志“分子医学研讨会分子医学研讨会” “分子医学的挑战分子医学的挑战 ” 19951995年年 , , 美国美国分子医学分子医学杂志正式创刊杂志正式创刊 标志着标志着现代生物医学现代生物医学进入进入分子医学分子医学新阶段新阶段 根据卡普等的定义，分子医学的内容包括根据卡普等的定义，分子医学的内容包括: : 发现控制正常细胞行为的基本分子发现控制正常细胞行为的基本分子 弄清基因异常与疾病发生的关系弄清基因异常与疾病发生的关系 通过检查和纠正这些异常基因对疾病进行通过检查和纠正这些异常基因对疾病进行诊断、治疗和预防诊断、治疗和预防 分子医学与传统医学的主要不同在于前者对疾病分子医学与传统医学的主要不同在于前者对疾病的认识和操作都是在的认识和操作都是在分子和基因分子和基因水平上进行的。水平上进行的。 分子医学的基本内容分子医学的基本内容: :疾病的分子机理疾病的分子机理 疾病的基因诊断疾病的基因诊断 疾病的基因治疗疾病的基因治疗 疾病的基因预防疾病的基因预防 分子医学的社会、伦理问题分子医学的社会、伦理问题 探索疾病的原因，是有效治疗疾病的前提。探索疾病的原因，是有效治疗疾病的前提。 目前，医学对某些还缺少有效的治疗方法，就目前，医学对某些还缺少有效的治疗方法，就 是因为对病因缺乏深入的认识。基因科学的发是因为对病因缺乏深入的认识。基因科学的发 展，为人类从展，为人类从细胞内部的微观生理学和分子生细胞内部的微观生理学和分子生 物学水平上寻找病因物学水平上寻找病因提供了新的思路。提供了新的思路。疾病的分子机理疾病的分子机理维多利亚女王与尼古拉二世维多利亚女王与尼古拉二世英国女王维多利亚。她带有血友病的基因，并将其传给了她的儿女。血友病是一英国女王维多利亚。她带有血友病的基因，并将其传给了她的儿女。血友病是一 种遗传性凝血障碍疾病，患者可能因很小的伤口而出血不止导致死亡。血友病在女性种遗传性凝血障碍疾病，患者可能因很小的伤口而出血不止导致死亡。血友病在女性 一般表现为隐性遗传，较少发病，但会传给后代；在男性则表现为显性遗传，显示出一般表现为隐性遗传，较少发病，但会传给后代；在男性则表现为显性遗传，显示出 病症。维多利亚女王在科堡主持的一次欧洲王室成员集会，与会者有病症。维多利亚女王在科堡主持的一次欧洲王室成员集会，与会者有1717人是她的后裔人是她的后裔 ，其中有她的孙女亚历山德拉（，其中有她的孙女亚历山德拉（2121），她同俄国沙皇尼古拉二世结婚，导致他们的儿），她同俄国沙皇尼古拉二世结婚，导致他们的儿 子患有血友病。子患有血友病。19491949年波林发现镰刀型细胞贫血症（病人的红血细年波林发现镰刀型细胞贫血症（病人的红血细 胞为镰刀形）与血红蛋白结构异常相关。胞为镰刀形）与血红蛋白结构异常相关。 美国毕晓普和瓦慕斯等人的研究表美国毕晓普和瓦慕斯等人的研究表 明：动物体内的癌基因不是来自病毒明：动物体内的癌基因不是来自病毒 ，而是由于在动物的正常细胞基因中，而是由于在动物的正常细胞基因中 本来就存在一个庞大的癌基因族，正本来就存在一个庞大的癌基因族，正 常情况下这些常情况下这些原癌基因原癌基因是不活跃的，是不活跃的， 但当受到病毒入侵或遇到物理、化学但当受到病毒入侵或遇到物理、化学 等因素作用时，就可能被激活，突变等因素作用时，就可能被激活，突变 为癌基因。这也就解释了化学污染、为癌基因。这也就解释了化学污染、 吸烟、放射线辐射等因素致癌的原因吸烟、放射线辐射等因素致癌的原因 。疾病的基因诊断疾病的基因诊断从广义上讲，大多数疾病都可以从从广义上讲，大多数疾病都可以从遗传物质的变化遗传物质的变化中寻找中寻找 出原因。而从技术上看，只要找到了与疾病相关的基因，基因出原因。而从技术上看，只要找到了与疾病相关的基因，基因 诊断便立即可以实现。随着诊断便立即可以实现。随着“人类基因组计划人类基因组计划”的进程，将大的进程，将大 大加快大加快疾病相关基因疾病相关基因的发现与克隆，基因诊断将成为疾病诊断的发现与克隆，基因诊断将成为疾病诊断 的常规方法。的常规方法。 单基因疾病的诊断单基因疾病的诊断：一般可在临床症状出现之前作出诊断：一般可在临床症状出现之前作出诊断 ，不依赖临床表型；，不依赖临床表型；有遗传倾向的疾病：有遗传倾向的疾病：易感基因的筛查，如高血压，冠心病易感基因的筛查，如高血压，冠心病 ，肥胖等。，肥胖等。 外源性病源体外源性病源体：如病毒、细菌、寄生虫等引起的传染病：如病毒、细菌、寄生虫等引起的传染病， 美国前副总统汉弗莱美国前副总统汉弗莱Humphrey)Humphrey)在在19671967年发现膀胱内有一肿物，病理切片未发现癌细胞年发现膀胱内有一肿物，病理切片未发现癌细胞良性良性“慢性增生性囊肿慢性增生性囊肿”，未进行手术治疗。，未进行手术治疗。九年后，他被诊断为患有九年后，他被诊断为患有“膀胧癌膀胧癌”，两年后死于该病，两年后死于该病 。19941994年，研究者用灵敏的年，研究者用灵敏的PCRPCR技术对上述汉弗莱技术对上述汉弗莱19671967 年的病理切片进行了年的病理切片进行了P53P53抑癌基因检查，发现那时的组抑癌基因检查，发现那时的组 织细胞虽然在形态上还没有表现出恶性变化，但其织细胞虽然在形态上还没有表现出恶性变化，但其P53P53 基因的第基因的第227227个密码个密码子子已经发生了一个核苷酸的突变。已经发生了一个核苷酸的突变。 就是这个基因的微小变化，使其抑癌功能受损，导致就是这个基因的微小变化，使其抑癌功能受损，导致 九年后细胞癌变的发生。这说明，在典型症状出现之九年后细胞癌变的发生。这说明，在典型症状出现之 前的很长时间，细胞癌变的信息已经在基因上表现出前的很长时间，细胞癌变的信息已经在基因上表现出 来了来了基因鉴定技术基因鉴定技术人体细胞有总数约为人体细胞有总数约为3030亿个碱基对的亿个碱基对的DNADNA，每个人的每个人的DNADNA都都不完全相同，人与人之间不同的碱基对数目达几百万之多，因此不完全相同，人与人之间不同的碱基对数目达几百万之多，因此 通过分子生物学方法显示的通过分子生物学方法显示的DNADNA图谱也因人而异，由此可以识别图谱也因人而异，由此可以识别 不同的人。所谓不同的人。所谓“ “DNADNA指纹指纹” ”，就是把，就是把DNADNA作为像指纹那样的独特作为像指纹那样的独特 特征来识别不同的人。由于特征来识别不同的人。由于DNADNA是遗传物质，因此通过对是遗传物质，因此通过对DNADNA鉴鉴 定还可以判断两个人之间的亲缘关系。定还可以判断两个人之间的亲缘关系。DNADNA鉴定技术是英国遗传学家鉴定技术是英国遗传学家AJAJ杰弗里斯（杰弗里斯（19501950）在）在 19841984年发明的。由于人体各部位的细胞都有相同的年发明的。由于人体各部位的细胞都有相同的DNADNA，因此可因此可 以通过检查血迹、毛发、唾液等判明身分。以通过检查血迹、毛发、唾液等判明身分。DNADNA指纹指纹只要罪犯在案只要罪犯在案发现场发现场 留下任何与留下任何与 身体有关的身体有关的东东西，例如血迹和毛西，例如血迹和毛发发 ，警方就可以根据，警方就可以根据这这些蛛些蛛丝马丝马 迹将迹将 其擒其擒获获，准确率非常高。，准确率非常高。DNADNA鉴鉴定定 技技术术在破在破获获强强奸和暴力犯罪奸和暴力犯罪时时特特别别 有效，因有效，因为为在此在此类类案件中，罪犯很案件中，罪犯很 容易留下包含容易留下包含DNADNA信息的罪信息的罪证证。根据 根据DNADNA指指纹纹破案破案虽虽然准确率然准确率 高，但也有出高，但也有出错错的可能，因的可能，因为为两个两个 人的人的DNADNA指指纹纹在在测试测试 的区域内有完的区域内有完 全吻合的可能。因此在全吻合的可能。因此在20002000年英国年英国 将将DNADNA指指纹测试扩纹测试扩 展到展到1010个区域，个区域， 使偶然吻合的危使偶然吻合的危险险几率降到十几率降到十亿亿分分 之一。之一。基因疗法，即是通过基因疗法，即是通过基因水平的操作基因水平的操作来治疗疾病来治疗疾病 的方法。目前的基因疗法是先从患者身上取出一些细的方法。目前的基因疗法是先从患者身上取出一些细 胞（如造血干细胞、纤维干细胞、肝细胞、癌细胞等胞（如造血干细胞、纤维干细胞、肝细胞、癌细胞等 ），然后利用对人体无害的病毒当载体，把正常的基），然后利用对人体无害的病毒当载体，把正常的基 因嫁接到病毒上，再用这些病毒去感染取出的人体细因嫁接到病毒上，再用这些病毒去感染取出的人体细 胞，让它们把正常基因插进细胞的染色体中，使人体胞，让它们把正常基因插进细胞的染色体中，使人体 细胞就可以细胞就可以“ “获得获得” ”正常的基因，以取代原有的异常基正常的基因，以取代原有的异常基 因；接着把这些修复好的细胞培养、繁殖到一定的数因；接着把这些修复好的细胞培养、繁殖到一定的数 量后，送回患者体内，这些细胞就会发挥量后，送回患者体内，这些细胞就会发挥“ “医生医生” ”的功的功 能，把疾病治好了。能，把疾病治好了。疾病的基因治疗疾病的基因治疗一个外科庸医一个外科庸医 正在从一个痴呆的正在从一个痴呆的 精神病患者头上取精神病患者头上取 出出“ “愚人之石愚人之石” ”，该，该 画是画是1616世纪博希所世纪博希所 画，以讽刺那个时画，以讽刺那个时 代人们的无知。但代人们的无知。但 在基因时代，如果在基因时代，如果 真能取出致病的基真能取出致病的基 因，那么这名患者因，那么这名患者 也许就有救了。也许就有救了。美国医学家WF安德森等人对腺甘脱氨 酶缺乏症（ADA缺乏症）的基因治疗，是 世界上第一个基因治疗成功的范例。19901990年年9 9月月1414日，安德森对一例患日，安德森对一例患ADAADA缺乏症的缺乏症的4 4岁岁 女孩谢德尔进行基因治疗。这个女孩谢德尔进行基因治疗。这个4 4岁女孩由于遗传基因岁女孩由于遗传基因 有缺陷，自身不能生产有缺陷，自身不能生产ADAADA，先天性免疫功能不全，先天性免疫功能不全， 只能生活在无菌的隔离帐里。他们将含有这个女孩自只能生活在无菌的隔离帐里。他们将含有这个女孩自 己的白血球的溶液输入她左臂的一条静脉血管中，这己的白血球的溶液