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斟一
医 学
7乡
关于重大疾病相关基 因研 究的思考和建议
Thoughts on the Research of G enes Relative to Serious Diseases
、／
汤 健 陈光 慧 马大龙
。
科 大学 北京 100083)
重 大疾 病 相关 基 因的克 隆是 一个 世界 范 围 的 固定的，是难变的，但是不是不变的。否则，怎么会
重大课题 ，国际上 已经 投入 巨大人力 、物 力和财 力 ， 从 一个 由几百个基 因组成 的低等生物 ，演 化到有 10
并取得 了很 大成 果 。现在 重大疾病 的基 因的克隆亦 万 个基 因的人类 呢 在 漫长 的历史演 化过程 中 ，一
已列为 我国生物 科学 研 究的重 大课 题 ，这是 一个 非 些生物种族消失了，一些生物保存下来 ；一些基因
常必要 的重大科学决 策 ，必将对 我 国生物科学和 医 退化了，一些基因产生了。其变化的最主要的动力，
药卫生领域 产生重要影响 。 就是 环境的变化 !因此 ，研究和 克隆环 境诱 导的基
因，是十分 有意 义的 ，不仅对 疾病 发生 ，亦对认 识 自
一
、环境诱导基 因 然和我 们 自己有重要意 义。
疾 病 ，除 了遗 传病 以 外 ，绝 大 多 数都 是 环境 因 二 、寻找疾病相关基 因的方法
素与遗 传因素相互作 用 而引起 的 。即使是遗 传病 ，
亦与环境 有关 。因此 环境 因素 的作 用 ，在疾病的 发 怎样去寻找和克隆■大疾病的相关基因 应用
病 ，尤其是心血管病和肿瘤的发病 中就特别重要。 连锁分析和遗传分析是一个■要的方法和途径。尤
环境 因素可 以引起基 因结 构 、表 达和基 因功能 其对遗传性疾病更具有■要的意义 。但是 ，对心血
的改变，以适应人体生活和生存的需要。因此，人体 管、肿瘤这类数■大遗传性不显著 的多基因、多因
的基 因虽然是 有限的 ，环境 的变 化却是 无限 的。人 素的疾病可能不是一个最好的办法 。人fNxt,心血管
体有 10万个基 因 ，目前认 为有功 能的基 因只有 5～ 病进行多态性分析 ，已有近 2o年，涉及的基 因不下
1O ，约 1万个左右 。它们 是人类的 “现役基 因”，对 几十种。但是 目前除了血管紧张素原 的基因以外 ，
我们人类生存和健康具有重要意义。但是那些所谓 一 个致病 基 因亦没有 确定 。就 是血管紧张素原 的基
“无功能 ”的基 因 ，可 能并 不是 真 正没有 功能 的。它 因，亦有很多争议 ，有人报告有 ，有人报告无，或者
们可能是发育过程 中“退化”的基因、“退役”的基 是在某些种族人群中有，在另 一些情况下则无。近
因 、“静 息”的基 因 ，或者 是 为 了适应 人体 内外 环境 年来，应用遗传连锁分析 的方法，虽然亦找到 了一
变化 的“预备基因 ”。这 些基因在人体 内外环境变化 些 相关 基 因 ，如老 年痴 呆 、帕 金森 氏病 、舞蹈 病 、乳
的条件 下 ，可 能才显 示和发挥 功 能。它们是环 境诱 腺癌和肥胖 病等相关基 因 ，但是太少 了、太慢 了。我
导 基 因。如 维 甲酸 、砷 等诱 导基 因是药物 介导 们还 不敢 说这 些基 因就是 这些 疾病 的唯 一致病 基
基 因 ；HCY诱导 基因是 内环境变 化介 导基 因 。从一 因。例如 ，对帕金森氏病 ，从前认为是酪 氨酸羟化
定 意 义上 ，这 种环境 诱 导基 因、诱 导 蛋 白可能 是 无 酶 ，现在 又发现 了 GDNF和 Synuclin；对 老年痴 呆 ，
穷 的 ，几年 、几十年甚 至 100年亦是克隆 不完的 。 过去认为是淀粉样蛋白，现在提 出载脂蛋白的突变
还 有 ，在 人体染 色体 上 ，人类基 因组 内 ，可 以编 亦可以 引起 和促进 老年痴 呆 的发 生 。我 们认 为 ，对
码表 达蛋 白质 的核苷 酸只占基 因组 的一少部分 。那 于人类 绝大 多 数的 重 大疾 病 ，对 于像 心 血管病 、肿
些 “不 编码 蛋 白质 ”的核苷 酸 序列 ，可能亦 不是 无 用 瘤这 样与环境 因素有 密切关 系的疾 病 ，应 用连锁 分
的 ，它 们是 人类 基 因组 结构 的 一部 分 ，必 然有 其 功 析和遗 传分 析 所克 隆 的相 关基 因和致 病 基 因都 有
能 、有其存 在的生物 学意 义。虽然现 在还很少 有 人 一 定局限性 。我们应该在进行连锁分析的同时 ，大
研究，研究亦有很大的难度，但是毕竟应去揭示其 力研究和克隆不同环境因素所诱导的基因，特别是
存在的意义和价值。最近 ，有人报告，将这些基 因组 一 些致病的、高危环境因素 诱导所产生的新基因，
中与 编码 蛋 白质无 关 序 列 ，导入 肿瘤 细胞 ，就可 以 有的放矢地去克隆疾病的相关基因 ，才更有意义 、
抑制肿 瘤细胞 生长 。人类 的基 因是 有限 的 ，是相 对 更有作为 。在这方面 陈竺 教授克隆到 RA诱导基 因 、
24 Science and Technology Review 1／1998
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砒霜诱导 基因 ，为我 们开 辟 了一条新 路 。 亦是寻找和克隆新的疾病相关基因 、功能基 因的一
在这种思想的启发下 ，我们亦克隆到一种同型 个有效途 径 。
半胱氨酸(HCY)诱导基因。大家知道 ，动脉粥样硬
化 (AS)一直认为是高胆 固醇所 引起 ，但是 实际 上有 三 、药物诱导基因
相 当数量 的病 人 ，其 胆 固醇 并不 高 ，真 正高 的 只占
1／3左右 。最近提 出 ，高 HCY是 AS的一个新的独立 环 境 因 素是 多方 面 的 ，有 外环 境 的变 化 ，亦 有
的严重的危险因子。AS的病人常伴有高 HCY。我们 内环境的变化 外环境的变化包括物理、化学、生
将 HCY给 鸡胚 注射 ，发 现高 HC、，不仅 可以 引起心 物 、营 养和社 会的 。如射线 、感染 、病 毒、应 激 、药 物
脏 发育 畸形 ，而 且亦 可 以 引起 多种发 育 障 碍 ，如神 和毒素 。这里说一下药物诱导基因。例如，吗啡
经管畸形 (NTD)。在 20ram作 用 rF 发病率 高达 30 是 一种公 认镇痛 药 ，它 为什 么能镇 痛 呢 先是 发现
～ 4O 将 HCY加入 培养的心血管细胞 ，不仅 可以 了吗啡受体，克隆了阿 片受体基因，后 来又发现 了
引起 血管 平滑 肌细 胞 (VSMC)增 殖 ，还 可以 引起 内 、8、 等多种受体的 cDNA。我f怔 常人并不吸服
皮 细 胞 (EC)损伤 ，产生细胞 凋 亡 ，引起 脂 质过 氧化 吗啡，为什么体内会有吗啡受恽呢 原因是后来在
和 凝血 障碍 。而这些都是 AS最重要 的病理 表现 。这 体 内找 到 的一 系列 内源性 阿 片肽 ，以及克 隆 出的 一
是通过 什 么基 因来实 现的呢 经过 差 异显示 ，我 们 系列与镇 痛 有关 的 cDNA，由此 而 形成 神经分 子 生
获得 4个新 的 cDNA，其 中有 一 个 已经 获 得 全 长 物 学中一 个最活跃 的领 域 。安定 ，亦是一种药物 ，是
一
cDNA和编码序列 它可能是一个与细胞凋亡和增 种催眠镇 静药 ，后 来找到 了 内源性 安定 cDNA和
殖 有关 的新 的丝氨酸 和苏 氨酸激酶 大家知道 ，撤 它的受体。这样的例子还有很多，维 甲酸、砷制剂亦
除细胞因子，可 引起 storvation状态，产生某些 细 是 重要 例证 。因此 ，我们 利用现有 的药物 ，寻 找和 克
胞的凋亡。我们在去除生长因子的细胞中，克隆到 隆药物诱导基因，不仅可以克隆到一些现在尚未发
一 个全长为 897个核苷酸、可编码 125个氡基酸的 现的新的有重要功能的基 因，为我们寻找疾病相关
蛋 白质 ，它可促进 细胞 凋亡 。这亦 是一种 内环境变 基因提供新的线索 ，而且可以寻找到具有治疗意义
化诱导 的新基 因 和价值 的新的基 因 ，开发出 新的药物 。
最近 ，我们还克隆到一个新高血压相关基 因， 中医药是我国经过几千年 实践证 明的医药宝
可能亦是一个与长期盐 负荷所诱导产生的环境诱 库 有许多行之 有效 的治疗 心血 管病甚至 治疗肿 瘤
导基 因 。有 一种大 鼠称 SHR，是一 种 自发 性高血 压 的有效药物 ，寻找和克隆这些有效中草药物诱导基
大 鼠，它是 由正常大鼠(WKY)，经过世代高盐负荷 因 ，对于 发展我 国中 医药 伟大 宝库 、中西结 合 、寻找
所产 生和筛选 出的一种 遗传性高血压大 鼠 。这种大 新 的治疗基因和疾病基 因亦将具 有重 要意义 。这亦
鼠的一个显著的特点，除了血压高 ，就是血管平滑 是我们分子生物学家义不容辞的责任。
肌 细胞的低分化 和高增殖 ，使小动脉 平予旨肌 细胞过
度增殖 ，而使血管 阻力增加 。它是高 血压 (HP)形成 四 、加强基因组病的基础建设和研究
的一个重 要原 因 。通过这 两种大 鼠的差 异筛选 ，我
们获得了两个新 cDNA，一个可 以使 VSMC增 殖 ，一 现代分子生物学正从单一基因向基因组发展 ，
个可以抑制 VSMC增殖 。其中一个 已经获得了全长 疾病亦 正从基 因病 向基 因组病 发展 ，这不仅 对于 多
4．2Kb的 cDNA，可编码 600多个氨基酸，它在正常 基 因病具 有 重要 意 义 ，对单 基 因遗 传病 亦 有意 义
血 压大 鼠时高 表 达 ，在高 血 压大 鼠时低 表达 ，一些 过去我们认为家族性遗传病 ，也不完全是 由一种基
致 HP因 素可使 其下调 -~ggF4血 压 因素可 使其 因的突变和缺失所引起的。例如，过去认为家族高
上调。将这种基 因导入 VSMC，或将它们的表达蛋 胆固醇血症是由于 LDL—R突变所 引起的 ，现在又
白质导入 VSMC，可 以明 显抑制 VSMC的增 殖 。现 提 出脂肪 蛋 白酶 基 因的缺 失 突变 亦可 引起 家族 性
在证 明它是 cAMP～PKA细胞信息途径 中的一个 高胆固醇血症。再如家族性扩张性心肌病 、遗传长
新的信息传递体 ，蛋白激酶 A(PKA)可使它磷酸化 ， X综合症亦都是这样。在这方面我们有许多工作要
活化后蛋 白可以抑制丝裂素活化蛋白激酶(MAPK) 做 首先要做的是利用现有基 因数据库上的基因，
的活性 。从而抑制 VSMC的增殖。这种基因表达降 进行整理、归纳 ，排列出各系统相关基因在染色俸
低 ，可 能是产生 HP的 一个重要 因素 此 外还发现 ， 上的定位图谱 ；再依据各个系统功能分类，排出各
在肿瘤细胞中。这一基因表达亦降低 。将这一基因 个系统主要功能的分类的染色体定位图谱 }再排列
导入肿瘤细胞 ，可以抑制肿瘤生长 克隆基因难 ，克 出各个系统、每种疾病相关的已知基因的染色体定
隆有功能 、与疾病相关的基因更难。我们从自己初 位图谱 最后排列出某种疾病在不同致病因素作用
步实践中逐步认识到 ，从寻找和克隆环境诱导基因 下、不同发病时间和空间的染色体定位图谱 。从而
人手 ，从克隆一些致病因素诱导的基 因人手 ，可能 建立起我们 自己的、专业的，重大疾病 已知基因的
科技导报 1／1998 25
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染色体定位图谱和数据库。这是一个重要的基础工 但 可以加强和延缓 Adm 的降解 再 如 ET，是 一个公
程，它不仅需要专业分子生物学专家 ，而且需要 电 认的促进增殖、收缩血管 、升高血压的蛋白质，曾经
子计算机和信 息科学家 的协 同和 帮助 。有了这样 的 认 为它是 高血压机理 研究的一 个里程碑 原以为敲
图谱，不仅可以从基因组病角度为疾病诊断提供帮 除这 个基 因，就可 以降低血 压 。可是 ，敲 除这一基 因
助 ，而且可以从基因图谱分析中，发现和研究不同 后，血压不仅不降低，反而还轻度升高。后来发现，
基 因在染色体 上的排列规律 这种做法 必将更有 利 它作用在 A型受体，可以升高血压 }作用在 B型受
于有方 向地 去克隆新 的与功 能和疾病 相关 的基 因 。 体则可产生降压效应。这种现象可能具有普遍意
我 们还 应 该建 立 自己的 、专业 的 、重 大疾 病 的 数据 义。如 ANGI一8，是 一个 经典的公认 的缩 血管 、促增
库 ，以加强进 行基因组研 究的基础 。 殖、保 Na保水的一个最重要的高血压相关基因，但
是最 近发 现 ，如果 把 它去除 一个 氨基酸 成 为 ANG1
五 、加 强基 因功能 的研究 — 7，其作用就完全相反，从一 个缩血管升血压蛋
白，变成一个舒血管降血压的多肽。从上述情况我
我们要寻找重大疾病相关的基因，更要克隆有 们提出蛋 白质分-7"不同肽段的分-7"内调节 的观点。
功 能 的新基 因 ，才 能找 到疾 病 的致 病 和治 疗基 因 。 一 个 基 因决不 止 一个 功 能 ，而 是多 功 能 的 ，目前 已
现 在有许多 已克隆 的基 因 ，却 不知 它的功 能 。对一 知基因的某些功能亦可能不是最主要的。有意识地
些 老基 因 ，我们亦 只了解 它的部 分功能 。我 们有 一 去研究 和开发一些 老 的传 统基 因的新功 能 ，是功能
个学 生在美 国，做缺失 基因的动物试验 。她发现 ，去 分子生物学的一个重要 的研究 内容，有其重要 意
除 ApoB100BC基 因 ，虽然可使 i00％的动物 血胆固 义。在功能分子生物学研究中，利用转基因和缺基
醇降低 ，使所有动物免生 AS，但同时叉意外地发 因动物是一个重要方法 ，我们应该加强 。但如上所
现 ，这些 动物 IO0 发 生了肝 癌 。可 见 ApoBIOOBC 述 ，此法亦有一定局限性 。为此 ，我们还应该大力构
基 因 ，不仅 可 以调 控 胆 固醇 的 代谢 ，而且 可 以促进 建各种简便、易行 、安全的转基因体系，以适应基因
和诱 发肿瘤 的发生 。因 此 ，我们不仅 要注意 克隆新 功能研究的需要 ，为基因治疗打基础 。这是功能分
的有功 能基 因 ，还要 注意发掘 和研 究一些老 基 因的 子生物学研究的一个重要前提和基础 ，亦是克隆疾
新 功能 ，这是 十分有 意义和 价值 的 。实际上 一个基 病相关基因、研究新基因功能的一个重要内容
因 ，由于拼接 方式 的不同 ，可表达 出不 同蛋 白质 ，如 21世纪分子生物学要研究的内容很多，但我们
降钙 素 基 因 ，它可 以 编码 成不 同 蛋 白质 ——CT和 不 能 仅一 味地 跟踪 、追赶 和 模仿 ，而 必 须 “有 所为 ，
CGRP，进而表现为相似和完全不同的功能；即使表 有所不为”，必须冷静分析形势，充分认识 自己的特
达出同一种蛋白质，由于它的代谢产物不同，形成 色 和优 势 ，走 自己的路 j最 重要 的 问题是 ，要开拓 』
不 同的肽 段 ，或 作用 于不 同类 型 的 受体 ，因而 表现 要 创新 !我 们不仅要克隆新基 因 、研 究新功能 ，要有
出不 同的功 能 ，如 Adm 前体 蛋 白 ，98— 148肽段 表 新发 现 ，更要有 自己的特色 、自己的领 域 ，逐步形成
现 为降低血 压 、抑制 VSMC增 殖 ，而 它 的 C末 端肽 和 建立 新的理论 ，以期对 人类有 所贡献 】
149— 185，其功 能 则完 全 相反 ，表 现 为升 高 血 压和 (责任编辑 王宏 章)
促进 增殖 作 用 ，再看 N端 1—2O，虽 然本 身无功 能 ，
科技动 态
中华民族基因组中若干位点基因结构的研究取得重要成果
科学基金委员会于 1 993年 l2月批准实 统发青 忧耵基茵裘迭调控相关的一批 cDNA。在基
施 了“八 五 ”重 大 项 目 中华 民族基 因组 中若 干位 点 基 囤组信息学 剪萌 蔗贺1蝌、井 昱予与 内含子序列 的分
因 结构 的研 究”，标志 着找 国参 加 世界 人类 基 因组 计划 维丹析霉 丽丽 F款悍 ．=些重要成果。
的正 式起 动 经世 来音 铷峰住的科 研大．员话 四年 的 2．在致 病 基 因分 离 和 结 构 、功 能 研 究 方 面 ，克隆
成 果 。 到 了定 位于 11号染 色 体 的遗 传性 多发 性 外 生性 骨疣
1·完成 了南 、北 方两 个汉 族 人群 和 西 南 和东 北地 的致病基 因，获得一批食管癌特 异缺失的 DNA片段 ，
区 12个少数 民族共 733个 永 生细 胞 系的建 立 ，为 中华 发现 若干 肝癌 相关 基 因 的 cDAN和 确 定了 17p上肝癌
民族 基 因 组 的研 究保 存 了宝贵 资源 ，并 开展 了我 国多 相关 缺 失 区域 的范 围，克 隆到 了若 干 自血病 致 病 基 因
民族基 因组 多 样性 的 比较研 究 。 并展 开结构 、功 能研 究 ，定 位 了染 色 体上 视 网膜 色 素变
组砥究莛 整蠡2氮蛞f_F图、测序、定位、基因识别、基 性的相关区域。此 还连 ：!：：n一医病冲日黄垃童·雎
盟 捎、生物信息学等 获得了与神经系统枷 系 ＼ (下转 第 64页)
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