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化学遗传策略 遗传因子的化学《繁体:學》本质?

2025-02-07 02:24:23Business-Operations

遗传因子的化学本质?遗传因子的化学本质是携带遗传信息的一段核酸序列,一般是DNA,少部分物质为RNA。遗传因子的化学结构?遗传因子就是基因,基因是有遗传效应的DNA片段,也就是说,遗传因子的化学结构是DNA

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遗传因子的化学本质?

遗传因子的化学本质是携带遗传信息的一段核酸序列,一般是DNA,少部分物质为RNA。

遗传因子的化学结构?

遗传因子就是基因,基因是有遗传效应的DNA片段,也就是说,遗传因子的化学结构是DNA。

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探究物理和化学因素对遗传物质的影响?

探究物理和化学因素对遗传物质的影响中,为了探究遗传物质的结构以及适应环境的能力做出贡献

如何处理基因遗传缺陷?

很高兴为您解答,我本人就是做基因治疗方向的研究的。今年5月,国际基因及细胞疗法年会在美国波士顿举行,虽然是网络会议形式,但依然是该领域的全球盛会,我也从中受益良多,试着回答一下这个问题吧。

什么是基因缺陷呢?

首先,让我们从最基本的开始,基因是一段DNA片段,是我们身体中各种酶和蛋白质构建的蓝本。人类大约有2万到2万5千个基因。大多数人从我们的父母那里,每个基因都遗传到了两套拷贝,但不是每个细胞都会表达所有的基因,基因的表达是有选择性的,有些会在肝细胞中表达,有些则会在脑中表达。这些基因是我们构建身体和生命活动的基石,从我们头发皮肤的颜色,到我们的运动,我们的免疫系统。但有时候,基因并不正确,构成基因的DNA上微小的改变都可能影响了蛋白质的功能,可能影响我们的呼吸,正常的走路或者消化美味的食物

其实,我们的基因一直都在变化,这是细胞中化学变化的结果,或者是像紫外线这样的外界因素,当然,我们也会从父母那里(lǐ)遗传到{练:dào}了基因的变化。当我们最终获(繁:獲)得这些突变的时候,有的会导致疾病,有的不会。

如果基因是我们生命的蓝图,它出现了问题,可能是DNA上某个碱基突变了,也可能是多个碱基丢失了,或者被重复了很多次,又或者是被插入了其他的DNA片段。这就可能导致缺陷基因的产生,因为缺陷的基因通常不能产生有功能的蛋白质。但值得注意的是,基因突变不一定就会导致蛋白质没有功能,这是因为DNA在翻译成蛋白质的氨基酸序列的时候是3个碱基一组编码一种氨基酸的,这种三个一组的碱基被称为密码子,但是同一种氨基酸可能有多个密码子与之对应。当然基因的突变也不都是坏事,进化中这样的例子比比皆是,比如长颈鹿,基因突变让远古长颈鹿的脖子变长,可以吃到高出的树叶而生存下来,那些没有这种突变的远古长颈鹿就被自然淘汰了。

那么,如果遇到了致病的基因缺陷,该怎么办呢?

除了生殖细胞和某些特殊种类的细胞,比如红细胞,人体的所有细胞都饱含了两套全部的遗传信息,如果有基因缺陷,绝大多数时候,这意味着所有的细胞都是有这个缺陷的,这不像普通的疾病那样,较容易的有对症的药物治疗,基因缺陷造成的疾病非常棘手,不能用常规的手段治疗。而且,不幸的是,只有很少很少的一部分遗传疾病有有效的治疗手段,甚至连致病的原因都不清楚。

我来举几{pinyin:jǐ}个例子。

  • 戈谢病(Gaucher disease,GD)是一种溶酶体贮积病,是由常染色体1q22上的GBA基因突变导致,该基因编码溶酶体葡萄糖脑苷脂酶,而患者体内的这种酶没有活性,使得其底物——葡萄糖脑苷脂在体内的巨噬细胞溶酶体中累积,形成典型的戈谢细胞,导致受累的脏器病变。而溶酶体,简单的理解可以认为它是细胞中的垃圾处理厂,能够处理细胞产生的多种大分子有害物质,不至于危害人体。全球大约每10万人中有1.75人患有戈谢病。戈谢病有三种类型。幸运的是,不到5%的罕见遗传病有特效药物,戈谢病恰是其中之一

    伊米苷酶是一种溶酶体葡糖糖脑苷脂酶的(de)替代酶,能够发挥类似的作用,伊米苷酶已经成为治疗戈谢病的标澳门新葡京准,即使如此,该药物对II型患者的疗效极差。

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戈谢病的例子就是一种针对基因缺陷疾病的治疗手段,找到可以替代的酶或蛋白质,既然体内的酶没有功能,那就认为的输入有功能的替代品。

澳门博彩图,LHON缺陷中{zhōng}心视力丧失

针对基因缺陷,基因治疗是另一种策略。

  • 比如说,Leber 遗传性视神经病变(Leber hereditary optic neuropathy,LHON#29是一种由线粒体 DNA 突变所引起的遗传性视神经萎缩。主要临床表现是双眼相继突然发生无痛的视力下降,后期可导致视神经萎缩而失明。线粒体基因组上的第11778、第 14484 和第 3460 位点的突变是该病的病因。该病一旦发作,目前没有明确有效的治疗手段,针对LHON的基因疗法也有临床试验开展,例如将野生型线粒体DNA装载到腺病毒载体中并导入细胞核,指导产生线粒体呼吸链相关蛋白亚基,从而恢复线粒体生产ATP的功能。
基因治疗是向患者细胞中引入、去除或者改变遗传物质,特别是指DNA或者RNA,从而修复或者改变了缺陷的基因,使基因产物——蛋白质发挥正常或部分的功能

这是在遗(繁体:遺)传信息层面上去解决问题,有点直击根本的感觉。基{pinyin:jī}因治疗需要解决两方面《繁体:麪》的问题。

第一,科学家们需要鉴定出哪些缺陷基因是致病,之后才能设计出具有治疗效果的遗传物质。受到递送系统的限制,导(繁:導)入的遗《繁体:遺》传物质不能随心所欲,有的基因很大很长,那就需要确定究竟哪些部分能最大限度的发挥作用,这样更适合用于基因治疗。

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第二个方面则更为重要,那就是递送系统。你可能会好奇,基(读:jī)因治疗是如何将携带有基因的遗传物质导入到病人细胞中的。呃,基因不能直接被导入到病人的细胞中,需要有载体帮助遗传物质的导入。通常情况下,病毒被用于遗传物质的运送,因为病毒在漫长的进化过程中,变得(pinyin:dé)非常擅长潜入并【bìng】感染细胞。在基因治疗的过程中,病毒是为了将基因运送到病人细胞中,所以,病毒本身的基因被去除,只保留了它感染细胞的能力,这样病毒本身就不会使人得病却(繁体:卻)又能出色的客串一下快递小哥的角色

病毒也有局限性,比如病毒不澳门新葡京能感染所有的组织,针对不同的身体部位,要选择不同的病毒;病毒送入体内,大多会引起人体的免疫反应,将病毒杀灭;另外,病毒的容量也有限度,不能运送超过它们所能容纳的遗传物质。还有一大类是非病【读:bìng】毒的递送系统,主要是纳米材料和脂质体的结合产物,将遗传物质包裹在脂质体内,输入到体内。

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利用(yòng)腺相(xiāng)关病毒做载体的基因治疗策略,上世纪70年代发现了腺相关病毒,2012年首个被欧洲药监局批准的腺相关病毒基因治疗产品上市

值得注意的是,基(pinyin:jī)因治疗有两种方式(读:shì),一种是在体的,另一种是离体的。看上去比较难以理解,其实(繁体:實)很简单。在体方式的基因治疗,是将遗传物质直接的导入到病人的细胞中,在这个过程中,病人的细胞还在病人身体内(下图右)。而离体的方式则是,先将病人的细胞取出,在实验室的环境下,对细胞的遗传物质进行改造,改造好的细胞,再转回病人体内(下图左)。该如何选择,则要看具体的疾病,以及受影响的组织是什么

目前,干细胞疗法对基因缺陷导致的疾病也有很大的进展,简单地说,既然基因缺陷导致某些细胞内的蛋白质无法发挥功能,那就在体外培养干细胞,定向的产生所需要的正常细胞,再转入体内。但如何定向分化以及转入体内后细胞的存活时间都是难点。

科技的飞速发展,我们对抗疾病的手段也越来越多样化。基因治疗近年来发展迅速,已经有很多基因治疗的产品上市,还有更多的临床试验在进行。在某些适应症上,基因疗法比传统治疗手段具有明显的优势。


参考资料

High, Katherine A., and Maria G. Roncarolo. “Gene Therapy.” New England Journal of Medicine 381, no. 5 #28August 1, 2019#29: 455–64. https://doi.org/10.1056/NEJMra1706910.

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