突变基因引发肌营养不良会不会遗传给下一代?

杜氏肌营养不良症(DMD)是单基因遗传病,此病会造成患者全身肌肉退化,包括骨骼肌和心肌等,一般在3~5岁时开始发病,20~30岁因呼吸衰竭而死亡。
(1)图1为某DMD家系谱,相关基因用D、d表示。
①据图1判断DMD的最可能的遗传方式是

②家系图中一定是致病基因携带者的是

(2)研究表明Ⅲ代患者的D基因部分碱基缺失,这种变异类型属于

。为确定该家系Ⅳ代是否患DMD,可以采用

的方法确定胎儿是否患有此种遗传病。研究还发现,多个DMD患者家系中D基因不同位置发生碱基替换、重复或缺失,说明此变异类型具有

(3)真核生物基因的编码区中对应成熟RNA的序列被称为外显子,每个基因有多个外显子。大约13% DMD患者的D基因在外显子45和50之间的区域有突变,这会使外显子51及之后的序列表达异常,从而阻止正常D蛋白的产生。研究人员为探索这类DMD的临床治疗方案,对一种DMD模型犬进行基因编辑。该DMD模型犬缺失外显子50(△Ex50)导致外显子51中出现终止密码对应的序列。研究人员利用基因编辑技术CRISPR/Cas9对DMD模型犬外显子51进行切割,以期跳过外显子51,产生一个缩短但仍有功能的D蛋白,如图2。
①CRISPR/Cas9复合体由两部分组成,一部分是可以切割基因的“手术刀”Cas9蛋白,另一部分是gRNA。由图2可知,Cas9蛋白催化断裂的化学键是

,gRNA的主要功能是通过

②将带有CRISPR/Cas9相应DNA序列的腺病毒注射进DMD模型犬的骨骼肌中,6周后,取注射过的肌肉组织进行检测,结果如图3,结果显示:

。对肌肉进行检测发现,基因编辑犬的肌肉萎缩症状明显减轻,其他病症也显著缓解。
③研究人员的最终目的是修正全身的肌肉组织,需通过静脉注射将CRISPR/Cas9相应DNA序列的腺病毒运送到全身,CRISPR/Cas9相应DNA序列使用肌肉特异性启动子驱动表达,原因是

【推荐1】某兴趣小组对CMT1腓骨肌萎缩症(基因C、c控制)和鱼鳞病(基因STS、sts控制)进行广泛的社会调查,得到下图1的遗传系谱图,下图2是乙家庭中的部分成员的鱼鳞病基因电泳图。请分析回答:

(1)据图1CMT1腓骨肌萎缩症的遗传方式为

。结合图1和图2,鱼鳞病的遗传方式为

(2)让Ⅱ-2和Ⅰ-3再生一个孩子,是正常男孩的概率为

。若Ⅲ-2为该家族发现的第一位鱼鳞病女性患者,通过对患者细胞学鉴定,发现该患者的染色体数为45条,推测该女性患者染色体数目异常的原因最可能是

(3)已知鱼鳞病的病因是由于患者体内缺乏类固醇硫酸酯酶(STS)所致。有些患者STS基因的PCR扩增条带与正常人相同,但也表现出鱼鳞病症状,推测是由于发生了

,这种患者的STS由于空间结构异常,不能与底物结合,进而失去了催化功能。底物积累可使胆固醇合成受限,导致皮肤角质层扁平细胞的细胞膜结构异常,引起表皮屏障功能障碍,造成皮肤干燥,易损伤。
(4)鱼鳞病目前还没有较好的治疗方法,最常用的方法是加强皮肤保湿和护理。通过遗传咨询和产前诊断可对该病进行预防和监测,进而降低该病的发病率。请结合本研究,提出可能根治鱼鳞病的思路或方法:

【推荐2】人类视网膜上有分辨红、绿色的视锥细胞,若编码红、绿色觉(感光色素)的基因表达异常则会出现色弱或色盲。
(1)编码红、绿感光色素的基因位于X染色体上,其遗传和性别相关联的现象称为

。图1是一个红绿色盲家族系谱图,Ⅲ-2和Ⅲ-3是一对同卵双胞胎。判断该家系的遗传是否符合典型的伴X染色体隐性遗传病的特点并写出判断依据

(2)研究发现,红、绿色觉基因起源于同一祖先色觉基因,二者编码的蛋白有96%的氨基酸序列相同。正常情况下,X染色体上有一个红色觉基因和一个或多个绿色觉基因,只有完整的红色觉基因和距离红色觉基因最近的绿色觉基因才能在视网膜中表达,因二者高度同源,可发生片段交换形成嵌合基因,影响色觉,机理如图2所示。
①检测发现Ⅱ-1的色觉基因组成为,其父母均为色觉正常的纯合子,请推测Ⅱ-1患病的原因

②Ⅲ-2的色觉基因组成为,据图判断其色觉(辨别红、绿颜色)的具体表现为

(3)检测发现Ⅲ-2和Ⅲ-3的色觉基因及相关基因(DXS)序列并无差异。扩增二人X染色体上的DXS,用限制酶PstⅠ处理结果相同(图3中P组所示),用限制酶HapⅡ和PstⅠ混合处理(H组)结果有差异(图3)。已知HapⅡ对甲基化的DNA无效,推测Ⅲ-2和Ⅲ-3这对双胞胎色觉表现差异的原因

(4)请根据该色盲家系所揭示的研究结果,阐释你对“基因控制生物性状”的理解。

【推荐3】下图是某家族遗传系谱图。设甲病显性基因为A,隐性基因为a;乙病显性基因为B,隐性基因为b。据查Ⅰ-1体内不含乙病的致病基因。
(1)控制遗传病乙的基因位于

(填显性或隐性)基因。

(3)从理论上分析,若Ⅰ-1和Ⅰ-2再生女孩,可能有

(4)若Ⅱ-7和Ⅱ-8生了一个同时患两种病的孩子,那么他们再生一个正常男孩的几率是

佳学基因导读:很多杜氏肌营养不良(DMD)患者的亲属在怀孕的时候都会倍加担心。因为亲眼看见过罹患此病的痛苦与艰辛,所以更加不想让自己的孩子再遭此不幸。杜氏肌营养不良会不会遗传?有杜氏肌营养不良家族史担心遗传应该做些什么?对此,佳学基因通过本文详细的帮助每一个被杜氏肌营养不良困扰的家庭,如何避免再次生下杜氏宝宝。

杜氏肌营养不良有哪些临床表现?

肌营养不良是由于正常肌肉功能相关的基因发生缺陷所致的一系列进行性遗传肌病。肌无力是该病最主要的临床表现。而杜氏肌营养不良(DMD)则是最常见的肌营养不良疾病中的一种。

佳学基因《人体基因序列变化与疾病表征数据库》记载,大多数杜氏肌营养不良的患儿会在3-5岁之间发病,婴幼儿期多无症状。一些细心的家长可能会在早期发现患儿其实从小运动发育就较同龄儿童稍有落后。比如,正常儿童生后1岁独立行走,患儿可能1岁半~2岁开始独立行走,或者一直行走不稳,不过这一症状往往被误认为缺钙或体质弱等原因而被忽视。

随患儿年龄长大,症状逐渐明显,会发现患儿运动能力较同龄儿差,动作不协调、笨拙,奔跑跟不上同龄儿童。患儿逐渐出现步态异常,行走摇摆,俗称鸭步,上楼困难,蹲下起来困难。从平卧位起来时,患儿往往先翻身呈俯卧位,先抬头,以双手扶膝盖、大腿,缓慢直起躯干,站立,也就是所谓的Gower征阳性。

除肌力和肌张力减低外,常可见腓肠肌肥大。肥大的腓肠肌触之质地较硬,缺乏肌肉的弹性,是由于其内充填了大量增生的脂肪结缔组织,故称为假性肥大。随病情进展,肌无力症状越来越重,大约12岁左右患儿失去独立行走能力。之后,由于长期卧床,容易并发褥疮、坠积性肺炎等。由于呼吸肌无力、或合并心脏受累等原因,在没有得到及时确诊治疗的情况下,20岁左右可由于呼吸衰竭、心力衰竭而死亡。

如何诊断杜氏肌营养不良?

杜氏肌营养不良是由一个位于X染色体上编码生成抗肌萎缩蛋白的基因发生缺陷所致。其中绝大多数突变是缺失,而剩余患者则是编码序列或剪接位点的点突变。此外并不是所有杜氏肌营养不良患儿都是DMD基因出现了问题,其他基因突变也可导致该症,因此一定要进行全面的检测分析。

当一名男孩有肌肉无力、肌病体征和可疑的家族史时,通常就需要怀疑患有肌营养不良疾病。如何确诊肌营养不良?其中致病基因鉴定基因解码是所有确诊手段中最直接最准确的方法。通过致病基因鉴定基因解码可以及早诊断杜氏肌营养不良患儿、可以确定疾病类型、还可以诊断出女性携带者。虽然绝大多数女性杜氏肌营养不良是携带者都是无症状的,不过也有20%的女性携带者会出现轻到中度的肌无力表现,50%-60%会出现血清肌酶升高的症状。因此,致病基因鉴定是确诊杜氏肌营养不良的金标准。

杜氏肌营养不良是如何遗传的?

杜氏肌营养不良(DMD)是一种X连锁隐性遗传性基因病,其具体的遗传方式如下:

1、男性发病:因为男性的染色体是XY,所以唯一的X染色体一定是来自母亲,一旦母亲将携带致病基因的X染色体遗传给男性,那么男性就会发病。换句话说,男性只要不发病肯定就是健康的。

2、女性携带:女性携带者有两个X染色体, 一条正常的X染色体,一条基因突变的X染色体,但正常的X染色体可以掩盖致病的X染色体,不发病,但可能会把有致病基因的X染色体传递给下一代。

3、女性发病:女性发病是极少见的,通常是女性两条X染色体均有致病基因。

DMD家庭生育前一定要做这件事

对于生育过杜氏肌营养不良患者的家庭,或者有杜氏肌营养不良疾病史的家庭,在生育前一定要做一个产前致病基因鉴定,可以完全避免生育出有问题的孩子。通过致病基因鉴定,我们可以:

1、首先,通过肌营养不良致病基因鉴定可以明确到底是不是杜氏肌营养不良患者或携带者,他是什么样的基因突变;

2、确定突变基因后,医生获取胎儿羊水进行致病基因分析。

随着科学技术不断地进步,对于肌营养不良这种疾病来说可以采用基因疗法进行治疗,即重建正常的肌萎缩蛋白表达或以反义寡核苷酸技术介导的外显子跳跃剪接,目前均处于临床前和早期临床试验阶段,需要进一步的实验证明才能大范围的实施治疗。而致病基因鉴定基因解码是实现基因治疗的第一步,只有明确致病基因,才能针对性的防治,并帮助后代不再患病!

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如今十分热的基因组编辑工具-CRISPR又取得了一项新的成就:研究者们利用这工具治愈小小鼠的多种肌肉营养障碍症。三个研究组最近发表在《science》杂志上的文章表明,他们利用CRISPR技术敲除了患有Duchenne muscular

2016年1月7日 讯 /生物谷BIOON/ --如今十分热的基因组编辑工具-CRISPR又取得了一项新的成就:研究者们利用这工具治愈小小鼠的多种肌肉营养障碍症。三个研究组最近发表在《science》杂志上的文章表明,他们利用CRISPR技术敲除了患有Duchenne muscular dystrophy症状的小鼠基因组中的一个有缺陷的基因,使得小鼠能够表达关键的一类肌肉蛋白。这项结果标志着首次利用CRISPR对动物成体进行全身性的基因敲除,并治疗遗传性疾病的成功。

dystrophy)是主要影响男性的一类疾病,由表达dystrophin蛋白的基因受损引发。Dystrophin蛋白能够增强与保护肌纤维,当dystrophin蛋白缺失时,骨骼肌与心肌将会发生退化。患有DMD症状的患者经常需要做轮椅,利用呼吸机辅助呼吸,并最终死去,寿命一般在25岁。这一罕见的疾病主要是由该基因第79号外显子中DNA的缺失或病变引发。

至今研究者们仍未找到有效的治疗这一疾病的方案,向病变组织植入足量的健康肌肉干细胞进行再生治疗看上去十分困难;而常规的基因疗法,即利用病毒载体将完整的基因导入并代替原有的受损基因也不可行,因为该基因片段过大。一些基因治疗专家们希望设计一段"微型化"的dystrophin基因,即在保留该基因功能的基础上尽量的缩减体积,从而便于导入。一些制药公司也在开发相关药物,使得在转录过程中转录机器能够跳过受损的部位,从而编码出虽然不完整,但是仍具备一定功能的dystrophin蛋白。然而,有益这类药物具有明显的副作用,至今没能通过临床试验。

如今,CRISPR排上了用场,这一技术刚刚获得了2015年《Science》杂志年度突破技术。原理上,通过一节RNA将一类名叫CAS9的酶移动到基因组的特定位置,之后该酶能够将特定的DNA片段切掉,之后,细胞通过损伤修复机制将断裂的DNA链连接,或者利用DNA模板创造新的序列。科学家们已经利用CRISPR修正了许多遗传突变并成功治愈了小鼠的一类肝脏疾病。就在去年,研究者们利用CRISPR成功修复了小鼠胚胎中的dystrophin基因缺陷。

但利用CRISPR进行人体全身性的DMD治疗还是不现实:由于人类成熟的肌肉细胞不会分裂,因此也就不会具有DNA修复机器的存在,然而CRISPR可以切除出错的外显子序列,因此在转录过程中可以跳过这部分受损的部位,最终编码得到较短,但保留功能的dystrophin蛋白,与之前药物公司的基本理念一致。

如今,三个研究组已经完成了相关工作,来自西南医学中心的Chengzu Long等人利用腺病毒将CRISPA RNA以及cas9导入肌肉细胞中切除有缺陷的DNA片段,治疗后小鼠能够产生较短版本的dystrophin 蛋白;来自杜克大学的生物医学工程师Charles Gersbach等人以及哈佛大学Amy Wagers 与MIT张锋合作研究组均报道了相似的结果。(生物谷Bioon.com)

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