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遗传性疾病的基因治疗在医学领域，遗传性疾病一直是人类健康的重大挑战之一。
这些疾病由基因突变引起，往往会给患者及其家庭带来沉重的负担。
然而，随着基因治疗技术的不断发展，为遗传性疾病的治疗带来了新的希望。
什么是遗传性疾病呢？简单来说，就是由于生殖细胞或受精卵中的遗传物质发生改变而引起的疾病。
这些遗传物质的改变可以是单个基因突变，也可以是染色体异常。
常见的遗传性疾病包括血友病、囊性纤维化、镰状细胞贫血、苯丙酮尿症等等。
传统的治疗方法对于遗传性疾病往往只能缓解症状，无法从根本上解决问题。
比如，对于血友病患者，需要定期输注凝血因子来防止出血；对于囊性纤维化患者，需要进行物理治疗和药物治疗来缓解呼吸道症状。
但是，这些方法并不能修复患者体内受损的基因，疾病的根源依然存在。
基因治疗则是一种全新的治疗策略，旨在通过修复或替换患者体内有缺陷的基因，从而达到治疗疾病的目的。
其基本原理是将正常的基因导入患者的细胞中，使其能够产生正常的蛋白质，恢复细胞的功能。
基因治疗的方法主要有两种：一种是体外基因治疗，另一种是体内基因治疗。
体外基因治疗首先从患者体内取出一些细胞，比如造血干细胞，在体外将正常的基因导入这些细胞，然后再将经过基因修饰的细胞输回患者体内。
这种方法的优点是可以对细胞进行精确的基因修饰，但是操作比较复杂，而且存在细胞培养和移植过程中的风险。
体内基因治疗则是直接将携带正常基因的载体注入患者体内，让基因在体内的细胞中表达。
这种方法相对简单，但是基因导入的效率和靶向性可能不如体外基因治疗。
基因治疗的载体也有多种选择，常见的包括病毒载体和非病毒载体。
病毒载体如腺相关病毒、逆转录病毒等，具有较高的基因转导效率，但是可能会引起免疫反应和潜在的致癌风险。
非病毒载体如脂质体、纳米颗粒等，安全性相对较高，但是基因转导效率较低。
在基因治疗的过程中，还需要克服许多技术难题。
比如，如何将基因准确地导入到目标细胞中，如何保证基因的稳定表达，如何避免免疫反应和不良反应等等。
基因治疗成功的案例
以下是一些基因治疗成功的案例示例：
1. ADA-SCID疗法：1999年，一名被诊断出患有严重联合免
疫缺陷症（ADA-SCID）的孩子接受了第一次成功的基因治疗。
这种治疗方法通过植入正常的ADA基因来恢复免疫系统功能，患者成功恢复了免疫系统的功能。
2. 脊髓性肌萎缩症（SMA）疗法：在2019年，一种名为Zolgensma的基因治疗药物获得批准，用于治疗脊髓性肌萎缩
症（SMA）。
这种疗法通过向患者体内注入正常的SMN1基
因来恢复脊髓肌肉神经元的功能。
该疗法被认为是迄今为止最昂贵的药物，但已经在救助许多儿童的生命中取得成功。
3. 猩红热基因治疗：2000年，一名5岁的女孩接受了基因治
疗来治疗严重的遗传性猩红热。
医生使用了一种名为"Targeted Endogenous Mutagensis"（TEM）的方法，使女孩体内的患病
基因发生突变，因此无法继续引发猩红热。
这种治疗被证明是成功的，女孩的症状得到了明显的改善。
这些案例提供了基因治疗在不同疾病中取得成功的证据。
然而，需要强调的是，基因治疗仍然是一个相对新的领域，仍有许多待解决的技术和伦理问题。
因此，更多的研究和临床试验仍然需要进行。
基因治疗成功的两个实例教材研究：和同事讨论必修2教材的基因治疗实例，⼈类ADA基因怎么整合到MoMLV病毒的基因组中？因为⼀个双链DNA分⼦，另⼀个逆转录病毒（单链RNA分⼦），查找了资料，并没有找到具体的过程，但同时也学习到了基因治疗成功的两个实例，也⼤致了解了基因治疗的发展过程。
实例⼀：1990年9⽉4⽇，美国科学家进⾏了世界上第⼀例临床基因治疗。
患者是⼀个患有严重复合型免疫缺陷疾病（SCID）的4岁⼩姑娘，她从⽗母处各继承了⼀个有缺陷的腺苷酸脱氨酶基因（ada），造成了体内缺乏腺苷酸脱氨酶，⽽腺苷酸脱氨酶是免疫系统完成正常功能所必需的，因此她不能够抵抗任何微⽣物的感染，只能在⽆菌条件下⽣活。
所以科学家们对她进⾏了基因治疗。
第⼀步：病毒的筛选⾸先需要的是⼀种能够帮助定位和进⼊⼈类⽩细胞的病毒。
当然，出于安全性的考虑，使⽤其⾃⾝能够侵染⼈体并导致疾病的病毒是不太合适的。
最终，科学家选定的是⼀种名为“莫罗尼⼩⿏⽩⾎病病毒”的家伙（MoMLV）。
该病毒能够⾼效侵染啮齿类动物的淋巴细胞并且导致⽩⾎病，但是，对⼈类淋巴细胞的侵染能⼒和致病性相对来说要好控制得多。
第⼆步：降低这种病毒的潜在风险为了确保安全性，美国国⽴卫⽣研究院（NIH）的William French Anderson医⽣在1985年⾸先尝试了改造MoMLV病毒：他与合作者把MoMLV病毒基因组RNA上编码病毒球壳的蛋⽩⼀律删除掉。
这样⼀来，MoMLV侵染进⼊细胞后，⽆论如何复制，都没有办法产⽣后代所需要的病毒球壳，因此也就失去了繁殖和继续侵⼊其他细胞的能⼒。
第三步：⼈类ADA基因放⼊MoMLV病毒的基因组MoMLV属于所谓的“逆转录病毒”，它的遗传信息是由RNA⽽不是⾼等⽣物常⽤的DNA编码的。
进⼊细胞后，RNA会被病毒⾃⾝携带的逆转录酶变成DNA，并同时插⼊到宿主细胞的基因组DNA上。
病毒当然是利⽤这个过程把宿主细胞变成⾃⼰的永久驻地，可以⽆休⽌的产⽣后代，⽽医⽣们则恰恰是希望利⽤这⼀特点，把病⼈所需要的“救命基因”永久性地放⼊病⼈细胞内。
第一章1．试述遗传病的主要特点。
2．试述遗传病的种类。
第二章3. 试述基因定义的沿革。
4. 简述断裂基因的特点。
5. 说明RNA编辑的生物学意义。
6. 试述miRNA与siRNA之间异同点。
7. 简述蛋白质合成过程。
8. 简述核糖体上与蛋白质合成有关的结合位点与催化位点。
9. 何谓突变，它包括哪两种类型？10. 基因突变的特征是什么？简述其分子机制。
11. 紫外线引起DNA损伤修复的主要方式有哪些？简述切除修复和重组修复的过程。
12. 如果切除修复和重组修复有缺陷，将分别引起什么后果？13. 何谓移码突变？什么样的DNA的改变可以引起移码突变？第三章人类基因组学14. 概述基因组学的研究内容。
15. 说明HGP的科学目标和工作任务。
16. 什么是遗传图和物理图？简述构建原理。
17. 基因定位的主要方法的特点是什么？18. 说明基因克隆的三种研究策略。
19. 说明基因组医学在遗传病研究中的应用。
第四章染色体20. 细胞周期分为那几个时期？各时期的特点是什么？21. 简述精子发生的过程。
22. 简述染色体的形成过程。
23. 比较常染色质与异染色质异同。
24. 减数分裂前期有哪些分期？试述各分期特点。
25. 什么是减数分裂？其发生的意义何在？26. 细胞周期中间期各分期的特点有那些？27. 简述人类染色体的多态性及其应用。
28. 高分辨率显带染色体如何命名，有何意义。
29. 说明显带染色体是如何描述的。
30. 常用的染色体显带技术有哪些？31. 人类染色体是如何分组的，核型是如何描述的？第五章单基因遗传病32．一对表型正常的夫妇生出了一个先天聋哑的女儿，此聋哑女儿长大后与先天聋哑男子结婚并生育了一个表型正常的儿子，试分析其原因。
33．一对表型正常的夫妇，婚后生出了一个患有白化病的女儿和一个红绿色盲的儿子，请分析其原因。
34．一家系，第Ⅰ代男性为一Huntington舞蹈症患者，41岁时发病，其与一正常女性结婚后生育一子三女，儿子和一女儿也是Huntington舞蹈症患者，儿子发病年龄为35岁，女儿37岁时发病。
1.3 基因工程的应用一、选择题题型一植物基因工程的应用1．下列转基因植物与所选用的目的基因对应错误的是( )A．抗虫棉——Bt毒蛋白基因B．抗病毒转基因烟草——几丁质酶基因C．抗盐碱和抗旱植物——调节细胞渗透压的基因D．耐寒的番茄——抗冻基因答案 B解析抗病毒转基因植物常使用的是病毒外壳蛋白基因和病毒的复制酶基因，几丁质酶基因及抗毒素合成基因一般用作抗真菌转基因植物的目的基因，B错误。
2．我国转基因技术发展态势良好，下列关于转基因抗冻番茄和转基因水稻的叙述，不正确的是( )A．转基因抗冻番茄的目的基因来源于鱼B．转基因抗虫水稻减少了化学农药的使用，减轻了环境污染C．转基因抗虫水稻是否具有抗虫性，可通过饲养卷叶螟进行检测D．转基因抗虫水稻的外源基因是几丁质酶基因答案 D解析转基因抗冻番茄的目的基因来自于鱼的抗冻基因，转基因抗虫水稻的外源基因是Bt毒蛋白基因，而几丁质酶基因是抗真菌转基因植物常用的基因，A正确，D错误；转基因抗虫水稻减少了农药的使用，减轻了环境污染，同时降低了农业生产的成本，B正确；检测目的基因是否表达最简便的方法是进行个体水平的检测，故检测转基因抗虫水稻是否具有抗虫性，可通过饲养卷叶螟进行检测，C正确。
3．以下有关基因工程应用的说法正确的是( )A．用基因工程培育的抗虫植物也能抗病毒B．转基因矮牵牛只能变异为自然界已存在的颜色类型C．基因工程可用来培育高产、稳产、品质优良和抗逆性强的作物D．科学家将必需氨基酸含量多的蛋白质导入植物中，或者改变这些氨基酸的合成途径中某种关键酶的活性，以提高氨基酸的含量答案 C解析基因工程培育的抗虫棉只能抗某种虫害，不能抗病毒，A错误；转基因矮牵牛通过转入与花青素代谢有关的目的基因，可以使其呈现出自然界没有的颜色变异，B错误；想要提高植物的氨基酸含量，应将必需氨基酸含量多的蛋白质编码基因导入植物中，D错误。
题型二动物基因工程的应用4．下列有关乳腺生物反应器的说法中，不正确的是( )A．利用转基因哺乳动物乳腺的分泌功能生产产品B．构建的基因表达载体应该含有乳腺蛋白基因的启动子C．分泌的乳汁中含有目的基因D．乳腺生物反应器是将目的基因转入哺乳动物受精卵获得的答案 C解析利用转基因哺乳动物乳腺的分泌功能生产产品，获得高产量的外源蛋白质，A正确；表达载体含有乳腺蛋白基因的启动子才能保证目的基因只在乳腺细胞中表达，B正确；分泌的乳汁中含有目的基因控制合成的蛋白质，但不会含有目的基因，C错误；乳腺生物反应器是通过基因工程技术，将目的基因转入哺乳动物受精卵获得的，D正确。
ADA缺乏症的基因治疗ADA缺乏症是SCID的主要病种，约占25％。
ADA缺乏症是人类基因治疗研究得较为成熟的一种常染色体隐性遗传性疾病。
由于ADA基因的克隆化早已完成，对其表达的调控认识得也比较清楚，ADA编码基因属于持家基因的范畴，因此人类历史上第一种以基因治疗的疾病就是：ADA缺乏症。
一、ADA缺乏症发病机制ADA有数种同功酶，在电泳上有二个带，分子量各带相异。
ADA广泛存在于各种组织与细胞中,在细胞中有三种同功酶，在组织中有四种同功酶。
除红细胞外，ADA在脾脏、皋丸、甲状腺、肺脏、肾脏次之；在心脏、肝脏、胃粘膜和肌肉中也存在。
其中以脾脏中的酶活性最高。
ADA在核酸代谢中具有重要作用。
它可催化腺苷变为次黄嘌呤核苷，后者再在嘌呤核苷磷酸化酶的作用下变为次黄嘌呤，又在黄嘌呤氧化酶作用下经黄嘌呤变为核酸代谢的最终产物一尿酸。
脾脏是重要的免疫器官，在人体免疫系统的发育中占有极为重要的地位。
当ADA缺乏时，细胞内腺苷及嘌呤核苷酸的水平增高，使乳清酸向乳清酸苷的转变被封闭，以致影响B淋巴细胞及免疫系统的发育，引起严重的体液、细胞免疫联合缺陷。
除此之外，ADA缺乏引起免疫缺陷的另一种可能的机制是存在一种抑制免疫的血清因子。
ADA基因异常时常可累及多种细胞，如红细胞等，但T、B淋巴细胞对腺苷及嘌呤核苷酸的敏感性远较其它种类的细胞敏感，因此这些核苷酸代谢产物的累积，对淋巴细胞的毒性和危害最大，因此导致T、B淋巴细胞的成熟过程及功能障碍，造成SCID的免疫病理状态。
二、ADA基因异常1983年人ADA的cDNA克隆化三家同时成功。
编码区有1089个核昔酸组成，编码的ADA 由363个氨基酸残基组成。
ADA基因组DNA的全长为3204个碱基对，由23个内含子和12个外显子序列组成。
ADA缺乏症是一种常染色体隐性遗传疾病，其基因的异常又分为纯合子型和杂合子型两种。
根据对多地区、多个ADA缺乏症ADA基因的序列的测定以及与正常人ADA序列的比较结果，目前认为ADA基因序列点突变至少发生在8个位点上。
如表19一l表示。
碱基部位1.外显子1区2.IVS3一3，接合区3．外显子4(297)4．外显子4(302)5．外显子4(301)6．外显子7(632）·7．外显子10(911)8．外显子11(986)ADA基因上述8个位点上的突变中，2种情况下导致无ADAmRNA的产生，另外6种情况下，有3种是造成精氨酸残基(Arg）突变的结果。
说明ADA基因中有关Arg之密码子的突变较为常见。
三、ADA基因转移的靶．细胞正常情况下，ADA可由多种不同的组织细胞类型来表达。
说明ADA的表达其组织细胞的特异性不强。
为ADA缺乏症基因治疗靶细胞的选择提供了较广的范围。
到目前为止，以各种基因转移方法将ADA基因导入的细胞种类至少有7种。
包括淋巴细胞、血管内皮细胞、皮肤成纤维细胞、肝细胞、血管垂滑肌细胞、骨髓造血干细胞、二倍体皮肤成纤维细胞等。
外周血淋巴细胞是ADA缺乏症影响和危害最大的细胞，来源较为丰富，取出和回输较为容易，体外在重组白细胞介素的作用下可进行一定时间的培养，对逆转录病毒载体等的感染具有一定的敏感性，因此，淋巴细胞是ADA缺乏症基因治疗的靶细胞较为常用的种类。
但淋巴细胞的寿命一般较短，一个月到数个月不等。
随着转导淋巴细胞的死亡，ADA的表达量势必逐渐下降，到一定程度，ADA的分泌量不足以发挥其治疗作用，同样的基因治疗操作程序必须熏新进行。
因此，人们同时也想到了寿命较长的靶细胞种类。
最为常用的就是骨髓造血干细胞，在小鼠等动物和人体上，以逆转录病毒载体转导都有成功的报导。
只是骨髓干细胞在骨髓整个细胞群中都是难以分离培养，因为占的比例太少，不足0.05％。
虽然如此，骨髓干细胞依然是人价梦寐以求的靶细胞种类，希望通过骨髓干细胞的转导和回输，达到持久的基因治疗效果，起码是可以减少重复基因治疗的次数。
除了外周血淋巴细胞、骨髓干细胞作为ADA缺乏症基因治疗的靶细胞以外，血管内皮细胞和血管平滑肌细胞也由于其来源丰富，且易于操作，近邻血流等特点经常被选为靶细胞。
其次肝细胞，皮肤成纤维细胞也是ADA缺乏症基因治疗中靶细胞种类潜在的候选者。
四、ADA基因转移方法ADA缺乏症的基因治疗，首先是如何将正常人的ADA基因导入到体外培养的或在体的靶细胞中去，这是人DA缺乏症基因治疗的关键所在。
过去的十几年中，尽管人们相继建立了基因转移的物理法、化学法、融合法等，在基因工程和蛋白质工程研究中发挥了重要作用，但终因其基因转移的效率太低，仅达1/1,000一1/100,00。
，在基因治疗有限的操作时间内，难以取得治疗意义上所需足够数量的转导细胞，不能满足基因治疗对基因转移效率的要求，这也是早期的基因治疗研究难以取得成功的一个重要原因。
1983年，逆转录病毒载体基因转移技术的出现和不断发展，可以说是在基因治疗的基因转移技术中发生了革命性的变化。
逆转录病毒载体一包装细胞系基因转移系统，由于重组逆转录病毒载体在包装细胞中的大量复制而得到放大，借助病毒颗粒上包膜蛋白及其靶细胞膜上该蛋白的受体介导重组逆转录病毒载体包装成的假病毒颗粒对靶细胞的高度感染力，重组逆转录病毒载体本身表达的整合酶（integrase）催化重组逆转录病毒载体DNA与靶细胞染色体DNA的高效整合，因此，逆转录病毒载体一包装细胞系基因转移系统具有无与伦比的高效率和稳定表达获得的高比率，成为基因治疗中占有最重要地位的基因转移方法。
ADA 缺乏症基因治疗的ADA基因转移也广泛采用了逆转录病毒载体基因转移途径。
据不完全统计，自1985年以来，应用各种类型的逆转录病毒载体一包装细胞系进行了ADA基因转移的研究。
其中最为常用的逆转录病毒载体是pNZ及其衍生系列。
构建一株逆转录病毒载体必须考虑如下这些因素：.1．病毒载体可以在其包装细胞中大量复制，以产生高滴度的病毒颗粒，以满足感染靶细胞的需要。
2．病毒载体可以指导外源基因，包括目的基因和标记基因在靶细胞中的表达。
3．病毒载体在靶细胞中以整合方式存在，以便进行长期、稳定、高效表达。
目前应用的逆转录病毒载体都是由MoLV前病毒形成的DNA构建而成。
经过包装细胞，一般都能产生10℃Fu／毫升的假病毒滴度，完全可以满足ADA基因转移的要求。
五、ADA缺乏症基因治疗实验研究ADA缺乏症基因治疗实验研究包括体外培养的离体细胞ADA基因的转移，低等动物，如小鼠等淋巴细胞．ADA基因转移、回输，以及较高等的动物，如猴的淋巴细胞ADA基因转移、回输。
所有这些实验，一方面证明了人ADA基因转移技术纠正ADA缺乏症的有效性，另一方面也证明了实验系统中所应用的逆转录病毒载体一包装细胞系，以及靶细胞的转导与回输这一整套程序是切实可行的。
而且也是安全无害的。
为把基因治疗推向临床应用，提供了可靠而宝贵的实验资料。
Culver及其合作者（1991）应用逆转录病毒载体LASN，包装细胞系PA317系统，将ADA基因及SV4。
病毒序列中的启动子序列一起导入小鼠及人的体外培养的淋巴细胞中，．结果证明人及小鼠的淋巴细胞都能获得外源性的ADA基因稳定整合和高效表达，持续数月之久。
人ADA基因转入肿瘤浸润的淋巴细胞，也获得了表达。
证明逆转录病毒载体导入ADA基因，可以纠正体外培养的淋巴细胞的ADA表达缺陷。
Ferrari等（1991）应用双表达逆转录病毒载体PDC，以及包装细胞系PA317基因转移系统，将人ADA基因导入体外培养的小鼠外周血淋巴细胞（PBL）中，获得转导的细胞再回输入ADA缺陷小鼠的血流中，可使此免疫缺陷小鼠的免疫系统得以重建，血中出现免疫球蛋白及抗原特异性T淋巴细胞．这一ADA缺馅动物模型体外培养的外周血淋巴细胞，以逆转录病毒载体一包装细胞系基因转移系统将ADA基因导入，再回输到血循环中，转导的PBL表达ADA以纠正ADA缺陷引起的免疫缺陷基因治疗经典途径，为人ADA缺乏症基因治疗提供了丰富的体内实验依据。
在体外培养的细胞以及小鼠体内ADA基因转移与表达的实验都获得了令人满意的结果以后，Kantoff等应用较高等的动物一猴进行同样的实验，也得到了令人鼓舞的结果，他们应用逆转录病毒载体PS^x及包装细胞系基因转移方法，将人ADA基因导入了猴的骨髓造血干细胞，然后回输到致死剂量放射照射的供体猴内，所实验的猴都能重建自己的造血系流，并且有一定水平人ADA的基因表达，且存活期都在9个月以上。
在整个实验过程中，未发现逆转录病毒血症，骨髓功能抑制，造血干细胞瘤，实体瘤及其它病理改变。
六、ADA缺乏症基因治疗人体实验早在1987年，美国国立卫生研究院（NIH）的三位科学家就着手人类基因治疗方案的制订和论证。
由于当时基因治疗所涉及的技术问题以及可能带来的社会伦理问题，而迟达。
没有得到批准。
1989年1月19旧，美国NIH，重组DNA咨询委员会（RAC)，食物与药物管理局FDA）等五家医政单位经过十余次的正式评审和论证，终于批准了一个由R6senberg 领导小组的基因转移人体实验计划，即以逆转录病毒载体，将一个野生型的细菌抗性基因，以逆转录病毒载体LNL6和包装细胞系基因转移方法，导入体外培养的黑色素瘤（melanoma）肿瘤浸润的淋巴细胞（TIL)中，在G418这种新霉素类似物的筛选作用下，得到成功转导的细胞，以重组白细胞介素一2刺激作用下进行扩增，再进行体内回输，以多聚酶链反应（PCR）等敏感的检测技术对ncoR基因进行超微量检测，以跟踪转导的TIL回输以后游走路径、·分布以及其寿命。
这是人类历史上第一次以逆转录病毒载体基因转移系统导入一种人体内不存在的基因的人体实验，获得了全部预期的结果。
对受试黑色素瘤病人进行了非常严密的监测和观察，未发现由于逆转录病毒载体或野生型基因的导入引起的不良反应．在这样的背景下，NIH等单位又批准了1990年的ADA缺乏症基因治疗人体实验方案，至此，人类基因治疗的临床研究宣告正式开始。
所以选择ADA缺乏症作为人类基因治疗临床试验的第一个病种，除了ADA缺乏症病因明确，病机清楚，以及研究人鼻对之有较为深而广的认识以外，主要还取决于ADA缺乏症的以下几个特点。
1．以骨髓移植可以治疗ADA缺乏症。
2．如不进行人淋巴细胞抗原配型，这种病便不能以骨髓移植方法治愈。
3.ADA缺乏是一种常染色体隐性遗传性疾病，而且酶的缺陷只限于单一基因的异常。
4．人ADA基因1983年就得到克隆化，而且已实现与逆转录病毒载体的重组。
5.ADA基因的表达不需要进行精确调控，ADA基因的表达水平即使低于正常人水平，也足以治愈；而且高于正常水平的表达也不至于给患者带来危害。
6．遗传缺陷得到纠正的淋巴细胞，在体内可以形成选择性生长优势。
