基础生物技术.pptx
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1、基础生物技术基础生物技术Basic BiotechnologyBasic Biotechnology第八章第八章特定应用特定应用人类健康和检验人类健康和检验第一节第一节医学应用医学应用(application in medicine)(application in medicine)学习目标学习目标n本章将会学习到:本章将会学习到:n 1.1.生物技术在人类健康问题典型应用生物技术在人类健康问题典型应用n 2.2.生物技术在人类健康问题主要应用生物技术在人类健康问题主要应用基因治疗基因治疗n基因治疗(gene therapy)指的是正常基因替代缺陷基因以矫正遗传疾病的分子生物科技,其程序与基因
2、剔除(gene knockout)技术相反,包括:n 1)替代治疗(replacement therapy):需要添加完整的基因于病人基因组中以补足缺陷基因n 2)标的基因修复(targeted gene repair):不干扰DNA上的基因调节,修复后细胞能回复原来的功能基因治疗的类型基因治疗的类型n基因治疗分成两种:n 1)体细胞基因治疗(somatic cell gene therapy):n 此种操作仅限于体细胞,不能遗传给后代n 2)生殖细胞基因治疗(germline gene therapy):n 针对生殖细胞和性细胞(精子和卵子)操作,可遗传于后代基因治疗的方法基因治疗的方法n矫
3、正生物缺陷基因有两种方法:n 1.离体基因导入后进入体内(ex vivo):n -离体基因导入后进入体内的策略是将病人的细胞于实验室操作后,将改善之细胞殖回病人体内n 基因治疗的方法基因治疗的方法n2.活体内(in vivo):n -活体内基因治疗是利用基因传递系统(例如:载体或脂质体liposomes)将矫正基因直接殖入体内基因治疗工具基因治疗工具n基因治疗工具是基于传输系统与序列运送n 1)病毒传递系统:n -此系统包含四种类型,分别为逆转录病毒(retroviruses)、腺病毒(adenoviruses)、腺结合病毒(adeno-associated viruses)和慢病毒(lent
4、iviruses)等n 2)标的基因修补工具:n -包括三股型寡核苷酸(triplex-forming oligonucleotides)、同型组合(homologous recombination)和目标病毒基因(viral gene targeting)基因治疗工具基因治疗工具n目前用于基因疗法的方法为藉由病毒载体送入,其优点在于转殖效率佳,表现可能较好,而缺点却在于其潜在性的危险n非病毒载体方法就恰好相反,虽然其安全性较高,比较没有副作用,但其转殖效率及表现基因方面可能都有很大的限制病毒传递系统病毒传递系统三股型寡核苷酸(triplex-forming oligonucleotides)
5、TFOn三股型寡核苷酸是由单股DNA分子与其所能辨识的完全或几乎完全相同的双股DNA结合,并进一步形成三股结构n此技术有两种方法:n 1)具有缺陷基因的矫正序列之寡核苷酸结合双股DNA片段,因此取代缺陷基因n 2)将寡核苷酸单独使用,于三股型寡核苷酸形成后会破坏突变基因的活性三股型寡核苷酸(triplex-forming oligonucleotides)TFO三股型寡核苷酸(triplex-forming oligonucleotides)TFO同型组合同型组合(homologous(homologous recombination)recombination)n同型组合也称为小片段同型更换
6、(small fragment homologous),利用染色体间DNA小片段的交换发展细胞之能力,以正确核苷酸序列取代具有缺陷基因n此片段与错误位置之基因序列互补,完成后会形成合成寡聚合物,因而启动细胞DNA的修补机制目标病毒基因目标病毒基因(viral gene(viral gene targeting)targeting)n部分正常基因被插入于单股DNA病毒并转型入宿主基因组中,于插入基因组后,宿主细胞会利用出入基因修补基因组中错误的部份基因治疗的状况基因治疗的状况n基因治疗最早的案例发生于法国,其为应用基因治疗于腺苷酸去胺酶(adenosine deaminase;ADA)缺乏症的病
7、人,此种疾病为基因缺陷影响所编码之酵素,造成自体性退化型严重免疫不全(SCID),严重者会造成死亡n基因治疗方式为将病人的T细胞次族群分离并与携带ADA基因载体混合,经病毒感染后,于实验室中培养T细胞,确定目标基因具活性在注入病人体内基因治疗的状况基因治疗的状况n目前已应用于基因治疗的疾病包括囊性纤维化、Duchene肌肉萎缩症(遗传性疾病)及家族性高胆固醇症n基因治疗在单一基因疾病较适用,但大部分的疾病并非单一基因所造成n基因治疗离成功还很遥远,目前基因治疗上无法适用于生命中不能复制细胞(如神经细胞)n基因治疗的费用而贵,谁该进行?该不该进行?基因治疗的挑战基因治疗的挑战n基因治疗发展缓慢的
8、原因为:n 1.了解基因功能(understanding gene function):n 2.基因传输(gene delivery):n 3.多基因特性(multigenic traits):n 4.成本高(high cost):DNA/RNADNA/RNA疫苗疫苗(DNA/RNA Vaccines)(DNA/RNA Vaccines)n疫苗是用以保护身体免于受到侵害,需要再感染前施用且在不同期间具不同程度之防御效果n重要的疾病:n -完全扑灭(天花)n -减少病例(A型肝炎,B型肝炎,麻疹,斑疹伤寒症及破伤风)免疫反应免疫反应n免疫系统如何运作?n抗原:为一种造成免疫反应的分子,一般为蛋白
9、质、蛋白质片段及多醣体,对于病原具有特异性n主动免疫(active immunity):宿主因自然感染或人工预防接种而具后天性免疫力n被动免疫(passive immunity):使用抗体n疫苗是一种抗原剂,注射入血液中,可以刺激免疫系统合成抗体,以保护身体免于感染Humoral Immunity(Antibodies)Humoral Immunity(Antibodies)传统疫苗传统疫苗n一般传统疫苗是利用杀死或部分变弱的病原菌来制备,以诱导宿主免疫系统产生抗体攻击所察觉的入侵者n由死的病原所制造:A型肝炎与小儿麻痹疫苗n由病原中分离抗原:B型肝炎次单元疫苗n减毒活疫苗:具有双重活性,且有
10、能力透入细胞以诱导杀手细胞攻击,包括麻疹、腮腺炎、德国麻疹、小儿麻痹及天花等疫苗基因疫苗基因疫苗n基因疫苗(genetic vaccines)是在质体上插入一个或两个抗原蛋白基因,且经基因重组使其不具致病力n以重组蛋白质方式生产疫苗:分离病毒鞘壳上某一种蛋白质的基因,再利用重组技术,表现成重组蛋白质,则此重组蛋白质将可作为疫苗可用 人类基因体计划人类基因体计划n生物科技在人类健康上应用之一为基因组学-结构基因组与功能性基因组n后-基因体学:知道序列之后,开始研究这些序列的功能性n基因体学 蛋白质体学 醣类体学发现基因解读基因功能DNADNA文件文件nDNA文件可展现个体特殊的详细基因型态,并可
11、应用于不同的诊断与鉴定n -遗传性疾病的检验n -遗传谘询n生物技术应用于遗传性疾病检验有两个阶段:n -未出生前:检验为决定胚胎或胎儿的遗传疾病n -未发病前:症状前筛选,诊断过程可于疾病症状出现前的任何时间下进行遗传性疾病的检验遗传性疾病的检验n于胚胎或胎儿的遗传疾病,传统的检验为羊膜穿刺法或绒毛采样n羊膜穿刺为从胎儿四周收集羊膜液体,此试验通常不能用于怀孕期第15或第16周前,细胞可经培养以进行核型分析与生化缺陷分析,且可测试是否罹患生化疾病n绒毛采样在怀孕约8-10周即可进行遗传谘询遗传谘询n遗传谘询是运用检测结果提供多种信息,协助客户面对遗传病诊断结果以做出正确的选择n简单地说便是由
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