醫學遺傳學/醫學遺傳學的研究技術和方法

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醫學遺傳學基礎

概論
- 醫學遺傳學的發展史
- 醫學遺傳學在現代醫學中的地位
- 醫學遺傳學的研究技術和方法
- 遺傳性疾病概述
- 遺傳病的分類及發病率

由於醫學遺傳學是一門邊緣學科，因此它廣泛地採用了形態學、生物化學、免疫學、生物統計學等研究技術。這些技術當應用於遺傳學實踐時得到了發展。如醫學遺傳學中的染色體觀察技術、基因分析技術等。

醫學遺傳學的研究方法需針對不同的研究目的而設計。這裡主要介紹一些為確定某種疾病是否有遺傳因素參與而常用的方法。

1．群體篩查法　採用一種或幾種高效、簡便並有一定準確性的方法，對某一人群進行某種遺傳病或性狀的普查。這種普查需在一般人群和特定人群（例如患者親屬）中進行。通過患者親屬發病率與一般人群發病率比較,從而確定該病與遺傳是否有關。如果此病與遺傳有關，則患者親屬發病率應高於一般人群。而且發病率還應表現為一級親屬（父母、同胞、子女）>二級親屬（祖父母、孫子女、叔舅姨姑、侄甥）>三級親屬（堂表兄妹、曾祖父母等）>一般人群。由於同一家族成員往往有相同或相似的生活環境，故在確定某病親屬患病率是否較高時，應排除環境因素影響的可能性。通常採用的方法是：①將血緣親屬與非血緣親屬加以比較。此時應該見到血緣親屬患病率高於非血緣親屬。②養子女調查，即調查患者寄養子女與養母親生子女間患病率的差異。例如精神分裂症女性患者生育子女後，常寄養他人家中。Heston和Denny調查了寄養子女和非寄養子女精神病及有關疾病發病情況，表明兩者之間有顯著差異（表1-1）。

表1－1　精神分裂症母親的寄養子女與非寄養子女

	非寄養子女（對照組）	寄養子女（觀察組）
子女人數	50（平均36.3歲）	47（平均35.8歲）
精神分裂症	0	5
精神缺陷	0	4
病態人格	2	9
神經官能症	7	13
住精神病院或入獄1年以上	2	11

2.系譜分析法　通常用以辨別單基因病抑或多基因病、確定遺傳方式、開展遺傳諮詢及產前診斷、探討遺傳異質性等（參閱第二章和第九章）。

3.雙生子法　雙生子分兩種：一種稱為單卵雙生（同卵雙生，monozygotic twin,MZ），是受精卵在第一次卵裂後，每個子細胞各發育成一個胚胎，故它們的性別相同，遺傳特性及表型特徵也基本相同；另一種稱為雙卵雙生（異卵雙生，dizygotic twin,DZ），來源於兩個卵子分別與精子受精而發育成的兩個胚胎，故其性別不一定相同，遺傳特徵及表型僅有某些相似。兩種雙生子可從外貌特徵、皮紋、血型、同工酶譜、血清型、HLA型或DNA 多態性加以鑒定。單卵雙生子在不同環境中生長發育可以研究不同環境對錶型的影響；雙卵雙生子在同一環境中發育生長可以研究不同基因型的表型效應。通過比較單卵雙生和雙卵雙生某一性狀（或疾病）的發生一致性（concordance），可以估計該性狀（或疾病）發生中遺傳因素所起作用的大小。一般可用發病一致率（同病率）來表示。

發病一致率（％）＝同病雙生子對數/總雙生子（單卵或雙卵）對數×100

例如結核病MZ同病率為74％，DZ同病率為28％，可以認為結核病的發生有一定遺傳背景。表1-2列舉了幾種雙生子法研究幾種與遺傳因素有關疾病的結果（其中麻疹與遺傳因素關係較小）。

表1－2　幾種疾病單卵雙生子與雙卵雙生子發病一致率的比較

疾病	發病一致率（％）單卵雙生	雙卵雙生
先天愚型	89	7
精神分裂症	80	13
結核病	74	28
糖尿病	84	37
原發性癲癇	72	15
十二指腸潰瘍	50	14
麻疹	95	87

4．種族差異比較　種族是在繁殖上隔離的群體，也是在地理和文化上相對隔離的人群。各個種族的基因庫（群體中包含的總的遺傳信息）彼此不同。世界上主要的人種有6種，即高加索人（白種人）、黑種人、亞洲蒙古種人、美洲印第安人、澳大利亞種人及巴斯克人（西班牙及法國南郊）。每一種還可分為若干亞種。種族的差異具有遺傳學基礎。不同種族的膚色、髮型、發色、虹蟆顏色、顴骨外形、身材等外部形態性狀都顯示出遺傳學差異。它們之間在血型、組織相容性抗原（HLA）類型、血清型、同工酶譜等的基因型頻率也不相同。因此，如果某種疾病在不同種族中的發病率、臨床表現、發病年齡和性別、合併症有顯著差異，則應考慮該病與遺傳密切有關。例如中國人的鼻咽癌發病率在世界上居首位。在中國出生僑居美國的華僑鼻咽癌發病率比當地美國人高34倍。當然，不同種族生活的地理環境、氣候條件、飲食習慣、社會經濟狀況等方面也各不相同，故在調查不同種族發病率及發病情況時，應嚴格排除這類環境因素的影響。為此，這種調查常安排在不同種族居民混雜居住的地區進行，最好選擇生活習慣和經濟條件比較接近的對象。

5．疾病組分分析　疾病組分分析（component analysis）是指對待比較複雜的疾病，特別是其發病機制未完全弄清的疾病，如果需要研究其遺傳因素，可以將疾病「拆開」來對其某一發病環節（組分）進行單獨的遺傳學研究。這種研究方法又稱為亞臨床標記（subclinical marker）研究。如果證明所研究的疾病組分受遺傳控制，則可認為這種疾病也有遺傳因素控制。

6．伴隨性狀研究　在疾病的研究中，如果某一疾病經常伴隨另一已確定由遺傳決定的性狀或疾病出現，則說明該病與遺傳有關。性狀的伴隨出現可以是由於基因連鎖（link-age），即兩個基因座位同在一條染色體上；也可以是由於關聯（association），即兩種遺傳上無關的性狀非隨機的同時出現。屬於連鎖的伴隨性狀如橢圓形紅細胞增多症常見於Rh血型陽性者。現知這兩種性狀的基因緊密連鎖，前者定位於1號染色體短臂3區2帶（1p32）；後者定位於1p35。屬於關聯的伴隨性狀如O型血者十二指腸潰瘍發病率較其他血型高30％-40％。較多用的遺傳標記為HLA(humanleucocyte antigen)系統。HLA包括7個連鎖座位（A，B，C，D，DR，DP，DQ）148個復等位基因。例如強直性脊柱炎與HLA系統的B27等位基因有關聯。強直性脊柱炎患者中HLA-B27頻率非常高，相對風險比為87.4，即有B27者，患本病風險是無B27者的87.4倍。最近已廣泛使用DNA多態遺傳標記（詳見第四章、第十三章）。有時，已確定的遺傳病也可作為遺傳標記，如潰瘍性結腸炎常與強直性脊柱炎伴發，由於後者已證明為遺傳病，故前者可認為與遺傳因素有關。

7．動物模型由於直接研究人類遺傳病受到某些限制，故動物中存在的自發遺傳病可以作為研究人類遺傳病的輔助手段。但應注意所得結論僅可作參考，但不能搬用於人類。近年來研究成功的轉基因動物，特別是轉基因小鼠，已有人工定向複製可傳代的動物模型，大大的豐富了這一手段。