医学遗传学概论

医学遗传学概论

第一节医学遗传学及研究范围

一、遗传学及分支学科

(一)遗传(Hereditary)：子代和亲代之间，形态构造、生理机能特点的相似称为遗传。

变异(Variation)：亲代和子代之间，子代个体间所存在的差异称为变异。

(二)遗传学（Genetics）：遗传和变异是生物界普遍存在的生命现象，研究遗传和变异的生命现象的科学称为

遗传学。即：研究生物遗传和变异规律及物质基础（DNA或RNA）的科学。

(三)遗传学分支学科：

动物遗传学(Animal genetics)植物遗传学(Plant genetics)微生物遗传学(Microorganism genetics)

人类遗传学（Human Genetics）：主要从人种和人类发展史的角度研究人类性状的遗传和变异的规律及物质基础。例如毛发的颜色、耳的形状等。在临床上，这些变异并不干扰或破坏正常的生命活动，临床意义不大。

二、医学遗传学：

(一)概念:医学与遗传学相结合，并互相渗透的一门边缘学科，是遗传学知识在医学领域的应用。医学遗传学不

仅指出人类变异的遗传基础，帮助临床医师从遗传学角度重新认识各种疾病，同时还通过染色体检查、基因诊断、基因治疗等为疾病的预防和诊断治疗提供了新的途径。

(二)研究内容:研究人类疾病或病理性状的遗传规律和物质基础。回答某一疾病是否遗传，怎样遗传，它的物质

基础（病因）和发病机制、以及如何防治等一系列问题，从而降低遗传病的发生及在人群中的危害。(三)研究范围：医学遗传学发展十分迅速，从群体¡ª¡ª个体¡ª¡ª细胞¡ª¡ª分子水平，同时向基础及临床学科渗

透，形成了许多与之密切相关的分支，包括：

1、临床遗传学（Clinical genetics）研究各种遗传病的诊断、产前诊断、预防、遗传咨询以及治疗等。

2、细胞遗传学（Cytogenetic）研究人类染色体的数目、结构异常（或畸变）与疾病的关系。

细胞遗传学的发展：

1923年，Painter T S，提出人的染色体数目是2n=48，性染色体为XX，XY。

1952年，徐道觉（Hsu T C），偶然应用低渗处理细胞获得分散良好的染色体，并发现人的染色体数为46条，但未能肯定自己的发现，仍相信Painter的2n=48的结论。

1956年，蒋有兴（Tjio J H）和Levan A证明人的体细胞染色体数为46条，标志着人类细胞遗传学开始。

低渗处理技术的应用和外周血短期培养方法的建立，推进了人类染色体研究的进程。

1959年，Lejune J 发现：Down综合征(先天愚型)是由于细胞中多了一条G组染色体，即21三体所致。

继之发现：Turner综合征，45，X。Klinefelter综合征，47，XXY。

染色体异常引起染色体病(Chromosome disease）,染色体病作为术语开始应用。

现已认识100余种染色体异常综合征和10000余种异常核型。

3、体细胞遗传学（Somatic Cell Genetics）以体外培养的体细胞为对象进行遗传学研究的科学。

体细胞遗传学优越性在于：细胞体外培养迅速、大量繁殖、传代；使用时复苏，不用时冻存，可长期保存；可进行不同种属、不同细胞间的人为杂交；可施加各种因素进行实验研究。

细胞杂交的应用十分广泛：

1）进行基因定位研究；如：人×鼠¡ª¡ªTK酶基因定位

2）细胞杂交与单克隆抗体的制备；

3）细胞杂交与肿瘤抑制基因的研究；如：N×T¡ª¡ª细胞失去肿瘤特征

4）基因转移研究；

5）克隆羊、牛、猴、鼠及猪。

4、生化遗传学（Biochmical genetics）应用生物化学方法，研究遗传物质的理化性质、蛋白质合成、机体代谢的调控等。

生化遗传学的发展：

1949年，Pauling L，研究镰状细胞贫血患者的血红蛋白，发现其电泳后与正常人的Hb泳动速率不同，推测其是分子结构改变所致，说明蛋白质分子的遗传变异可以导致疾病，从而提出分子病的概念.

1956年，Ingram V M，证实HbS分子结构的改变是β链第6位谷Aa→缬Aa所致。

应用生物化学方法，研究遗传物质的理化性质、蛋白质合成、机体代谢的调控等。

生化遗传学的发展：

1949年，Pauling L，研究镰状细胞贫血患者的血红蛋白，发现其电泳后与正常人的Hb泳动速率不同，

推测其是分子结构改变所致，说明蛋白质分子的遗传变异可以导致疾病，从而提出分子病的概念.

1956年，Ingram V M，证实HbS分子结构的改变是β链第6位谷Aa→缬Aa所致。

1902年，Garrod A E，研究尿黑酸尿病，从患者的尿中分离出尿黑酸，该病是由于代谢异常所致，提出先天代谢缺陷（inborn errors metablism）的概念。

在此基础上，建立和发展了生化遗传学：应用生化的方法研究遗传病患者蛋白质、酶的变化以及核酸的相应改变。

5、分子遗传学（Molecular genetics）

分子遗传学的发展：

1944年，Rockefeller研究所Oswald Avery, with Colin MacLeod, and Macyln McCarty进行肺炎双球菌的转化实验，Avery证明遗传物质是DNA，使全球生物学家和化学家大为震惊，从而奠定了分子遗传学的基础。

去除蛋白质后，DNA 可以象纤维一样缠绕在试管中的玻璃棒上。

1953年，Watson和Crick DNA双螺旋结构的阐明，标志着分子遗传学的开始。

1958年，Crick 中心法则（central dogma）DNA——RNA——P，遗传信息的传递原则。

1961年，Jacob和Monod建立乳糖操纵子模型，提出基因调控的概念。

1967年，Khorana 等破译了全部遗传密码，使人们对遗传物质有了全新的认识。

70年代，美国加州大学旧金山分校的科学家Herb Boyer 和斯旦福大学的Paul Berg、Stanley Cohen 利用限制性内切酶和DNA 连接酶将不同物种来源的DNA 片段重组。推进了DNA重组技术的发展和应用。

1977年，Sanger 提出双脱氧核苷酸法，进行DNA 测序——DNA序列分析。1984 年Cetus 公司Kary Mullis 发明了体外扩增DNA片段方法，即Polymerase Chain Reaction (PCR)技术，此技术在基因克隆、基因定位和法医科学中得到广泛应用。分子遗传学依据上述理论和技术，研究基因的结构、突变、表达及调控，阐明遗传病的分子机制，为基因诊断、治疗提供手段。

6、肿瘤遗传学（Cancer genetics）

应用遗传学的基本原理、方法，研究肿瘤发生的遗传基础。

遗传学家与肿瘤学家从细胞遗传学、分子遗传学、免疫遗传学等不同角度探讨肿瘤的发生、发展，阐明肿瘤发生机理，为诊断、治疗以及预防提供依据。

7、群体遗传学（Population genetics）

群体遗传学以群体为研究对象，研究群体中的遗传结构及变化规律，如遗传病的种类、发病率、基因频率、携带者频率，从而控制遗传病在群体中的播散。

群体遗传学理论依据是1908年Hardy和1909年Weinberg提出的遗传平衡定律。

8、免疫遗传学(Immunogenetics)

研究免疫反应的遗传基础与遗传控制、抗体多样性产生的遗传机理，补体的遗传基础等，为控制免疫过程、阐