医学遗传学在现代医学中的地位和作用

第三节　医学遗传学在现代医学中的地位和作用

一、医学遗传学的发展

医学遗传学的发展历程大致分为三个阶段。

1.第一阶段（20世纪50年代前）　古希腊希波克拉底时代之前，人们就认识到某些疾病可能在家庭中传递。大约1 500年前，犹太教法典就有对“易出血者”的某些男性亲属免除割礼的规定，说明人们当时已认识了血友病的遗传规律，这表明当时人们对医学遗传学已有了最初步的认识。

作为现代遗传学的奠基者，孟德尔（Mendel）以著名的豌豆杂交试验得出的分离律和自由组合律，即孟德尔第一定律和孟德尔第二定律闻名于世；其后，1910年，美国哥伦比亚大学的摩尔根（Morgan）和他的学生们通过果蝇杂交试验得出了连锁律和交换律。在孟德尔、摩尔根经典遗传学理论的指引下，人们对遗传病的来源及传递方式进行了朴实的描述。

20世纪初，加罗德（Garrod）和贝特森（Bateson）首次运用孟德尔遗传定律对尿黑酸尿症的家系进行了观察研究，阐明了该病隐性遗传的遗传方式，可以认为这是医学遗传学的起始。随着遗传学的发展，医学遗传学也有了相应的进展。在这个时期，人们主要在群体水平对遗传病进行调查，并对不同的遗传病进行分类、描述及总结其规律，总的来说，发展的速度不快。

2.第二阶段（20世纪50年代至70年代）　分子病和遗传性酶病是由于结构蛋白和酶异常所引起的，生物化学实验技术和分析方法的发展提高了分子病和遗传性酶病的研究和临床诊断水平，所发现的病种由20世纪初的少数几种（如尿黑酸尿症、白化病等）扩大到数百种，从生物化学（简称生化）水平上揭示了血红蛋白病、葡萄糖－6－磷酸脱氢酶缺乏症、苯丙酮尿症、尿黑酸尿症和高胆固醇血症等疾病的发病机制。在实际应用上，开辟了治疗某些遗传病的有效途径，苯丙酮尿症的治疗标志着这方面的重大进展。1953年，比克尔（Bickel）等提出，控制新生儿苯丙氨酸摄入量可有效防止苯丙酮尿症的发展，这种饮食疗法在临床上取得了良好的治疗效果。

遗传物质的改变是遗传性疾病的本质，约有10%的遗传性疾病表现为染色体畸变。细胞遗传学的研究阐明了染色体畸变的机制，发现了一大批染色体畸变综合征，对染色体缺失、倒位、重复等形成机制有了明确的认识，特别是随着染色体显带技术、姐妹染色单体互换技术和高分辨显带技术的应用和发展，使人们能够越来越精细地识别染色体及其区带，为研究各种遗传病及遗传相关疾病的染色体畸变提供了有力的工具，从染色体水平揭示了遗传性疾病及相关疾病的发病机制。

生化分析和细胞遗传学方法是医学遗传学的两种主要研究技术，这两种技术在医学中的应用加速了医学遗传学的发展，使得医学遗传学在各个领域取得了重大进展，并形成和建立了一些分支学科，如：研究电离辐射对遗传物质影响及其规律的辐射遗传学，研究基因在个体发育不同阶段的表达及调控机制的发育遗传学，研究基因对人类行为影响的行为遗传学，用遗传学方法研究环境因素对遗传物质的损伤及其毒理机制的毒理遗传学等。

3.第三阶段（自20世纪70年代起）　随着限制性核酸内切酶的发现，重组DNA技术和DNA聚合酶链式反应（PCR）技术的发展和广泛运用，传统的医学遗传学发展为现代的医学分子遗传学，开始了飞速发展。人们在对人类疾病的研究中，越来越清楚地认识到，只有进行基因水平的研究，才能真正找到致病的根本原因，也才能对遗传病进行最有效的防治。重组DNA技术的核心是在体外进行特定DNA片段的重组，然后在合适的宿主细胞中扩增；PCR是DNA聚合酶链式反应的简称，运用PCR技术可以在体外将DNA扩增100万倍。这两项技术可用于人类基因结构、功能的研究和疾病相关基因的克隆，揭示疾病的分子病理机制；可用于人基因组DNA文库或cDNA文库的构建，制备基因探针；可用于基因表达研究，生产出临床治疗所需要的多肽药物；利用重组DNA技术和PCR技术，还可以将基因作为“药物”，在基因水平对遗传病、肿瘤及传染病等进行基因治疗研究。重组DNA技术和PCR技术等分子生物学技术正在对医学遗传学的各个领域产生重要影响，这引起了医学遗传学领域里的一次革命，并使该领域取得了突飞猛进的发展。

二、我国医学遗传学的研究现状

从总体上看，虽然我国医学遗传学研究与国际先进水平有一定差距，但目前这方面的研究正蓬勃开展，并已取得了不小的成就，在某些领域已经达到国际先进水平。

人类基因组研究是医学遗传学研究的热点。美国投资30亿美元用于人类基因组作图与测序研究，我国国家“863”高新技术发展计划也在“八五”和“九五”期间重点资助了人类基因组研究。我国科学家于1999年9月加入国际人类基因组计划，承担了人类3号染色体短臂约30Mb区域的测序任务，该区域约占人类基因组全部序列的1%。中国是参与这一研究计划的唯一一个发展中国家，正如国际人类基因组计划的“掌门人”柯林斯（Collins）博士评价的那样：“在这个划时代的里程碑上，已经重重地刻下了中国和中国人的名字”。

目前，我国科学家正在积极建立蛋白质组学技术平台、高通量药物筛选平台和亚洲生物信息平台，以人类基因组计划为契机，计划从蛋白质组学到家禽基因组学，从生物芯片到干细胞，全方位切入生命科学的各个领域。

在基因诊断方面，我国已经能够对多种遗传病、病毒性疾病以及部分肿瘤进行基因诊断，特别是病毒性疾病的基因诊断已经在基层医院广泛开展。能够对β地中海贫血、亨丁顿舞蹈症、假性肥大性肌营养不良症等疾病的患者、携带者和胎儿作出正确诊断。近年来，PCR技术在临床传染病的基因诊断中广泛应用，已成为重要的临床诊断方法。

国家“十五”重点攻关项目“人口出生缺陷干预工程”已全面启动，根据该项工程，在孕前、孕中、出生后3个阶段，均有相应检测方法发现胎儿或新生儿异常，其中利用基因芯片检测技术，对怀孕3个月以上孕妇的少量羊水的检测，可判断胎儿是否患有遗传性疾病，进而针对不同情况，或终止妊娠，或及时进行治疗，以提高出生人口的质量。

基因治疗在理论上是根治遗传病的唯一方法，是当代医学的尖端项目，也是未来医学的发展方向之一，目前已成为生命科学领域的研究热点。为了使基因治疗能够安全、规范地进行，卫生部制定了人体细胞基因治疗质量控制要点。国内复旦大学遗传研究所甲型血友病基因治疗研究工作已开展十几年，并于1991年进行了世界首次乙型血友病基因治疗，取得了安全、有效的疗效，整体上达到世界领先水平。

目前，我国的基因治疗研究在靶向性基因导入、外源基因导入后的有效调控等关键技术方面实现了重大突破，基因治疗研究已从单基因遗传病扩大到多基因遗传病、病毒性疾病、心血管疾病、神经系统疾病、自身免疫疾病、内分泌疾病和肿瘤等。已被国家批准进行基因治疗的临床实验包括：凝血因子Ⅸ基因治疗乙型血友病、TK基因治疗人恶性胶质瘤、血管内皮细胞生长因子（VEGF）基因治疗胃癌、重组腺病毒－p53基因治疗头颈部肿瘤等。

多基因遗传病的研究目前也已经成为国际医学遗传学研究的热点。我国作为多民族的人口大国，拥有其他国家不可多得的人类遗传资源，这是克隆疾病相关基因的关键，但是，人类遗传资源的研究和利用具有时间紧迫性，如果在一些人口流动较小、交通不方便的不发达地区深入开展人体遗传资源的调查，可望挖掘到具有中国特色的人类遗传资源，为我国的分子遗传学研究提供良好素材，使我国能够在遗传性疾病相关基因研究方面在国际上占有一席之地。由于家系资源在多基因遗传病研究中处于关键地位，我国丰富而独特的人类遗传资源使得我国在多基因遗传病研究中具有独特的优势。如果选择合适的病种，我国在多基因遗传病相关基因研究的国际竞赛中可望取得成功。

三、医学遗传学在现代医学中的地位

由于医学科学的发展，临床病种的构成发生了质的变化。医学遗传学成为一个发展十分迅速、研究非常活跃的领域。随着传染病、营养缺乏病及由环境因素引起的疾病得到或基本得到控制，遗传病及由遗传因素与环境因素共同作用所致的疾病，已成为临床上常见而多发的病种。遗传病严重地威胁着人类的生命和健康，影响着人口素质的提高。我们从以下几个方面可看出遗传病对人类的危害，同时也可了解到医学遗传学在人类与疾病斗争的过程中发挥着越来越重要的作用。

1.对人类遗传病的认识在不断增加　据麦库西克（Mckusick）统计，人群中已认识到的单基因遗传病及异常性状在1958年为412种，到1998年增加到8 587种，到2004年增加到15 249种，到2008年（截至2008年9月9日）增加到18 948种，50年间有关遗传病的认识增加了40多倍。目前，在人类染色体上已定位的基因有11 248种。

2.人群中约有1/4以上的人受遗传病所累　目前已经发现的单基因遗传病被发现的病种越来越多，目前已知的有6 500多种。其中某些病种的发病率并不低，如红绿色盲男性发病率约为7%。因此，单基因遗传病在人群中并不罕见。总的估计，人群中有4%～8%的人受累于单基因遗传病。多基因遗传病有100多种，在群体中的发病率比较高，如原发性高血压约为6%，冠心病约为2.5%，总的估计，人群中有15%～25%的人受累于多基因遗传病。人类染色体数目或结构异常的染色体病约有400多种，人群中有0.5%～1%的人患有染色体病。新生儿中染色体病的发生率约为0.7%，在妊娠头3个月的自发流产中，染色体畸变约占一半以上。总的来看，人群中有20%～25%的人患有不同种类的遗传病，这不能不引起人们的关注。即使在人群中未患遗传病的个体，每个人也是4～8个有害基因的携带者，可将致病基因传递给后代，成为后代人群中遗传病发病的潜在威胁，尤其是当前在我国工农业发展的同时，环境污染日益严重，各种致突变、致癌、致畸变因素对遗传物质的损害，将增加人群中致病的突变基因，增加遗传病的发生，这些因素严重危害着人们的健康素质，对此必须给予高度的重视，而且已经是刻不容缓。

3.一些严重危害人类健康的常见病已证明与遗传因素有关　过去有些原因不明的常见病如肿瘤、唇裂、糖尿病、先天性心脏病、原发性高血压和精神分裂症等，现已证实为遗传病。随着对人类遗传病的研究日益深入，有些以前认为与遗传因素无关的一些传染病，现在发现也是受遗传因素影响的。

4.遗传病在疾病死亡中的作用增高　据调查，我国15岁以下死亡的儿童中，40%是由各种遗传病或先天畸形所致。遗传病所造成的寿命缩短是心血管疾病的4.5倍，是癌症的8倍。

综上所述，不难看出遗传病给人类带来的危害是巨大的。它除了给患者带来难以治愈的痛苦，还给家庭带来沉重的经济负担和精神压力，而且直接关系到国家、民族的繁荣和昌盛。因此作为一名医学生，了解和掌握遗传病的诊断和防治的原则是非常必要的，应为提高人类健康素质作出自己应有的贡献。

小结

医学遗传学是专门研究遗传病的发病机制、传递规律、再发风险、诊断、治疗和预防等知识的科学，其任务是降低人群中遗传病的发生率，提高人类的健康素质。当前，遗传病已成为危害人类健康的常见病、多发病。遗传病是指由细胞内遗传物质改变所引起的疾病。细胞内遗传物质的改变方式主要有基因突变和染色体畸变两大类。线粒体内基因的突变也可认为是细胞内遗传物质的改变，最终形成线粒体病，其具有母系遗传的特点。根据遗传物质改变和传递情况的不同，遗传病可分为单基因遗传病、多基因遗传病、染色体病、线粒体遗传病和体细胞遗传病五大类。大多数遗传病为先天性疾病，并往往具有家族聚集现象，但遗传性疾病不等于先天性疾病，遗传性疾病也不等于家族性疾病。在不同疾病的病因中，遗传因素和环境因素所占比重各有不同。医学遗传学的发展经历了缓慢发展、快速发展、飞速发展三个阶段。随着生化分析技术和细胞遗传学技术的发展，医学遗传学进入了快速发展的时期；随着重组DNA技术和PCR技术的发展和应用，传统的医学遗传学进入到医学分子遗传学的水平，这两项技术不仅用于基因的结构、功能的研究及疾病相关基因的克隆，还用于基因文库的构建、基因探针的制备、基因表达和基因治疗的研究，它们对医学遗传学的各个领域产生重大影响，并取得了突飞猛进的发展。我国医学遗传学的研究虽然整体上与国际先进水平有较大差距，但研究工作正蓬勃开展，在某些领域已接近国际水平。

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一、选择题

1.研究人类染色体结构、畸变类型、发生频率以及与疾病关系的学科是（　　）。

A.细胞遗传学　　B.生化遗传学

C.分子遗传学　　D.肿瘤遗传学

2.遗传病通常不具有的特征是（　　）。

A.家族性　　　　　　　　　　　　　　　　B.先天性

C.同卵双生的发病一致率低于异卵双生的　　D.垂直传递

3.最早被研究的人类遗传病是（　　）。

A.慢性粒细胞白血病　　　B.白化病

C.镰形细胞贫血症　　　　D.尿黑酸尿症

4.发病率最高的遗传病是（　　）。

A.单基因遗传病　　　B.多基因遗传病

C.染色体病　　　　　D.体细胞遗传病

5.有些遗传病不是先天性疾病，这是因为（　　）。

A.该遗传病的发病年龄没到　　　B.该遗传病是染色体病

C.该遗传病是线粒体遗传病　　　D.该遗传病是隐性遗传病

6.关于营养性疾病说法正确的是（　　）。

A.仅受遗传因素控制

B.基本上由遗传因素决定发病，但需环境因素诱发

C.遗传因素和环境因素对发病都起作用

D.环境因素起主要作用的疾病

7.多数肿瘤是（　　）。

A.单基因遗传病　　　B.多基因遗传病

C.体细胞遗传病　　　D.染色体病

8.下列有关遗传病与先天性疾病、家族性疾病的关系说法正确的是（　　）。

A.先天性疾病不一定都是遗传病

B.遗传病的症状出生时一定表现出来

C.家族性疾病一定都是遗传病

D.遗传病一定都表现为家族性

9.椭圆形红细胞增多症常见于Rh血型阳性者，而且控制这两个性状的基因在染色体上的距离非常近，由此判断椭圆形红细胞增多症的发病与遗传因素有关，得此结论是基于医学遗传学研究方法中的（　　）。

A.疾病组分分析法　　　B.群体筛查法

C.伴随性状研究法　　　D.系谱分析法

10.关于中国参加人类基因组计划研究的说法正确的是（　　）。

A.中国是1990年9月获准加入该项目研究工作，承担人类基因组1%的测序任务

B.中国是1999年9月获准加入该项目研究工作，承担人类基因组1%的测序任务

C.中国是1999年9月获准加入该项目研究工作，承担人类基因组10%的测序任务

D.中国是1990年9月获准加入该项目研究工作，承担人类基因组10%的测序任务

二、名词解释

1.遗传

2.变异

3.医学遗传学

4.遗传病

三、简答题

1.医学遗传学在现代医学中的作用有哪些方面？

2.遗传性疾病与先天性疾病和家族性疾病的联系和区别是怎样的？

3.医学遗传学研究的几大热点是什么？

4.简述遗传病的危害。

（高江原）