活細(xì)胞內(nèi)dna計(jì)算獲成功,有助于檢測和治療癌癥

日前，美國北卡羅萊納州立大學(xué)的化學(xué)家成功演示了如何在人體細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行基于dna的邏輯門操作。這一研究為將來在活細(xì)胞內(nèi)運(yùn)行更復(fù)雜的計(jì)算鋪平了道路，并有助于開發(fā)新的疾病診斷和治療方法。

計(jì)算機(jī)是通過邏輯門進(jìn)行運(yùn)算的，多個(gè)邏輯門以不同的方式組合，使計(jì)算機(jī)能夠執(zhí)行各種操作。在dna計(jì)算中，這些門是由不同的dna鏈而非一系列晶體管結(jié)合在一起創(chuàng)建出來。

化學(xué)家戴斯特認(rèn)為，這樣的邏輯門將來有望用于更準(zhǔn)確地檢測和治療人類疾病，尤其是癌癥?！斑@個(gè)邏輯門設(shè)計(jì)中使用的熒光分子可以作為一個(gè)識別癌細(xì)胞的標(biāo)記，”他說，“或者，我們不用引導(dǎo)門在檢測到特定小分子rna存在時(shí)釋放熒光分子，而是可以附加上針對疾病本身的治療藥物來實(shí)施治療?！?/p>

該研究得到了美國化學(xué)學(xué)會和美國癌癥協(xié)會的部分資助。

熱點(diǎn)綜述 | circRNA在癌癥和腫瘤學(xué)中的新作用

在過去的十年中，環(huán)狀RNA (circRNAs)作為一大類主要是非編碼RNA分子出現(xiàn)，通過不同的作用機(jī)制在癌癥的發(fā)生和發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用。此前，《 Nature Reviews Clinical Oncology 》發(fā)表了題為“The emerging roles of circRNAs ?in cancer and oncology”的綜述文章， 回顧了目前關(guān)于circRNA在癌癥中的生物發(fā)生、調(diào)節(jié)和功能的知識，以及它們作為生物標(biāo)記物、治療劑和藥物靶點(diǎn)的臨床潛力。

circRNA的生物生成依賴于典型的剪接體機(jī)制，但其效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常規(guī)的線性剪接。然而，一旦circRNAs形成，它們就特別穩(wěn)定，并能在細(xì)胞質(zhì)中積累。

典型RNA剪接通過內(nèi)含子將上游5′剪接位點(diǎn)（剪接供體）連接到下游3′剪接位點(diǎn)（剪接受體），導(dǎo)致相鄰?fù)怙@子之間的內(nèi)含子被移除。然而，許多前mRNA可以進(jìn)行反剪接，即下游剪接供體與上游剪接受體相連接，跨越一個(gè)或多個(gè)外顯子，產(chǎn)生一個(gè)共價(jià)封閉的circRNA。對于許多基因來說，前mRNA的線性剪接和反剪接之間會發(fā)生競爭，有幾個(gè)因素會影響這兩種剪接方式的平衡。在癌癥中，這種平衡經(jīng)常被破壞，導(dǎo)致circRNA的表達(dá)失調(diào)。

反向剪接需要在下游剪接供體和上游剪接受體位點(diǎn)兩側(cè)的內(nèi)含子上繞圈，使這些剪接位點(diǎn)接近，并產(chǎn)生外顯子circRNAs（EcircRNAs）；或者，如果內(nèi)含子保留在環(huán)中，則產(chǎn)生外顯子-內(nèi)含子環(huán)狀RNA（EIciRNAs）。反向內(nèi)含子重復(fù)序列（如Alu元件）、非重復(fù)互補(bǔ)序列或RNA結(jié)合蛋白（RBPs）的二聚化可促進(jìn)環(huán)狀結(jié)構(gòu)的形成。

一種新型的circRNAs，即readthrough?circRNAs，是通過轉(zhuǎn)錄終止的失敗而產(chǎn)生的，轉(zhuǎn)錄本由此延伸到下游基因并隨后反向擴(kuò)增。因此，circRNA可以包含來自相鄰基因的外顯子。轉(zhuǎn)錄終止的整體效率已被證明在癌癥中發(fā)生了改變，這增加了readthrough circRNAs影響疾病表型的可能性。

由于易位連接上游和下游內(nèi)含子中互補(bǔ)序列的并置，染色體易位可導(dǎo)致融合circRNAs（f-circRNAs），這可能獨(dú)立于其融合蛋白對應(yīng)物而促進(jìn)癌癥的發(fā)展。與致癌融合蛋白結(jié)合，f-circRNA甚至可以促進(jìn)體內(nèi)白血病的進(jìn)展。

此外，circRNA可以通過其宿主基因啟動(dòng)子的超甲基化或改變組蛋白修飾而經(jīng)歷癌癥特異性轉(zhuǎn)錄沉默。

EcircRNAs主要定位于細(xì)胞質(zhì)，而EIciRNAs和ciRNAs通常保留在細(xì)胞核中。circRNAs如何從細(xì)胞核中輸出尚不完全清楚，但ATP依賴的RNA螺旋酶DDX39A和剪接體RNA螺旋酶DDX39B已被證明參與這一過程，其方式取決于circRNA的長度。此外，N6-甲基腺苷（m6A）修飾經(jīng)常出現(xiàn)在circRNA中，并被證明會影響其出核。

circRNA對線性RNA降解機(jī)制有抵抗力，circRNA降解的機(jī)制尚待完全闡明。例如ciRS-7（也稱為CDR1as），可以通過依賴于特定miRNA的高度互補(bǔ)結(jié)合位點(diǎn)miR-671的方式降解，該位點(diǎn)可以觸發(fā)Argonaute 2（AGO2）對產(chǎn)生的雙鏈RNA雙鏈體的切割，Argonaute 2是RNA誘導(dǎo)沉默復(fù)合物的關(guān)鍵成分。在一個(gè)更全面的層面上，核內(nèi)核糖核酸酶與circRNA降解有關(guān)。此外，高度結(jié)構(gòu)化的circRNAA可能會受到ATP依賴性解旋酶UPF1和G3BP1介導(dǎo)的降解，其降解方式可能取決于G3BP1固有的內(nèi)切核酸酶活性。

circRNA發(fā)揮其功能從而影響癌癥發(fā)生和發(fā)展的機(jī)制多種多樣。circRNA的序列和穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)錄后修飾、二級結(jié)構(gòu)以及它們的積累方式和定位決定了它們的功能。

MicroRNA sponging。 位于細(xì)胞質(zhì)中的circRNAs可以通過對miRNAs的海綿化作用參與轉(zhuǎn)錄后的基因調(diào)控，從而阻止特定的miRNAs與靶mRNAs相互作用并抑制它們。最好的miRNA海綿候選者ciRS-7含有超過60個(gè)miR-7結(jié)合位點(diǎn)，可能在某些組織中作為競爭性內(nèi)源性RNA（ceRNA）發(fā)揮作用。然而，ciRS-7在癌細(xì)胞中作為ceRNA發(fā)揮作用的觀點(diǎn)受到了挑戰(zhàn)，在推斷circRNA的miRNA海綿特性時(shí)，應(yīng)考慮該領(lǐng)域的一些爭議。CircHIPK3是另一個(gè)具有潛在海棉特性的circRNA的例子，它可能結(jié)合幾種不同的miRNA，包括抑制腫瘤的miR-124，沉默這種circRNA可以抑制細(xì)胞生長。

蛋白質(zhì)相互作用。 一些circRNAs可以與RBP相互作用，起到蛋白質(zhì)海綿或抑制劑的作用，可以作為支架使不同的蛋白質(zhì)接近，或者可以將蛋白質(zhì)招募到特定的亞細(xì)胞隔室。例如一種在HeLa細(xì)胞中具有蛋白質(zhì)海綿特性的circRNA，即circPABPN1，它與線性 PABPN1 mRNA競爭結(jié)合ELAV1（也稱為HuR），從而抑制PABPN1翻譯。

circRNA的翻譯 。檢測circRNA衍生肽或蛋白質(zhì)的實(shí)驗(yàn)存在許多缺陷，因此應(yīng)仔細(xì)設(shè)計(jì)。作為一個(gè)類別，circRNAs通常被認(rèn)為是非編碼的；然而，包括circ-ZNF609和circMbl在內(nèi)的特定circRNA含有內(nèi)部核糖體進(jìn)入位點(diǎn)（IRES），可以進(jìn)行不依賴于cap的翻譯，而包括circARHGAP35在內(nèi)的其他circRNA可以進(jìn)行m6A依賴翻譯。一些circRNA，包括一個(gè)來源于E-鈣粘蛋白基因（CDH1）的circRNA（命名為circ-E-Cad），編碼在癌癥中具有潛在功能相關(guān)性的獨(dú)特肽，本綜述稍后將進(jìn)一步討論。circRNA還可以編碼與癌癥功能相關(guān)的較大蛋白質(zhì)（如circARHGAP35和circMAPK1產(chǎn)生的致癌蛋白質(zhì)）。此外，來源于病毒的circRNA可以被翻譯，如來源于人乳頭瘤病毒的circE7，其在宮頸癌和頭頸癌中大量表達(dá)并具有致癌活性。

circRNA主要是在疾病背景下研究的，但越來越多的證據(jù)也表明在正常生理?xiàng)l件下具有重要功能。在這里，我們關(guān)注與癌癥相關(guān)的細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)過程。有趣的是， 多項(xiàng)研究指出了特定circRNA在維持胚胎和成人干細(xì)胞的干細(xì)胞和多能干細(xì)胞中的關(guān)鍵作用，而其他研究表明circRNA是干細(xì)胞分化和組織發(fā)育、維持和恢復(fù)的重要決定因素。

在致癌轉(zhuǎn)化過程中，經(jīng)常觀察到從頭獲得的干細(xì)胞和發(fā)育基因表達(dá)程序，由此產(chǎn)生的細(xì)胞具有無限的自我更新潛力。因此 circRNA包括上面描述的那些作用，有望在解除管制時(shí)在癌癥發(fā)展中發(fā)揮作用。 例如，circ-ZNF609已在癌癥中被廣泛研究，并顯示通過增強(qiáng)肝癌細(xì)胞的干性促進(jìn)肝癌的發(fā)生。在機(jī)制上，circ-ZNF609通過分泌miR-15a-5p和miR-15b-5p激活HCC細(xì)胞中的Hedgehog信號，其參與Hedgehog信號通路轉(zhuǎn)錄因子GLI2的轉(zhuǎn)錄后沉默。CircZKSCAN1和circEPHB4是另外兩個(gè)分別調(diào)節(jié)肝癌和膠質(zhì)瘤中腫瘤干細(xì)胞特性的circRNA的例子。此外，來源于E-鈣粘蛋白前體mRNA的circ-E-Cad編碼肽C-E-Cad，與EGFR相互作用并激活下游STAT3信號，從而促進(jìn)癌細(xì)胞增殖、存活和侵襲，從而有助于維持膠質(zhì)母細(xì)胞瘤中的癌干細(xì)胞狀態(tài)。源自致癌病毒的circRNAs也可能誘發(fā)癌癥干細(xì)胞的特性，如胃癌中Epstein-Barr病毒衍生的circLMP2A就是一個(gè)例子。

除了癌細(xì)胞干性之外，在所有常見的癌癥類型和許多罕見的惡性腫瘤中都觀察到廣泛的circRNA表達(dá)失調(diào)，在快速增殖的癌細(xì)胞中circRNA水平通常降低。

調(diào)控細(xì)胞周期的circRNA。 已發(fā)現(xiàn)許多單獨(dú)的環(huán)狀RNA促進(jìn)細(xì)胞周期進(jìn)展。研究者們發(fā)現(xiàn)許多circRNA是細(xì)胞增殖所必需的，包括circHIPK3和circKLHL，對于這些circRNAs，用短發(fā)夾RNA介導(dǎo)的敲除法也觀察到了類似的表型。對circFAM120A進(jìn)一步的機(jī)制分析，發(fā)現(xiàn)這種circRNA通過競爭性地與IGF2BP2（一種翻譯抑制劑）結(jié)合，促進(jìn)了來自其宿主基因FAM120A（一種參與AKT信號通路的腫瘤基因）的mRNA的有效翻譯，盡管circRNA的含量比mRNA少。這一發(fā)現(xiàn)意味著IGF2BP2優(yōu)先與circRNA轉(zhuǎn)錄物結(jié)合，而circFAM120A的m6A修飾被證明是其增強(qiáng)IGF2BP2結(jié)合能力的原因。與FAM120A一樣，MAPK1是一個(gè)直接參與信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的致癌基因，導(dǎo)致細(xì)胞增殖。在肺鱗癌中，源自TP63基因的circRNA的上調(diào)，circTP63也能促進(jìn)細(xì)胞增殖。Circ-ZNF609還通過調(diào)節(jié)G1/S轉(zhuǎn)換直接參與細(xì)胞周期。CircPVT1來自非編碼的PVT1基因座，是另一個(gè)在癌癥中被廣泛研究的circRNA，大多數(shù)研究表明其致癌活性是通過增強(qiáng)細(xì)胞周期的進(jìn)展。

circRNA與細(xì)胞凋亡或自噬。 盡管獲得了大量的遺傳和表觀遺傳畸變，避免細(xì)胞凋亡是癌細(xì)胞繼續(xù)增殖的關(guān)鍵--因此也是腫瘤生長的關(guān)鍵。許多單獨(dú)的circRNAs已經(jīng)被證明可以通過抑制或誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡來發(fā)揮作用。后者的一個(gè)例子是circ-Foxo3，它與MDM2結(jié)合并阻止其與FOXO3相互作用，從而抑制其宿主基因的蛋白體產(chǎn)物的泛素介導(dǎo)的蛋白體降解。自噬是另一個(gè)在癌癥中起重要作用的過程，已證明可促進(jìn)自噬的circRNA實(shí)例包括卵巢癌和乳腺癌中的circRAB11FIP1和circr-DNMT1。

參與血管生成的circRNA。 血管生成是癌細(xì)胞進(jìn)入血管系統(tǒng)并隨后轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵。在膀胱癌中，circHIPK3的下調(diào)與侵襲性腫瘤表型和不利的臨床結(jié)果有關(guān)，可能反映了這種circRNA在血管生成和轉(zhuǎn)移中的抑制作用。circHIPK3已被證明能海綿化miR-558，鑒于它與啟動(dòng)子區(qū)域結(jié)合并上調(diào)HPSE的轉(zhuǎn)錄，其具有miRNA的非經(jīng)典功能。HPSE編碼肝素酶，這是一種內(nèi)切糖苷酶，可裂解細(xì)胞表面和細(xì)胞外基質(zhì)硫酸肝素蛋白多糖，導(dǎo)致血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）和基質(zhì)金屬蛋白酶9（MMP9）的釋放，兩者都是重要的促血管生成因素。circSMARCA5是抑制血管生成的circRNA的另一個(gè)例子。相反，circRNA可以誘導(dǎo)血管生成，例如circ-CCAC1在膽管癌中的應(yīng)用和circPOK在肉瘤中的應(yīng)用。

circRNA與無限增殖。 保護(hù)染色體末端的端粒對于癌細(xì)胞無限增殖的能力至關(guān)重要，一些circRNA被認(rèn)為可以影響端粒酶的活性，包括circMEG3和circWHSC1。

circRNA與細(xì)胞能量。 癌細(xì)胞需要重新規(guī)劃它們的能量代謝，以便在氧氣和葡萄糖供應(yīng)的波動(dòng)條件下不斷為細(xì)胞的生長和分裂提供能量。α-烯醇化酶由ENO1編碼，是一種重要的糖酵解酶，有助于癌癥的進(jìn)展。有趣的是，該基因還產(chǎn)生一種circRNA：circ-ENO1，已被證明通過分泌miR-22-3p促進(jìn)糖酵解和肺腺癌的進(jìn)展，導(dǎo)致其線性mRNA對應(yīng)物的上調(diào)。而circATP2B1則是促進(jìn)糖酵解的另一個(gè)例子。

circRNA和腫瘤免疫監(jiān)測。 免疫系統(tǒng)協(xié)調(diào)各種保護(hù)性反應(yīng)以對抗腫瘤的發(fā)展，內(nèi)源性circRNA通過結(jié)合和抑制蛋白激酶R（PKR）參與抑制先天性免疫反應(yīng)。核酸傳感器RIG-I也可以檢測到外源（但不是內(nèi)源性）circRNA，它誘導(dǎo)I型和III型干擾素應(yīng)答。circNDUFB2通過破壞其解旋酶和CARD結(jié)構(gòu)域之間的分子內(nèi)相互作用來激活RIG-I，從而增強(qiáng)了RIG-I和線粒體抗病毒信號蛋白（MAVS）之間的相互作用，從而增強(qiáng)了NSCLC細(xì)胞的免疫原性。來自小鼠模型的數(shù)據(jù)證實(shí)了這些發(fā)現(xiàn)。

circRNA在侵襲和轉(zhuǎn)移中的作用。 癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移擴(kuò)散是癌癥最致命的方面。EMT是腺癌進(jìn)展的關(guān)鍵過程之一，并已被證明其由若干circRNA和circRNA生物發(fā)生因子促進(jìn)。其他已被證明促進(jìn)轉(zhuǎn)移的circRNA包括分別來自小細(xì)胞肺癌和非小細(xì)胞肺癌中FLI1（FECR）和EML4–ALK融合基因（F-circEA-2a）的circRNA。

circRNA通常以組織特異性甚至細(xì)胞類型特異性的方式表達(dá)。此外，許多單個(gè)的circRNA在腫瘤中相對于相鄰非惡性組織有差異表達(dá)，并與某些臨床特征相關(guān)，如腫瘤大小、組織學(xué)分級、淋巴結(jié)、轉(zhuǎn)移（TNM）分期等。這些發(fā)現(xiàn)突出了circRNA作為有前途的診斷和預(yù)后生物標(biāo)記物的重要性，其在生物流體（如血漿、唾液和尿液）中的高穩(wěn)定性和可檢測性進(jìn)一步證實(shí)了這一點(diǎn)。

circRNA作為預(yù)后生物標(biāo)志物。 ciRS-7被認(rèn)為是通過在癌細(xì)胞中海綿化miR-7而發(fā)揮癌基因的功能，并與大多數(shù)癌癥類型的預(yù)后不良有關(guān)。然而，2020年公布的數(shù)據(jù)顯示，經(jīng)典癌基因驅(qū)動(dòng)型腺癌的癌細(xì)胞中完全沒有這種circRNA。雖然這些發(fā)現(xiàn)似乎相互矛盾，但ciRS-7在位于這些腫瘤內(nèi)的基質(zhì)細(xì)胞中非常豐富，并且在包括結(jié)腸、乳腺和肺在內(nèi)的多種腺癌中，高比例的基質(zhì)細(xì)胞是一個(gè)強(qiáng)有力的獨(dú)立預(yù)后因素。在一些研究中被認(rèn)為是預(yù)后生物標(biāo)志物的其他circRNAs包括circUBAP2和circLARP4。盡管circRNA的 panels或signatures被證明可能是更可靠的生物標(biāo)志物，但是單獨(dú)的circRNA也可能具有預(yù)后價(jià)值。

circRNA作為診斷生物標(biāo)記物 。有證據(jù)表明circRNA具有區(qū)分癌癥亞型的潛力，這通常有助于指導(dǎo)治療決策。例如，在非小細(xì)胞肺癌中，circACVR2A的低表達(dá)和circCCNB1的高表達(dá)可能分別有助于區(qū)分腺癌和鱗狀細(xì)胞癌。此外，circRNAs也可以被非侵入性地檢測，并可能被用于診斷。

circRNA作為預(yù)測性生物標(biāo)記物。 通過預(yù)測對治療的反應(yīng)，circRNA可以幫助臨床醫(yī)生在限制毒性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)最佳患者結(jié)局。例如在乳腺癌和前列腺癌中，可以通過測量特定circRNA的表達(dá)水平來預(yù)測內(nèi)分泌治療反應(yīng)。circRNA的表達(dá)水平也可能有助于預(yù)測對各種化療藥物的反應(yīng)。例如，在鼻咽癌患者中，基于circCRIM1表達(dá)和N分期，可以預(yù)測對含多西紫杉醇的誘導(dǎo)化療的不同反應(yīng)。此外，臨床前研究表明，circRNA也在免疫治療抵抗中發(fā)揮作用。circRNA還可能用于預(yù)測未來治療的不良反應(yīng)，有數(shù)據(jù)表明circRNA作為各種毒性的保護(hù)劑或介導(dǎo)劑的功能作用。

用于早期檢測的circRNA。 鑒于大多數(shù)癌癥一旦轉(zhuǎn)移就無法治愈，早期癌癥檢測是降低發(fā)病率和死亡率的關(guān)鍵。由于其高穩(wěn)定性和組織特異性表達(dá)，circRNA作為早期癌癥檢測的微創(chuàng)生物標(biāo)記物具有巨大潛力。一項(xiàng)多中心研究的數(shù)據(jù)表明，基于血漿的circRNA生物標(biāo)記物在早期檢測HCC方面表現(xiàn)良好，在區(qū)分HBV相關(guān)HCC患者與非HCC患者方面的準(zhǔn)確性高于甲胎蛋白。circRNA也被證明富含血清外小體，并具有早期診斷結(jié)直腸癌的潛力，而另一項(xiàng)研究顯示，來自血清細(xì)胞外小泡的兩種circRNA，circHIPK3和circSMARCA5,，在膠質(zhì)母細(xì)胞瘤的早期診斷中具有強(qiáng)大的潛力。

circRNA功能喪失療法 。circRNA在腫瘤發(fā)生中的既定功能作用將其確定為抗癌治療的明顯靶點(diǎn)。使用反義技術(shù)可以選擇性地抑制或降解致癌的circRNA。一種選擇是使用CRISPR–Cas9系統(tǒng)，但是涉及倫理及不可預(yù)測的選擇性剪接事件風(fēng)險(xiǎn)；可以選擇RNA干擾、CRISPR–Cas13系統(tǒng)等更常見的方式進(jìn)行。目前為止，大多數(shù)功能缺失的研究都是在臨床前動(dòng)物模型中使用RNAi進(jìn)行circRNA敲除，并且還沒有circRNA靶向治療進(jìn)入臨床試驗(yàn)。

circRNA功能獲得療法。 新的癌癥治療也可能基于circRNA功能的獲得，或者通過天然腫瘤抑制因子circRNA的過度表達(dá)，或者通過含有腫瘤抑制因子的人工circRNA的表達(dá)。在臨床前研究中，最常見的方法是提供含有重復(fù)miRNA結(jié)合位點(diǎn)的circRNA，它可以作為致癌miRNA的ceRNAs。此外，circRNA所發(fā)揮的治療作用并不局限于RNA元素，還可以是蛋白質(zhì)。

鑒于大多數(shù)circRNA的表達(dá)水平非常低，并且可能是非功能性的， 未來的研究應(yīng)更關(guān)注研究中circRNA的豐度。 此外，作者鼓勵(lì)旨在 解決作用機(jī)制和病理生理作用的研究。 考慮到m6A修飾已被證明能增強(qiáng)某些circRNA的蛋白質(zhì)吸附和翻譯潛能， 研究circRNA轉(zhuǎn)錄后化學(xué)修飾的功能相關(guān)性也將很重要 。

盡管circRNAs在癌癥中的作用機(jī)制和病理生理作用存在爭議，但這些分子作為診斷、預(yù)后和預(yù)測性生物標(biāo)記物仍具有特殊的前景。

目前circRNA表達(dá)譜僅在有限數(shù)量的癌癥實(shí)體中得到全面分析，而 circRNA表達(dá)譜與驅(qū)動(dòng)癌基因突變之間的關(guān)系 通常知之甚少。此外，由于技術(shù)挑戰(zhàn)，缺乏 單細(xì)胞水平和空間分辨率的circRNA表達(dá)數(shù)據(jù) 。這些研究對于理解circRNA的功能以及推動(dòng)未來生物標(biāo)記物的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展至關(guān)重要。

首發(fā)公號：國家基因庫大數(shù)據(jù)平臺

參考文獻(xiàn)

Kristensen L S, Jakobsen T, Hager H, et al. The emerging roles of circRNAs in cancer and oncology[J]. Nature Reviews Clinical Oncology, 2021: 1-19.

基因工程與人類遺傳病

基因工程與人類遺傳病通常和優(yōu)生學(xué)聯(lián)系在一起
（1）什么叫基因工程？它對優(yōu)生學(xué)有何意義？

基因，指的是染色質(zhì)細(xì)絲上無數(shù)核苷酸所組成的一段DNA片段。 人類個(gè)體之間體質(zhì)有產(chǎn)前檢查診斷在優(yōu)生中的重要意義何在？

孩子的智力與父母的智力有何相關(guān)？如何能使一代比一代更聰明？

為什么會有很大差異，差異就在基因上面。基因有正?；颉⑼蛔兓?、致病基因、優(yōu)秀基因之別。 基因工程是二十世紀(jì)七十年代發(fā)展起來的一門新興科學(xué)。它是在分子水平上對 DNA“動(dòng)手術(shù)”的工程.利用限制性內(nèi)切酶的“刀子”和DNA連接酶之“膠水”,“引進(jìn)”優(yōu)秀基因，切除劣制基因，按人的意愿改造遺傳特性。 基因工程對優(yōu)生學(xué)的意義。首先，它有可能成為征服遺傳病最有效的武器。目前已發(fā)現(xiàn)各種基因病3000種，過去對這些病束手無策，而利用基因療法有可能根治。 例如，有種疾病叫萊斯克·奈漢綜合癥。這種病人思想遲鈍，大腦麻痹，經(jīng)查明是由于病人體內(nèi)缺少一種叫HPRT的基因。 1984年美國的研究人員把人工合成的 HPRT基因，引進(jìn)病人骨髓干細(xì)胞內(nèi)獲得了成功；還有一種叫β－地中海貧血癥的遺傳病，也是基因的問題，造成血紅蛋白β肽鏈合成減少。美國加利福尼亞大學(xué)的研究人員，將正常基因引進(jìn)到兩名病人的細(xì)胞內(nèi)也獲得成功。從而，為人類征服各種基因病開創(chuàng)了道路。 許多科學(xué)家還認(rèn)為，癌癥也是致癌基因受到某些環(huán)境因素刺激而導(dǎo)致的惡作劇?；蚬こ虨槿祟悘氐渍鞣f惡的癌魔也帶來了曙光！ 基因工程更深遠(yuǎn)的意義，在于它為未來提高人類的遺傳素質(zhì)，作出難以估量的貢獻(xiàn)。人們總有一天，能集人類遺傳信息之精華，重組最優(yōu)秀的人體遺傳物質(zhì)，培養(yǎng)出具有特殊天賦，健康、聰明、活潑的后代，使優(yōu)生學(xué)不斷產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。
（2）人類遺傳病與優(yōu)生（教案）
高二生物備課組
教學(xué)目標(biāo)：
1、 人類3類遺傳病及其病例（A：知道）。
2、 什么是遺傳病及遺傳病對人類的危害（A：知道）。
3、 優(yōu)生的概念及開展優(yōu)生工作應(yīng)該采取的主要措施（A：知道）。
教學(xué)過程：
引言：近年來，隨著醫(yī)療衛(wèi)生和醫(yī)藥衛(wèi)生條件的改善，人類傳染性疾病已得到控制，而人的生殖細(xì)胞或受精卵里的遺傳物質(zhì)在數(shù)量、結(jié)構(gòu)或功能上發(fā)生改變，使由此發(fā)育成的個(gè)體患先天性遺傳病，其發(fā)病率和死亡率卻有逐年增高的趨勢。今天，我們來學(xué)習(xí)這方面的知識。
1、 什么是遺傳??？
問：感冒發(fā)熱是不是遺傳病？為什么？你能舉出哪些遺傳病？
講述：遺傳病是由于人的生殖細(xì)胞或受精卵里遺傳物質(zhì)發(fā)生改變而引起的人類遺傳性疾病，而感冒發(fā)熱是由感冒病原體引起的傳染病，兩者有著根本的區(qū)別。
2、 人類遺傳病的主要類型
問：遺傳物質(zhì)的基本單位和它的主要載體是什么？
答：基因、染色體。
在此基礎(chǔ)上教師總結(jié)出遺傳病的類型：單基因遺傳病、多基因遺傳病、染色體異常遺傳病。
學(xué)生閱書52~53頁。
問：什么是單基因遺傳??？其遺傳方式如何？
學(xué)生回答，師生雙邊活動(dòng)，出示有關(guān)遺傳病患者圖，教師再歸納。
（1）、單基因遺傳病
單基因遺傳病是指受一對等位基因控制的遺傳疾病。制病基因有的位于常染色體上，有的位于性染色體上，有的制病基因是顯性基因，有的制病基因是隱性基因。比如軟骨發(fā)育不全是屬于常染色體的顯性遺傳病。
常染色體顯性遺傳病如：并指、多指、軟骨發(fā)育不全
遺傳病隱性遺傳病如：白化病、先天性聾啞、苯丙酮尿癥

伴性遺X連鎖顯性遺傳病如：抗維生素佝僂病
傳病X連鎖隱性遺傳病如：紅綠色盲，血友病、進(jìn)行性肌營養(yǎng)不良

（2）、多基因遺傳病
問：多基因遺傳病和單基因遺傳病的區(qū)別是什么？
學(xué)生討論。
教師講述，多基因遺傳病是由多隊(duì)基因控制的人類遺傳病，它在兄弟姐妹中的發(fā)病率并不象單基因遺傳病那樣，發(fā)病比例是1/2或1/4，而遠(yuǎn)比這個(gè)發(fā)病率要低，約為1%~10%。多基因遺傳病常表現(xiàn)出家族聚集現(xiàn)象，且比較容易受環(huán)境因素的影響。目前已發(fā)現(xiàn)的多基因遺傳病有100多種，如唇裂、無腦兒、原發(fā)型高血壓及青少年型糖尿病等。
（3）、染色體異常遺傳病
如果人的染色體發(fā)生異常，也可引起許多遺傳性疾病。比如染色體結(jié)構(gòu)發(fā)生異常，人的第五號染色體部分缺失而患病，患者兒童哭生輕，音調(diào)高，很象貓叫而取名為“貓叫綜合癥”；又比如染色體的非整倍變異，人的第21號染色體為3條的，患者智力低下，身體發(fā)育緩慢，外眼角上斜，口常半張，即為“21三體”綜合癥，此患者體細(xì)胞中為47條染色體，即45+XY；又如女性中，患者缺少一條X染色體（44+XX）出現(xiàn)性腺發(fā)育不良等等。
二、遺傳病對人類的危害
問：遺傳性疾病有哪些危害，舉例說明。
講解：①新生兒中，1.3%有先天性缺陷。其中70%~80%由遺傳因素所致。
②15歲以下死亡的兒童中，40%由遺傳病或其他先天性疾病所致。
③自然流產(chǎn)中，50%由于染色體異常所致。
④21三體綜合癥總數(shù)不少于100萬人，且每年出生的此種患兒高達(dá)兩萬人。
討論：
①作為健康人，應(yīng)如何生活？
②分析遺傳病發(fā)病率逐年升高的原因，要特別注意環(huán)境污染的影響。要對學(xué)生進(jìn)行環(huán)保教育。
三、優(yōu)生的概念及措施
優(yōu)生和優(yōu)生學(xué)
討論：“什么是健康的孩子？怎樣才能作到優(yōu)生”？
講述：優(yōu)生就是讓每一個(gè)家庭生育出健康的漢字。為此，就應(yīng)該運(yùn)用遺傳學(xué)原理，改善人類遺傳素質(zhì)。我們在控制人口數(shù)量增長的同時(shí)，還應(yīng)該進(jìn)一步提高人口的質(zhì)量。
為了達(dá)到優(yōu)生的目的，首先，要禁止近親結(jié)婚。
問：什么是近親結(jié)婚？有什么危害？
學(xué)生討論，教師歸納。最后指出禁止近親結(jié)婚是預(yù)防遺傳性疾病發(fā)生的最簡單有效的方法。還要“進(jìn)行遺傳咨詢”，“提倡適齡生育”，“產(chǎn)前診斷”等。
人類遺傳病與優(yōu)生（學(xué)案）
高二生物備課組
教學(xué)目標(biāo)：
1、人類3類遺傳病及其病例（A：知道）。
2、什么是遺傳病及遺傳病對人類的危害（A：知道）。
3、優(yōu)生的概念及開展優(yōu)生工作應(yīng)該采取的主要措施（A：知道）。
教學(xué)過程：
1、什么是遺傳?。?br>問：感冒發(fā)熱是不是遺傳??？為什么？你能舉出哪些遺傳病？
2、人類遺傳病的主要類型
問：遺傳物質(zhì)的基本單位和它的主要載體是什么？

總結(jié)出遺傳病的類型：
閱書52~53頁。
問：什么是單基因遺傳病？其遺傳方式如何？

問：多基因遺傳病和單基因遺傳病的區(qū)別是什么？

問：什么是染色體異常遺傳病？舉例？

二、遺傳病對人類的危害
問：遺傳性疾病有哪些危害，舉例說明。

討論：
①作為健康人，應(yīng)如何生活？
②分析遺傳病發(fā)病率逐年升高的原因，要特別注意環(huán)境污染的影響。
三、優(yōu)生的概念及措施
1、優(yōu)生和優(yōu)生學(xué)
討論：“什么是健康的孩子？怎樣才能作到優(yōu)生”？

問：什么是近親結(jié)婚？有什么危害？

本文地址:http://www.mcys1996.com/jiankang/142248.html.

聲明： 我們致力于保護(hù)作者版權(quán)，注重分享，被刊用文章因無法核實(shí)真實(shí)出處，未能及時(shí)與作者取得聯(lián)系，或有版權(quán)異議的，請聯(lián)系管理員，我們會立即處理，本站部分文字與圖片資源來自于網(wǎng)絡(luò)，轉(zhuǎn)載是出于傳遞更多信息之目的,若有來源標(biāo)注錯(cuò)誤或侵犯了您的合法權(quán)益，請立即通知我們(管理員郵箱：douchuanxin@foxmail.com)，情況屬實(shí)，我們會第一時(shí)間予以刪除，并同時(shí)向您表示歉意,謝謝!

上一篇: 英國培育出首批臨床級人體胚胎干細(xì)胞

下一篇: 新西蘭孕婦將嘗鮮用VIAGRA治療胎···