医学遗传学研究范围

随着医学和生命科学的发展，人类已逐步从分子水平、细胞水平、个体水平和群体水平等各个不同层次去探讨医学遗传学中的各类问题，使医学遗传学得到了迅速的发展，其研究范围逐渐拓展，已形成了一门由多个分支学科组成的边缘学科。医学遗传学研究范围可按下列3个方面进行分类：

（一）按边缘学科分类

1．药物遗传学　主要研究药物代谢的遗传差异和不同个体对药物反应的遗传基础。可指导临床上合理用药，减少药物不良反应。

2．免疫遗传学　主要研究红细胞抗原、白细胞抗原、补体和免疫球蛋白等的遗传机制，以及机体内各种免疫反应的遗传基础。这方面的研究成果对临床输血及异体器官移植中供体的选择提供理论基础，并具有重要的指导意义。

3．肿瘤遗传学　是研究肿瘤的发生与遗传关系的学科。现在已知，有的肿瘤是单基因遗传的，如视网膜母细胞瘤；有的肿瘤与染色体畸变有关，如慢性粒细胞白血病；而大多数肿瘤属体细胞遗传病。20世纪80年代以来，特别是癌基因和抑癌基因（antioncogene）的发现，使人们能从DNA水平来探索肿瘤发生的机制，这将为人类最终攻克肿瘤奠定了坚实的基础。

4．遗传毒理学　使用遗传学的方法研究环境中导致遗传物质损伤的因素及其作用机制和检出方法的一门学科，也称为毒理遗传学。它的主要任务有：评价各种化学品（包括药物）的遗传危害性，创立各种简便有效的检测方法，筛选出危害人类基因库的遗传毒性物质，阐明遗传毒性物质的致癌、致畸、致突变的机制。

5．辐射遗传学　主要研究各种电离辐射对遗传物质的损伤及其检测和预防。电离辐射包括天然辐射（也称本底辐射，如宇宙辐射和地球辐射等）和人工辐射（也称外加辐射，如核爆炸、放射治疗和放射诊断等）。外加辐射可增加地球上自然环境中的天然辐射量。辐射遗传学研究并评价由于本底辐射和外加辐射提高而引起的遗传效应，并建立有效措施，以保护人类的遗传物质免受辐射作用的损害。随着原子能的应用范围日益扩大，人类遭受各种电离辐射的机会也会随之增加，所以，辐射遗传学在估计各种电离辐射对遗传物质的损伤效应，制定各种检测和预防措施等方面有重要意义。

6．发育遗传学　是主要研究基因如何控制和调节人体在不同时间和不同空间内，个体生长发育、形态与功能的分化和发展的一门学科，又称表型遗传学。即研究发育过程中基因的表达和调控，包括出生缺陷的发生机制等。

7．行为遗传学　是研究人类各种正常和异常行为遗传规律的一门学科。例如对人类智力、个性等性状遗传因素的研究。当前在医学遗传学中的行为遗传研究比较集中于人类智力的遗传基础、智力低下的遗传基础以及癫病、躁狂抑郁症、精神分裂症等异常行为的遗传基础。这方面的研究可望给预防智力低下和精神病患者的出生带来行之有效的措施。

8．优生学　原意是利用遗传学的原理和方法改善人类遗传素质的学科。由于历史已将“eugenics”一词与希特勒对所谓“劣生者”强制绝育并导致种族灭绝的罪恶行径联系在一起，在概念上现被称为“由国家强加于个人生育的社会规则”，因此，该名词不再适于出现在科技文献中。我国实行优生优育的计划生育政策，是指通过保健、咨询、教育等手段，来帮助夫妇生出一个身心健康的孩子，并不意味着通过法律手段干涉遗传及非遗传病患者婚育的自主权。

9．表观遗传学　随着对实验动物特别是动物生物性状的了解以及人们对众多疾病的深入研究，许多学者发现，除了基因组DNA之外，还有大量遗传学信息调控着基因的表达。一个新的学科——表观遗传学（epigenetics）应运而生，该学科是研究不涉及DNA序列改变的基因表达和调控的可遗传变化，或者说是研究从基因演绎为表型的过程和机制的一门新兴的遗传学分支。

10．结构基因组学　是研究连锁图、物理图、基因图的基因组学，主要探讨的是基因组的结构特点。

11．功能基因组学　是在基因组的层次上，研究基因表达、调控和功能。功能基因组学包括人类基因组多样性计划，比较基因组学、工业基因组学、药物基因组学、疾病基因组学及环境基因组学。

12．蛋白质组学　蛋白质的概念是1994年由澳大利亚学者Wilkins M首次提出来的。蛋白质组学（proteomics）是研究细胞或组织中基因组所表达的全部蛋白质，尤其是不同生命时期正常、异常（或疾病）、给药前后及环境影响前后的全部蛋白质变化。

（二）按研究技术层次分类

1．人类细胞遗传学　是医学遗传学的一个重要分支学科，被称为医学遗传学的两大支柱之一。它用形态学的方法，从细胞角度，主要从染色体的结构和行为来研究遗传病的发病机制。具体说，人类细胞遗传学主要研究人类染色体的结构和数目畸变类型及其与疾病的关系，以及人类染色体的精细结构、畸变类型及其与疾病的关系的称为医学细胞遗传学；侧重研究染色体疾病（或染色体畸变综合征）与染色体畸变关系的称为临床细胞遗传学；侧重探讨人群染色体多态现象及染色体畸变类型和发生频率的称为群体细胞遗传学。

2．生化遗传学　是医学遗传学的第2大支柱学科。它主要研究人类基因的表达与蛋白质（酶）的合成，基因突变所致蛋白质（酶）合成异常与遗传病的关系等内容。主要从生物化学水平上研究血红蛋白病等分子病和苯丙酮尿症等遗传性代谢缺陷的发病机制的学科称为医学生化遗传学。

3．分子遗传学　是生化遗传学的发展和继续，它主要研究人类遗传物质的结构和功能、人体基因组全序列测定、DNA分析、基因诊断和基因治疗等问题。主要从DNA水平研究遗传病基因的结构和突变方式以及基因诊断和基因治疗的也称为医学分子遗传学。最近产生的分子细胞遗传学则是细胞遗传学与分子遗传学结合的产物。它们互相补充，将来甚至会融为一体，使人们能从基因水平揭示各种基因病的本质，从而完善遗传病基因诊断和预防的措施。

（三）按研究的对象范围分类

1．群体遗传学　主要研究人群中各种基因频率、基因型频率的分布以及它们的变动规律，探讨影响群体中基因频率改变的因素。群体遗传学的临床应用称为遗传流行病学或称临床群体遗传学，它研究人群中各种遗传病的种类、发病率、传递方式、异质性、致病基因频率、携带者频率、突变率、遗传负荷等及其影响因素，从而了解遗传病在人类群体中的流行动向，为预防、监测遗传病提供必要的资料。

2．体细胞遗传学　它是以体外培养的体细胞为材料进行遗传学研究的学科。由于体细胞在体外适当的培养条件下可大量增殖并可进行人为杂交，故可以克服人类遗传学研究中存在的人类世代长、子代数目少和不能进行有目的的婚姻等困难。该学科主要研究内容有细胞培养、细胞杂交、人类基因定位和基因转移技术等，20世纪70年代后在制备单克隆抗体和人类基因定位等方面发挥了重大作用。

3．基因工程　是分子水平上的遗传工程，即人工分离或合成人们需要的基因即目的基因，经过与载体结合而将之导入受体细胞中，使其目的基因在受体细胞中表达为新的性状，也称为基因操作或DNA重组。对于人类来说，通过目的基因的转移和表达，以探索对遗传病的诊断、治疗与预防。

小资料打破物种界限——基因工程

生物学家为了培育新的生物品种，简直绞尽了脑汁。杂交是产生新品种的常规办法，如用小麦和黑麦杂交，可以得到一个新品种。但是，要让这些杂种再进行繁殖就很困难了。通过杂交方法培育新品种，两个亲本都是亲缘关系相近的种。不论在自然界，还是在实验室内，让两个在亲缘关系上很远的种进行杂交，几乎都不能产生杂种后代。种与种之间的生殖界限，是一道不可逾越的屏障。生物的属与属、科与科、动物与植物、动物与微生物、植物与微生物，它们之间不存在任何杂交的可能性。然而，基因工程问世以后，把生物之间的这种界限彻底打破了。基因工程就是按照预先设计的程序，将一种生物具有的控制某种遗传特性的DNA中的某个遗传密码片段分离出来，再连接到另一种生物的DNA链上去，将DNA重新组织，从而设计出新的遗传物质并创造出新的生物类型。这种完全如人类所愿、由重新组装基因到新生命产生的生物科技被称为“基因工程”，也叫“遗传工程”。

第一个拉开基因工程时代大幕的是美国人科恩。1973年，科恩从大肠杆菌里“裁剪”两种不同的质粒，它们各自具有一个抗药的基因，分别对抗不同的药物。再把这两种基因“拼接”在同一个质粒中。当这种杂合质粒进入大肠杆菌体内后，这些大肠杆菌就能抵抗两种药物，而且这种大肠杆菌的后代都具备双重抗药性。在此后短短的几年内，世界上许多国家的上百个实验室相继开展了基因工程的研究。1977年，日本把人工合成的脑激素的遗传物质转入大肠杆菌，用10L培养液生产出5mg脑激素，每毫克成本折算成人民币不超过0．5元，而从10万个羊头中却只能提取1mg，其成本比登月飞船将1kg月球岩石带回地球的花费还多几倍。1978年9月美国将控制人体胰岛素合成的基因转入大肠杆菌，生产出的人造胰岛素的化学成分与天然物完全相同。现在全世界已有数十种用基因工程生产的药物问世，其价格远低于天然提取物，而效果却可与之媲美。

在生物学、化工、食品和医学等领域内，基因工程正在掀起一场巨大的革命。遗传学家可以培育出很多新的生物品种，改善人们的生活。有专家预言，21世纪是生物学的世纪。基因工程的成果已经表明，有了自然界馈赠的天然工厂，用“生物工业”造福人类的前景是灿烂而美丽的。