時間:2023-08-01 16:54:53
導(dǎo)言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇分子遺傳學(xué)綜述,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。
中圖分類號:G642.0 文獻標識碼:C DOI:10.3969/j.issn.1672-8181.2013.23.150
動物遺傳學(xué)是動物科學(xué)專業(yè)的重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。遺傳學(xué)具有基礎(chǔ)理論抽象、邏輯思維強、知識面涵蓋廣等特點,是動物育種的理論基礎(chǔ)。遺傳學(xué)的基本概念和原理來自于生產(chǎn)、生活和科學(xué)研究的實踐,遺傳學(xué)實驗是遺傳學(xué)教學(xué)中重要的環(huán)節(jié),是理論教學(xué)的深化和補充。近些年,隨著遺傳學(xué)的不斷發(fā)展,取得了很多的進展,特別是隨著分子生物學(xué)的發(fā)展,遺傳學(xué)進入了全新的分子遺傳學(xué)時代,較之之前的形態(tài)遺傳學(xué)、細胞遺傳學(xué)而言,分子遺傳學(xué)更為抽象,因此,長期沿用下來的經(jīng)典遺傳學(xué)實驗顯然已經(jīng)不能滿足遺傳學(xué)快速發(fā)展的需求,從而對遺傳學(xué)相關(guān)實驗課提出了更高的要求。
針對以上情況,結(jié)合我校動物科學(xué)專業(yè)設(shè)置的實際情況,經(jīng)過長期的摸索和創(chuàng)新,我校動物科學(xué)學(xué)院近年來開始開設(shè)了實用遺傳檢測技術(shù)課程,學(xué)時120學(xué)時。主要通過實驗制備和觀察,使學(xué)生從細胞、分子及群體水平上掌握遺傳學(xué)的實驗操作方法;學(xué)會基本儀器設(shè)備的使用技巧;了解遺傳學(xué)研究方法和手段,進一步加強學(xué)生獨立分析問題和解決問題的能力,獨立操作和創(chuàng)新能力及培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。同時注意培養(yǎng)學(xué)生實事求是,嚴肅認真的科學(xué)操作和良好的實驗習(xí)慣,為今后的工作和研究打下良好基礎(chǔ)。本文將就本課程的設(shè)置進行綜述,旨在為相關(guān)學(xué)科今后在遺傳學(xué)相關(guān)實驗課程的開設(shè)方面提供借鑒。
1 細胞遺傳學(xué)篇
細胞遺傳學(xué)是研究細胞中染色體遺傳規(guī)律的學(xué)科。 同時也是在細胞層次上進行遺傳學(xué)研究的遺傳學(xué)分支學(xué)科。著重研究細胞中染色體的起源、組成、變化、行為和傳遞等機制及其生物學(xué)效應(yīng)。
圍繞細胞遺傳學(xué),設(shè)立了如下實驗項目:①細胞培養(yǎng)。主要講解細胞的體外培養(yǎng)原理、條件、技巧和注意事項。主要通過采集動物外周血培養(yǎng)2個周期,用以觀察培養(yǎng)細胞在體外分裂情況;②培養(yǎng)細胞的同步化處理。主要講解在體外培養(yǎng)條件下同步化處理的原理、條件、技巧和注意事項。處理培養(yǎng)細胞分裂中期同步化;③外周血淋巴細胞染色體標本制作。主要包括以下過程:收集細胞低滲處理固定涂片染色觀察;④骨髓細胞染色體標本的制備。主要包括以下過程:秋水仙素處理取管狀骨沖取骨髓細胞低滲處理固定涂片染色觀察;⑤果蠅唾液腺染色體標本的制備。主要包括以下過程:培養(yǎng)果蠅三齡幼蟲解剖分離唾液腺水解處理染色壓片觀察;⑥染色體顯G帶。主要包括以下過程:制備染色體標本片胰蛋白酶處理染色觀察;⑦各種顯微鏡的調(diào)試實用實踐。主要包括熟悉普通研究顯微鏡,相差顯微鏡,暗場顯微鏡,熒光顯微鏡的光路合軸、聚光器調(diào)焦、濾鏡選用等操作;⑧染色體標本的觀察照相。主要包括以下過程:顯微鏡下觀察制備好的染色體標本片統(tǒng)計分裂相的比例數(shù)細胞染色體數(shù)選形態(tài)良好數(shù)目占眾數(shù)的分裂相拍照;⑨染色體核型分析。主要包括以下過程:染色體照片photoshop軟件裁剪整理同源染色體配對排序測染色體臂長計算相對長度和臂比。
2 分子遺傳學(xué)篇
隨著遺傳學(xué)的迅猛發(fā)展,分子遺傳學(xué)已經(jīng)滲透到了遺傳學(xué)的各個角度,分子遺傳學(xué)也因此在教學(xué)中已經(jīng)占有了相當大的比重。分子遺傳學(xué)實驗技術(shù)也成為研究者使用得最多的分析手段,這就進一步要求我們的實驗教學(xué)也要適應(yīng)遺傳學(xué)的發(fā)展。
圍繞分子遺傳學(xué),設(shè)立了如下實驗項目:①動物組織(肌肉)中DNA的提取。主要包括以下過程:采集動物組織材料破壞細胞膜和核膜白和DNA分離抽提純化DNA乙醇沉淀DNA檢測DNA純度和量;②動物性別鑒定。主要包括以下過程:提取動物組織DNAsry特異引物PCR擴增電泳判斷;③DNA酶切電泳。主要包括以下過程:λDNA限制性內(nèi)切酶酶切瓊脂糖凝膠電泳檢測;④動物來源物種鑒定。主要包括以下過程:樣品采集基因組DNA提取PCR-RFLP瓊脂糖凝膠電泳檢測判斷;⑤動物組織總RNA的提取。主要包括以下過程:樣品采集RNA提取瓊脂糖凝膠電泳檢測;⑥Total RNA質(zhì)量的檢測及cDNA的制備。主要包括以下過程:紫外分光光度計檢測Total RNA質(zhì)量反轉(zhuǎn)錄cDNA檢測;⑦microRNA指紋圖譜技術(shù)(MTFP)在肉品質(zhì)檢測中的應(yīng)用。主要包括以下過程:樣品采集總RNA提取及檢測cDNA的制備及檢測PCR反應(yīng)及檢測PAGE電泳檢測和分析;⑧PCR-RFLP鑒定ABO基因型。主要包括以下過程:毛囊(毛發(fā))中總DNA的提取及電泳檢測糖基轉(zhuǎn)移酶基因片段擴增及電泳檢測擴增片段限制性酶切及電泳檢測。
遺傳學(xué)是研究生物遺傳和變異的科學(xué)。隨著現(xiàn)代生物科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,遺傳學(xué)已成為生命科學(xué)領(lǐng)域中發(fā)展最為迅速的基礎(chǔ)學(xué)科之一,而實驗實踐教學(xué)環(huán)節(jié)為培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維、探索思維和實踐創(chuàng)新能力提供重要途徑,并且可以提高學(xué)生的實際動手能力和分析問題、解決問題的能力。遺傳學(xué)實驗技術(shù)和方法是遺傳學(xué)建立和發(fā)展的基礎(chǔ),如今現(xiàn)代的遺傳學(xué)實驗技術(shù)已廣泛滲透到生命科學(xué)的各個分支領(lǐng)域,并正在發(fā)揮其獨特的作用。本文通過數(shù)名長期工作在遺傳學(xué)本科教學(xué)一線的教師多年的教學(xué)實踐經(jīng)驗,結(jié)合動物科學(xué)專業(yè)設(shè)置的特色,摸索了一套適合動物科學(xué)專業(yè)本科生實際的實驗課教學(xué)體系,旨在為培養(yǎng)理論與實踐兼?zhèn)涞母咚刭|(zhì)動物科學(xué)方向的本科生做出一定的貢獻,也期望為國內(nèi)同行遺傳學(xué)教學(xué)相關(guān)實驗課的開設(shè)提供一定的借鑒作用。
參考文獻:
[1]郭玉華,曹敏建,曹秀云等.農(nóng)業(yè)高校遺傳課印證實踐教學(xué)的新探索[J].高等農(nóng)業(yè)教育,2003,(6):73-75.
[2]李婉濤,王文靜.遺傳學(xué)教學(xué)中學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)[J].高等農(nóng)業(yè)教育,2003,(6):61-62.
[3]易樂飛,王萍,程漢良等.遺傳學(xué)實驗教學(xué)改革與創(chuàng)新型人才培養(yǎng)[J].中國現(xiàn)代教育裝備,2011,(3):93-94.
[4]閆紹鵬,王秋玉,王晶英.遺傳學(xué)實驗教學(xué)改革的思考與實踐[J].實驗室研究與探索,2010,29(7):275-277.
[5]楊友才,劉目前,王水蓮.加強實踐教學(xué),提高人才培養(yǎng)質(zhì)量[J].高等農(nóng)業(yè)教育,2003,(4):81-83.
[6]任大明,呂淑霞,張立軍等.改革生物技術(shù)專業(yè)實驗課教學(xué)模式的探索與實踐[J].高等農(nóng)業(yè)教育,2003,(5):60-61.
作者簡介:蘇蕊,內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)動科院,內(nèi)蒙古呼和浩特 010018
中圖分類號 S522 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2017)10-0039-02
Abstract Vigna radiata L. is an important economic crop used in medical and food industry.Breeding methods on Vigna radiata L. and genetic research progress were described.New ways and thoughts for reference were in prospect in this paper,including exploring of Vigna radiata L. germplasm resources and strengthenning of the Vigna radiata L. genetic studies. It provided theoretical basis and technical support for Vigna radiata L. breeding and genetic research,in order to improve the level of domestic Vigna radiata L. breeding and genetic research.
Key words Vigna radiata L.;breeding;molecular genetics;prospect
綠豆(Vigna radiata L.)屬于豆科,別名青小豆,因其顏色青綠而得名。綠豆在中國主要產(chǎn)區(qū)集中在黃河、淮河流域的平原地區(qū)[1],生產(chǎn)經(jīng)歷了高―低―高的發(fā)展歷程。綠豆營養(yǎng)豐富,可藥食兼用,又是食品工業(yè)的重要原料,有“食中佳品,濟世長谷”之稱[2]。
1 綠豆育種研究進展
1.1 綠豆種質(zhì)資源的收集與評價
種質(zhì)資源是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、新品種選育、遺傳研究及生理生化研究的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。目前,全球收集和保存的綠豆種質(zhì)資源共有3萬余份,世界上最大的收集和保存機構(gòu)為亞洲蔬菜研究與發(fā)展中心亞洲區(qū)域中心[3]。1978年起,中國綠豆種質(zhì)資源的搜集、農(nóng)藝性狀鑒定和整理、保存被正式列入國家重點研究項目。由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物品種資源研究所組織各省、市、區(qū)的有關(guān)科研單位開展了綠豆種質(zhì)資源的收集、鑒定、保存和利用,從20多個?。ㄊ小⒆灾螀^(qū))共收集綠豆資源6 000余份,完成了逾5 600份品種農(nóng)藝性狀的鑒定,并列入《中國食用豆類品種資源目錄》[4-5]。種質(zhì)資源的收集是育種及資源深入研究的基礎(chǔ)。亞洲蔬菜研究與發(fā)展中心亞洲區(qū)域中心對收集的綠豆種質(zhì)資源的進行分析與鑒定后,篩選出一批抗蟲、抗逆、農(nóng)藝性狀較好的優(yōu)質(zhì)資源[3]。中國對2 200余份資源進行了抗病蟲、抗逆性鑒定及品質(zhì)分析[6],建立了資源評價數(shù)據(jù)庫,為綠豆品種選育時親本的選擇提供了參考[7-8]。
1.2 綠豆育種研究概況
G豆新品種的選育主要采用系統(tǒng)選育、引種、雜交及誘變等常規(guī)方法。通過對地方綠豆品種資源的評價與鑒定,保留適合品種,并大面積推廣,這些鑒定的新品系有效地解決了當?shù)鼐G豆育種及生產(chǎn)中存在的問題,如印度的抗病品系和高蛋白品系。引進的品種可直接鑒定后進行種植,如從AVRDC引進的中綠1號、中綠2號等,對中國綠豆生產(chǎn)起到了極大的推動作用;引種還可豐富雜交親本的遺傳基礎(chǔ),提高品種的綜合品質(zhì),許多育成的新品種都是由引進品種和地方品種雜交而來,如韓國裂葉品種Samgang、小粒品種Soseon[9-10],巴基斯坦高產(chǎn)品種Ramzan[11],中國品種豫綠2號、豫綠4號、冀綠9239、冀綠2號、濰綠1號等品種[12-14],這些育成的新品種已成為當?shù)氐闹髟云贩N。綠豆屬于自花授粉作物,人工雜交成功率較低,誘變育種是繼系統(tǒng)選育和雜交育種之后發(fā)展起來的一項新技術(shù)。1996年,中國學(xué)者對綠豆進行了空間誘變研究,獲得了一批穩(wěn)定的綠豆變異品系[15],科研人員利用γ射線誘變培育的晉綠豆2號適應(yīng)性廣且產(chǎn)量高[16],Khan等[17]利用SA(疊氮化鈉)誘變出的綠豆生育期顯著縮短,后代群體產(chǎn)生了廣泛的變異。
2 綠豆分子遺傳學(xué)研究
2.1 綠豆分子標記及遺傳圖譜的研究
分子標記方面,由于前期綠豆分子遺傳學(xué)研究比較落后,RAPD、AFLP 等常用標記方法應(yīng)用比較頻繁,但RAPD技術(shù)不穩(wěn)定,且RAPD和AFLP技術(shù)繁瑣且費用昂貴。因此,隨著技術(shù)的開發(fā),基于PCR技術(shù)的標記技術(shù)應(yīng)用越來越多,如SSR分子標記技術(shù)。Kumar等[18]利用錨定PCR技術(shù)開發(fā)的SSR引物在綠豆基因組及綠豆近緣種中都能擴增出特異性條帶,故這些開發(fā)的引物也可用于親緣關(guān)系分析及近緣種間的比較作圖研究。孫 蕾等[19]為了找到與抗豆象基因連鎖的分子標記,利用63個RAPD標記和113個SSR/STS標記分析群體,共找到了22個與抗性基因連鎖的分子標記。綠豆遺傳連鎖圖譜的構(gòu)建及目標基因的定位將有效縮短育種周期,為基因精細定位、基因克隆及分子定向修飾育種等奠定基礎(chǔ)。如Lambrides等[20]利用抗豆象野生種ACC41及栽培種Berkern后代群體構(gòu)建了2個綠豆遺傳連鎖圖譜。
2.2 綠豆相關(guān)基因克隆研究進展
目前,綠豆基因克隆及研究工作已起步,但對綠豆轉(zhuǎn)基因的研究還不成熟。繆建錕等[21]利用綠豆葉片擴增出362 bp的綠豆防御素基因,對其進行序列比對后將其構(gòu)建到植物表達載體中進行遺傳轉(zhuǎn)化分析。Chen等[22]分離了綠豆Hsc70的cDNA,并在轉(zhuǎn)錄和翻譯水平檢查了其表達水平,該基因?qū)儆诮M成型表達基因,主要在生長發(fā)育過程中起作用。
3 展望
綠豆已成為我國種植結(jié)構(gòu)調(diào)整及農(nóng)民脫貧致富的重要經(jīng)濟作物,國家已把綠豆列入現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系中,綠豆的育種研究也取得了顯著成效,但從近年來新品種選育情況來看,資源利用率還比較低,一些潛在的優(yōu)異資源還沒有被發(fā)掘出來。應(yīng)繼續(xù)加強綠豆種質(zhì)資源挖掘力度,繼續(xù)搜集和鑒定資源的遺傳多樣性,為綠豆育種提供特征明確的優(yōu)良種質(zhì)[23-24]。
4 參考文獻
[1] 林汝法,柴巖,廖琴,等.中國小雜糧[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2002:192-209.
[2] 鄭卓杰.中國食用豆類學(xué)[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1997:141-166.
[3] 王麗俠,程須珍,王素華.綠豆種質(zhì)資源、育種及遺傳研究進展[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2009(5):1519-1527.
[4] 王麗俠,程須珍,王素華.綠豆種質(zhì)資源、育種及遺傳研究進展[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,42(5):1519-1527.
[5] 曹廣才.黃土高原食用豆類種植[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2016.
[6] 程須珍,王素華,田靜,等.綠豆優(yōu)異種質(zhì)綜合評價[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),1999(增刊1):36-39.
[7] 胡家蓬,王佩芝,程須珍.中國食用豆類優(yōu)異資源[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,1998.
[8] 劉長友,程須珍,王素華,等.用于綠豆種質(zhì)資源遺傳多樣性分析的SSR及STS引物的篩選[J].植物遺傳資源學(xué)報,2007,8(3):298-302.
[9] LEE Y S,LEE J Y,KIM D K,et al.A new high-yielding mungbean cultivar,"Samgang" with lobed leaflet[J].Korean Journal of Breeding,2004,36(3):183-184.
[10] KIM D K,LEE Y S,LEE J Y,et al.A new high-yielding mungbean cultivar,"Soseon" suitable for sprout with small seed[J].Korean Journal of Breeding,2004,36(5):383-384.
[11] KHATTAK G S S,ASHRAF M,SAEED I,et al.A new high yielding mungbean(Vigna radiata(L.)Wilczek)variety "Ramzan"for the agro climatic conditions of NWFP[J].Pakistan Journal of Botany,2006,38(2):301-310.
[12] 韓粉霞.特早熟優(yōu)質(zhì)抗病綠豆新品種豫綠4號[J].中國種業(yè),2002(6):50.
[13] 韓粉霞,李桂英,崔蘭芳.高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)抗病綠豆新品種豫綠2號的選育[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué),1997(9):6.
[14] 趙春霞,郭增志,馬建輝,等.綠豆新品種冀綠9239的選育[J].河北農(nóng)業(yè)科學(xué),2005,9(3):96-98.
[15] 王斌,李金國,邱芳,等.綠豆空間誘變育種及其分子生物學(xué)分析[J].空間科學(xué)學(xué)報,1996(增刊1):121-124.
[16] 晉綠豆2號[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué),2002(1):69.
[17] KHAN S,WANI M R,PARVEEN K.Quantitative variability in mungbean induced by chemical mutants[J].Legume Research,2006(29):143-145.
[18] KUMAR S V,TAN S G,QUAH S C,et al.Isolation and characterization of seven tetranucleotide microsatellite loci in mungbean,Vigna radiata[J].Molecular Ecology Notes,2002(2):293-295.
[19] 孫蕾,程須珍,王麗俠.綠豆抗豆象研究進展[J].植物遺傳資源學(xué)報,2007,8(1):113-118.
[20] LAMBRIDES C J,LAWN R J,GODWIN I D,et al.Two genetic linkage maps of mungbean using RFLP and RAPD markers[J].Australian Journal of Agricultural Research,2000(51):415-425.
[21] 繆建錕,孫黎,彭曉明,等.綠豆防御素基因的克隆、序列分析和植物表達載體的構(gòu)建[J].石河子大學(xué)學(xué)報,2006,24(1):112-115.
1 染色體異常
染色體異常或染色體畸變是指染色體的結(jié)構(gòu)或數(shù)目發(fā)生了異常的變化,包括缺失、重復(fù)、易位和倒位4種類型。在21三體(Down綜合征)、13三體、15三體、18三體(Eward綜合征)、22q11缺失(DiGeorge 綜合征)和45X缺失(Turner綜合征)等一些染色體異常疾病中,VSD經(jīng)常發(fā)生[4]。由于大約5%~8%的CHDs患兒存在染色體異常疾病,親代染色體異常在子代VSD發(fā)病中具有十分重要的影響。值得注意的是,杜玉榮等[5]的研究結(jié)果表明,VSD與22q11 微缺失有關(guān),國外也有類似報道[6]。但22q11微缺失是否與單純CHDs的發(fā)生有關(guān)還需要進一步的研究證實。
2 基因改變
同大多數(shù)CHDs一樣,VSD是一種多基因病,其發(fā)病機制仍然沒有完全闡明?;虻娜笔?、重復(fù)和突變均可引起基因的改變。隨著分子生物學(xué)的飛速發(fā)展,可能與VSD發(fā)病有關(guān)的基因逐漸被人們所認識。
2.1 TBX5基因:TBX5 基因?qū)儆赥-box轉(zhuǎn)錄因子基因家族,定位于12q24.1,其cDNA全長2 441bp,有8個外顯子,編碼1個513個氨基酸的轉(zhuǎn)錄因子。TBX5轉(zhuǎn)錄因子在心臟、上肢芽和眼中表達。TBX5基因突變會使TBX5轉(zhuǎn)錄因子表達異?;虮磉_缺陷,這都將引起心臟發(fā)育不良和上肢畸形。對Holt-Oram綜合征家系的研究有力闡明了TBX5突變引起房間隔缺損(atrial septal defect,ASD)和VSD的機制[7,8]。
2.2 GATA4基因:GATA4基因?qū)儆贕ATA家族,定位于染色體8p23.1,其cDNA全長1 856 bp,有9個外顯子,編碼1個438個氨基酸的轉(zhuǎn)錄因子,分子質(zhì)量45 ku。GATA4基因是心臟前體細胞分化的最早期標志之一。有研究發(fā)現(xiàn)多種鋅指蛋白在VSD患兒中有不同水平地表達,而GATA4作為一種鋅指蛋白,在VSD患兒中表達水平下降[9]。
2.3 NKX2.5基因:NKX2.5基因?qū)儆贜K型同源核基因家族NKX2型的成員之一,定位于5q35,其cDNA全長1 585 bp,有2個外顯子,編碼1個324個氨基酸的轉(zhuǎn)錄因子,分子質(zhì)量35 Ku。在兩個外顯子之間有約1.5 Kb的內(nèi)含子,在其上游約9 Kb處有一含有GATA4的高親和位點的心臟增強子,對心肌細胞的分化、整個心管的形成與環(huán)化起到重要作用。有研究[10]表明NKX2.5突變是ASD發(fā)生的一種少見的致病原因,但除此之外,NKX2.5突變與VSD發(fā)生有關(guān)也得到了普遍認同。
有研究認為TBX5、GATA4和NKX2.5之間存在相互作用,它們的轉(zhuǎn)錄激活引發(fā)了VSD的形成[11]。H. Chen等[12]也進一步證實了上述幾個主要的心臟轉(zhuǎn)錄因子、BMP10與細胞周期調(diào)節(jié)蛋白之間的相互作用是影響孕中期心臟發(fā)育轉(zhuǎn)變的重要途徑。這也為我們更深入地理解VSD的發(fā)病機制提供了依據(jù)。Hao Zhang等[10]也發(fā)現(xiàn)了一些在VSD發(fā)展過程中發(fā)揮了重要作用的基因,這些基因涉及了能量代謝、細胞周期和分化、細胞骨架和細胞粘附、LIM蛋白和鋅指蛋白等過程和物質(zhì),它們的表達水平在VSD患兒中與正常人相比有很大的差異。
3 再顯風險率
目前,雖然還沒有VSD相關(guān)的染色體異常和基因改變的直接的分子遺傳學(xué)檢測,但是可以通過對生育人群的調(diào)查來評估它的再顯風險率。
4 展望
在最近的幾年中,隨著分子生物學(xué)和醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)的不斷發(fā)展,不管是單純的VSD,還是作為某種綜合征的一部分,關(guān)于VSD致病基因的確認和特性研究都取得了一些有意義的進展。基因突變導(dǎo)致其所編碼蛋白的功能異常,影響特異信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑或轉(zhuǎn)錄方式,從而產(chǎn)生異常的表型,這一觀點越來越受到重視和推崇。一個重要的例子就是Noonan綜合征,它與RAS/MAPK信號級聯(lián)反應(yīng)異常有關(guān)[13]。由于心臟發(fā)育從整體上來看比較復(fù)雜,從而產(chǎn)生了許多的候選基因,高通量的基因測序技術(shù)使我們能夠發(fā)現(xiàn)更多的致病基因和已知基因的功能,從分子和基因水平闡明VSD或其它CHDs的致病機制。我們可以更加準確地完成對再顯風險率的預(yù)測,進一步提高早期診斷水平,為基因診斷和治療提供理論基礎(chǔ)。
參考文獻:
[1] Hoffman JI.Incidence of congenital heart disease:I. Postnatal inci-dence[J]. Pediatr Cardiol,1995,16:103.
[2] Hoffman JI.Incidence of congenital heart disease:II. Prenatal inci-dence[J].Pediatr Cardiol,1995,16:155.
[3] Correa-Villasenor A,F(xiàn)erencz C,Loffredo C,et al.Paternal exposures and cardiovascular malformations.The Baltimore-Washington Infant Study Group[J].J Expo Anal Environ Epidemiol, 1993,3:173.
[4] 薛辛東,杜力中.兒科學(xué)[M].第一版..北京:人民衛(wèi)生出版社,2005.307.
[5] 杜玉榮,楊煥杰,譚 震,等. 22q11微缺失與先天性心臟病的關(guān)系的研究[J]. 遺傳,2005,27(6):873.
[6] Oskarsdottir S,Persson C,Eriksson BO,et al. Presenting phenotype in100 children with the 22q11 deletion syndrome[J]. Eur JPediatr,2005,164(3):146.
[7] Basson CT,Bachinsky DR,Lin RC,et al. Mutations in human TBX5 [corrected] cause limb and cardiac malformation in Holt-Oram syn-drome[J]. Nat Genet,1997,15:30.
[8] Li QY,Newbury-Ecob RA,Terrett JA,et al. Holt-Oram syndrome is caused by mutations in TBX5, a member of the Brachyury (T) gene family[J]. Nat Genet,1997,15:21.
[9] Hao Zhang. Identification of differentially expressed genes in human heartwithventricularseptal defect using suppression subtractive hybridization[J]. Biochemical and Biophysical Research Communi-cations,2006,342:135.
[10] Elliott DA,Kirk EP,Yeoh T,et al. Cardiac homeobox gene NKX2-5 mutations and congenital heart disease: associations with atrial sep-tal defect and hypoplastic left heart syndrome[J]. J Am Coll Cardiol,2003,41:2072.
[11] Garg V,Kathiriya IS,Barnes R,et al. GATA4 mutations cause hu-man congenital heart defects and reveal an interaction with TBX5[J].Nature,2003,424:443.
胃癌是消化系統(tǒng)的常見惡性腫瘤,為全世界范圍內(nèi)發(fā)病率最高的癌癥之一,根據(jù)世界衛(wèi)生組織癌癥研究中心2002年的統(tǒng)計,我國胃癌發(fā)病率僅次于日本,位于全球第2位。2007年中國腫瘤登記提示:我國胃癌的發(fā)病居第二位,僅次于肺癌,死亡據(jù)第三位,僅次于肺癌、肝癌。胃癌在演進過程中隨著附加的基因突變會產(chǎn)生不同的亞克隆,使其不斷異質(zhì)化導(dǎo)致其侵襲和轉(zhuǎn)移能力不斷加強,而這是胃癌治療困難和致死的主要原因。國內(nèi)外學(xué)者都在尋求能指導(dǎo)臨床方案選擇及判斷預(yù)后的胃癌分型,傳統(tǒng)的癌癥診斷對病理學(xué)依賴性較大,有時會因為腫瘤的不典型或臨床信息的不完整而造成診斷困難。應(yīng)用基因分析技術(shù)所產(chǎn)生的信息,特別是應(yīng)用高通量芯片技術(shù)所產(chǎn)生的信息可以為胃癌分型提供更多的參考,因此對目前胃癌相關(guān)的分型予以綜述。
1 胃癌的傳統(tǒng)分型
胃癌病理分型是以組織形態(tài)結(jié)構(gòu)和細胞生物學(xué)特性為基礎(chǔ),不同類型的胃癌,其形態(tài)結(jié)構(gòu)和生物學(xué)行為各異,流行病學(xué)和分子機制亦不同,以致現(xiàn)有的胃癌分型系統(tǒng)眾多。目前,常用的是WHO型、Lauren分型,大體分型主要使用Borrmann分型。
1.1 WHO胃癌包括以下常見組織學(xué)類型
狀腺癌、管狀腺癌、黏液腺癌、印戒細胞癌、腺鱗癌、鱗癌、小細胞癌、未分化癌。此外,胃內(nèi)還可以發(fā)生類癌。WHO分型將Lauren分型的腸型、彌漫型納入腺癌之下。其管狀腺癌還可進一步分成高分化、中分化與低分化腺癌。少見類型或特殊類型胃癌有:實體型變異、肉瘤樣變異等。
1.2 1923年德國病理學(xué)家Borrmann提出的一種胃癌大體形態(tài)分型方法,此分型主要根據(jù)癌瘤在黏膜面的形態(tài)特征和在胃壁內(nèi)的浸潤方式進行分類,將胃癌分為4型:Ⅰ型(結(jié)節(jié)型),II型(潰瘍局限型),III型(浸潤潰瘍型),是最常見的類型,約占50%。Ⅳ型(彌漫浸潤型),由于癌細胞彌漫浸潤及纖維組織增生,胃壁呈廣泛增厚變硬,稱“革囊胃”。Borrmann分型是胃癌經(jīng)典的分型方法,既能反映胃癌的生物學(xué)行為,又簡潔實用,國際上廣泛采用。
1.3 Lauren分型將胃癌分成兩大主要類型,即腸型與彌漫型,當腫瘤內(nèi)兩種類型成分相當時就稱為混合型。胃癌發(fā)生是一個多步驟的過程,彌漫型和腸型在腫瘤發(fā)生各個階段會產(chǎn)生多種基因及表觀遺傳學(xué)方面的變異。常見的包括抑癌基因的點突變和雜合性丟失,常見的表觀遺傳學(xué)異常包括CPG島的甲基化引起的腫瘤抑制基因沉默和腫瘤促進基因轉(zhuǎn)錄水平的增高。
2 胃癌分型與分子病理學(xué)
胃癌分型研究的意義在于探索其是否對判斷預(yù)后有價值或者對于今后的治療有指導(dǎo)意義。當前,國內(nèi)張樹華采用組織病理與組織化學(xué)和免疫組織化學(xué)技術(shù)相結(jié)合的方法,兼顧宿主的免疫防御反應(yīng),把胃癌分為兩型:限制生長型和促進生長型。限制生長型預(yù)后較促進生長型好。
根據(jù)黏蛋白標記的差異,胃癌組織被分為4型:1)胃型:胃型黏蛋白標記的胃癌細胞>10%;2)胃腸型:胃型黏蛋白標記的胃癌細胞> 10%且腸型黏蛋白標記的胃癌細胞>10%;3)腸型:腸型黏蛋白標記的胃癌細胞>10%;4)未分類:胃腸黏蛋白標記的細胃癌細胞
Solcia等對對294例平均隨訪時間長達150個月的胃癌進行研究顯示,如果將胃癌的組織學(xué)結(jié)構(gòu)、細胞異型性程度、p53基因突變、18q雜合性缺失、微衛(wèi)星不穩(wěn)定性以及有無脈管神經(jīng)浸潤等因素與預(yù)后綜合分析,可以將胃癌惡性程度分成三級。胃癌I級(預(yù)后良好型)包括:大量腫瘤內(nèi)/旁淋巴樣細胞反應(yīng)型、高分化管狀腺癌、黏液結(jié)節(jié)型和促纖維結(jié)締組織增生性彌漫型胃癌,I級胃癌約占全部胃癌病例的37%。胃癌III級(預(yù)后不良型)包括:高度異型性胃癌、浸潤型黏液腺癌、腫瘤細胞異型性中等但具有p53基因的第7或第8外顯子突變、伴有血管淋巴管浸潤以及神經(jīng)浸潤者,III級胃癌占全部胃癌病例的19%。其他胃癌則歸屬于預(yù)后中等的胃癌Ⅱ級,占全部胃癌的44%。這一關(guān)于胃癌惡性程度評價體系雖然是不依賴于臨床分期的胃癌預(yù)后判斷新標準,但實際操作中涉及到微衛(wèi)星不穩(wěn)定性的分子遺傳學(xué)檢測、p53基因突變檢測以及EB病毒原位雜交檢測等實驗技術(shù),在臨床普及以及操作流程標準化控制等方面均有待統(tǒng)一。
3 微衛(wèi)星不穩(wěn)定性與胃癌分型
微衛(wèi)星不穩(wěn)定性[MSI]是胃癌發(fā)生過程中的一個常見事件,反應(yīng)了腫瘤潛在DNA錯配修復(fù)缺陷,常常由Hmlh1啟動子區(qū)甲基化引起,胃癌合并MSI者其臨床病理因素特別,預(yù)后相對良好,胃腸道腫瘤中MSI的測定是最先被廣泛利用的預(yù)后分子檢測之一。MSI的檢測常采用熒光定量多重PCR進行,費用相對低,適用性廣。以往的很多觀察表明,胃癌中MSI的存在不僅僅是與已知的與組織病理特征強關(guān)聯(lián)的分子分型標志,同時MSI能能區(qū)分預(yù)后良好好亞組。因此Simpson等建議將MSI作為一個有效的分子分型工具。葡萄牙的一項研究表明,胃癌患者并低度MSI五年生產(chǎn)率為30%相比,而高度MSI者則為70%。韓國的一項大型研究也表明在胃癌分期為II、III期的患者MSI與預(yù)后良好有關(guān)。
4 胃癌的分子分型
以分子特征為基礎(chǔ)的新型分類體系即分子分型。高通量的基因分析可以是DNA水平的基因多態(tài)性分析、DNA甲基化分析和基因拷貝數(shù)分析.也可以是RNA水平的基因表達譜分析、微小RNA表達譜分析和蛋白表達水平的蛋白芯片分析等。
腫瘤分子分型的基礎(chǔ):目前可以在DNA、RNA和蛋白質(zhì)水平上進行腫瘤分子分型的研究。在DNA水平,可以依據(jù)基因突變、基因組的細胞遺傳學(xué)改變或甲基化差異進行分型。根據(jù)基因表達譜(RNA水平)的差異實施分型,是目前分子分型的研究主體,以表達譜芯片為基礎(chǔ)的分子分型研究數(shù)據(jù)處理分二類:一是,unsupervised analysis;二是,supervised analysis。在蛋白質(zhì)水平,可以根據(jù)蛋白質(zhì)表達譜的差異,亞細胞結(jié)構(gòu)蛋白組成的不同或蛋白質(zhì)翻譯后修飾的改變來進行分型。
1基因診斷
基因診斷(gene diagnosis)又稱DNA診斷或分子診斷,通過從體內(nèi)提取樣本用基因檢測方法直接檢測基因結(jié)構(gòu)及其表達水平的改變,檢測病原體基因型,進而判斷是否有基因異常或攜帶病原微生物,或利用分子生物學(xué)技術(shù)從DNA水平檢測人類遺傳性疾病的基因缺陷。應(yīng)用基因診斷技術(shù)可以針對已確診或擬診遺傳性疾病的患者及其家系成員,根據(jù)遺傳學(xué)的基本原理,通過分子生物學(xué)的實驗手段檢查被檢個體相關(guān)基因的異常,確定隱形攜帶者狀態(tài)及在癥狀出現(xiàn)前的疾病易感性等,從而達到臨床確診的目的。因此,基因診斷迅速在臨床診斷領(lǐng)域特別在遺傳病研究領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用。目前的基因診斷方法主要有核酸分子雜交、聚合酶鏈反應(yīng)及相關(guān)技術(shù)、DNA序列測定、DNA芯片、連鎖分析等。
2單基因遺傳病
單基因遺傳病是指由單個基因異常導(dǎo)致且以孟德爾方式遺傳的疾病,是我國常見出生缺陷的重要原因之一,較為常見且研究較多的有血友病、苯丙酮尿癥(PKU)、肝豆狀核變性、地中海貧血等等。除部分單基因遺傳病可通過手術(shù)加以矯正外,絕大部分遺傳病是致死、致殘、致畸性疾病,且目前均無法治療,進行遺傳性疾病的產(chǎn)前診斷,是避免致死、致殘、致畸性疾病胎兒出生的重要手段。
3基因診斷的應(yīng)用
3.1在B型血友病中的應(yīng)用
血友病B(hemophilia B)是因凝血因子Ⅸ(FlX)基因缺陷引起的x-連鎖隱性遺傳出血性疾病,在男性中的發(fā)病率約為1/30000,散發(fā)率可達患者總數(shù)的30%-50%[1]由于目前還不能根治,對于攜帶者和高危胎兒進行基因診斷非常必要。血友病B基因缺陷類型十分繁多,基因缺陷包括缺失、插入和點突變,其中80%左右為單個堿基突變[2]。目前已發(fā)現(xiàn)的突變位點中,除了導(dǎo)致氨基酸序列改變的突變外,還發(fā)現(xiàn)不少的CpG區(qū)、剪切位點的突變[3]。常用于血友病B連鎖分析的方法有限制性片段多態(tài)性(restriction fragment length polymorphisms,RFLP)和短串聯(lián)重復(fù)序列分析,但在中國人群中具有多態(tài)性的酶切位點很少。王學(xué)鋒等[4]利用這6個短串聯(lián)重復(fù)序列(STR)位點對8個血友病B家系進行連鎖分析,診斷率達到99.99%。王莉等[5]在研究家系1和家系2中,發(fā)現(xiàn)分別有2個和3個位點可以提供信息,結(jié)果支持2例胎兒均未獲得風險染色體,這與突變分析結(jié)果一致。連鎖分析適于有家族史的血友病B或無家族史但攜帶者明確的產(chǎn)前診斷,且實驗操作和結(jié)果分析相對簡單,適用臨床開展應(yīng)用,是一種快速和有效的基因診斷方法
3.2在地中海貧血中的應(yīng)用
地中海貧血是一組常染色體隱性遺傳病。它是由于珠蛋白基因突變,使珠蛋白生物合成受阻、產(chǎn)量不足或缺如所致。地中海貧血常見有兩種類型:α-地中海貧血和β-地中海貧血。β -地中海貧血是由于β珠蛋白基因突變導(dǎo)致β珠蛋白鏈合成障礙的慢性溶血性貧血。β珠蛋白基因位于11號染色體短臂(1lpl5)。絕大多數(shù)β-地中海貧血是由于基因發(fā)生點突變所致,少數(shù)為基因缺失所致。突變基因特異型擴增系統(tǒng)(amplification refractory mutation system)法能快速鑒別診斷β-地中海貧血,簡便可靠,可用于中國人非缺失型地中海貧血的基因診斷和產(chǎn)前診斷,便于基層單位應(yīng)用。α-地中海貧血是由于α-珠蛋白基因缺失或缺陷使α-珠蛋白鏈的合成受到部分或完全抑制而引起的遺傳性溶血性貧血在我國則以南方地區(qū)多見,如廣西、廣東、四川、云南等地。由于大部分α-地中海貧血是由于α-基因缺失所致,因此可運用基因診斷法對α-基因進行檢查,針對α-地中海貧血的診斷具有重大的現(xiàn)實意義?;蛟\斷的探測目的物至少包括DNA和mRNA。Mullis建立PCR技術(shù),多年來,這種技術(shù)在實際運用中發(fā)揮了重要的作用,為遺傳病的診斷提供了更加可靠的依據(jù)。PCR是利用DNA聚合酶等在體外條件下,催化一對引物間的特異DN段合成的基因體外擴增技術(shù)。Southern雜交是研究DNA圖譜的基本技術(shù),在分析PCR產(chǎn)物和遺傳疾病診斷分析等方面有重要價值,它被認為是分析α珠蛋白基因缺陷的金標準。根據(jù)每個突變位點的特異擴增帶來判斷結(jié)果,在診斷各種缺失型α-地中海貧血時便于臨床推廣[6]。
文婕等[7]引進簡便、快速的多重PCR技術(shù)、PCR-RFLP方法和PCR-RDB法,可準確地進行地中海貧血基因診斷。用于地貧高危胎兒的產(chǎn)前診斷中,對預(yù)防重型患兒出生有較好的臨床價值。從112例疑似地貧的患者中檢出α-珠蛋白基因突變和β-珠蛋白基因突變患者共59例,研究表明,α-地貧95%以上為缺失型,其分子基礎(chǔ)主要是α-珠蛋白基因大片段缺失。限制性片段長度多態(tài)性(RFLP) 連鎖分析法[8]是用相應(yīng)的內(nèi)切酶對正常產(chǎn)物和突變產(chǎn)物進行水解并電泳分離,從而檢測地貧基因。基因芯片診斷技術(shù)在核酸擴增的基礎(chǔ)上,采用熒光標記及引物延伸的方法,可提高檢測結(jié)果的敏感性和特異性,由于基因芯片高通量特點,可將α、β地中海貧血基因診斷在一張芯片上完成,適用于大面積普查[9]。
3.3在苯丙酮尿癥中的應(yīng)用
苯丙酮尿癥(phenylketonuria,PKU)是兒科常見的氨基酸代謝病,因苯丙氨酸羥化酶基因突變導(dǎo)致PAH活性降低或喪失,過量苯丙氨酸和旁路代謝產(chǎn)物的神經(jīng)毒性作用造成患兒嚴重智能障礙和繼發(fā)性癲癇。國內(nèi)外普遍開展的新生兒疾病篩查是診斷PKU的有效方法,而基因診斷較之生化篩查方法的優(yōu)勢在于能從DNA 水平了解病因,診斷特異性高,在個體發(fā)育的任何階段,任何有核細胞都可以進行診斷,同時也為產(chǎn)前診斷和潛在新治療方法的研究提供依據(jù)。Sudha Kohli等[10]采用該多態(tài)標記對一例PKU家系進行分析,結(jié)果先證者遺傳了來自母親的致病的等位基因1,而胎兒則遺傳了來自母親的正常的等位基因2,從而對胎兒作出了確診。宋等[11]利用測序技術(shù)檢測了北方地區(qū)230例PKU患兒PAH 基因全部外顯子,發(fā)現(xiàn)75種不同的突變(94.6%),其中3種為新發(fā)現(xiàn)位點?;蛟\斷結(jié)果可能預(yù)知PKU的病情輕重程度,指導(dǎo)臨床分類和治療[12]。
3.4在肝豆狀核變性中的應(yīng)用
肝豆狀核變性又稱Wilson病(Wilson's disease,WD),是一種常染色體隱性遺傳銅代謝障礙性疾病。WD為目前少數(shù)可以治療的神經(jīng)遺傳病之一,患者如果能在發(fā)病早期或癥狀前期即被確診并得到及時治療,大多預(yù)后良好,反之,病情逐漸加重甚至危及生命[13]。雖然典型的WD患者根據(jù)特征性臨床表現(xiàn)及實驗室銅代謝檢查等不難診斷,但許多患者早期癥狀復(fù)雜多樣,極易被誤診為其他疾病[14],銅代謝檢查又存在假陰性或假陽性結(jié)果[15],因此,本病的早期診斷特別是癥狀前期和產(chǎn)前診斷較為困難。近年來,伴隨基因組計劃出現(xiàn)和發(fā)展起來的DNA微陣列技術(shù)以其固有的小型化、并行性和高通量等特點,在生物分子信息獲取,特別是生物基因組的再測序、基因多態(tài)性的信息檢測和基因表達監(jiān)測等方面得到了快速的發(fā)展和應(yīng)用。DNA微陣列技術(shù)與WD基因高度遺傳異質(zhì)性的特點相契合,是一種極具潛力的WD基因檢測工具。2003年,Baner等[16]采用等位基因特異性封閉探針(allele-specific padlock probes)結(jié)合DNA微陣列技術(shù)對75例歐美裔WD患者13個基因突變及多態(tài)位點進行檢測,經(jīng)DNA測,序結(jié)果證實其準確率達100%。首次證實了該技術(shù)用于WD基因診斷的可行性。Harmut等開發(fā)了一種可以檢測60種WD基因突變的DNA微陣列芯片,但仍不能包含一些少見的和新發(fā)現(xiàn)的突變[17]。因此,該技術(shù)目前尚處于研究探索階段,加之建立DNA微陣列技術(shù)平臺投入不菲,其面向臨床應(yīng)用尚需待以時日。
4結(jié)語
隨著“人類基因組計劃”的完成和“后基因組計劃”的實施(即是對基因功能的研究和基因與人體疾病關(guān)系的研究),分子生物學(xué)技術(shù)將會越來越普及、方便地運用到基因診斷領(lǐng)域?,F(xiàn)代生物科學(xué)和其他學(xué)科技術(shù)的不斷發(fā)展和完善,在不久的將來,即可把所有的基因都固定于1塊芯片上時,就成了一塊多基因疾病檢測的萬能芯片,它可適用于任何多基因疾病的檢測,為臨床檢測工作帶來極大的便利??傊?,分子生物學(xué)和分子遺傳學(xué)的飛速發(fā)展必將極大的促進基因診斷技術(shù)的進步。有理由相信,以基因診斷為基礎(chǔ)的基因治療必將成為人類治療自身疾病的主流技術(shù),并極大地促進人類衛(wèi)生事業(yè)的進步。
參考文獻
[1] Mukherjee S,Mukhopadhyay A,Chaudhuri K.el a1.Analysis of haemophilia B database and strategies for identification of common point mutations in the factor IX gene.Haemophilia,2003,9:187-192.
[2] Carmen E,Pilar C,Satumino H,et al,Molecular anMyms in hemophilia B families:identification of six new mutations in factor IX gene.Haematologiea,2003,88:235-236.
[3] Tagariello G,Belvini D,Salviato R,el a1.The Italian haemophilia B mutation database:n tool for genetic counselling,carrier deteetion and prenatal diagnosis Rosanna Di Gaelano.Blood Transfus,2007,5:158-163.
[4] 王學(xué)鋒,劉元肪,劉湘帆,等.血友病的攜帶者與產(chǎn)前分子診斷.中華檢驗醫(yī)學(xué)雜志,2003,26:540-542.
[5] 王莉,廖世秀,王應(yīng)太等,應(yīng)用兩種方法對血友病B家系進行產(chǎn)前基因診斷[J]. 中華血液學(xué)雜志2010,31(3):192-195.
[6] Baig SM.Molecular diagnosis of beta-thalassemia by mul-tiplex ARMS-PCR:a cost effective method for developing count ries 1ike Pakistan[J].Prenat Diagn,2007,27(6):580.
[7] 文婕,朱寶生,劉培玲等,9例地中海貧血患者的基因診斷研究[J],中國產(chǎn)前診斷雜志.2009,11:9-14
[8] Zeren F.Preliminary Data on Preimplantation Genetic Diagnosis for Hemoglobinopathies in Turkey[J].Hemoglobin. 2007,31(2):273.
[9] Bang-Ce Y,Hongqiong L.Zhuanfong Z,et a1.Simultaneous detection of alpha-thalassemia and beta-thalassemiaby oligonucleotide microarray [J].Haematologica,2004,89(8):101.
[10] Kohli S,Saxena R,Thomas E,et al.Prenatal diagnosis of phenylketonuria[J]. Indian J Med,2005,122:400-403
[11] 宋,瞿宇晉,楊艷玲,等.中國北方地區(qū)苯丙氨酸羥化酶基因的突變構(gòu)成[J].中華醫(yī)學(xué)遺傳學(xué)雜志,2007,24:241-246.
[12] 瞿宇晉,宋.苯酮尿癥的分子研究及其基因型-表型相關(guān)性的研究進展[J].國際兒科學(xué)雜志,2006,1:23-26.
[13] Ala A,Walker AP,Ashkan K,et a1.Wilson's disease.Lancet,2007,369:397-408.
[14 ]胡紀源,呂達平,王共強,等.肝豆狀核變性的臨床誤診研究.中華醫(yī)學(xué)雜志,2001,81(11):642-644.
近年來,隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展,靶向化療藥物的不斷出現(xiàn),聯(lián)合化療以及造血干細胞移植的不斷改進,兒童急性淋巴細胞白血?。╝cutelymphoblasticleukemia,ALL)的療效顯著提高,其長期生存率可達90%[1]。盡管如此,仍有15%~20%兒童ALL出現(xiàn)復(fù)發(fā),并成為ALL患兒獲得長期生存的主要障礙和死亡的重要原因。因此,進一步尋找與復(fù)發(fā)ALL預(yù)后相關(guān)的分子遺傳學(xué)異常是未來的研究方向。2009年,DenBoer等[2]和Mullighan等[3]首次發(fā)現(xiàn)約有15%~19%遺傳學(xué)分型不明的B-ALL患兒基因表達譜與BCR-ABL1陽性ALL患兒相似,預(yù)后也與其相似,將其稱為Ph-likeALL,其基因組學(xué)改變的共同特征為存在細胞因子受體基因突變和激酶信號通路異?;罨?,針對這些信號通路的激酶抑制劑已經(jīng)使部分患者獲得了更好療效[4]。本文就近年來兒童Ph-likeALL的研究進展作一綜述。
1Ph-likeALL的基因改變與發(fā)病機制
1.1JAK激酶通路基因異常
1.1.1CRLF2基因重排與過表達
CRLF2(cytokinereceptor-likefactor2)基因位于性染色體Xp22.3或Yp11.3,編碼細胞因子受體樣因子-2,也稱胸腺基質(zhì)淋巴細胞生成素受體(thymicstromallymphopoietinreceptor,TSLPR)。TSLPR是一種I型細胞因子受體,與配體TSLP結(jié)合后可與白介素7受體(IL-7R)的α鏈形成異源二聚物,啟動下游的JAK-STAT信號通路,參與淋巴細胞增殖的調(diào)控[2,5]。42%的兒童Ph-likeALL存在CRLF2基因異常,以易位最常見,主要形成IGH-CRLF2和P2RY8-CRLF2兩種重排基因,導(dǎo)致CRLF2過表達[6]。部分Ph-likeALL存在其他未知因素導(dǎo)致CRLF2過表達[7]。而CRLF2過表達將持續(xù)活化下游JAK-STAT信號通路,導(dǎo)致白血病細胞持續(xù)增殖。此外,CRLF2的F232C點突變(第232位氨基酸由半胱氨酸代替苯丙氨酸)可促使非配體依賴性的同源二聚體形成而異?;罨掠涡盘柾穮⑴c白血病發(fā)生[8]。值得注意的是,CRLF2-IL7R-JAK-STAT通路激活并非僅存在于Ph-likeALL,約60%唐氏綜合征ALL患兒也存在此通路異常活化[9]。
1.1.2JAK基因突變與重排
CRLF2過表達的Ph-likeALL中,約50%伴有JAK基因突變,以JAK2R683突變最多見[8,10]。JAK基因突變一方面導(dǎo)致CRLF2或IL-7R發(fā)生激活突變,另一方面使編碼抑制JAK的接頭蛋白LNK的SH2B3基因發(fā)生失活性突變,從而活化JAK-STAT信號通路,這亦提示CRLF2的過表達和JAK基因突變在活化JAK-STAT信號通路中有協(xié)同作用[4]。在兒童Ph-likeALL中,JAK基因家族除發(fā)生突變,約5%存在JAK2基因重排。目前文獻報道共計10種基因與JAK2形成融合基因,包括PAX5-JAK2、BCR-JAK2、ETV6-JAK2、SSBP2-JAK2、ATF7IP-JAK2、EBF1-JAK2、PPFIBP1-JAK2、STRN3-JAK2、TERF2-JAK2和TPR-JAK2,其產(chǎn)生的融合蛋白保留JAK2的激酶區(qū)域并持續(xù)激活,導(dǎo)致JAK-STAT信號通路持續(xù)活化[11]。
1.1.3紅細胞生成素受體基因重排
紅細胞生成素受體(erythropoietinreceptor,EPOR)基因重排見于4%的兒童Ph-likeALL,主要形成EPOR-IGH、EPOR-IGK和EPOR-LAIR1融合基因,即EPOR基因易位到免疫球蛋白重鏈(IgH)或輕鏈(IgK)的增強子區(qū)和LAIR1的上游區(qū)域,這一改變導(dǎo)致截短型EPOR過度表達,對EPO呈高敏感,激活JAK-STAT信號通路,早期參與白血病的形成[12]。
1.2ABL激酶通路基因異常
不同于JAK通路基因的異常,ABL基因異常只涉及重排。約14%的兒童Ph-likeALL存在ABL家族基因重排,包括ABL1、ABL2、PDGFRB及CSF1R基因,這些基因雖然存在眾多且不確定的伙伴基因(見表1),但其轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)與功能均與BCR-ABL融合蛋白類似,可使酪氨酸激酶異?;罨?,導(dǎo)致細胞持續(xù)增殖。PDGFRB(platelet-derivedgrowthfactorreceptorβ)基因編碼血小板衍生生長因子受體β,其為Ⅲ型受體酪氨酸激酶家族的一員[14]。PDGFRB重排最早在骨髓增殖性腫瘤中發(fā)現(xiàn),但目前發(fā)現(xiàn)ALL中也有PDGFRB特征性重排,以EBF1(earlyB-cellfactor1)-PDGFRB融合基因最常見。EBF1是B系淋巴細胞分化必需的轉(zhuǎn)錄因子,EBF1的編碼區(qū)與PDGFRB的羧基端融合,一方面影響EBF1的正常功能,使細胞分化停滯于淋系B前體細胞階段,另一方面致PDGFRB過表達,導(dǎo)致細胞持續(xù)增殖[13]。集落刺激因子1受體(colonystimulatingfactor1receptor,CSF1R)基因是巨噬細胞集落刺激因子(macrophagecolonystimulatingfactor,M-CSF)受體的編碼基因,其激活見于粒單核細胞白血病,而在Ph-likeALL中CSF1R可與單鏈DNA結(jié)合蛋白基因SSBP2形成SSBP2-CSF1R融合基因,持續(xù)的細胞因子受體信號可使SSBP2被ABL1磷酸化而參與腫瘤形成[15]。
1.3淋系轉(zhuǎn)錄因子基因異常
淋系轉(zhuǎn)錄因子基因主要包括EBF1、PAX5和IKZF1[11]。IKZF1編碼的鋅指轉(zhuǎn)錄因子IKAROS是淋巴細胞發(fā)育、分化過程中的一種重要轉(zhuǎn)錄因子。50%~70%的Ph+和PhlikeB-ALL存在IKZF1的遺傳學(xué)改變[16],主要為IKZF1的單等位基因丟失、內(nèi)部外顯子缺失和移碼、錯義突變,導(dǎo)致IKROS劑量不足或產(chǎn)生突變型IKROS,從而使B細胞發(fā)育停滯,同時增強激酶依賴的細胞增殖和更新[17]。此外,突變型IKROS自身蛋白功能受損的同時還可以顯性失活的方式影響正常IKAROS。Witkowski等[18]研究發(fā)現(xiàn)IKZF1基因突變可激活B-ALL中大量與細胞增殖和耐藥相關(guān)的基因,但具體機制仍不明確。PAX5和EBF1基因也是B細胞發(fā)育早期所需的轉(zhuǎn)錄因子,其與激酶基因易位形成融合基因如PAX5-JAK2、EBF1-JAK2、EBF1-PDGFRB,不僅阻滯細胞分化,同時亦促進細胞增殖[19]。
1.4其他基因異常
在Ph-likeALL中,SH2B3基因的失活性突變導(dǎo)致銜接蛋白LNK量減少,刺激IL7激活JAK-STAT信號通路,導(dǎo)致細胞持續(xù)增殖[20]。IL-7R、FLT3和IL2RB基因的突變也可激活細胞因子受體參與Ph-likeALL的形成。Ras信號通路突變包括NRAS、KRAS、PTPN11和NF1突變,發(fā)生在4%的兒童Ph-likeALL[5]。GATA3蛋白是一種具有結(jié)合GATA序列高度保守鋅指結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄因子。全基因組關(guān)聯(lián)分析研究(genome-wideassociationstudy,GWAS)發(fā)現(xiàn)兒童Ph-likeALL中GATA3rs3824662單核苷酸多態(tài)性(SNP)明顯不平衡,其中A等位基因表達率更高[21]。rs3824662A等位基因不僅致GATA3mRNA表達更高,且多伴隨CRLF2異常、JAK突變及IKZF1缺失,但導(dǎo)致Ph-likeALL發(fā)生的具體機制目前仍不明確。
2Ph-likeALL的臨床特征
不同年齡階段Ph-likeALL的發(fā)生率不同,在兒童、青少年、年輕成人、成年人及老年人ALL的發(fā)生率分別為10%~15%,21%,27%、20.4%和24%[5,22]。在兒童Ph-likeALL人群中,大年齡組患兒所占比例更高,男:女之比為1.5:1,而且西班牙裔發(fā)病率更高[2,5,21]。兒童Ph-likeALL初診時外周血白細胞總數(shù)偏高,多超過100×109/L[5];早期治療反應(yīng)不佳,誘導(dǎo)化療第19天及誘導(dǎo)結(jié)束時MRD水平均較非Ph-likeALL組更高[23]。有研究發(fā)現(xiàn),存在EBF1-PDGFRB重排的ALL患兒更易發(fā)生誘導(dǎo)化療失敗[24]。多項研究證實,兒童Ph-likeALL具有高復(fù)發(fā)率和不良預(yù)后的特點[5,25]。Roberts等[5]以1725名ALL患者為研究對象,發(fā)現(xiàn)各年齡段的Ph-likeALL患兒5年無事件生存(event-freesurvival,EFS)率顯著低于非Ph-likeALL組。美國兒童腫瘤協(xié)作組(Children'sOncologyGroup,COG)對772例高危組兒童ALL進行隨訪,Ph-likeALL組5年EFS明顯低于非Ph-likeALL組[10]。此外,各種基因改變類型的Ph-likeALL的預(yù)后也不同,以發(fā)生JAK2和EPOR重排的生存率更低,伴隨IKZF1異常的Ph-likeALL預(yù)后更差[5]。美國St.Jude兒童醫(yī)院隨訪344例兒童ALL,依據(jù)誘導(dǎo)化療第19天和46天MRD水平調(diào)整危險度,高危組患兒優(yōu)先接受造血干細胞移植治療,雖然結(jié)果顯示Ph-likeALL組與非Ph-likeALL組的EFS差異無統(tǒng)計學(xué)意義,但是Ph-likeALL患兒進入高危組以及接受造血干細胞移植患兒的比例較高[23]。
3Ph-likeALL的診斷兒童
Ph-likeALL的分子生物學(xué)改變呈現(xiàn)高度異質(zhì)性使其診斷充滿挑戰(zhàn),目前尚無統(tǒng)一的診斷標準。美國St.Jude兒童醫(yī)院對所有新診斷的ALL采用二代測序方法篩選Ph-likeALL,英國研究中心對于早期化療效果差的ALL進行ABL相關(guān)重排基因檢測,COG利用良好驗證性的基因芯片對所有新診斷的高危組ALL進行初步篩選,陽性者在誘導(dǎo)化療中進行基因檢測驗證。最早Ph-likeALL的診斷是通過分析基因表達譜與Ph+ALL的相似性來確定,但這較大程度依賴基因芯片的選擇,而選擇不同基因組分析表達譜的結(jié)果將會不一致,使其臨床應(yīng)用受到限制。高通量新一代測序雖可檢測出完整的基因突變,展示基因表達譜,但其昂貴的費用及高度依賴生物信息技術(shù)使其不能廣泛推廣。而核型分析、FISH、多重PCR等技術(shù)只能檢測到部分異?;颉ap等[25]針對一些常見的靶向融合轉(zhuǎn)錄子測序有效檢測到Ph-likeALL眾多異?;颉T赑h-likeALL的診斷中明確異?;罨募っ感盘柾酚兄诎邢蛩幬锏倪x擇。采用流式細胞術(shù)分析JAK2下游的STAT5和ABL下游的CRKL磷酸化水平不僅可明確異常激活信號通路,還能繞過特定遺傳學(xué)病變的診斷困境,同時分析酪氨酸激酶抑制劑(tyrosinekinaseinhibitors,TKIs)治療前后的相關(guān)下游分子磷酸化水平可預(yù)測TKIs治療反應(yīng)能力。此外,兒童Ph-likeALL最常見的分子遺傳學(xué)改變?yōu)镃RLF2的異常表達。正常情況下CRLF2蛋白不會在B細胞中表達,因此可將CRLF2抗體加入到ALL免疫表型的分析中,并且通過FISH、多重PCR、多重交聯(lián)探針擴增以及基因組芯片等驗證其基因改變類型。
4Ph-likeALL的治療
Ph-likeALL中約90%存在激酶異常激活,主要為ABL和JAK激酶通路基因異常,因此TKIs治療Ph-likeALL有較好的前景[5,26-28]。ABL抑制劑伊馬替尼(imatinib)、達沙替尼(dasatinib)適用于發(fā)生ABL1、ABL2、PDGFRB或CSF1R重排者,JAK抑制劑魯索利替尼(ruxolitinib)可有效抑制JAK-STAT信號通路的異常激活,存在ETV6-NTRK3融合基因者對ALK抑制劑克里唑替尼(Crizotinib)敏感[5,13,29]。Weston等[28]報道1例伴EBF1-PDGRFB易位的10歲男性ALL患兒在常規(guī)化療效果不佳后加用伊馬替尼,骨髓迅速緩解并持續(xù)完全緩解超過1年。Kobayashi等[30]報道1例達沙替尼單藥成功治療兒童Ph-likeALL。Roberts等[5]對12例接受TKIs治療的Ph-likeALL隨訪,11例獲良好療效。但TKIs治療Ph-likeALL的有效性及安全性還需進一步研究。COG正在進行兩項臨床試驗以檢驗BFM方案鞏固治療階段加入達沙替尼治療ABL重排Ph-likeALL的療效,并評估魯索利替尼聯(lián)合化療治療JAK-STAT通路異常激活的Ph-likeALL的療效,以尋找魯索利替尼最佳劑量。2015年中國兒童癌癥協(xié)作組(ChineseChildrenCancerGroup,CCCG)啟動ALL2015研究方案(CCCG-ALL-2015),亦將TKIs治療Ph-likeALL納入臨床試驗中。Ph-likeALL中CRLF2重排除涉及JAK-STAT外,還有PI3K、mTOR和BCL2信號通路的異常激活,針對這些信號通路的抑制劑正在進行相關(guān)的臨床前和臨床研究[29,31-32]。也有針對Ras信號通路抑制劑治療Ph-likeALL的早期臨床試驗[33]。Tasian等[34]對Ph-likeALL小鼠模型進行研究,發(fā)現(xiàn)PI3K/mTOR(phosphoinosmde-3-kinase/themammaliantargetofrapamycin)抑制劑gedatolisib聯(lián)合魯索利替尼或達沙替尼的治療效果優(yōu)于單藥治療,能更大程度抑制白血病細胞增殖。雖然TKIs治療Ph-likeALL顯示良好的研究前景,但接受TKIs治療后仍可能復(fù)發(fā)或死亡[35]。在細胞株和小鼠模型中發(fā)現(xiàn),對于JAK抑制劑治療效果差者使用熱休克蛋白90(heat-shockprotein90,HSP90)抑制劑可成功抑制白血病細胞增殖及下游信號通路活化[36-37]。在IKZF1突變致白血病的小鼠模型中,維A酸可改善TKIs的耐藥并同時增強TKIs的活性[38]。然而,HSP90抑制劑及維A酸能否用于臨床需進一步研究。
1 常用白血病MRD檢測方法的研究進展
1.1 分子生物學(xué)方法:遺傳學(xué)的改變,包括染色體易位/缺失、基因突變等是白血病發(fā)生的基礎(chǔ),其所導(dǎo)致的正?;虮磉_調(diào)控紊亂和功能異常是白血病發(fā)生的主要原因。異常的遺傳學(xué)改變,已成為急性白血病臨床檢驗資料的重要組成部分。
實時定量聚合酶鏈反應(yīng)( RQ-PCR ) 方法結(jié)合了PCR和熒光探針兩種技術(shù),通過定量檢測白血病細胞中標志性基因?qū)崟r觀測MRD,是目前檢測MRD最為敏感的方法,靈敏度可達10-4-10-5,已成為臨床實驗室建立MRD檢測方法的首選。其檢測的基因標志包括:(1)染色體異位形成的融合基因。如t(9:22), t(15;17),inv(16), and t(8;21),T 細胞受體(T-cell receptor ,TCR)重排等,常見的融合基因包括: TEL /AML1、BCR /ABL、E2A /PBX1、MLL /AF4等。(2)在白血病中表達增高的腫瘤基因(如PRAME、 WTI 、PRAME、NPM1、STC- 1 等基因。(3)發(fā)生突變的基因(如FLT3 /ITD)。融合基因直接反映了白血病的病理特征,他在疾病發(fā)展過程中比較穩(wěn)定,以其作為PCR檢測MRD的分子標志具有特異性強、敏感度高的優(yōu)點[2]。但是這些檢查不僅價格昂貴,其檢測的標本為RNA,存在不易保存,結(jié)果不穩(wěn)定的缺點。更令人遺憾的是,由于白血病是一組異質(zhì)性很大的惡性血液病,各亞型之間遺傳背景不同,這些遺傳學(xué)基因標志只能覆蓋1/3的白血病類型,還有2/3類型的白血病不具備遺傳學(xué)基因標志,無法在臨床上進行MRD的檢測。即使聯(lián)合應(yīng)用多種基因仍有40%~50%的患者無法找到適當?shù)幕驑酥緳z測MRD,使其疾病狀態(tài)缺乏準確的判斷依據(jù)。
1.2流式細胞術(shù)( FCM):FCM是通過檢測在正常細胞上不表達或低表達而在白血病細胞上表達或高表達的白血病相關(guān)免疫表型來定量檢測MRD,能夠準確定量殘留白血病細胞數(shù),并且還能了解殘留白血病細胞的凋亡情況[3]。其優(yōu)勢是每秒可檢測5 000~10 000個細胞,并能用計算機記錄處理,快速地對各個細胞進行多參數(shù)定量分析,靈敏度達到10- 4。但應(yīng)用此法必須要對患者初發(fā)時的免疫表型特征有詳盡了解,以便選擇適當?shù)臉酥緳z測MRD。因為白血病細胞與正常細胞相比, 通常低達10- 5~10- 6, 可能低于FCM檢測范圍而使這種方法缺乏特異性; 而且隨著病程發(fā)展, 細胞表面的抗原發(fā)生改變, 會導(dǎo)致假陰性結(jié)果。
2 異常DNA甲基化檢測白血病MRD的臨床研究進展
DNA甲基化是指在DNA序列不變的情況下,通過影響基因轉(zhuǎn)錄活性以調(diào)控基因的表達。DNA甲基化作為一種表觀遺傳學(xué)改變與白血病的發(fā)生密切相關(guān),在不改變遺傳信息的前提下導(dǎo)致細胞遺傳特性改變,作為腫瘤性疾病"二次打擊"經(jīng)典假說的重要補充,已成為白血病研究的新熱點。DNA異常高甲基化導(dǎo)致抑癌基因的失活在白血病發(fā)生發(fā)展、診斷、監(jiān)測微小殘留病、預(yù)測病情以及指導(dǎo)治療方面都有重要作用,這些表觀遺傳學(xué)標志作為MRD監(jiān)測標志物的臨床研究逐漸引起大家的關(guān)注。
P15基因甲基化與白血病的關(guān)系目前研究最為深入。73%~93%的急性髓系白血病(AML)和57%的急性淋巴細胞白血病(ALL)患者發(fā)生p15基因高甲基化,且持續(xù)p15基因高甲基化預(yù)示疾病復(fù)發(fā)。與p15基因甲基化患者相比,p15基因非甲基化患者5年DFS明顯延長(15% v 62.5%;p=0.02)[4]。
Au等[5]檢測了l7例t-MDS/AMI 患者,l5例存在pl5甲基化。其中5例在發(fā)展為治療相關(guān)的t-MDS/AML前即已存在pl5甲基化,最早為兩年前。提示pl5甲基化發(fā)生在t-MDS/AMI 早期,檢測p15甲基化有助于判斷預(yù)后、指導(dǎo)治療。在一組65例急性早幼粒細胞白血病的研究中,31例存在p15甲基化的患者5年無病生存率僅為29.64% ,顯著低于34例無甲基化的患者79%。p15基因甲基化與預(yù)后不良相關(guān)。
Id4和zo-1是我室新發(fā)現(xiàn)的兩個血液系統(tǒng)相關(guān)候選基因,并對其在白血病發(fā)生、復(fù)發(fā)中的作用及應(yīng)用于MRD檢測進行了系列基礎(chǔ)與臨床研究。
采用MS-PCR的方法對完全緩解期白血病患者骨髓標本檢測id4基因甲基化狀態(tài),結(jié)果發(fā)現(xiàn):(1)58例完全緩解的急性白血病人MRD的檢出率為41%,MRD陽性的患者12個月內(nèi)復(fù)發(fā)率為62.5%,而非甲基化的患者12個月內(nèi)復(fù)發(fā)率僅為10%。(2)16例異基因外周血干細胞移植后的白血病患者中,5例檢測到MRD的患者中有4例在1年的隨訪期出現(xiàn)復(fù)發(fā),而11例移植后MRD持續(xù)陰性的患者無一例復(fù)發(fā)。
研究對26例完全緩解的急性白血病患者進行zo-1基因甲基化檢測,MRD檢出率為34.6%,MRD陽性的患者12個月內(nèi)復(fù)發(fā)率為57.1%,而非甲基化的患者12個月內(nèi)復(fù)發(fā)率僅為15.4%,MRD陽性病人復(fù)發(fā)率明顯高于陰性者。Id4和zo-1基因甲基化檢測可能成為急性白血病新的生物標記用于預(yù)測疾病的預(yù)后以及復(fù)發(fā)。
隨著PCR 技術(shù)的進步,將實時定量PCR(real-time PCR)與MSP 結(jié)合提高了甲基化分析檢測的特異性和敏感性。高敏感性的甲基化定量PCR為MRD檢測開辟了另一種解決方法。甲基化定量水平的變化對于細胞修復(fù)、腫瘤預(yù)后、腫瘤化療后的耐藥等提供了新的研究指標,可以從另一個層面上揭示其發(fā)生機制。因此,甲基化定量PCR技術(shù)被應(yīng)用與臨床各領(lǐng)域的研究。
Shuchi等[6]以啟動子區(qū)高甲基化狀態(tài)的雌激素受體α(estrogen receptor α;ER-α)和 p15INT4B 基因做為MRD標志,采用定量甲基化特異性PCR對180例急性白血病患者骨髓標本進行檢測,結(jié)果發(fā)現(xiàn):(1)臨床緩解期的AML患者中, ER-α和p15INT4B基因啟動子區(qū)呈現(xiàn)高甲基化狀態(tài)的患者較低甲基化狀態(tài)的患者有更高的復(fù)發(fā)風險,而且ER-α和p15INT4B基因啟動子區(qū)甲基化水平的增高與患者無病生存期(disease free survival,DFS)縮短有明顯相關(guān)性。(2)對5名兒童ALL患者ER-α基因啟動子區(qū)甲基化程度進行了自誘導(dǎo)緩解后的追蹤檢測,結(jié)果提示疾病復(fù)發(fā)狀態(tài)較緩解狀態(tài)ER-α基因啟動子甲基化水平增加。其結(jié)果與目前常用的MRD監(jiān)測標志TCR/免疫球蛋白重排水平結(jié)果基本一致。
另一研究以啟動子區(qū)高甲基化狀態(tài)的p73、p15、p57KIP2基因為MRD標志,通過對199例Ph染色體和MLL陰性的處于完全緩解狀態(tài)(complete remission,CR)的成人ALL標本進行定量甲基化特異性PCR檢測,研究結(jié)果提示p73基因啟動子區(qū)甲基化水平與第一次CR持續(xù)時間及無病生存期(DFS)及總生存期(overall survival, OS)縮短間有顯著相關(guān)性[7]。因此,特定基因的定量甲基化PCR檢測有可能成為一種評估急性白血病復(fù)發(fā)風險及MRD檢測的有效手段。
結(jié)語
白血病作為一種惡性腫瘤,復(fù)發(fā)是影響其患者生存的主要問題?;颊唧w內(nèi)白血病微量殘留病是復(fù)發(fā)的主要根源,對患者進行微量殘留病監(jiān)測在白血病的治療和預(yù)后判斷中具有非常重要的意義。遺憾的是,由于絕大多數(shù)患者缺乏明確的遺傳標記作為早期檢測和準確評估MRD的標志,在臨床上常因治療不足導(dǎo)致疾病復(fù)發(fā)或治療過度引起嚴重并發(fā)癥,絕大多數(shù)患者在發(fā)病后1~3年內(nèi)死亡。因此,要在白血病MRD早期檢測和指導(dǎo)治療上有所突破,就必須尋找能夠早期診斷白血病MRD的特異性強、通用性好的分子標志物。DNA 甲基化作為腫瘤相關(guān)標記,與遺傳學(xué)標記、細胞表面抗體等標志具有更多的優(yōu)勢。首先,臨床常規(guī)的腫瘤標記檢測以蛋白或者RNA為對象,必須采集新鮮樣本以確定檢測結(jié)果的準確性。而甲基化檢測則以DNA 為樣本,很容易從各種體液中,甚至石蠟包埋組織中得到,極大地擴展了研究資源。其次,甲基化以DNA作為研究對象,較RNA 和蛋白更穩(wěn)定,更容易保存。進而保證了檢測結(jié)果的可靠性。因此,DNA甲基化定量水平的變化對于腫瘤預(yù)后、腫瘤化療后的耐藥等提供了新的研究指標,可以從另一個層面上揭示其發(fā)生機制。
參考文獻
[1] KrugU, GanserA, KoefflerHP. Tumor suppressor genes nnormal and m alignant hematopoiesis. Oncogene 2002; 21: 3475-95.
[2] Mitelman F, Johansson B, Mertens F. The impact of translocations and gene fusions on cancer causation. Nat Rev Cancer, 2007, 7:233-245.
[3] Szczepaski T, van der Velden VH, van Dongen JJ. Flow-cytometric immunophenotyping of normal and m alignant lymphocytes. Clin Chem Lab Med, 2006, 44: 775-796.
[4] Teofili L, Martini M, Luongo M, et al. Hypermethylation of CpG islands in the promoter region of p15(INK4b) in acute promyelocytic leukemia represses p15(INK4b) expression and correlates with poor prognosis. Leukemia 2003;17:919-24.
[5] Christiansen DH, Andersen MK, Pedersen-Bjergaard J. Methylation ofp15INK4B is common, is associated with deletion of genes on chromosome arm 7q and predicts a poor prognosis in therapy-related myelodysplasiaandacute myeloid leukemia. Leukemia 2003;17: 1813-9.
流行病學(xué)研究證實,高血壓、糖尿病、高脂血癥、同型半胱氨酸血癥、C反應(yīng)蛋白增加、纖維蛋白原升高、吸煙、肥胖、呼吸睡眠暫停、長期慢性感染、卒中、反復(fù)發(fā)作的短暫性腦缺血發(fā)作和缺血性心臟病等是血管病變的危險因素,也是CSVD與VaD共同的危險因素?。對CSVD和VaD的危險因素進行遺傳學(xué)研究,進而對其進行有效干預(yù)和一級預(yù)防對避免卒中和VaD具有重要意義。
基金項目:國家自然科學(xué)基金(1160472);廣西科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計劃項目:(桂科攻1550054-5);柳州市科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)計劃:(201F010401)11脂質(zhì)代謝異常脂質(zhì)代謝異常是CSVD和VaD的共同危險因素。分子遺傳學(xué)研究發(fā)現(xiàn),膽固醇從頭合成的調(diào)節(jié)劑--固醇轉(zhuǎn)錄因子調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白1等位基因攜帶者患癡呆的風險更高;在癡呆患者中,膽固醇"24S-羥化酶的水平有顯著改變M。而在CSVD中,高膽固醇水平對于腦小血管的影響顯而易見,其直接促成腦血管的脂質(zhì)透明變性,進而引起腦的小血管病變M。
另外一個與癡呆相關(guān)的基因是載脂蛋白E4(apolipopro-teinE4,apoE4)的等位基因,它與其他風險因素協(xié)同作用直接影響CSVD。上海的一項調(diào)查研究證實,VaD患者apoE4出現(xiàn)的頻率顯著高于正常對照組6。另一項研究表明,apoE4的基因多態(tài)性與20%的VaD有關(guān)。一項關(guān)于中國人VaD與apoE4關(guān)聯(lián)性的薈萃分析表明,apoE4基因多態(tài)性與中國VaD患者的發(fā)病相關(guān),研究還指出apoE4的等位基因增加患VaD的風險,而apoE的等位基因有防止VaD的作用。
基質(zhì)金屬蛋白酶(matrixmetalloproteinase,MMPs)的功能是重構(gòu)組織損傷和修復(fù)過程中的細胞外基質(zhì)。目前為止,此家族有名成員與VaD相關(guān)。與VaD相關(guān)的MMP4基因啟動子位于(1G/2G,-1607bp),由于鳥嘌呤的插入或缺失,致使2G等位基因和基因型的存在(2G2G和1G2G),進而增強轉(zhuǎn)錄相關(guān)基因的活性[1647]。研究表明,與AD患者及正常對照組相比,VaD患者腦脊液中MMP~9的水平明顯升高,進一步分析發(fā)現(xiàn),MMPs的三種啟動子位點合并基因型能增強VaD的易患性。
12血管血壓因素腦血管出血或梗死與患者的凝血功能息息相關(guān),纖維蛋白原和凝血因子在其中扮演著重要角色。纖維蛋白原基因多態(tài)性基因型A與梗死風險相關(guān),隨著纖維蛋白原水平的升高,VaD的風險明顯升高。研究表明,纖維蛋白原基因啟動子A等位基因?qū)⒃黾忧幌缎阅X梗死的風險。在凝血因子MVal4Leu的多態(tài)性研究中,M的纈氨酸等位基因通過增加纖維蛋白的溶解阻力,增加血栓形成風險。凝血因子V、凝血酶原、纖維蛋白原、纖溶酶激活物 以及其他蛋白抑制劑與非遺傳性小血管梗死和VaD的風險相關(guān)62。白細胞介素6和細胞間黏附分子1基因的多態(tài)性與缺血性腦梗死顯著相關(guān),其組合更增加了缺血性腦梗死的發(fā)生風險2。血管內(nèi)皮型一氣化氮合酶有增加不完全皮質(zhì)下梗死和VaD的風險。關(guān)于血管內(nèi)皮型一氣化氮合酶基因型G94T和94TT的多態(tài)性研究表明,兩者與亞甲基四氫葉酸還原酶(methylenetetrahydrofolatereductase,MTHFR)的C677TT多態(tài)性及血管緊張素轉(zhuǎn)換酶的D/D基因型協(xié)同關(guān)聯(lián),增加缺血性腦梗死的風險,可與高血壓、糖尿病、吸煙、酗酒等進一步產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。
血管緊張素轉(zhuǎn)換酶的D/D基因型和MTHFR的C677TT基因型與不完全皮質(zhì)下梗死及VaD的發(fā)病相關(guān),認為其是腦白質(zhì)病變的獨立危險因素,與腦白質(zhì)的改變以及認知功能衰退密切相關(guān)M。此外,MTHFR的C677TT基因型與血管緊張素轉(zhuǎn)換酶的D/D基因型表現(xiàn)出協(xié)同效應(yīng)。但目前關(guān)于血管緊張素轉(zhuǎn)換酶D/D基因型與腦卒中及VaD的研究尚存在爭議,這可能是由種族差異或其他協(xié)同因素造成的,也可能是樣本量的問題。
1炎癥與氣化應(yīng)激因素同型半胱氨酸水平的升高可產(chǎn)生過多的活性氣并抑制一氣化氮合酶,進而造成血管功能障礙;同時同型半胱氨酸又促進脂蛋白a與纖維蛋白結(jié)合,產(chǎn)生自由基,促進低密度脂蛋白氣化,進一步導(dǎo)致卒中發(fā)作和VaD發(fā)生。
MTHFR是同型半胱氨酸代謝的主要酶類之一。MTHFRC677T的多態(tài)性與年輕患者的腦缺血相關(guān),其TT型基因與無癥狀腦梗死及腦白質(zhì)病變相關(guān)2。
血小板內(nèi)皮細胞黏附分子1是白細胞跨內(nèi)皮遷移的關(guān)鍵介質(zhì),其基因的多態(tài)性是冠狀動脈疾病與血清血小板內(nèi)皮細胞黏附分子1水平的共同風險因素,其水平的升高增加了腦梗死的風險,可能與VaD發(fā)病及再次加重相關(guān)。
谷胱甘肽-轉(zhuǎn)移酶1具有抗氣化應(yīng)激作用,其外顯子4(Ala140Asp和Glu155Glu)是基因的兩個錯義突變。研究表明,谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶1Ala140Asp多態(tài)性降低了酶的活性,降低了抗氣化應(yīng)激的作用,增加了腦梗死和VaD的易患風險。
14其他研究證實,新發(fā)現(xiàn)的17q25基因位點與缺血性卒中的白質(zhì)高信號相關(guān),特別是與rs994的多態(tài)性有關(guān)。同時此研究進一步說明,17q25單核苷酸的多態(tài)性與腔隙性腦梗死并無關(guān)聯(lián)。雖然17q25基因位點與白質(zhì)高信號有關(guān),但并不是通過責任血管和小血管促進梗死發(fā)生,具體原因還未見相關(guān)報道。
最近的一項全基因組關(guān)聯(lián)研究也未發(fā)現(xiàn)VaD與散發(fā)性CSVD間存在確定的遺傳關(guān)聯(lián)。研究表明,腫瘤壞死因子基因的啟動子(C-770T的T序列和TTGAT)表達的降低可增加女性患VaD的易患性。非受體酪氨酸激酶SYK基因的內(nèi)含子的rs290227多態(tài)性增加患VaD風險。對血小板白細胞C激酶底物同源性結(jié)構(gòu)域B家族2成員的相關(guān)性研究也傾向于其對VaD有遺傳易患性。
2單基因遺傳性CSVD與VaD的遺傳學(xué)研究
單基因遺傳性CSVD主要有家族性淀粉樣腦血管病(familialcerebralamyloidangiopathy,FCAA)、伴有皮質(zhì)下梗死
和白質(zhì)腦病的常染色體顯性遺傳性腦動脈?。╟erebralautosomaldominantarteriopathywithsubcorticalinfarctsandleukoen-cephalopathy,CADASIL)、伴有皮質(zhì)下梗死和白質(zhì)腦病的常染色體隱性遺傳性腦動脈病(cerebralautosomalrecessivearteri-opathywithsubcorticalinfarctsandleukoencephalopathy,CARA-
SIL)、伴視網(wǎng)膜病的遺傳性小血管病、彌漫性軀體性血管角化瘤病等。
FCAA是一種因淀粉樣蛋白積聚在血管壁導(dǎo)致的卒中和VaD,其至少包括以下幾種類型:荷蘭型,是由第21號染色體APP695基因的61位密碼子發(fā)生了G-C的單一位點突變;冰島型,位于20p112的CC基因外顯子CTG突變?yōu)镃AG,并存在限制性內(nèi)切酶識別位點的缺失;此外還有Flemish突變、北極型突變、愛何華型突變等。散發(fā)性FCAA主要與載脂蛋白E基因、早老素基因、a抗糜蛋白酶基因、腦啡肽酶基因、Ap降解酶以及轉(zhuǎn)錄生長因子h等的基因突變有關(guān)。
CADASIL的致病基因是Notch基因,現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)190多種Notch基因多態(tài)性與CADASIL有關(guān)。Notch基因位于表皮生長因子受體的串聯(lián)重復(fù)區(qū),其基因突變導(dǎo)致半胱氨酸殘基的增益和損失,影響血管平滑肌功能和血管內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定,導(dǎo)致這些血管平滑肌細胞凋亡缺陷,影響微血管功能,繼發(fā)神經(jīng)元損傷。
CARASIL的主要癥狀與CADASIL相似,半數(shù)患者有卒中發(fā)作,而無卒中癥狀的患者主要表現(xiàn)為進行性腦功能損害,也可出現(xiàn)精神癥狀。研究表明,HTRA1基因突變與CARASIL
有關(guān)。
伴視網(wǎng)膜病的遺傳性小血管疾病主要有種類型,其中遺傳性視網(wǎng)膜病未見有癡呆病例報道;伴視網(wǎng)膜■腎病^卒中的遺傳性內(nèi)皮細胞病雖有卒中癥狀,但也未見癡呆病例報道;大腦視網(wǎng)膜血管病有卒中和癡呆癥狀。三者的致病基因均定位于p211~p21,屬常染色體顯性遺傳。目前研究認為,伴視網(wǎng)膜病的遺傳性小血管疾病致病基因位于p211~p21的DS157~DS564區(qū)域,具點尚未見報道。
本文通過近年來發(fā)表的相關(guān)文獻,對NER系統(tǒng)基因XPD單核苷酸多態(tài)與腫瘤的遺傳易感性進行了綜述。
1 XPD基因生物學(xué)特征及功能
XPD位于人類染色體19q13.3,長約54.3kb,轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物大小為2283bp,由760個核苷酸組成,其中42~49位為ATP結(jié)合位點;682~695位為潛在的核定位信號。XPD基因包含23個外顯子,所有的內(nèi)含子在結(jié)合位點均具一致的GT/AG序列,在該基因上有135個SNPs。XPD是一種進化保守的ATP依賴的DNA解旋酶,是核苷酸切除修復(fù)途徑中的重要一環(huán),涉及核苷酸切除修復(fù)和堿基轉(zhuǎn)錄,它是Ⅱ型轉(zhuǎn)錄因子H (TFⅡH) 復(fù)合體的重要組成部分,一方面參與NER,另一方面還參與轉(zhuǎn)錄。大約2/3基因突變位于XPD蛋白的C-末端,而C-末端是與p44的結(jié)合區(qū),它們共同構(gòu)成TFⅡH 復(fù)合物[4]。
2 XPD基因單核苷酸多態(tài)與肺癌遺傳易感性
目前,肺癌是世界上死亡率最高的惡性腫瘤之一。有研究發(fā)現(xiàn)XPD基因的rs1799793和rs13181這兩個位點的單核苷酸多態(tài)性與肺癌發(fā)生密切相關(guān)[5];同樣,Zhan等[6]的Meta分析結(jié)果也顯示XPD基因的Lys751Gln和Asp312Asn多態(tài)性與肺癌發(fā)病風險相關(guān),其中Lys751Gln基因型的C等位基因會增加歐美人中吸煙者患肺癌的風險,而Asp312Asn基因型的A等位基因則會增加亞洲人中吸煙者的患病風險;王芳等[7]研究發(fā)現(xiàn)XPD基因多態(tài)可影響焦爐工DNA損傷水平,但是與肺癌易感性無關(guān)聯(lián);盧火緄[8]的研究顯示XPD751Lys/Lys基因型個體中,吸煙患者更容易罹患肺癌。
3 XPD基因單核苷酸多態(tài)與結(jié)直腸癌遺傳易感性
結(jié)直腸癌 (colorectal cancer, CRC) 是世界上常見的惡性腫瘤之一,每年死亡人數(shù)達到60萬,以新西蘭、歐洲及北美等發(fā)達國家發(fā)病率最高,是非洲及亞洲中部等發(fā)展中國家的2~5倍[9]。盡管我國結(jié)直腸癌發(fā)病率相對較低,但近幾年也有明顯上升趨勢。結(jié)直腸癌的發(fā)病機制尚未明確,大量的流行病研究結(jié)果認為結(jié)直腸癌的發(fā)生發(fā)展與吸煙、酒精、肥胖等危險因素呈正相關(guān)。于兆亞等[10]研究顯示XPD751基因突變型個體可增加罹患結(jié)直腸癌的風險。目前,國內(nèi)關(guān)于XPD Lys751 Gln基因多態(tài)性與結(jié)直腸癌易感性的研究較多,但研究結(jié)果不盡相同,且樣本量小,有待進一步驗證。
4 小結(jié)
綜上所述,XPD基因單核苷酸多態(tài)與腫瘤遺傳易感性關(guān)系的研究,應(yīng)深入評價基因型-表型相關(guān)性和基因-基因、基因-環(huán)境的交互作用,從而闡明疾病發(fā)生的分子遺傳學(xué)機制,研究和確定與各種疾病易感性相關(guān)的危險基因型,將其作為分子標志物用于篩選高危人群或易感個體,同時估計人群發(fā)病風險,從而采取有效干預(yù)措施,預(yù)防腫瘤的發(fā)生,對疾病的早期診斷和早期治療將具有重要意義。
參考文獻:
[1]Spencer DM, Bilardi RA, Koch TH, et al. DNA repair in response to anthracyclin-DNA adducts: a role both homologous recombination and nucleotide excision repair[J].Mutation Research,2008, 639 (1-2): 110-121.
[2]Sugakawa K, NgJMY, Matsutani C, et al. Xeroderma pigmentosum group C protein complex is the initiator of global gene nucleotide excision repair [J]. Mol Cell,1998,2 (2): 223-232.
[3]Costa RM, Chigancas V, Galhardo Rdas, et al. The eukaryotic nucleotide excision repair pathway [J]. Biochimie, 2003, 85 (11): 1083-1099.
[4]金玉蘭,范雪云.人類DNA修復(fù)基因XPD/ERCC2基因多態(tài)性與疾病易感性研究進展[J]. 工業(yè)衛(wèi)生與職業(yè)病, 2007, 33 (2): 109-112.
[5]Ricceri F, Matullo G, Vineis P. Is there evidence of involvement of DNA repair polymorphisms in human cancer [J]. Mutat Res, 2012, 736 (1-2): 117-121.
[6]Zhan P, Wang Q, Wei SZ, et al. ERCC2/XPD Lys751Gln and Asp312Asn gene polymorphism and lung cancer risk: a meta-analysis involving 22 case-control studies [J]. J Thorac Oncol, 2010, 5 (9): 1337-1345.
[7]王芳,何越峰,等.ERCC2/XPD基因多態(tài)性與焦爐工DNA損傷及肺癌易感性的關(guān)聯(lián)研究[J].中國XPD基因單核苷酸多態(tài)與腫瘤遺傳易感性的研究進展
鄺仕成
(海南省人民醫(yī)院藥學(xué)部,海南 5703111)
預(yù)防醫(yī)學(xué)雜志: 2012, 13 (1): 30-35.
中圖分類號r459.9文獻標識碼a文章編號 1007-5739(2010)01-0025-01
美國是世界上最早開展基因治療的國家,也是目前開展基因治療最多的國家。我國在1991年7月開始基因治療的臨床研究,最早的工作是對b型血友病的基因治療及利用抑癌基因?qū)Π┌Y的基因治療[1]?;蛑委熌壳爸饕糜谥委煂θ祟惤】低{嚴重的疾病,包括遺傳病、惡性腫瘤、心血管疾病、感染性疾病等[2]。
1基因治療的方式
1.1體內(nèi)基因治療
體內(nèi)基因治療是指將具有治療功能的基因直接轉(zhuǎn)入病人的某一特定組織中。利用反轉(zhuǎn)錄病毒載體已成功地將真核基因轉(zhuǎn)入動物細胞,但通過質(zhì)粒dna的直接操作,將更加省時而且產(chǎn)量較高;采用溫和病毒載體的體內(nèi)基因治療主要是通過腺病毒和單純皰疹病毒來完成的,即將載有矯正基因的載體直接注射入需要這些基因的組織。以腺病毒為載體的體內(nèi)療法在遺傳性疾病方面,目前主要見于囊性纖維變性的基因治療研究。多數(shù)研究表明,基因治療糾正了呼吸道上皮的氯離子轉(zhuǎn)運缺陷,使跨上皮基礎(chǔ)電位下降,肺功能有所改善[3]。
1.2反義療法
反義療法主要是通過阻遏或降低目的基因的表達而達到治療的目的。反義療法是通過引入目的基因的rna的反義序列而達到上述目的。當引入的反義rna與mrna相配比后,用于翻譯的mrna的量就大大減少,因而合成的蛋白的量也相應(yīng)大大減少。引入的反義序列也可能與基因組dna互補配對,從而阻遏mrna的轉(zhuǎn)錄。這2種情況都會使細胞中靶基因編碼的蛋白合成大大減少,以達到基因治療的目的。
1.3通過核酶的基因治療
20世紀80年代初,美國科學(xué)家cech和altman發(fā)現(xiàn)了核酶,核酶是指由rna組成的酶,能夠序列特異性地抑制靶mrna。近年來,核酶在抑制癌基因的表達[4]、增強腫瘤對藥物的敏感性及抑制腫瘤血管的生成等方面的應(yīng)用得到了廣泛的研究。
1.4自殺基因療法
自殺基因療法是惡性腫瘤基因治療領(lǐng)域最有希望的方法之一,已廣泛用于各種惡性腫瘤的基礎(chǔ)研究和臨床試驗性治療。它是用藥物敏感基因轉(zhuǎn)染腫瘤細胞,其基因表達的產(chǎn)物可以將無毒性的藥物前體轉(zhuǎn)化為有毒性的藥物,影響細胞的dna合成,從而引起該腫瘤細胞的死亡。
2基因治療存在的問題
2.1基因治療的社會和倫理問題
基因治療不僅僅是一種醫(yī)療方法,它還涉及很多其他問題。因為當人們試圖“糾正”人類自身“不正常”的基因時,這種糾正的后果是無法預(yù)料的。由于人類的遺傳信息非常復(fù)雜,轉(zhuǎn)基因也可能帶來不可預(yù)料的后果,沒有人能保證這種基因結(jié)構(gòu)的改變絕對不會造成人類某一未知功能的缺失。另外,當人們試圖把基因治療引入生殖細胞時,又涉及后代基因結(jié)構(gòu)的改變問題,且改變將直接影響這個“未來人”,這是一個很難解決的倫理問題。
2.2基因治療的技術(shù)問題
目前,基因治療的對象是單基因的缺陷,但許多疾病涉及多個基因之間復(fù)雜的調(diào)控和表達關(guān)系。對這類疾病的基因治療難度很大,因為向細胞中導(dǎo)入多個基因后,使幾個基因之間能保持正常的調(diào)控關(guān)系幾乎是不可能的。即使是單基因缺陷癥,使導(dǎo)入細胞的基因能正常表達也是一個較復(fù)雜的問題。將基因?qū)爰毎?其表達量的多少是直接影響能否達到治療的目的和有無副作用的關(guān)鍵。但這個問題將會在人類基因組計劃完成的基礎(chǔ)上,對人類后基因組計劃的開展,弄清了人類基因之間復(fù)雜的調(diào)控聯(lián)系后而最終得到解決。只有這樣,才能在基因治療中盡量做到使導(dǎo)入的基因處于正確的調(diào)控下,取得治療效果,消除副作用。
3展望
以基因轉(zhuǎn)移為基礎(chǔ)的基因治療要在臨床上很好地應(yīng)用,還有待理論和各種技術(shù)的進一步發(fā)展。過去20~30年基因治療的發(fā)展已取得了巨大成就,已被看成是對先天和后天基因疾病的潛在有效的治療方法,不過其依然存在缺少高效的傳遞系統(tǒng)、缺少持續(xù)穩(wěn)定的表達和宿主產(chǎn)生免疫反應(yīng)等問題。今后基因治療研究將向2個方向發(fā)展:一是基礎(chǔ)研究更加深入,以解決在臨床應(yīng)用中遇到的一些困難及基因治療本身需要解決的一些難點;二是臨床試用項目增多,實施方案更加優(yōu)化,判斷標準更加客觀,評價效果更加精確。總之,隨著分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)以及臨床醫(yī)學(xué)的發(fā)展,基因治療也會不斷發(fā)展,日趨成熟,很多難題會得到解決,并在臨床上得到廣泛應(yīng)用。整理
4參考文獻
[1] 李立家,肖庚富.基因工程[m].北京:科學(xué)出版社,2004.