結論(CONCLUSIONS)
在本章中,我們呈現了各種用於皮膚科研究與臨床實務的技術。其中有些是新的,而其他則是行之有年且仍被廣泛使用。新技術持續出現,並改變研究進行的方式。這些技術進展使實驗能夠更快速地完成,且所需的起始材料愈來愈少。它們容許在單次實驗中測量數千個不同的基因或蛋白質。為了處理
目前由生命科學所產生的所有資訊,電腦科學與生物資訊學的進展正與技術進展並行推進,加速了科學研究的步調。
我們科學理解的進展也轉譯為疾病診斷與處置上的新發展。對皮膚科而言,這提供了希望:疾病能被更快速、更可靠地診斷,並能提供個別化的預後。已經、也將持續發展出特異性標定造成疾病之遺傳異常的療法。在未來,療法可能會為個人量身訂做,將個人的遺傳組成與個人的疾病病程納入考量。這些未來的可能性令人振奮。
關於多型性(polymorphisms)的類型與全基因體關聯研究(genome-wide association studies)的討論,見第 54 章。
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圖 3.10:基因轉殖小鼠。轉殖基因構築體(定義為轉殖基因與調控區〔啟動子/增強子〕)被製備以供注射。轉殖基因被顯微注射入受精卵(單細胞期),並整合入基因體,通常整合於單一位點。這些經注射的卵接著被植入受贈母鼠體內,母鼠隨後生出異型合子的「創始者」(founder)小鼠。創始者小鼠與同一品系的正常非基因轉殖小鼠交配,然後將兩隻異型合子的基因轉殖小鼠交配。

圖 3.11:基因剔除基因轉殖小鼠。製造出含有待標定基因部分序列的標定載體並導入細胞。此標定載體與該基因的一個內源性等位基因雜交,並修飾或刪除該內源性基因,使其不產生正常的蛋白質。含有被「剔除」基因的胚胎幹(ES)細胞被導入早期小鼠胚胎,隨後植入受贈母鼠體內。其後代將是嵌合小鼠,接著與正常小鼠交配。為取得完全基因剔除的小鼠,將兩隻異型合子小鼠交配。

圖 3.12:條件式基因剔除基因轉殖小鼠。在使用 Cre-lox 系統的條件式基因剔除模型中,標的基因可在特定器官或組織中被選擇性地刪除。Cre 是一種位點特異性的 DNA 重組酶,催化兩個 loxP 位點之間的重組,造成切割、交換與接合;這導致 loxP 位點之間 DNA 的切除(以及隨後的降解)。將帶有連接組織特異性啟動子之 Cre 基因的基因轉殖小鼠,與帶有兩個 loxP 位點側翼包夾標的基因的基因轉殖小鼠交配。後代同時繼承這兩種構築體,而標的基因只在活化該組織特異性啟動子的細胞中被剔除。藉由在 Cre 重組酶上加入配體結合功能區,例如可結合 tamoxifen 者,研究者可在這些細胞中達成 Cre 表現的時序控制。標的基因可在時序上被刪除、反轉或易位,取決於 loxP 位點的方向。

圖 3.13:由 CRISPR-Cas9 技術介導的基因體工程。設計一段單導引 RNA(sgRNA),利用一段 20 個核苷酸的導引序列,標定鄰近原型間隔序列相鄰模體(PAM)的基因體 DNA。髮夾結構招募 Cas9 形成複合體,並結合至標的序列。Cas9 催化 PAM 上游三個核苷酸處 DNA 兩條股的切割。雙股斷裂可經由非同源末端接合(NHEJ)修復,導致形成短的插入或缺失而破壞基因功能。在有 DNA 修復模板存在時,可能發生同源性導向修復(HDR),而在斷裂處導入外源性 DNA。

圖 3.14:經由 mRNA 剔低達成序列特異性基因沉默的機轉。A 短(小)干擾 RNA(siRNA)被解開,其「導引」反義股被納入 RNA 誘導沉默複合體(RISC)中,該複合體降解特定的標的 mRNA 序列。短髮夾 RNA(shRNA;B)與前驅 microRNA(miRNA;C)經 Dicer 酵素處理後,可分別產生 siRNA 與 miRNA。C 內源性產生的 miRNA 調控多達三分之一的人類基因,且傾向於與標的 mRNA 有較低的互補性;它招募 RISC 蛋白,並典型地抑制 mRNA 的轉譯(而非降低 mRNA 的量)。

表 3.7:基因轉殖小鼠。

表 3.9:皮膚基因治療。續。