分子医学概论培训课件.ppt
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1、分子医学概论,分子医学概论,2,分子医学概论,2分子医学概论,课 程 内 容,分子医学与分子医学技术相关理论,基本技术(实验):离心技术、电泳技术、层析技术、分光光度技术、 基因操作技术、免疫分析技术视频教学: 基因奥秘、生命赞歌、PCR技术及应用、 免疫反击战 等问题式自主学习:分子医学技术的原理和应用、分子医学前沿技术分子医学技术的应用实验:基因诊断、基因鉴定、免疫学检测等实验课题设计:专家讲座、资料查阅、实验设计、分组报告和答辩,3,分子医学概论,课 程 内 容分子医学与分子医学技术相关理论基本技术(实验),1)本课程中学生的作业、实验报告、讲座感想等均需写在每位同学的实验记录本中,不能
2、用打印稿或零星纸张。2) 请同学们独立完成每一次实验课的作业或实验报告等。部分实验课安排了思考题,需连同实验报告同时完成。3)实验记录本相当于本课程考核试卷,请同学们认真对待,于课题设计报告时由每班学习委员交实验课老师。考核完后由分子医学实验室统一管理。无实验记录本者按缺考处理。,注 意 事 项,4,分子医学概论,1)本课程中学生的作业、实验报告、讲座感想等均需写在每位同学,*分子医学与分子医学技术*分子生物学实验室安全与环保*视频:21 世纪的生命科学,5,分子医学概论,*分子医学与分子医学技术5分子医学概论,Molecular medicine and molecular medical
3、technology,*分子医学与分子医学技术,6,分子医学概论,Molecular medicine and molecul,7,分子医学概论,7分子医学概论,分子生物学,的成长过程,8,分子医学概论,分子生物学的成长过程8分子医学概论,19世纪末,核素,9,分子医学概论,19世纪末核素9分子医学概论,1944年确认了遗传的物质基础是DNA。,10,分子医学概论,1944年确认了遗传的物质基础是DNA。10分子医学概论,1953年J Watson 和F CricK提出了DNA双螺旋结构模型。,以DNA半保留复制机制,揭示了生物界遗传性状能世代遗传的分子奥秘。,11,分子医学概论,1953年J
4、 Watson 和F CricK提出了DNA双螺,12,分子医学概论,12分子医学概论,13,分子医学概论,13分子医学概论,1968年,Nirenberg M,遗传密码学说。,遗传信息,核酸中4种符号(A、C、G、T/U),三联体密码,14,分子医学概论,1968年,Nirenberg M,遗传密码学说。N2HCO,1965年,Jacob f 基因操纵子.,结构基因,调控序列,A B C,15,分子医学概论,1965年,Jacob f 基因操纵子.结构基因调控序列,1972年,P.Berg: 构建第一个DNA重组分子2种病毒DNA的重组。,16,分子医学概论,1972年,P.Berg: 构建
5、第一个DNA重组分子2种病毒,17,分子医学概论,17分子医学概论,1977年,基因工程产品的出现 H.W.Boyer,第一个基因工程产品(SS somatostatin),人体生长激素释放激素(SS),抑制和调节多种激素的作用,从动物脑中提取:5mg-50万只羊脑,18,分子医学概论,1977年,基因工程产品的出现,19,分子医学概论,19分子医学概论,70年代 DNA sequencing Graessmann和Dicumako莫定了用显微注射法转移基因。 Grahant等对磷酸钙介导的DNA转移过程进行了详细的研究,使这技术能被普遍接受和应用。 80年代 PCR技术的出现 定点突变的研究
6、与应用,20,分子医学概论,20分子医学概论,80年代的代表性研究领域 基因工程产品的开发应用 癌基因的发现 DNA-蛋白质分子相互辨认 人类基因组计划开始酝酿,90年代的代表性研究领域 基因诊断技术渐趋成熟 基因治疗合法化 人类基因计划的启动 分子生物学各分支学科的建立与发展,21,分子医学概论,80年代的代表性研究领域90年代的代表性研究领域21分子医学,从20世纪50年代起,分子生物学领域的研究成果共获得40项诺贝尔医学-生理科学奖,说明分子生物学在生命科学研究中的重要性。,22,分子医学概论,从20世纪50年代起,分子生物学领域的研究成果共获得40项诺,从基因的角度重新认识疾病,运用基
7、因技术预防和治疗疾病。 目前基因技术大多数尚待完善,前景却未可限量。 从伦理、道德、法律、社会的角度审视基因技术的应用和对生命的干预。,分子医学 (Molecular Medicine),“Molecular medicine encompasses the discovery of fundamental molecular components that determine normal cellular behavior, the dissection of aberrant genetic expression or interaction, and the modulation or
8、 correction of those aberrations for the purpose of disease diagnosis, treatment and prevention. The key difference between the molecular medicine and the traditional medicine is that the former bases its understanding of the diseases and operations upon a molecular and genetic level.”,23,分子医学概论,从基因
9、的角度重新认识疾病,运用基因技术预防和治疗疾病,1994年2月,美国国立卫生研究院(NIH),卡普(Karp) , 布罗德(Broder),癌研究Cancer Research,“分子医学的新方向 ”“New directions in molecular medicine”,24,分子医学概论,1994年2月,美国国立卫生研究院(NIH) 卡普(Ka,1994年9月, Nature杂志,“分子医学研讨会” the seminar of molecular medicine,“分子医学的挑战” Challenge of Molecular Medicine,1995年 , 美国: “Molec
10、ular Medicine”杂志正式创刊,25,分子医学概论,1994年9月, Nature杂志“分子医学研讨会”“分,根据Karp等的定义,分子医学的内容包括:,发现控制正常细胞行为的基本分子,弄清基因异常与疾病发生的关系,通过检查和纠正这些异常基因对疾病进行诊断、治疗和预防,分子医学与传统医学的主要不同在于前者对疾病的认识和操作都是在分子和基因水平上进行的。,26,分子医学概论,根据Karp等的定义,分子医学的内容包括: 发现控制正常细,分子医学研究,研究内容:疾病的分子机理 疾病的基因诊断 疾病的基因治疗 疾病的基因预防,研究技术:,基础生化技术 核酸技术蛋白质技术细胞技术动物实验技术,
11、前沿技术分子文库技术分子突变谱技术表达谱技术生物信息技术干细胞技术,27,分子医学概论,分子医学研究研究内容:研究技术:基础生化技术 前沿技术2,分子医学研究内容,疾病的分子机理 从细胞内部的微观生理学和分子生物学水平上寻找病因.疾病的基因诊断 单基因疾病的诊断;有遗传倾向的疾病;外原性病原体。 疾病的基因治疗 体细胞基因治疗;生殖细胞基因治疗疾病的基因预防 基因疫苗等,28,分子医学概论,分子医学研究内容疾病的分子机理28分子医学概论,探索疾病的原因,是有效治疗疾病的前提。 目前,医学对某些还缺少有效的治疗方法,与对病因缺乏深入认识密切相关。 基因科学的发展,为人类从细胞内部的微观生理学和分
12、子生物学水平上寻找病因提供了新的思路。,1 疾病的分子机理,29,分子医学概论,探索疾病的原因,是有效治疗疾病的前提。1 疾病的分子机,尿黑酸症,尿液,接触空气,黑色,常染色体隐性遗传病,tyrosine,尿黑酸,氧化分解,尿黑酸氧化酶,先天性缺乏尿黑酸氧化酶基因表达,1898年:,30,分子医学概论,尿黑酸症尿液接触空气黑色常染色体隐性遗传病tyrosine尿,1949年波林发现镰刀型细胞贫血症(病人的红细胞为镰刀形)与血红蛋白结构异常相关。,镰形红细胞贫血病人Hb (HbS) 亚基,正常成人Hb (HbA)亚基,31,分子医学概论,1949年波林发现镰刀型细胞贫血症(病人的红细胞为镰刀形)
13、与,正常血细胞,镰形红细胞,32,分子医学概论,正常血细胞镰形红细胞32分子医学概论,美国毕晓普和瓦慕斯等人的研究表明:动物体内的癌基因不是来自病毒,而是由于在动物的正常细胞基因中本来就存在一个庞大的癌基因族,正常情况下这些原癌基因是不活跃的,但当受到病毒入侵或遇到物理、化学等因素作用时,就可能被激活,突变为癌基因。这也就解释了化学污染、吸烟、放射线辐射等因素致癌的原因。,33,分子医学概论,2 疾病的基因诊断,从广义上讲,大多数疾病都可以从遗传物质的变化中寻找出原因。而从技术上看,只要找到了与疾病相关的基因,基因诊断便可实现。基因诊断将成为疾病诊断的常规方法。,单基因疾病的诊断: 一般可在临
14、床症状出现之前作出诊断,不依赖临床表型。有遗传倾向的疾病: 易感基因的筛查,如高血压,冠心病,肥胖等。 外原性病原体: 如病毒、细菌、寄生虫等引起的传染病。,34,分子医学概论,2 疾病的基因诊断 从广义上讲,大多数疾病都可以从遗传,地中海贫血症,甲型和乙型 血友病,镰状红细胞贫血,Duchenne肌营养不良症,囊性纤维变性病,Southern印迹法,PCR技术,SSO法,RFLP法,35,分子医学概论,地中海贫血症 甲型和乙型 血友病 镰状红细胞贫血 Duc,RLFP分析法,36,分子医学概论,RLFP分析法36分子医学概论,37,分子医学概论,37分子医学概论,38,分子医学概论,38分子
15、医学概论,基因鉴定技术,人体细胞有总数约为30亿个碱基对的DNA,每个人的DNA都不完全相同,人与人之间不同的碱基对数目达几百万之多,因此通过分子生物学方法显示的DNA图谱也因人而异,由此可以识别不同的人。所谓“DNA指纹”,就是把DNA作为像指纹那样的独特特征来识别不同的人。由于DNA是遗传物质,因此通过对DNA鉴定还可以判断两个人之间的亲缘关系。DNA鉴定技术是英国遗传学家AJ杰弗里斯(1950)在1984年发明的。由于人体各部位的细胞都有相同的DNA,因此可以通过检查血迹、毛发、唾液等判明身分。,39,分子医学概论,基因鉴定技术 人体细胞有总数约为30亿个碱基对的DNA,每,DNA指纹,
16、只要罪犯在案发现场留下任何与身体有关的东西,例如血迹和毛发,警方就可以根据这些蛛丝马迹将其擒获,准确率非常高。DNA鉴定技术在破获强奸和暴力犯罪时特别有效,因为在此类案件中,罪犯很容易留下包含DNA信息的罪证。根据DNA指纹破案虽然准确率高,但也有出错的可能,因为两个人的DNA指纹在测试的区域内有完全吻合的可能。因此在2000年英国将DNA指纹测试扩展到10个区域,使偶然吻合的危险几率降到十亿分之一。,40,分子医学概论,基因疗法,即是通过基因水平的操作来治疗疾病的方法。 目前的基因疗法是先从患者身上取出一些细胞(如造血干细胞、纤维干细胞、肝细胞等),然后利用对人体无害的病毒当载体,把正常的基
17、因嫁接到病毒上,再用这些病毒去感染取出的人体细胞,让它们把正常基因插进细胞的染色体中,使人体细胞就可以“获得”正常的基因,以取代原有的异常基因;接着把这些修复好的细胞培养、繁殖到一定的数量后,送回患者体内,这些细胞就会发挥“医生”的功能,把疾病治好了。,3 疾病的基因治疗,41,分子医学概论,基因疗法,即是通过基因水平的操作来治疗疾病的方法。3,直接法 即将外源性功能基因以逆转录病毒、质粒载体或脂质体类包囊,或以裸露DNA的形式直接注入体内,让基因在体内表达。2. 间接法 即将受体细胞(例如淋巴细胞、骨髓干细胞、皮肤或纤维细胞等)在体外培养导入外源性功能基因,然后把这种经遗传修饰的受体细胞输回
18、或移植入患者体内,让外源基因表达。,体细胞基因治疗,生殖细胞基因治疗,以校正生殖细胞的缺陷为目标,所产生的性状可代代相传。,42,分子医学概论,直接法 即将外源性功能基因以逆转录病毒、质粒载体或脂质体类包,43,分子医学概论,43分子医学概论,44,分子医学概论,44分子医学概论,异基因脐血干细胞移植治疗手术。 78天后,代表肌肉萎缩情况的肌酸磷酸激酶从6800降到一两千;移植前DMD基因第19号外显子缺失,移植后45天、73天两次检测DMD基因均已恢复正常,缺失的19号外显子已经显现出来!,全球首例接受基因治疗的神经肌肉遗传病患者经过了79天考验。,45,分子医学概论,异基因脐血干细胞移植治
19、疗手术。全球首例接受基因治疗的神经,深圳市赛百诺基因技术有限公司研制开发的抗癌新药“重组人p53腺病毒注射液”(商品名“今又生”),10月16日获得国家仪器药品监督管理局颁发的新药证书。,46,分子医学概论,深圳市赛百诺基因技术有限公司研制开发的抗癌新药,糖尿病是患者胰腺不能正常分泌胰岛素,引起血糖过高而至,其死亡率仅次于癌症和心脏病。全世界的糖尿病患者已达数千万人。20世纪初,医生们就采用胰岛素治疗糖尿病。但胰岛素以往主要靠从牛、猪等大牲畜的胰脏中提取,一头牛的胰脏或一头猪的胰脏只能产生30毫升的胰岛素,而一个病人每天则需要4毫升的胰岛素,胰岛素产量远远不能满足需要。,1978年,美国化学家
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