
Ventia™is a home-based rapid allergen test for detection ofhouse dust mite allergen which is designed for use by allergic patients and other consumers.The Ventia® kit enables the presence of mite allergen to be detected in a dust extract within ten minutes. | |
All you need to do is take a dust sample from bedding or carpet using the DUSTREAM® collector that is provided with the kit and apply the sample to the test. No dust handling is involved. Results are obtained within 10 minutes and color indicator lines show whether the sample contains Low, Medium or High levels of mite allergen. | |
The Ventia™ package contains everything needed to perform 2 tests. All you need is a vacuum cleaner to which you can attach the DUSTREAM™ collector nozzle contained in the kit. Ventia™ in Action Watch the Instructional Video in French or Spanish | |
Contents: |
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本人最近在对家族性遗传性高钙血症(FHH)的家族进行了多个可疑致病基因进行测序,测序公司已经给出了DNA的测序峰图及突变位点,但不知道这个突变是否是致病突变?还有如何才能知道该突变是否影响了氨基酸序列呢?本人在这方面零基础,麻烦稍微讲详细点,在这里先谢谢各位哥哥姐姐了,不胜感激!!!
分类:
基因突变可以是自发的也可以是诱发的。自发产生的基因突变型和诱发产生的基因突变型之间没有本质上的不同,基因突变诱变剂的作用也只是提高了基因的突变率。 按照表型效应,突变型可以区分为形态突变型、生化突变型以及致死突变型等。这样的区分并不涉及突变的本质,而且也不严格。因为形态的突变和致死的突变必然有它们的生物化学基础,所以严格地讲一切突变型都是生物化学突变型。根据碱基变化的情况,基因突变一般可分为碱基置换突变(base substitution和移码突变(frameshift mutation)两大类。
碱基置换突变(subsititution) 指DNA分子中一个碱基对被另一个不同的碱基对取代所引起的突变,也称为点突变(point mutation)。点突变分转换和颠换两种形式。如果一种嘌呤被另一种嘌呤取代或一种嘧啶被另一种嘧啶取代则称为转换(transition)。嘌呤取代嘧啶或嘧啶取代嘌呤的突变则称为颠换(transversion)。由于DNA分子中有四种碱基,故可能出现4种转换和8种颠换(见上图)。在自然发生的突变中,转换多于颠换。 碱基对的转换可由碱基类似物的掺入造成。例如,5-溴尿嘧啶(5-bromouracil,BU)是一种与胸腺嘧啶类似的化合物,具有酮式和烯醇式两种结构,且两者可以互变,一般酮式较易变为烯醇式。当DNA复制 时,酮式BU代替了T,使A-T碱基对变为A-BU;第二次复制时,烯醇式BU能和G配对,故出现G-BU碱基对;第三次复制时,G和C配对,从而出现G-C碱基对,这样,原来的A-T碱基对就变成G-C碱基对(见下图)。向左转|向右转 碱基对的转换也可由一些化学诱变剂诱变所致。例如,亚硝酸类能使胞嘧啶(C)氧化脱氨变成尿嘧啶(U),在下一 次复制中,U不与G配对,而与A配对;复制结果C-G变为T-A(见右图)。又如,烷化剂中的芥子气和硫酸二乙酯可使G发生乙基化,成为烷基化鸟嘌呤(mG),结果,mG不与C配对,而与T配对,经过复制,G-C变为A-T。
移码突变(translocation) 指DNA片段中某一位点插入或丢失一个或几个(非3或3的倍数)碱基对时,造成插入或丢失位点以后的一系列编码顺序发生错位的一种突变。它可引起该位点以后的遗传信息都出现异常。发生了移码突变的基因在表达时可使组成多肽链的氨基酸序列发生改变,从而严重影响蛋白质或酶的结构与功能。吖啶类诱变剂如原黄素、吖黄素、吖啶橙等由于分子比较扁平,能插入到DNA分子的相邻碱基对之间。如在DNA复制前插入,会造成1个碱基对的插入;若在复制过程中插入,则会造成1个碱基对的缺失,两者的结果都引起移码突变。
缺失突变(deletion) 基因也可以因为较长片段的DNA的缺失而发生突变。缺失的范围如果包括两个基因,那么就好象两个基因同时发生突变,因此又称为多位点突变。由缺失造成的突变不会发生回复突变。所以严格地讲,缺失应属于染色体畸变。
插入突变(insertion) 一个基因的DNA中如果插入一段外来的DNA,那么它的结构便被破坏而导致突变。大肠杆菌的噬菌体Mu-1和一些插入顺序(IS)以及转座子(见转座因子)都是能够转移位置的遗传因子,当它们转移到某一基因中时,便使这一基因发生突变。许多转座子上带有抗药性基因,当它们转移到某一基因中时,一方面引起突变,另一方面使这一位置上出现一个抗药性基因。插入的DNA分子可以通过切离而失去,准确的切离可以使突变基因回复成为野生型基因。这一事件的出现频率并不由于诱变剂的处理而提高。
肿瘤机体各种致瘤素作用局部组织细胞基水平失其调控导致单克隆性异增形新物种新物形局部肿块名
肿瘤性增与非肿瘤性增具本质区别非肿瘤性增机体存所需所增组织能够化熟并且能够恢复原组织结构功能且种增具定限度旦原除再继续细胞转化肿瘤细胞具异形态、代谢、功能并同程度失化熟能力肿瘤旺盛并具相自主性即使致瘤素存仍能持续
肿瘤特异性
肿瘤组织论细胞形态组织结构都与其发源组织同程度差异种差异称异型性异型性肿瘤异化形态表现异型性说明化程度高异型性说明化程度低区别种异型性诊断肿瘤确定其良、恶性主要组织依据良性肿瘤细胞异型性明显般与其源组织相似恶性肿瘤具明显异型性
由未化细胞构恶性肿瘤称间变性肿瘤间变指恶性肿瘤细胞缺乏化异型性显著间变性肿瘤具明显形性瘤细胞彼形状变异往往能确定其组织源间变性肿瘤般具高度恶性
1、肿瘤细胞异型性
良性肿瘤瘤细胞异型性般与其源细胞相似恶性肿瘤瘤细胞具高度异型性表现特点:
(1)肿瘤细胞形性即肿瘤细胞形态致恶性肿瘤细胞般比细胞较见瘤巨细胞少数化差肿瘤其肿瘤细胞较圆形比较致
(2)瘤细胞核形性
瘤细胞核比细胞核增核、形状染色并现双核、巨核、核、奇异核、核着色深(由于核内DNA增)染色质呈粗颗粒状布均匀堆积于核膜使核膜显肥厚核裂像增特别现称性、极性及顿挫性等病理性核裂恶性肿瘤具诊断意义恶性肿瘤细胞核异改变与染色体呈倍体或非整数倍体关
(3)瘤细胞胞浆改变:由于胞浆内核蛋白体增呈嗜碱性瘤细胞产异泌物或代谢产物(激素、粘液、 蛋白、色素等)具同特点
(4)肿瘤细胞超微结构异型性:般说良性肿瘤超微结构与其起源组织基本相似恶性肿瘤细胞根据其化程度表现同异型性总说恶性肿瘤细胞通绝或相明显增核膜内陷或外凸使核形规则甚至形奇异型核胞浆内细胞器数目减少、发育良或形态异细胞连接减少利于肿瘤浸润
2.肿瘤组织结构异型性
肿瘤组织结构异型性指肿瘤组织空间排列式(包括极向、器官结构及其与间质关系等面)与其源组织差异良性肿瘤瘤细胞异型性明显排列与组织同诊断赖于组织结构异型性宫平滑肌瘤恶性肿瘤组织结构异型性明显瘤细胞排列更紊乱失排列结构、层或极向纤维肉瘤、腺癌
三、肿瘤扩散
具局部浸润远处转移恶性肿瘤重要特点并且恶性肿瘤致死亡主要原
1.肿瘤由转化细胞断增繁衍形
典型恶性肿瘤自史几阶段:
细胞恶性转化→转化细胞克隆性增→局部浸润→远处转移
程恶性转化细胞内特点(肿瘤数)宿主肿瘤细胞及其产物反应(肿瘤血管形)共同影响肿瘤演进
(l)肿瘤力肿瘤速度与三素关:
1)肿瘤细胞倍增间:肿瘤群体细胞周期G0、G1、S、G2M期数恶性肿瘤细胞倍增间并比细胞更快与细胞相似或比细胞更慢
2)数:指肿瘤细胞群体处于增殖阶段(S期+G2期)细胞比例恶性转化初期数较高随着肿瘤持续增数肿瘤细胞处于G0期即使迅速肿瘤数20%
3)瘤细胞与丢失:营养供应足、坏死脱落、机体抗肿瘤反应等素使肿瘤细胞丢失肿瘤细胞与丢失共同影响着肿瘤能否进行性及其速度
肿瘤速度决定于数肿瘤细胞与丢失比与倍增间关系目前化疗药物几乎均针处于增殖期细胞数高肿瘤(高度恶性淋巴瘤)于化疗特别敏见实体瘤(结肠癌)数低故化疗敏
(2)肿瘤血管形诱导血管能力恶性肿瘤、浸润与转移前提肿瘤细胞本身浸润肿瘤组织内及其周围炎细胞(主要巨噬细胞)能产类血管血管内皮细胞(VEGF)碱性纤维细胞(b-FGF)些血管促进血管内皮细胞裂毛细血管芽新毛细血管既肿瘤提供营养肿瘤转移提供利条件
(3)肿瘤演进异质化恶性肿瘤程变越越侵袭性现象称肿瘤演进包括加快、浸润周围组织远处转移等些物现象现与肿瘤异质化关肿瘤异质化指克隆源肿瘤细胞程形侵袭能力、速度、激素反应、抗癌药敏性等面所同亚克隆程由于些同肿瘤程保留些适应存、、浸润与转移亚克隆
2.肿瘤式与扩散
(1)肿瘤速度:各种肿瘤速度极差异主要取决于肿瘤细胞化熟程度良性肿瘤缓慢恶性肿瘤较快良性肿瘤恶变速度突加快
(2)肿瘤式:肿瘤呈膨胀性、外性浸润性
1)膨胀性:数良性肿瘤所表现式肿瘤缓慢侵袭周围组织往往呈结节状完整包膜与周围组织界明显周围器官、组织主要挤压或阻塞作用般均明显破坏器官结构功能其与周围组织界清楚手术容易摘除摘除易复发
2)外性:发体表、体腔表面或管道器官(消化道、泌尿殖道)表面肿瘤向表面形突起乳状、息肉状、菜花状肿物良性、恶性肿瘤都呈外性恶性肿瘤外性同其基底部呈浸润性且外性恶性肿瘤由于迅速、血供足容易发坏死脱落形底部高低平、边缘隆起恶性溃疡
3)浸润性:数恶性肿瘤式由于肿瘤迅速侵入周围组织间隙、淋巴管、血管树根入泥土浸润并破坏周围组织肿瘤往往没包膜或包膜完整与周围组织界明显临床触诊肿瘤固定手术切除种肿瘤防止复发切除范围应该比肉眼所见范围些部位能肿瘤细胞浸润
3.肿瘤扩散
恶性肿瘤主要特征具浸润性恶性肿瘤仅原发部位、蔓延(直接蔓延)且通各种途径扩散身体其部位(转移)
(1)直接蔓延:瘤细胞沿组织间隙、淋巴管、血管或神经束浸润破坏临近组织、器官并继续称直接蔓延例晚期宫颈癌蔓延至直肠膀胱晚期乳腺癌穿胸肌胸腔甚至达肺
(2)转移:瘤细胞原发部位侵入淋巴管、血管、体腔迁移处继续形与原发瘤同类型肿瘤程称转移良性肿瘤转移恶性肿瘤才转移见转移途径几种:
1)淋巴道转移:皮组织恶性肿瘤经淋巴道转移
2)血道转移:各种恶性肿瘤均发尤见于肉癌、肾癌、肝癌、甲状腺滤泡性癌及绒毛膜癌
3)种植性转移:见于腹腔器官癌瘤
4.恶性肿瘤浸润转移机制
(l)局部浸润浸润能力强瘤细胞亚克隆现肿瘤内血管形肿瘤局部浸润都起重要作用
局部浸润步骤:
1)由细胞粘附介导肿瘤细胞间粘附力减少
2)瘤细胞与基底膜紧密附着
3)细胞外基质降解癌细胞基底膜紧密接触4~8细胞外基质主要LN、FN、蛋白糖胶原纤维癌细胞泌蛋白溶解酶溶解使基底膜产局部缺损
4)癌细胞阿米巴运通溶解基底膜缺损处癌细胞穿基底膜重复述步骤溶解间质性结缔组织间质移达血管壁再同式穿血管基底膜进入血管
(2)血行播散单癌细胞进入血管般绝数机体免疫细胞所消灭血板凝集团瘤细胞团则易消灭通述途径穿血管内皮基底膜形新转移灶
转移发并随机具明显器官倾向性血行转移位置器官布某些肿瘤具特殊亲性肺癌易转移肾腺脑甲状腺癌、肾癌前列腺癌易转移骨乳腺癌转移肝、肺、骨产种现象原清楚能些器官血管内皮能与进入血循环癌细胞表面粘附特异性结合配体或由于些器官能够释放吸引癌细胞化物质
良性肿瘤与恶性肿瘤间并绝界限某些肿瘤组织形态介于两者间称交界性肿瘤卵巢交界性浆液性乳状囊腺瘤粘液性囊腺瘤即使恶性肿瘤其恶性程度亦各相同些良性肿瘤发恶性变化别恶性肿瘤停止甚至消退结肠息肉状腺瘤恶变腺癌别恶性肿瘤恶性黑色素瘤由于机体免疫力增强等原停止甚至完全消退见于少童神经母细胞瘤瘤细胞能发育熟神经细胞甚至转移灶瘤细胞能发育熟使肿瘤停止自愈种情况十罕见
肿瘤病发病
肿瘤本质基病各种环境遗传致癌素协同或序贯式引起DNA损害激原癌基(或)灭肿瘤抑制基加凋亡调节基(或)DNA修复基改变继引起表达水平异使靶细胞发转化转化细胞先呈克隆性增经漫阶段演进程其克隆相限制扩增通附加突变选择性形具同特点亚克隆(异质化)获浸润转移能力(恶性转化)形恶性肿瘤
1.肿瘤发物基础
(l)癌基
1)原癌基、癌基及其产物
癌基具潜转化细胞能力基由于细胞癌基细胞非激形式存称原癌基原癌基种素激
原癌基编码蛋白质都细胞十重要细胞受体血板(PGF)纤维母细胞(FGF)表皮细胞(EGF)重要信号转导蛋白质(酪氨酸激酶)核调节蛋白质(转录激蛋白)细胞周期调节蛋白(周期素、周期素依赖激酶)等
2)原癌基激
原癌基激两种式:①发结构改变(突变)产具异功能癌蛋白②b.基表达调节改变(度表达)产量结构促进蛋白
基水平改变继导致细胞刺激信号度或持续现使细胞发转化
引起原癌基突变DNA结构改变:点突变、染色体易位、基扩增突变原癌基编码蛋白质与原癌基产物结构同并失产物调节作用通式影响其靶细胞:①增加;②受体增加;③产突变信号转导蛋白;④产与DNA结合转录
(2)肿瘤抑制基
肿瘤抑制基产物能抑制细胞其功能丧失能促进细胞肿瘤性转化肿瘤抑制基失通等位基两突变或缺失式实现
见肿瘤抑制基Rb基P53基神经纤维瘤病—1基(NF-l)结肠腺瘤性息肉基(DCC)Wilms瘤基(WT-1)等Rb基纯合性缺失见于所视网膜母细胞瘤及部骨肉瘤、乳腺癌细胞肺癌等肿瘤Rb基定位于染色体13ql4Rb基两等位基必须都发突变或缺失才能产肿瘤Rb基隐性癌基
P53基异缺失包括纯合性缺失点突变超50%肿瘤P53基突变尤其结肠癌、肺癌、乳腺癌、胰腺癌突变更见
(3)凋亡调节基DNA修复调节基
调节细胞进入程序性细胞死亡基及其产物肿瘤发起重要作用bcl-2抑制凋亡bax蛋白促进凋亡DNA错配修复基缺失使DNA损害能及修复积累起造原癌基肿瘤抑制基突变形肿瘤遗传性非息肉性结肠癌综合征
(4)端粒肿瘤
端粒随着细胞复制缩短没端粒酶修复体细胞能复制50肿瘤细胞存某种缩短机制几乎能够限制复制实验表明绝数恶性肿瘤细胞都含定程度端粒酶性
(5)步癌变基础
恶性肿瘤形期素形阶段程要使细胞完全恶性转化需要基转变包括几癌基突变两或更肿瘤抑制基失及凋亡调节DNA修复基改变
2.环境致癌素及致癌机制
(1)化致癌素
1)间接作用化致癌物:环芳烃芳香胺类与氨基偶氮染料亚硝胺类真菌毒素
2)直接作用化致癌物:些致癌物经体内化致癌烷化剂与酰化剂
(1)亚硝胺类类致癌性较强能引起物种癌症化致癌物质变质蔬菜及食品含量较高能引起消化系统、肾脏等种器官肿瘤
(2)环芳香烃类类致癌物苯并芘代表涂抹物皮肤引起皮肤癌皮注射则诱发肉瘤汽车废气、煤烟、香烟及熏制食品;
(3)烷化剂类芥气、环磷酰胺等引起白血病、肺癌、乳腺癌等;
(4)氯乙烯目前应用广种塑料聚氯乙烯由氯乙烯单体聚合诱发肺、皮肤及骨等处肿瘤通塑料工厂工流行病调查已证实氯乙烯能引起肝血管肉瘤潜伏期般15;
(5)某些金属铬、镍、砷等致癌
化致癌物引起体肿瘤作用机制复杂少数致癌物质进入体直接诱发肿瘤种物质称直接致癌物;数化致癌物进入体需要经体内代谢化或物转化具致癌性终致癌物引起肿瘤发种物质称间接致癌物放射线引起肿瘤:甲状腺肿瘤、肺癌、骨肿瘤、皮肤癌、发性骨髓瘤、淋巴瘤等
(2)物理致癌素
离辐射引起各种癌症期热辐射定致癌作用金属元素镍、铬、镉、铍等类致癌作用临床些肿瘤与创伤关骨肉瘤、睾丸肉瘤、脑瘤患者创伤史另类与肿瘤关异物寄虫
(3)病毒细菌致癌
1)RNA致瘤病毒:通转导插入突变遗传物质整宿主细胞DNA并使宿主细胞发转化存两种机制致癌:①急性转化病毒②慢性转化病毒
2)DNA致瘤病毒:见类乳状瘤病毒(HPV)与类皮性肿瘤尤其宫颈肛门殖器区域鳞状细胞癌发密切相关Epstein?barr病毒(EBV)与伯基特淋巴瘤鼻咽癌密切相关流行病调查乙型肝炎与肝细胞性肝癌密切关系幽门螺杆菌引起慢性胃炎与胃低度恶性B细胞性淋巴瘤发关
3.影响肿瘤发、发展内素及其作用机制
(1)遗传素
1)呈染色体显性遗传肿瘤视网膜母细胞瘤、肾母细胞瘤、肾腺或神经节神经母细胞瘤些癌前疾病结肠发性腺瘤性息肉病、神经纤维瘤病等本身并恶性疾病恶变率高些肿瘤癌前病变都属于单基遗传染色体显性遗传规律现其发病特点早(童期)发病肿瘤呈发性累及双侧器官
2)呈染色体隐性遗传遗传综合征Bloom综合征易发白血病其恶性肿瘤;毛细血管扩张共济失调症患者易发急性白血病淋巴瘤;着色性干皮病患者经紫外线照射易患皮肤基底细胞癌磷状细胞癌或黑色素瘤些肿瘤易性高群伴某种遗传性缺陷三种遗传综合征均累及DNA修复基
3)遗传素与环境素肿瘤发起协同作用环境素更重要决定种肿瘤遗传素属于基目前发现少肿瘤家族史乳腺癌、胃肠癌、食管癌、肝癌、鼻咽癌等
(2)宿主肿瘤反应——肿瘤免疫
CD8+细胞毒性T细胞细胞免疫起重要作用
1)肿瘤抗原两类:①存于肿瘤细胞存与细胞肿瘤特异性抗原②存与肿瘤细胞与某些细胞肿瘤相关抗原
2) 抗肿瘤免疫效应机制肿瘤免疫细胞免疫主体液免疫辅参加细胞免疫效应细胞主要(CTL)、自杀伤细胞(NK)巨噬细胞
3)免疫监视免疫监视抗肿瘤机制力证据免疫缺陷病患者接受免疫抑制治疗病恶性肿瘤发病率明显增加
(3)其与肿瘤发病关素
1)内泌素:内泌紊乱与某些器官肿瘤发定关系乳腺癌发发展能与患者体内雌激素水平高或雌激素受体异关外激素与恶性肿瘤扩散转移定关系垂体前叶激素促进肿瘤转移肾腺皮质激素抑制某些造血系统恶性肿瘤
2)性别龄素:肿瘤发性别差异除殖器官肿瘤乳腺癌性较见胆囊、甲状腺膀胱等肿瘤性明显于男性肺癌、肝癌、胃癌结肠癌则男性于性性别种差异其原除部与性激素关外主要能与男染色体同某性别较接受致癌作用关龄肿瘤发定影响
3)种族理素
随着肿瘤本质认识断深入更由于肿瘤局部治疗停滞前恶性肿瘤逐渐看种全身性疾病由肿瘤治疗观念便发明显转向肿瘤综合治疗观应运
纵观恶性肿瘤治疗历史发展与衍变难看肿瘤外科、肿瘤放射治疗、肿瘤化治疗构现代肿瘤治疗三支柱.三种手段互特点互补充
治疗效应看外科手术放射治疗都局部治疗肿瘤外科家放射肿瘤家肿瘤概念结构认识极相似两者都认恶性肿瘤发局部侵犯周围组织、经淋巴管、血管或通自腔隙转移处治疗重点自放局部即控制局部局部扩散特别淋巴结转移药物治疗属于全身效应肿瘤化治疗专家除重视局部肿瘤外更着眼点放恶性肿瘤扩散转移于肿瘤治疗观点细胞指数杀灭观点故强调疗程、足剂量用药期能彻底杀灭绝部肿瘤细胞各种肿瘤同治疗疗效比较我能清楚看治疗优点与缺点作名肿瘤专科医,些处与足应该且必须数自我更应该注意单能达治愈肿瘤情况应联合使用同弥补各自足解剖角度看治疗原发部位肿瘤外科手术病灶放射全身化疗却能消灭镜转移灶另面治疗相互作用重要外科切除块病灶处残余肿瘤受刺激增殖能随化疗更敏;化疗能放疗增敏作用;激素治疗则由于其依赖细胞增殖能补充化疗足充考虑些面面我才能制订取佳治疗效恶性肿瘤治疗案
肿瘤治疗历经手术、放疗、化疗及物治疗近众者提肿瘤综合治疗概念所谓肿瘤综合治疗指:根据病机体状况、肿瘤病理类型、侵犯范围(病期)发展趋势计划合理应用现治疗手段期幅度提高治愈率说肿瘤治疗研究显示科合作与补充肿瘤治疗已进入综合治疗代肿瘤综合治疗根本思想系统论各组相加于各组代数作肿瘤综合治疗组手术化疗放疗及物治疗依照同病例特点进行机组合期达佳治疗效综合治疗癌瘤先切除原发病灶再辅化疗仅利于病情期同防止些化疗敏肿瘤手术切除机睾丸、肛门、喉咽等部位肿瘤尝试做术前化疗显示化疗效辅助化疗指采取效局部治疗针微转移癌灶防止复发转移进行化疗
肿瘤综合治疗看,综合手术、化疗、放疗及物治疗手段依据具体情况具体析原则针具体病例制订相应性化治疗案终达佳综合疗效
要攻克癌症我首先要探查 癌症起癌症起首先体内阴阳平衡组织细胞同致癌素期作用细胞突变引起主要表现组织细胞异度增其实癌组织体部本阴阳平衡失调五行克乘侮发变化前提体免疫监控系统才其失监控任其发展久久癌细胞益增殖肿瘤队伍益壮侵蚀周围组织消耗量能量营养影响体理代谢造机体逐渐衰竭终导致死亡
基因突变是生物进化的重要因素之一,所以研究基因突变除了本身的理论意义以外还有广泛的生物学意义。基因突变为遗传学研究提供突变型,为育种工作提供素材,所以它还有科学研究和生产上的实际意义。
但是一般基因突变会产生不利的影响,被淘汰或是死亡,但有极少数会使物种增强适应性。有害的多,有利的少。
对人来说,基因突变可能导致癌症。
(题外话)
谨以此文献给可爱的小海豚,祝暑假在家,在海边玩儿得开心!
RNA干扰和肿瘤基因治疗
摘要:RNA干扰(RNAinterference,RNAi)是指双链RNA诱导细胞内特定基因转录后沉默现象,它在肿瘤基因治疗中具有十分重要的作用。本文介绍了RNAi现象的发现、形成机理及其在肿瘤基因治疗中的应用现状及前景。
关键词:RNA干扰 肿瘤 基因治疗
Abstract:RNAinterferenceisaphenomenonthatds-RNAs(double-strandedRNA)inducespecificgeneposttranscriptionalsilencingincells.ItsuggeststhatRNAinterferencemayplayanimportantroleintumorgenetherapy.ThisarticleistointroducehowRNAinterferencewasfound, formedaswellasitspotentialapplicationinthetumorgenetherapyfield.
Keywords:RNAinterference tumorgenetherapy
1RNAi现象的发现
1990年,来自美国的Napoli[1]和荷兰的Krol[2]分别报将外源性紫色色素合成基因查尔酮合酶(ChalconeSynthase,CHS)基因转入矮牵牛,试图产生出更深的紫色牵牛花,结果却发现花色素甙的合成发生了阻塞,大部分转基因植物开出了颜色斑驳或白色的花。检查白色花发现CHS基因mRNA的同步表达没有改变,而mRNA的转录比野生型减少50倍。导入基因和内源性基因均发生失活,这种现象被称为共抑制(co-suppression)。随后多个植物学家亦在不同转基因植物中发现类似现象。与此同时,意大利Macino[3]领导的实验室将外源性类胡萝卜素基因albino-3导入红色面包霉菌(Neurosporacrassa),发现约30%转化细胞的内源性的albino-3也受到了抑制,这种现象被他们称为静息作用(quelling)。
不仅植物和真菌如此,科学家们还在线虫发现类似的现象。1995年美国的Guo等[4]用反义RNA技术阻断线虫(CaenorhaBDitiselegans)par-1基因的表达以破坏线虫胚胎发育的对称性。结果发现不仅反义RNA能阻断par-1的表达,正义链RNA亦能抑制par-1的表达。他们将其称为RNA干扰。这种现象直到3年以后才得到解释。1998年Fire和Mello[5]公布了他们的实验结果,他们将少量双链RNA(dsRNA)注入线虫,发现内源性基因的mRNA发生特异性裂解。这种只需几分子外源dsRNA就能完全阻断特异内源基因表达的RNA干扰技术又被他们称为转录后基因沉默(post-transcriptionalgenesilencing,PTGS)。紧接着这种现象在果蝇、拟南芥菜、水螅、涡虫、斑马鱼等较多真核生物中得到证实。
RNA干扰技术研究得最为广泛最为深入的是哺乳类动物。德国科学家Elbashir等[6]用核糖核酸酶III从长链dsRNA切取到21或22个核苷酸(nt)的小干扰RNA双倍体(smallinterferingRNAduplexes,siRNA),将其转入不同的哺乳动物细胞系,能观察到内源性和外源性基因的特异性表达抑制。随后他们又用21-ntsiRNA成功特异性抑制哺乳动物细胞系的16个基因表达,并将这种技术和沉默基因敲除(knockoutofmurinegenes)技术进行比较,证实siRNA干扰技术能更准确、快捷地确定特定基因在生物发育和生长中的功能[7]。他们认为,21-ntsiRNA二倍体技术可能会在哺乳动物细胞基因功能的研究中发挥更大的作用,并有可能被用来进行特异性的基因治疗。荷兰科学家Brummelkamp等[8]则采用一种pSUPER质粒作为载体,这种载体带有一个H1-RNA启动子,克隆入载体的序列转录出来的RNA形成发卡状结构(smallhairpinRNAs,shRNAs),在体内加工后形成类似siRNA分子,能引发基因沉默。这种载体对能够在瞬时转染和稳定转染的哺乳动物细胞中持续表达siRNA,引发更为持久的基因沉默。
国家自然科学基金资助项目,批准号30170961
*Tel:(020)61643265,Fax:(020)61643265,E-mail:zjxrx@163.net
2RNAi的形成机理
RNAi如何引发基因沉默?其形成机理目前尚不完全清楚。最初Hamilton等[9]发现在发生共抑制植物中发现一些约25个碱基的RNA,这些RNA与沉默基因的正义链和反义链互补,这为揭示RNAi机理提供了重要线索。接着Zamore等[10]发现外源性的dsRNA在果蝇细胞内被切割为约21-23碱基对的双链片段。随后一些与RNAi相关的酶被发现,其中最重要的是dsRNA特异性核酸内切酶(dsRNA-specificendonuclease,DICER),推测该酶具有RNaseⅢ类核酶的性质。目前一般认为可能是dsRNA进入胞体内后可激活RNA核酸酶如DICER,在其作用下形成21-23碱基对的siRNA,siRNA解链或其它原因形成RNA诱导基因沉默复合体(RNA-inducedsilencingcomplex,RISC),这些RISC可专一性地与靶向的mRNA特异性结合,在RNA依赖性RNA多聚酶(RNA-dependentRNApolymerase,RdRP)作用下可形成新的dsRNA,新的dsRNA又被DICER识别而被切断形成siRNA,如此逐级放大式的作用形成大量新的siRNA,使RNAi作用在短时间内有效地抑制mRNA的表达[11]。而不少科学家设计的克隆入特定序列的载体转入靶细胞后能持续表达shRNAs,经修饰后形成siRNA,或者直接将siRNA注入靶细胞,作用原理基本一致。
3 RNAi在肿瘤基因治疗中的应用
目前认为RNAi是一种古老的自我防御的进化机制。它的主要作用是防御病毒感染和维持基因组中转座子的稳定。随着对RNAi机理的进一步研究,发现它是一种非常有用的研究工具。现已逐步用于研究基因的功能和了解生物的发育,它比在基因编码区加入选择性标记的基因敲除技术更优越。由于RNAi的技术操作的可行性和致基因沉默特性,已经有学者考虑将其引入肿瘤的基因治疗。
肿瘤基因治疗按其原理可常规性地分为细胞因子基因治疗、抑癌基因治疗、反义核酸治疗、自杀基因治疗、抗肿瘤血管生成治疗,而RNAi技术的提出只有短短5年时间,实验性应用于治疗肿瘤只有不到2年时间,但已取得不少令人振奋的结果。RNAi理论上有望成为一种新的肿瘤基因治疗方案。
德国学者Wilda等[12]在应用RNAi治疗白血病方面做出了有益的试尝。他们针对M-BCR/ABL基因设计出21-ntdsRNA,并将其转入白血病细胞系K562,通过实时PCR定量和westernblot检测,发现细胞中不能检测到M-BCR/ABLmRNA和M-BCR/ABL癌蛋白,还能观察到强烈的细胞凋亡现象。实验结果提示利用dsRNA转导能抑制内源性M-BCR/ABL基因mRNA表达,降低细胞恶性型,甚至导致细胞凋亡。随后日本学者Cioca等[13]报道他们设计针对c-raf和bcl-2基因的dsRNA转入髓样白血病细胞系HL-60、U937、THP-1和K562,发现转染后细胞系c-raf和bcl-2基因表达raf-1和bcl-2蛋白明显降低;针对c-raf基因的RNAi作用阻止TPA诱导单细胞分化出现;联合针对c-raf和bcl-2的RNAi能诱导HL-60、U937和THP-1细胞系的凋亡,并增强了其对依托泊甙和柔红霉素的敏感性。作者认为联合针对c-raf和bcl-2的RNAi能克服白血病瘤细胞对化疗药物的抵抗作用,可能为肿瘤治疗提供一条新途径。
种种迹象表明,用RNAi技术特异性抑制瘤细胞癌基因的表达能在肿瘤基因治疗中扮演重要作用,但怎样将dsRNA导入靶细胞则成为一个难题。显然采用短链dsRNA比长链dsRNA具有很大技术上的可行性,用细胞注射方式转入外源基因在临床基因治疗中是不合适的。Brummelkamp等[14]在构建pSUPER质粒载体的基础上,构建了带有H1-RNA启动子的逆转录病毒载体,设计针对K-RAS(V12)基因的小基因片段,克隆入载体后转至多种人癌细胞系,能持续表达siRNA,观察发现K-RAS(V12)基因被特异性抑制表达,肿瘤细胞恶性型明显降低。作者认为利用病毒载体导入siRNA用于肿瘤特异性基因治疗可抑制癌细胞的致瘤表型。
随着RNAi技术在肿瘤基因治疗中的试尝不断增多,有必要将其与其它基因治疗方法进行比较。日本学者Aoki等[15]将RNAi技术和反义核酸技术应用于人癌细胞系进行了比较。他们选取人肝癌细胞系和胰癌细胞系作为靶细胞,分别选取外源性的虫荧光素酶基因和内源性的c-raf基因作为靶基因,采用阳离子脂质体和一种他们研制的瘤细胞靶向性肽链作为载体,分别采用RNAi技术和反义核酸技术对靶基因进行干扰。结果提示RNAi技术比反义核酸技术能更有效地抑制人癌细胞系中靶基因的表达,作者认为RNAi技术可能成为一种更新、更有效的基因治疗途径。
RNAi技术可以采用长链dsRNA,也可以采用短链siRNA,还可以用带启动子的载体转入可以表达核内不均一RNA(heteronuclearRNA,hnRNA)的基因片段。hnRNA技术是指siRNA并非由外源dsRNA直接导入,而是利用带启动子的载体将能表达siRNA的基因导入细胞,在细胞内自行合成siRNA,从而发挥干扰作用。目前认为最持久、稳定沉默靶基因的办法就是hnRNA技术。然而怎样根据靶基因序列寻找最佳干扰位点并设计能转录出hnRNA的基因片段是一个新挑战。有报道只有不到50%的短序列能针对特异基因形成RISC,而只有不到10%能产生特异效果,一位澳大利亚学者Benitec的专利技术能找到针对人类特定基因的最佳干扰位点并设计出带启动子终止子的一段呈反向互补回文结构的DNA序列,利用载体转入靶细胞后即可转录出发卡状mRNA,发挥其干扰作用,其网址为http://www.benitec.com.au/gene-silencing.htm。美国著名RNA产品公司Ambion提供网上在线设计工具,可以用来更快、更有效地寻找最佳干扰位点,网址为http://www.ambion.com/techlib/misc/。目前一般认为,选取的21nt-RNAs应取自靶基因,其5’端应以AA开头,应用Blast到EST基因库搜索,确认靶向性基因是唯一的,siRNA序列GC含量最好在40-55%。
总之,随着人们对RNAi技术认识的更加深刻,RNAi技术将更广泛地用于肿瘤的治疗。将RNAi技术和其它基因治疗方法结合而设计针对肿瘤的治疗方案,将产生不可估量的潜力,必将探索出一条攻克恶性肿瘤的新路。
参考文献
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15AokiY,CiocaD,OidairaH,etal.RNAinterferencemaybemorepotentthanantisenseRNAinhumancancercelllines.ClinExpPharmacolPhysiol.2003;30(1):96-102
美国约翰斯·霍普金斯大学研究人员曾在两年前发表论文说,多数癌症发病要怪“坏运气”,遗传和环境因素影响相对较小。这一结论在科学界引起巨大争议。如今,该校研究人员经进一步分析再次报告说,多数癌症发病确实是因为运气不好。
干细胞分裂时出现错误
这项于23日发表在美国《科学》杂志上的新研究称,近三分之二的癌症基因突变可归咎于健康细胞在分裂过程中发生的DNA(脱氧核糖核酸)复制随机错误,而不是遗传基因或环境因素。
“正常细胞每次分裂时,都会发生几个错误或者说突变。这些突变大多数时候不会造成伤害,因为它们发生在垃圾DNA上、与癌症无关的基因上或者不重要的区域。这是通常情况,按我们的说法这就是好运气,”研究报告作者、约翰斯·霍普金斯大学肿瘤学教授贝尔特·福格尔斯坦在华盛顿举行的记者会上说。“但它们偶然发生在癌症驱动基因上,这就是坏运气。”
福格尔斯坦等人2015年1月在《科学》杂志上发表文章称,人体组织的癌症风险差异可以用干细胞分裂时出现的错误,即所谓“坏运气”来进行解释,三分之二的癌症基因突变是“坏运气”的结果,另三分之一归因于遗传和环境因素。
不同观点认为癌症仍可预防
这一结论随即引起极大争议。许多科学家批评说,该研究完全基于美国癌症患者,没有纳入乳腺癌与前列腺癌两种常见癌症,且严重低估癌症预防的作用,是一种“危险的误导”。
最新研究中,福格尔斯坦等人基于423个国际癌症数据库,利用数学模型分析了全球近70个国家人群干细胞分裂与癌症风险之间的关系。这些国家的人口总计达48亿,约占全球总人口的三分之二。结果显示,癌症风险和干细胞分裂之间存在强相关性。这种关联具有普遍性,并非仅适用于美国。
例如,胰腺癌77%的突变可归因于DNA复制随机错误,18%为吸烟等环境因素,只有5%是遗传因素;肺癌的情况则大不一样,65%的突变归因于环境因素,其中主要是吸烟,35%是DNA复制随机错误,而遗传因素没有影响。
“成百上千万人过着几近完美的生活方式,不吸烟、晒太阳前擦防晒霜、饮食健康、经常锻炼,做了我们认为可以防癌的一切事情,但他们还是患上癌症。我们希望这项研究能为这些患者带来安慰。”福格尔斯坦说。“他们需要知道不管他们做了什么,癌症还是可能会发生。”
《科学》杂志配发的一篇评论文章说,预计有关癌症“坏运气”理论的争论还会继续下去。还有专家认为,这项研究并不意味着否认通过改善环境和生活方式预防癌症的重要性,英国癌症研究会就认为,42%的癌症病例可以预防。

