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我们不知道答案的125个科学问题(4)基因和疾病的关系 精选

已有 5892 次阅读 2017-1-10 22:37 |个人分类:科学教育|系统分类:科普集锦|关键词:科学问题 基因与疾病

上接第三个问题:http://blog.sciencenet.cn/home.php?mod=space&uid=318012&do=blog&id=887073

 这又是一个生物学的问题,对于我这个搞物理的人来说依然是外行,所以只能是逐字逐句地翻译了:

    4. 遗传变异与人类健康的相关程度如何?

        To What Extent Are Genetic Variation and Personal Health Linked

         四十多年以前,医生们发现了一个非常奇怪的现象,就是有些病人在接受了伴有琥珀酰胆碱(是一种肌肉松弛剂,使肌肉松弛下来便于手术操作)作为辅助麻醉剂的麻醉手术后,表现出不同于一般病人的特点。他们被麻醉后虽然能够像正常人一样醒来,但却伴随有暂时的肢体麻痹和呼吸困难。进一步的观察发现他们都存在一种与遗传有关的症状:药物代谢缓慢。随后,科学家们对这种药物代谢缓慢的情况进行了追踪研究,发现这种症状来源于一种基因的变异。研究发现大约每3500人中就有一个人携带这种有害的基因变异,携带这种基因变异的人在接受琥珀酰胆碱麻醉剂的时候都会不同程度出现肢体麻痹和呼吸困难的症状。

   对琥珀酰胆碱麻醉剂副作用的研究第一次将基因变异和人对药物的反应联系在一起。随后,越来越多的药物代谢差异和基因的差异联系在一起,这些联系让科学家们可以用来解释为什么有些药物对有些病人疗效显著,而对其他一些病人却没有效果,甚至对有些病人会产生非常大的副作用甚至产生过敏反应。

          现在的医学已经非常清楚,某一类的基因变异的确和某一类疾病之间存在非常大的关联。例如,现在已经确定容易患阿尔茨海默病(一种脑功能退化的疾病,临床上以记忆力明显减退,智能下降为标志)和乳腺癌的人身上携带有某种基因变异,也就是携带这种变异基因的人患这两类病的风险大大高于正常人。疾病和基因变异的联系还可以用来解释为什么有些吸烟的病人患上肺癌的概率很高而有些吸烟的人却根本不会因此患上肺癌。

          对越来越多的疾病的这种认识似乎要把人类的医学带入一个个性化医疗的时代。也就是在维护人类健康或治疗疾病的时候,我们似乎首先要去医院做一个个体基因方面的测试,测试的结果可以用来预言我们到底容易患上什么疾病,从而制定针对个人的防范措施,或决定采用什么样的治疗方案才会对病人更为有效,哪些药物会更适合哪些个体,哪些病人会对什么药物产生过敏或有毒副作用等等。这一切基于基因的医疗个体方案似乎显得非常完美,但是我们的问题是到底有多少种疾病在多大程度上产生于基因缺陷,这些疾病和基因的哪些变异之间存在着关联,我们将如何去准确测定这种联系以及如何采用基因编辑技术去治疗疾病都是医学领域存在巨大挑战的问题。

         另一方面,基因与疾病之间实际上存在着非常复杂的关联。对于由单一遗传基因引起的疾病如血友病和囊胞性纤维症,这种关联就非常的简单。但对某些疾病而言,通过基因起作用而致病的条件会非常复杂,比如各种癌症,心脏病,红斑狼疮以及抑郁症等虽然这些病和基因有关系,但引起这些疾病的外界刺激和诱因到底在哪种程度上是因为哪些基因的问题导致的,其实是无法说清楚的。比如不同的人对致癌物尼古丁和高脂肪的饮食的反应会不同,有些人更易受这些环境诱导的影响而患上疾病,而有些则对这些物质有很强的抵抗力而避免了癌症或心脏病的发病,这些现象到底是基因里的哪个部分或哪些基因的不同导致了不同人对环境诱因的不同反应结果,这往往比由单个基因导致的一些疾病要复杂得多。对于这类疾病,要准确定位致病基因必须需要做大量的严格重复的实验从统计的角度找到真正起作用的基因,从而避免无效的临床基因测定。而且即便能够准确定位基因关联,接下来的治疗策略也同样非常复杂。例如 2004年的一个研究团队的科学家在四类治疗白血病的药物上就发现了有124种基因都对药物产生抵抗作用。这就好比产生了一个基因反应的网络,从而使得治疗的方案最终变得复杂。

          然而对这类基因反应网络存在的测定工作才只是刚刚开始。而且其中最为艰难的工作是能够重复出这些研究结果,而重复出可靠的结果是疾病研究中最为困难的议题:对于有些没有明显遗传性的疾病,如哮喘,或那些只感染小部分人群的疾病,如某些儿童期的癌症患者,对这类基因与疾病关联的重复工作就变得非常困难。许多临床诊断测试工作并不能经常性地从志愿者那里获得需要的基因,这就使得科学家把特定的疾病或药物反应同某个基因关联起来的研究工作变得非常困难。虽然基因芯片技术可以非常快速地同时测量几十种基因的表达结果,但这一技术目前还极不稳定,经常会出现不一致的结果。另一方面昂贵的基因诊断其实是一种非常烧钱的研究工作,这也从另一个方面阻碍了这一工作的研究进展。

        尽管如此,对于某些疾病的基因解析工作依然在飞速向前发展,例如对癌症、哮喘和心脏疾病的基因诊断方面就发展很快,但是对另一些疾病,如精神疾病,基因解剖工作就进展得非常缓慢。虽然严重的抑郁症和精神分裂症患者能从基因测试结果中获得非常好的治疗效果,但其原因仅仅来源于这类病人可以快速地反馈出基因诊断方案的治疗效果。

          总而言之,综合化个性医疗时代能不能很快到来还是决定于医药公司他们是否真的希望这个时代的到来,如果他们愿意,基因诊断医疗方面会获得极大的投资和发展。但是从目前的情况来看,很多制药公司担心对不同个体基因的不同诊断结果会压缩他们的市场从而损害他们的公司利润,因为有些患相同疾病的病人因为其基因的特殊原因,他们可能放弃购买原来被认为有效的药物。

          无论如何,研究人员依然能够在其研究工作中持续不断地发现新的机遇。20055月,一家冰岛的基因解码公司的研究结果发现一种被制药巨头拜耳公司(德国著名医药生产企业,最为著名的药物产品有阿司匹林和海洛因)停产的治疗哮喘的药物被证实大大降低了至少170名携带一种变异基因的患者患上心脏病的风险。这种药物的作用目标其实就是针对由这种基因所产生的蛋白质,由于这个特殊基因的发现使得这种被抛弃的药物获得了新的治疗效果而重获新生,这一发现预示着可能还存在着很多其他正在药店销售的药物也会有某种让人惊喜的针对某种基因的新疗效,这就如同我们慢慢解开纠缠在基因、疾病和药物之间的复杂关系后就一定会发现更多的让人意想不到的新的关联。(JENNIFER COUZIN)



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