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骨科手术/遗传学

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骨科手术

介绍 · 作者 · 致谢 · 致作者说明
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当前章节:基础科学


遗传学
<<免疫学 骨科感染>>


在21世纪的第一个十年,我们有65亿人口。每秒钟增加4.4人,每分钟增加261人,如果我能赶上读者的计算能力,那就是每小时出生15,679人,每年出生137,350,692人。

同时,每年全世界有56,556,474人死亡,所以我们的基因库确实在增长,今天我们的人口总数是曾经生活过的人口总数的6%,即1065亿人。

早期人类起源于东非,首先迁移到南亚和澳大利亚。随后迁移到中亚,然后分散到欧洲和美洲。我们之所以能了解这些事件,是因为我们追踪了Y染色体和女性线粒体DNA中的基因突变。正如预期的那样,存在一些争议,气候事件在这些迁移的形成中也发挥了作用,其间的灾难导致我们早期存在的大部分人口周期性地被毁灭,作为一种物种,我们被遗留在分散的群体中,全世界可能只有不到50,000人。随后,我们从这些群体中进化而来,因此我们的基因构成具有异质性。

我们遗传遗产的骨科表现包括许多具有遗传基础的疾病过程的危险因素。NLM网站提供了一份由单基因突变(孟德尔疾病)引起的数百种骨科疾病的清单。这些是编码转录因子、生长因子受体和基质大分子等基因的突变,仅举几例。除此之外,由于人类基因组估计包含1000万个单核苷酸多态性(SNP),因此我们并不在基因上完全相同。

基因表达模式的差异,而不是遗传组成本身的差异,对表型异质性有更大的影响。基因表达模式在某种程度上是预先编程的,如生长和发育,但它也容易受到外源因素的影响,因此,遗传性疾病和非遗传性疾病之间的区别可能更多地是程度上的区别,而不是绝对的类别上的区别。我们越来越认识到我们的环境对基因表达的影响,这在我们日常生活中随处可见,以至于我们每天都受到我们对世界的体验的微妙改变。在大脑中,基于突触连接强度的短期记忆可能是短暂的,但随着强化,通过改变大脑中特定细胞群的基因表达,发生向长期记忆的转变,同样,我们的肌肉骨骼系统保留了我们体验的记忆,这些记忆体现在我们肌肉骨骼系统细胞中基因表达模式的改变中。

与我们不可改变的遗传遗产相比,我们的经济和环境状况可能是我们努力改善骨科健康的更好目标。毕竟,我们不能选择我们的父母,目前我们也不能随意操纵我们的基因表达。随着促红细胞生成素、BMP 2 和 7 的出现,我们发现添加了基因工程产品,我们可以用这些产品增强我们自身的生物反应。经过30年的发展,基因工程的第一个临床应用才得以实现,随着计算机能力的增长,这些应用的增长很可能会遵循指数曲线。对人类基因组、转录组和蛋白质组的分析将越来越多地与信息学科学相融合;信息学科学是分析大量数据以识别有意义模式的科学(Kurzweil, R 2005)。

因此,目前,将我们的大部分努力集中在通过改善饮食、管理锻炼习惯、协调医疗服务、控制环境毒素和避免相互杀戮来改善我们的福祉是有意义的,所有这些都在以一种无压力的方式增强所有人的经济潜力,不会损害我们追求幸福的权利。对于那些幸运地拥有所有这些因素的人来说,我们可以考虑基因和基因表达,目标是直接影响这个过程,以实现我们的目标。虽然这似乎承诺为经济最优越的人提供高度个性化的护理,但更广泛的潜力是带来革命性进展,为我们的物种从任何主要疾病中解放出来,包括许多影响我们肌肉骨骼健康的疾病,带来无限的可能性。

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Retrieve&db=PubMed&dopt=Citation&list_uids=16264134

随着人类基因组计划的完成,人们认识到人类的基因数量远少于之前的想象。这一认识让我们明白,基因组比我们以前想象的更加灵活,也更加复杂。我们原来以为有100,000个基因,结果只有25,000个基因。我们基因的实际数量与一些简单的植物和蠕虫相当,因此如果基因数量是衡量生物体复杂程度的标准,那么我们应该感到不那么自豪。然而,似乎我们的基因组已经进化到更加有效地利用我们的基因,并通过改变剪接来使每个基因产生多种蛋白质类型。了解了代码似乎让我们面临着更困难的过程,即理解基因表达是如何在发育和适应生活起伏中被调控的。

据估计,一个适应性要广泛流行于人群中需要长达50,000年。因此,我们可以认为,我们生活在适应50,000年前狩猎采集者生活的身体里。当然,一些幸运的人群成员会很好地适应相对久坐和长寿的生活,而大多数人会发现现代生活的许多方面与他们表面的体质格格不入。虽然在身体上不活跃,但我们却受到相当多的刺激和压力的轰炸,这些刺激和压力来自信息、时间管理和自动化的旅行形式。随着我们越来越被周围那些我们不甚了解的便利技术所包围,我们与社区和自然界其他部分的情感联系正在减少。

在考虑遗传疾病时,重要的是首先区分体细胞的遗传改变,这种改变会导致疾病过程,以及我们从父母那里获得的遗传构成,这种构成可能编码易感性,甚至可能是由于特定基因产物的异常类型或数量而直接导致疾病。

第一个例子最好用癌症问题来解释。当然,癌症已经认识到不是一种疾病,而是多种疾病,但这一见解现在正在被带到分子水平,人们认识到,可能存在十几种肺癌,而不仅仅是几代人以前认为的三四种类别。很快,我们就可以确定导致某个人患癌的特定基因异常集,从而知道哪些特定类型的治疗方法最有效。

了解对家族性疾病的遗传易感性可以包括癌症,基因检测可以揭示患卵巢癌或乳腺癌的终身风险,可能高达85%。面对早期检测的 notoriously 困难任务,这一认识目前可能导致人们决定考虑预防性地切除卵巢或乳房。

随着此类信息的上线,我们必须预计对医疗保健系统的影响。幸运的是,获取基因信息的成本正在下降,而且早期识别和预防性治疗带来的效率必然会抵消成本。作为个人,我们将不得不接受这种新的自我认知形式及其含义,并作为社会考虑这可能在隐私、医疗保险可用性和成本等方面带来的更大影响。

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