人與人、人與動物的差異,甚至兩性的差異都可以歸結到基因。但是基因是如何導致這些差異的卻一直是一個謎。因為,人與自己最親近的黑猩猩的基因差異也只有約0.2%,而人與人之間的基因差異就更小了,只有極個別的差異。
現在,研究人員慢慢解開了所謂基因差異的奧秘。比如,男人與女人雖然有差異,但是他們的基因又是相同的,因此所謂的差異不在于基因的不同,而在于基因表達或活性,以及產生(編碼)的蛋白質不同。
基因差異的方方面面
小鼠是醫學實驗最為理想的模型,原因之一是它們與人類的大多數生物、生理、病理等機制相同和相似。現在,研究人員發現,在雄性和雌性小鼠之間的基因表達的不同,或基因活性的不同,可以有25281種,而正是這些不同的基因表達才造成了雄性和雌性的差異。這種原理同樣適用于人類。
雌性除了多一個X染色體外,兩性的所有基因都是相同的。當然這些基因有變體,由變體而產生了不同類型和不同數量的蛋白質,從而也使得一個人不同于另一個人。但是,在此之外,人與人的差異還有另外的原因。比如,性激素能影響已產生的蛋白質的數量,也就造成不同個體之間的差異。這種情況也可能造成藥物代謝的不同,從而在男性和女性之間產生不同的藥效。上述原因造成的男女方方面面的差異大概有幾千種。
不過,現在研究人員發現,另一種方式造成的男女差異在數量上更多,在范圍上更大。發表在2006年7月份的《基因組研究》上的論文詳細描述了造成男女差異的新的原因。
研究人員對334只小鼠的1200份大腦、肌肉、脂肪和肝臟的樣本進行基因水平的研究,發現了巨大的不同。研究人員用微陣列(Microarray,點陣密集度很高、點的直徑比較小的基因檢測芯片,以篩選和鑒定不同樣本中差異表達基因,如肺癌旁組織和肺癌組織中差異表達的基因),檢測和評估了大腦、肌肉、脂肪和肝臟4種組織中23000種表達基因,由此找到了雄鼠與雌性之間的差異。
研究人員使用的是兩組普通的但有親密關系的實驗小鼠,然后用微陣列技術檢查它們的基因表達。結果發現,相當數量基因表現出活性,也即基因表達上的差異,在雄鼠與雌鼠之間,有的基因表現出1倍的差異,有的基因則表現出3倍的差異。
就總體而言,雌雄小鼠基因表達的差異少于20%,但是一些特殊的基因表達差異則超過300%,這就造成了雄性和雌性巨大的差別。而這種基因活性如此大的差異在以前從未發現過。
差異的細化
通過深入的比較,研究人員發現有25000種樣本出現了不同的基因表達。比如,肝臟是人體重要的器官之一,它對所有藥物和食物起著代謝作用,并且是一個解毒器官。在肝臟的12845個活性基因中,72%的基因表達至少有1倍的不同。而在脂肪組織的16664個基因中,68%的基因在活性上有一倍的差異。而在肌肉組織的7367個基因中54%的基因在活性上有差異。
大腦是另一個表現男女差異的器官,過去人們認為男女的許多重要的差異主要是由于大腦的組織內容、結構和分量不同造成的,由此也產生了很多爭論,并有性別歧視的嫌疑,以致一些研究人員不得不中止研究和表達看法。而這項新的研究卻發現,基因表達男女有別的根源:基因表達
楊雄雄
人與人、人與動物的差異,甚至兩性的差異都可以歸結到基因。但是基因是如何導致這些差異的卻一直是一個謎。因為,人與自己最親近的黑猩猩的基因差異也只有約0.2%,而人與人之間的基因差異就更小了,只有極個別的差異。
現在,研究人員慢慢解開了所謂基因差異的奧秘。比如,男人與女人雖然有差異,但是他們的基因又是相同的,因此所謂的差異不在于基因的不同,而在于基因表達或活性,以及產生(編碼)的蛋白質不同。
基因差異的方方面面
小鼠是醫學實驗最為理想的模型,原因之一是它們與人類的大多數生物、生理、病理等機制相同和相似。現在,研究人員發現,在雄性和雌性小鼠之間的基因表達的不同,或基因活性的不同,可以有25281種,而正是這些不同的基因表達才造成了雄性和雌性的差異。這種原理同樣適用于人類。
雌性除了多一個X染色體外,兩性的所有基因都是相同的。當然這些基因有變體,由變體而產生了不同類型和不同數量的蛋白質,從而也使得一個人不同于另一個人。但是,在此之外,人與人的差異還有另外的原因。比如,性激素能影響已產生的蛋白質的數量,也就造成不同個體之間的差異。這種情況也可能造成藥物代謝的不同,從而在男性和女性之間產生不同的藥效。上述原因造成的男女方方面面的差異大概有幾千種。
不過,現在研究人員發現,另一種方式造成的男女差異在數量上更多,在范圍上更大。發表在2006年7月份的《基因組研究》上的論文詳細描述了造成男女差異的新的原因。
研究人員對334只小鼠的1200份大腦、肌肉、脂肪和肝臟的樣本進行基因水平的研究,發現了巨大的不同。研究人員用微陣列(Microarray,點陣密集度很高、點的直徑比較小的基因檢測芯片,以篩選和鑒定不同樣本中差異表達基因,如肺癌旁組織和肺癌組織中差異表達的基因),檢測和評估了大腦、肌肉、脂肪和肝臟4種組織中23000種表達基因,由此找到了雄鼠與雌性之間的差異。
研究人員使用的是兩組普通的但有親密關系的實驗小鼠,然后用微陣列技術檢查它們的基因表達。結果發現,相當數量基因表現出活性,也即基因表達上的差異,在雄鼠與雌鼠之間,有的基因表現出1倍的差異,有的基因則表現出3倍的差異。
就總體而言,雌雄小鼠基因表達的差異少于20%,但是一些特殊的基因表達差異則超過300%,這就造成了雄性和雌性巨大的差別。而這種基因活性如此大的差異在以前從未發現過。
差異的細化
通過深入的比較,研究人員發現有25000種樣本出現了不同的基因表達。比如,肝臟是人體重要的器官之一,它對所有藥物和食物起著代謝作用,并且是一個解毒器官。在肝臟的12845個活性基因中,72%的基因表達至少有1倍的不同。而在脂肪組織的16664個基因中,68%的基因在活性上有一倍的差異。而在肌肉組織的7367個基因中54%的基因在活性上有差異。
大腦是另一個表現男女差異的器官,過去人們認為男女的許多重要的差異主要是由于大腦的組織內容、結構和分量不同造成的,由此也產生了很多爭論,并有性別歧視的嫌疑,以致一些研究人員不得不中止研究和表達看法。而這項新的研究卻發現,基因表達的不同在大腦中也是存在的,但是沒有在肝臟中那么大。在大腦的4508個基因中,有13.6%的基因表達不同。當然,這種差異也許并不能說明兩性的大腦會有什么重大的差異,但小小的差異可能還是存在的。通過比較可以看出,在上述4種組織中,雄性和雌性的基因表達的不同在肝臟中最大。
此外,研究人員還發現,在不同的組織中有少量的基因表達是重疊的。比如,大腦、肌肉、脂肪和肝臟4種類型的組織共同擁有1768種相同的基因,但是其中只有1.5%的基因在同一指令下保持持續的活性,這當然取決于是雌性還是雄性的器官。也就是說,性別差異基因是有高度組織特異性的。
參與這項研究的作者之一、美國波士頓大學的大衛‘瓦克西曼(David Waxman)等人在其實驗室鑒定了小鼠肝臟中1500個性別差異表達基因的樣本,他認為最大的收獲是這項研究發現基因表達的差異比以前人們想像的要大得多。
除了基因表達差異造成人與人、兩性之間的差異外,其他因素,如激素,也對這種差異起到了作用。論文的作者之一、美國加利福尼亞大學的病理學家托馬斯·德拉克(Thomas Drake)通過實驗證明,大多數基因表達的差異緣于激素對基因的影響。雖然激素對基因表達異常在總體上有多大影響還沒有確切的研究答案,但研究人員通過基因組的區域發現了其中的一些差異。比如,肥胖和超重就是激素影響基因表達的差異而產生的結果,這種情況的結果是雌鼠的肥胖大大超過雄鼠。
對于雄性和雌性之間基因表達不同造成的兩性差異,論文的作者之一、加利福尼亞大學的遺傳學家杰克。魯西斯(Jake Lusis)認為,這些結果能更好地理解疾病,幾乎所有普通疾病都存在性別的差異。比如,女性對自身免疫疾病更為敏感,如紅斑狼瘡和多發性硬化癥。
但是,另一方面男性對其他疾病的易感程度也高于女性,如心臟病和老年性癡呆(阿爾茨海默氏癥)。而理解這些差異有助于更好地治療患者,如開發針對男女差異的藥物,或稱性別特異性藥物。
應對差異
基因表達的差異為解釋男女差異提供了新的生物醫學基礎,但是,指出男女差異不是為了提供男女優劣的證明,而是倡導對不同個體的健康提供更專業和更細致的關懷,提高保健和醫療的效率。而在醫學上,應對這些差異的最好方法就是提倡個性化醫療,也就是說針對不同的男女性病人,提供不同的治療方法,即使在患同一種疾病時也是如此。
比如,多發性硬化癥(MS)是一種目前公認的自身免疫疾病。美國多發性硬化癥協會統計,在美國有近35萬患者,并且每年約被新診斷出1000例。MS最常見類型為反復發作型,臨床表現為間歇性發生的神經機能急性癥狀或惡化,在復發的間歇期內,這些癥狀可以減輕或消失數月至數年。盡管MS的病因不明,但被廣泛視為一種自身免疫疾病,患者的腦和/或脊髓受到自身免疫系統的攻擊。而女性患者遠遠多于男性患者。
為此,一些醫藥公司已經開發出了許多藥物來治療。比如,美國食品和藥物管理局(FDA)2004年批準了一種藥物,稱為Natalizumab,是一種鼠抗體的一部分經生物工程改造的單克隆抗體,非常接近于一種人源性抗體,該藥已經以商品名Tysabri上市銷售,患者可以在診療室中由靜脈注射給藥,每月一次。而藥物的原理是,它可能通過與免疫系統細胞結合在一起,從而阻止免疫細胞進入腦部和脊髓攻擊自身組織。但是,研究人員認為,如果弄清了基因表達的差異是造成女性病人多于男性病人的原因,就有可能從根本找到治愈這種疾病的方法,或者開發出男女有別的不同藥物,以進行個性化治療。
另一方面,由于基因表達的不同,兩性之間在生理、病理等方面的差異還有很多。
不吸煙的女性比不吸煙的男性更容易染上肺癌。女性更容易在年輕時患肺癌,原因可能在于她們對致癌物質的代謝情況與男性不同。
女性的心臟病有別于男性,她們在心臟病發作時,經常不出現胸部疼痛的現象,而可能只出現一些不很明顯的有些像流感的癥狀。
女性比男性少患某些癌癥,如口腔癌。還有,女性患潰瘍性結腸炎和節段性回腸炎后每個月癥狀都有變化,而且女性的月經也必然會影響她們的疾病,這就是激素對疾病的影響,也許是通過基因表達的不同產生的。
治療艾滋病的藥物在男性身上代謝更快,所以可以推論,如果治療艾滋病,兩性的藥物劑量應當是不一致的,這也可能是基因表達的不同而產生的,而這也正是個性化治療的具體內容。
當然,男女兩性在生理、心理和病理方面的差異并非只有這樣一些,隨著研究的深入,對兩性之間的差異會越來越深入。基因表達差異只是把男女差異的原因引向了更為深入的方面,而要解開其中無數細小紛呈的兩性差異還有待研究的深入。正因為如此,對男性和女性的治療和保健也要有所不同。
[責任編輯]張田勘