Mendel于1865年发表的《植物杂交实验》一文揭示了生物遗传性状的分离和自由组合规律,这是科学意义上的“遗传学”学科诞生的标志,但Mendel这项工作的重要价值直到1900年才被认识。随即,Mendel定律就被用来解释一些人类疾病的遗传现象。杰出的内科医生Garrod(1901)描述了4个黑尿症家系,首次提出了先天性代谢病的概念,认为这些疾病的性状属于隐性遗传性状;Farabee(1903)指出短指(趾)为显性遗传性状;Hardy和Weinberg(1908)研究了人群中基因频率的变化,提出遗传平衡定律,奠定了群体遗传学的基础;Nilsson(1909)研究数量性状的遗传,用多基因累积效应和环境因素的共同作用阐述数量性状的遗传规律。在那个时期,遗传学的理论研究得到充分的发展,但限于当时的技术水平,这些理论的实验验证及遗传物质的微观研究还无法深入开展。
20世纪20~40年代,Griffith和Avery用肺炎链球菌转化实验证明DNA是遗传物质;1953年,Watson和Crick提出了DNA双螺旋模型,使人们认识了遗传物质的化学本质。随着生物化学分析技术的发展,一些先天性代谢缺陷的发病机制逐步被阐明,先后发现了糖原贮积症Ⅰ型是由于缺乏葡萄糖-6-磷酸酶,苯丙酮尿症(PKU)是由于缺乏苯丙氨酸羟化酶引起的,并提出了“一种基因一种酶”的假说。
1952年,由于低渗制片技术的建立(徐道觉等)和使用秋水仙碱获得了更多中期细胞分裂象(蒋有兴等)后,才证实人体细胞染色体数目为46(而非48),标志着细胞遗传学的诞生。以后相继发现Down综合征为21三体(Lejeune等),Klinefelter综合征为47,XXY(Jacob和Strong)等。在染色体显带技术出现后,更多由染色体畸变引起的疾病不断被发现和报道。
20世纪70年代,限制性内切酶的使用使得科学家首次能够对DNA进行可控的操作。1978年,简悦威(Yuet-Wai Kan)运用这两种技术实现了对镰状细胞贫血的产前基因诊断。Mullis在80年代发明的聚合酶链反应(polymerase chain reaction,PCR)技术能在体外实现DNA分子的快速扩增,从而使某些疾病的DNA检测成为临床的常规工作。如今,PCR已成为生命科学领域应用最为广泛的基本技术。
真正促使医学遗传学发生革命性变化的是20世纪90年代开始的人类基因组计划。该计划的研究目标是从整体上阐明人类遗传信息的组成和表达,包括遗传图绘制、物理图构建、测序(sequencing)、转录图绘制和基因鉴定等方面的工作,为人类遗传多样性的研究提供基本数据,揭示上万种人类单基因异常(有临床意义的约计7 000种)和上百种严重危害人类健康的多基因病(例如,心血管疾病、糖尿病、恶性肿瘤、自身免疫性疾病等)的致病基因或疾病易感基因,建立对各种基因病新的诊治方法,实现个性化医疗(personalized medicine),从而推动整个生命科学和医学领域的发展(表1-1)。
现今,医学遗传学已成为21世纪分子医学(molecular medicine)的主体,但分子医学的“收获季节”仍然没有到来。
表1-1 医学遗传学大事记
续表
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