随着现代科技的发展,对于人种区分、人与人之间的差别、生命解码等问题越来越引起人们的兴趣与关注。对这些问题追根溯源离不开DNA的遗传与变异,而通过DNA遗传变异来解释这些问题就与DNA的多态性密不可分。深入研究DNA的多态性,可以发现DNA多态性在人类考古学、生物医学及药物开发、法医学等领域越来越重要的价值。
DNA多态性与人类学相关
在遗传过程中,Y染色体呈全男性遗传,线粒体为严格的母系遗传。因此,Y染色体和线粒体DNA的多态性就可成为可靠的遗传标记。Deka等人在15个不同地域人群中筛查了五个多态性位点,发现这些位点的等位基因的分布很相近,只是DYS390的203bp等位基因在非洲很常见,而其他地域的人群却很少,这些人群均具有所推测的祖先单倍型,由此可推测这些人群可能具有共同的祖先。柯越海等在研究我国22个省市汉族人群的分布时,观察比较了由19个Y染色体SNP单倍型和3个微卫星标记(如STRs)位点,认为现代人类自南方进入中国,随后由南向北迁移,并据此估算了现代人类进入中国的时间大致在18000~60000年前。Underhill等人采用变性高效液相色谱等方法检测了167个双等位基因位点,其研究对象为1062个来自全球各地的个体,发现现代的东非和khojsan是现代人的祖先,他们在35000~89000年前离开非洲,再一次证明了“走出非洲”假说。
人体许多表型差异诸如身高、肤色、指纹、血型等,同样可以通过一些多态性位点找出差异。
DNA多态性与生物医学相关
据统计,中国人患肝癌的比例大大高于其他种族,即使移居国外已经几代的华人,其患肝癌比例也明显高于其他种族。白种人皮肤癌的罹患率很高,而中国人这一疾病的发病率则非常低。事实上不同的人群由于遗传基因的差异因而对一些疾病有不同的敏感性,我们可以找到人体对某一疾病的易感基因,这些易感基因往往与DNA的多态性片段相关联。通过对旁侧的DNA多态性位点(如RFLP、STR、SNP)连锁分析,就可以进行遗传病的基因诊断。如DNA多态性关联分析可用于地中海贫血等疾病的产前诊断。目前常应用这种方法分析的遗传病有:冠心病、Mil-ller-Dieker综合症、Duchenue肌营养不良症、Huntington舞蹈症、血友病、苯酮尿症、镰刀形细胞贫血等。
利用不同的方法将各种基因确定到染色体的实际位置上就是基因作图。其中遗传图谱就利用了遗传标记连锁方法进行基因定位,基因组内存在大量DNA多态性程度极高的位点,通过连锁分析法,就可以对某种疾病的易感基因在遗传图谱上定位。
不同个体对药物的药效和不良反应存在的差异与DNA多态性的关系,近年来也成为临床药学研究的一个热点。药物基因组学即通过DNA序列差异的分析,从基因组水平深入认识疾病及药物作用于个体差异的机制,指导和优化临床用药。
当SNP、STR等DNA多态性在基因组中的分布完全测出时,当SNP、STR等的多态性与各种疾病的相关性和在疾病发生中的作用完全了解时,当每个个体的基因多态性都完全清楚时,人类就可以做到:预测人一生中可能发生什么疾病、什么时候发病,在他没有发病的时候就知道如何进行预防。那时,人类才开始真正进入预防医学时代。
DNA多态性与个体识别及亲子鉴定相关
对于群体来说,存在许多高度保守的DNA多态性位点,但是位点的组合每百亿人中也不可能出现两个完全一致的情况。由此“基因身份证”诞生,基因身份证所选择的位点有两个特点:第一,选择人群中高度DNA多态性的位点,因为这些位点是大多数人具有的,属于保守基因位点,稳定性较高,点所含的信息量就会较大,鉴定的结果也就越可靠。第二,选择的位点都是具有家族遗传性的位点。
DNA包含着一个人所有遗传信息的片段,与生俱来,并终身保持不变。这种遗传信息蕴含在人的骨骼、毛发、血液、唾液等人体组织或器官中。由于人的基因位点组合不同,可以将个体加以区分。想必我们不会忘记举世瞩目的辛普森杀妻案和克林顿丑闻,最终均通过DNA检验真相大白。
近年来,科学家们开发出多种DNA遗传标记用于个体识别。STR目前已发展为最主要的个体识别检测标记,STR各个位点的等位基因均采用数字命名,如TPOX11/12,适合于构建大规模的DNA-STR遗传标记数据库,并便于相应的检索和查询。美国联邦调查局(FBI)公布了13个核心STR位点,经过群体调查,被证实在各类人群中具有高度多态性,已被一些大的试剂公司开发成商用试剂盒,并经过FBI认证,目前已全面应用于美国、中国各法医学实验室,进行亲子鉴定和各类刑事案件的犯罪嫌疑人排除和认定,还包括大的灾难性事故的个体认定。
我国是世界上的典型人种之一,人口众多,民族众多,环境复杂,其中包含有大量罕见的、多发常见病的个体,城乡之间在疾病发生情况上相差较大,家系成员有聚集性,流行病学调查比较容易。因此,掌握中国人自己的DNA多态性情况是十分必要和迫切的。
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