2015年5月5日 星期二

DNA和骨骼

  • DNA鑑定 揭開 事實真相(節錄)

科學發展 2004年5月,377期

古人的DNA在緻密骨裡(骨骼構造圖片)

 無論活著或死亡的人,甚至過世久遠者,都有機會 從他們身上取得DNA。對於活著的人,其唾液、血液、 指屑、毛髮⋯⋯中有DNA;對於死亡的人,從死亡那刻 起,身上細胞已開始遭到細菌破壞,DNA分子也開始裂 解,但是只要肉身不壞,仍可萃取到DNA;萬一肉身已 壞,如木乃伊,就必須從緻密骨裡萃取DNA。 為何緻密骨裡有DNA呢?簡單來說,人體骨頭分為 海綿骨組織(spongy bone)與緻密骨組織(compact bone)。海綿骨周圍有許多骨髓,在人活著的時候,這些 骨髓會造血,DNA也最多;但當生命結束時,這裡的細 胞會很快地被細菌侵蝕,DNA即遭破壞。緻密骨正好相 反,當骨母細胞長出來時,會立刻被鈣化,而且包埋在 緻密骨組織裡,只要沒有骨質疏鬆或流失現象,這些細 胞與裡面的DNA就一直被堅固地保護著。 總結來說,人在活著的時候,緻密骨裡的DNA數量 不如海綿骨多;但當生命結束時,除非將人體放在強酸 強鹼等惡劣環境下,否則藏在緻密骨裡的DNA不會完全 裂解。所以說,需要鑑定古人身分時,可從緻密骨裡萃 取DNA。

DNA鑑定應避開盲點 

        如此看來,以DNA鑑定古人身分確實比較複雜,倘 若要為活人做DNA鑑定就簡單許多,利用聚合酉每連鎖反 應原理放大多個短重複系列基因區之後,工作人員只需 從孩子的基因中排除母親的,就是父親的。雖說發生基 因突變的機率不大,但也不完全排除基因突變的可能 性。 如果孩子基因與父親基因比對後,出現一個或兩個 不完全相符的基因時又該如何呢?此時鑑定人員會再測 試多個不同基因區以增加鑑定的準確率,或計算基因的 突變機率後才做研判。然而有趣的是,萬一發生此現象 時,一般人大都偏向可能是基因突變的想法,但在辦案 人員眼中卻有另一個大膽推測,雖不排除基因突變的可 能性,但是,這件事是不是被指為父親者的兄弟所做的 呢?就母系方面來說,其中的道理也一樣,同一位母親 所生後代,其粒線體基因序列應該完全一樣,但也不排 除基因突變的可能性,只是發生機率也很低。
         一般常用的DNA鑑定法 有兩種,最簡單的是「口腔 黏膜鑑定法」。由於正常人 的口腔細胞與其剛出生時完 全一樣,所以只要一根棉花 棒即可在口腔中取得DNA。 但這方法不適合有嚼檳榔習 慣的人,或已罹患口腔癌的 人,因為這些人的口腔細胞 有可能已經突變,必須改用 「血液鑑定法」。 但是血液鑑定法也有盲 點,此法對於接受過骨髓移 植的人無效,因為這些人的 血液已與捐贈者的血液相 同。此外,此法對於剛接受 過輸血的人在特定時間內亦 無效,因為白血球需要二個 星期,紅血球需要120天左 右才能完成代謝,所以在這 段時間內這些人不適合做血 液DNA鑑定。

  • 看骨頭說故事(節錄)
科學發展 2013 年 9 月│ 489 期

http://ejournal.stpi.narl.org.tw/NSC_INDEX/Journal/EJ0001/10209/10209-03.pdf

骨骼的科學研究 

        如上所述,骨頭可以提供的訊息很多, 可供研究的範圍很廣。基本上,從已存骨 骼標本或考古遺址中出土的任何一塊骨頭, 都需法醫或體質人類學家的鑑定,屬於無 名階段的骨頭,首需了解的就是其所屬部 位,甚而所屬物種。其次,依其部位與尺 寸大小,進一步判定可能的性別、年齡與 病理現象。最後,依骨骼的完整性及重要性 決定是否進行古代 DNA 或同位素分析,保 存狀況較差或可能受到汙染的骨骼不適合進 行古代 DNA 的研究。 
        然而,因古代 DNA 或同位素分析都屬 於破壞性分析,都需把骨骼磨成粉,所以 分析前需仔細考慮,要分析的部位是否可 以提供其他形態學等重要訊息。 
        早期對骨骼的研究,一般偏重於形態 學的比較研究。例如,1980 年代以前的化 石研究,就以比較牙齒與骨骼形狀的不同, 決定其物種及該物種的原始或演化程度。 像以骨骼形態的差異,我們得以知道亞洲 出現的北京人或山頂洞人比歐洲出現的尼 安德塔人或克羅馬儂人早而原始。
        晚近以來,因為科學技術的長足發展, 愈來愈重視遺傳學與同位素分析。以古代 DNA 的研究為例,最有名的應屬尼安德塔 人的研究。目前運用尼安德塔人的 DNA, 已知尼安德塔人的粒線體與現代人雖不盡 相同,但他們可能曾與現代人通婚;他們 可能已有與現代人相似的說話能力;他們 的黑色素基因可能已失去正常功能,因此 他們的外形就像歐洲人,而有著白皮膚與 紅頭髮。
        在同位素分析方面,碳、氮、氧、鍶 等同位素都可以告訴我們不同的故事。例 如,在不同環境下,人骨中的鍶同位素和 氧同位素會有所不同,鍶的比例會透過食 物反映,氧則經由水吸收。換言之,食用 不同的食物可以反映出不同的鍶同位素數 值,我們從環境中飲用的水則透過氧同位 素來反映。 
        其次,牙齒的琺瑯質可以透露一個人 兒童時期的生長地點,因為它在人的一生 中只會形成一次。而骨骼和象牙質可以顯 示個體最近的居住地,因為它們在人的一 生中不斷生長。以科潘(Copan)的 Yax K'uk Mo 為例,象牙質與骨骼中鍶同位素 的比例顯示,其生前最後住在科潘,但琺 瑯質中的鍶同位素比例卻顯示特奧蒂瓦坎 (Teorihuacan)不是他的家鄉,應是來自 馬雅中部的一個城市,如蒂卡爾(Tikal) 或卡拉肯(Calakm)。 
         古代 DNA 研究或同位素分析也可運用 在動物上。基於部分動物的移動性低,透 過各遺址出現的動物骨骼,利用古代 DNA 的分析,就可以知道各種動物可能的起源 及其遷移情形。同位素分析則可以了解這 個出土動物是否為人所飼養,進而了解人 類的飼養史,如最早的家畜飼養時間。

  • 人類的起源?

科學人2008年第78期8月號(節錄)
http://sa.ylib.com/MagCont.aspx?Unit=featurearticles&id=1230

一、追溯人類的DNA足跡

人類花費數萬年光陰才從非洲一路遷徙到南美洲最南端,如今DNA提供了有史以來最清晰的圖像,讓我們一窺其中究竟。
撰文/斯蒂克斯(Gary Stix)翻譯/王心瑩

重點提要
■科學家透過骨骼、考古證據和DNA,追蹤人類遷徙的路徑。然而要找到古代遺物總是很困難。
■藉由比較各地現代人的DNA,我們可以判定在一個地方土生土長的族群生活了多久時間。
■最新的研究可以檢視一個個樣本的全基因組,從而將人類行經全世界的路徑繪製出來。這些研究結果也可描述人類的基因如何適應各地的食物、氣候和疾病。
奧薩瑪賓拉登的同父異母兄弟擁有一家開發公司,去年宣佈要建造一座橋樑,橫跨連接紅海與印度洋的曼達布海峽。這個極富野心的計畫若成真,非洲的人們將可經由這座全世界最長的橋樑前往麥加朝聖,且從數十公尺的高空重現人類歷史上最值得紀念的遷徙旅程:約在5~6萬年前,一小群非洲人(幾百或甚至幾千人)搭乘小船穿越這個海峽,再也沒有回頭。

我們無法完全參透那群人離開東非家園的原因,也許是氣候發生變化,或者曾經不虞匱乏的貝類消失了。但有幾件事是相當確定的:最初離開非洲的移民所擁有的身體與行為特徵(腦容積很大、具有語言能力)完全就是現代人類的特徵。從亞洲大陸(今天的葉門)出土的營地遺跡看來,他們在數萬年間跨越各個大陸與陸橋,一路遷徙到南美洲最南端的火地島。

科學家費盡千辛萬苦,收集到許多化石骨骼和矛尖之類的工具,當然能對這段遷徙歷程有比較深入的認識,但古代遺物總是太少,無法為如此久遠的歷史提供完整的圖像。過去20年來,族群遺傳學家開始能夠填補考古人類學記錄上的這塊空白了,在他們眼中,現代人類早期一路遷徙,彷彿留下一路的「遺傳麵包屑」可供追蹤。

人與人之間的DNA幾乎完全相同,也就是說,所有人的基因組都包含30億個核酸,這些「字母」有多達99.9%是相同的,但混雜其中的另外0.1%則是關鍵的差異所在。若是比較東非人和美洲原住民在這部份的差異,便可得出人類血統的關鍵線索,以及從一個大陸遷徙到另一大陸的確切過程。到了最近幾年,在遺傳學家眼中,只由父傳子或母系遺傳的DNA已等同化石證據;最新的研究更使科學家調整關注焦點,現在他們不只看少數幾段單獨的DNA,而是放寬視野,研究散佈在整個基因組裡的幾十萬個核酸。

廣泛掃描DNA的結果,已經為人類在全球的遷徙過程提供了空前精確的路線圖,有些研究甚至是近幾個月才剛發表。這項研究能為「現代人類起源於非洲」的說法背書,也顯示非洲是遺傳多樣性的儲藏庫,從而涓滴流出到全世界各個地方去。這棵遺傳親緣樹的根部是從非洲桑人開始,最後新生的分枝則是南美洲印第安人和太平洋島民。

人類遺傳歧異度的研究(可說是一種史學的全球定位系統)可追溯到第一次世界大戰,當時有兩位醫師研究駐紮在希臘第撒隆尼基的士兵,發現一種特定血型的出現率會依國籍不同而有所差異。1950年代,卡瓦利–斯福札(Luigi Luca Cavalli-Sforza)正式開始研究各個族群的遺傳差異,方法是檢視各自的血型蛋白,而這些蛋白質之所以不同,是因為製造它們的基因並不相同。

接著在1987年,美國加州大學柏克萊分校的肯恩(Rebecca Cann)和威爾森(Allan Wilson)發表了一篇開創性的論文,他們分析經由母系代代相承的粒線體(細胞裡製造能量的胞器)DNA後指出,人類所有族群都是20萬年前一位非洲女性的後代。媒體立刻以「粒線體夏娃」為頭條標題來報導這項發現(儘管以聖經人物為名,這個夏娃並不是第一個女性,只是她的血統一路傳承至今。)


一切都與夏娃有關


在粒線體當中,無益也無害的中性突變發生速度快、機率相對可預測,因此這胞器就像個「分子時鐘」,只要計算兩群人或兩個譜系之間突變數量的差異(就像時鐘滴答了幾下),研究者就可繪製遺傳樹圖,回溯出兩者共同的祖先,即「粒線體夏娃」或繁衍出新譜系的另一位女性。比較各地區不同譜系的繁衍時間長短,就可建構出人類遷徙的時間表了。

1987年之後,人類多樣性的資料庫益發擴充,又加入了只由父傳子的性染色體「Y染色體」,這種男性遺傳的DNA含有好幾千萬個核酸,比只有1萬6000個核酸的粒線體DNA多了很多,大大提升了研究人員區辨各族群的能力。仔細分析各族群的粒線體DNA和Y染色體DNA,可以得到幾百個遺傳標記(指DNA出現特殊突變的位置,可用來識別特定譜系)。

人類在幾萬年間由非洲遷徙至美洲,現在我們已經可以描繪出當時的路徑,那就像是旅行者在彼此相接的高速公路上前進,只不過速度極其緩慢。我們可以借用「英文字母加數字」的道路標示方式來表示各個遺傳標記,以Y染色體來說,先由M168公路(等同遺傳標記)跨越曼達布海峽,沿著M89向北穿越阿拉伯半島,接著在M9右轉,經過美索不達米亞,一直走到中亞的興都庫什山北方區域,再於M45左轉,到了西伯利亞之後,右轉沿著M242一直向東走,最後跨越陸橋來到阿拉斯加,此時走M3,繼續前進至南美洲(見下方〈穿越時空追蹤Y染色體〉)。

粒線體DNA和Y染色體至今仍是很有用的分析工具,美國國家地理學會、國際商業機器公司(IBM)和韋特家族基金會集資4000萬美元,預計推動一項運作至2010年的研究,便有賴這些工具來完成。這個「基因地理計畫」獲得10個區域性學術機構的協助,要在全球各地收集10萬名當地居民的DNA。計畫主持人韋爾斯(Spencer Wells)說:「我們的重點是要研究人類遷徙過程的細節。」研究人員在一份近期發表的論文中指出,經過了10萬年,南非的郭依桑人一直與其他非洲人擁有不一樣的遺傳特性。另一項研究則發現,黎巴嫩人的一部份基因庫顯示,他們同時擁有基督教十字軍和阿拉伯半島穆斯林的血統。


有力的分析工具


沿著已發現的遷徙路徑,遺傳研究者採集了許多居民的DNA,然而這些資料看似確切,有時卻仍存疑問,因此跟譜系樹比起來,研究人類起源的科學家寧願相信握在手上的化石,因為化石是用放射性同位素來定年,DNA則看突變,而突變率會隨著不同段DNA而有變動。

但是考古人類學家深陷一個困境:化石遺物太稀少,而且常常不完整。舉例來說,透過粒線體和Y染色體的遺傳物質,可以看出人類最早由非洲遷徙到澳洲的過程(多虧有印度洋北部安達曼群島等居民),但路徑沿線的實體人工製品多半已消失無蹤。

因此,缺乏石頭與骨頭的解決方案是:更多的DNA,不管哪裡來的都好。為了支持遺傳證據的可信度,研究人員更著手探尋在人類身上搭便車的微生物,檢查它們的基因是否呈現類似的遷移模式;這些白吃白喝的傢伙包括細菌、病毒甚至蝨子。除了研究微生物,人類基因組計畫與其他廣泛檢視整個基因組的相關研究也發展出一系列有力工具,有助於彌補遺傳研究方法的不足之處。美國加州大學戴維斯分校的人類學教授魏佛(Tim Weaver)說:「從很多個人與族群的基因組可看到如此多的差異,由這些差異來測試不同的假說,會得到比較顯著的統計結果。」

近十年來,研究人員同時比較了散佈在整個基因組30億個核酸之間、各式各樣的不同位置,結果得到戲劇化的發現。第一個針對全基因組的研究在將近10年前進行,重點是比較不同族群之間稱為「微衛星基因座」的短段重複DNA片段有何差異。最近的全基因組掃描又讓我們眼界更寬,今年2月,《科學》和《自然》各刊登一篇至今最大規模的人類多樣性研究,兩個研究都測試過50萬個以上的「單核酸多型性」(SNP,DNA一個特定位置的核酸換成另一種核酸),材料來自「人類基因組多樣性群集」,這是取自全球51個族群約1000個人身上的細胞株,保存於法國巴黎的「人類多型性研究中心」。

兩個研究團隊以不同的方法分析大量資料,一方面直接比較各族群的SNP,另一方面也檢視各種「單倍型」(即DNA片段包含很多個SNP,經過多個世代一直完整遺傳下來)。論文刊登於《自然》的團隊更發展出一項探討人類差異度的新技術,他們於整個基因組選取一些長達100萬個核酸的DNA段落,比較不同人之間這些段落的重複或缺失情形(稱為複製數變異),很符合在基因組裡尋找更多遺傳變異標記的研究主流。這篇論文的領銜作者、美國密西根大學安娜堡分校的羅森柏格(Noah A. Rosenberg )說:「基因組的任何一段都有其歷史,但不見得能夠反映整個基因組的自古源流。」不過他又說,若能同時檢視許多區域,便可克服上述問題:「只要握有數千個標記,便有可能說出人類遷徙的完整故事。」

研究人員檢視數十萬個SNP之後,便能解答各個族群的來源與身份,即使播遷到遠方,也能看出族群間的親疏關係。舉例來說,南美洲原住民的血統可追溯至西伯利亞人及一些亞洲民族;中國以漢人為主要民族,但北方漢人和南方漢人的血統不同;貝都因人身上同時有來自歐洲、巴基斯坦和中東的血統。
這些發現與先前的人類學、考古學、語言學和生物學(包含前面提到的粒線體與Y染色體DNA部份)研究結果若合符節,也為「遠離非洲」假說提供更廣泛的統計基礎,可以支持一小群人由非洲向外遷移的說法。這群人在新家園繁衍壯大,直到這些「最早的祖先」分支出另一個子群,並再次出走;這樣的過程反覆發生,直到最後全世界都有人類居住。與此同時,這些徒步旅人壓縮了其他古代人類族群(包括尼安德塔人和直立人)的生活空間,也很少或幾乎沒有機會與這些族群混血。由新的DNA研究結果可看出,每回分支出一個較小的族群時,源自非洲族群的遺傳多樣性就少一點,一旦遷徙距離(與時間)離非洲越遠,多樣性益發減少,這也就可以當做追蹤族群移動的工具。例如美洲原住民是最後一群大規模跨洲遷徙的移民,與非洲人比起來,他們基因組內的多樣性只剩下一半。…

【欲閱讀更豐富內容,請參閱
科學人2008年第78期8月號】

二、DNA已解開多少關於「我們是誰」的秘密?是什麼,讓我們成為真正的人類?《尼安德塔人:尋找失落的基因組》

  • 出版日期:2015/02/04
Neanderthal Man:In Search of Lost Genomes
 2010年,瑞典遺傳生物學家帕波宣布完成尼安德塔人基因組定序,從此人類演化研究邁入新紀元。在《尼安德塔人》這本書中,帕波描述自己在25年漫長的研究中所進行的工作,並敘述為了找出人類和近親尼安德塔人之間遺傳差異,最終獲致的成功,以及期間所付出的極大努力。
  帕波從1980年代研究埃及木乃伊開始,不斷試驗萃取絕種物種DNA的技術,排除古代DNA污染問題,建立可靠重建DNA準則,最終使用在重建人類演化史的聖杯上,定出共有三十億個核苷酸序列的尼安德塔人基因組。
  由於演化人類學及古生物學家對於現代人類起源以及與尼安德塔人的關係,一向頗多爭議,帕波的研究透過基因組的分析,打破許多人對遺傳學真能對人類學有所貢獻的疑慮,解開人類演化之謎。更驚人的是,他發現尼安德塔人並沒有滅絕,所有現代人類體內都帶有尼安德塔人的基因,也就是說,我們都是尼安德塔人的後代。這個發現讓人不得不重新描繪人類演化的歷程。
  這是一個關於深具遠見的科學家與科學研究本質的故事,對於「我們是誰」這個基本問題,提供了豐富的見解。這也是一本好看的實驗室文學,科學家在探索科學真相時理論上的思辨,不斷檢驗實驗成果並尋求出路時的波折連連,實驗室成員的互動以及與科學競爭團隊的競合,將科學工作的第一手資料極為生動地記錄下來。
來源:http://www.books.com.tw/activity/2015/02/DNA/index.html?loc=006_001#D

  

2015年4月28日 星期二

人類乳突瘤病毒與子宮頸癌

三軍總醫院婦產部
http://wwwu.tsgh.ndmctsgh.edu.tw/GOD/fulu.htm
Q: 人類乳突瘤病毒與子宮頸癌的關係如何?
     A: 目前已發現幾乎所有的子宮頸癌都有人類乳突病毒的存在。人類乳突病毒經由近年來分子生物學、流行病學、臨床醫學的多重探究之下已被判定為子宮頸癌的元兇。 
Q: 什麼是人類乳突瘤病毒? 
     A: 人類乳突瘤病毒是一種非常微小的DNA病毒,它專門感染人類表皮及黏膜組織,目前尚無法以一般微生物檢驗方法培養及分離;同時它具有高度的宿主專一性,難以用替代動物來研究其特性,所以人們對它的了解一直有限。直到近年來拜分子生物學的進步才以遺傳工程、DNA檢測、流行病學等方法揭開它神祕的面紗。目前發現的人類乳突病毒有七十餘型,其中有三十五型專門感染生殖道上皮,是造成各種良性(如尖形溼疣,俗稱菜花)、惡性(子宮頸、陰部、肛門及陰莖癌)腫瘤的元兇。 
Q: 人類乳突病毒的感染途徑 
     A: 人類乳突病毒主要接觸是經由性接觸傳染,感染部位包括男女生殖器、肛門及咽喉(少數),其他經由器物接觸或母血感染的可能性目前尚無法排除。
Q: 什麼人容易受人類乳突病毒的感染︰ 
     A: 人類乳突病毒好感染性對象複雜、性行為頻繁或伴侶的性對象複雜的年青女性。其他易受人類乳突病毒的感染的危險因子包括;懷孕、長期服用避孕藥、抽煙、及受其他病菌(如披衣菌、淋菌)及病毒(如庖疹病毒)的感染。 

Q: 感染人類乳突病毒就會得子宮頸癌嗎? 
     A: 受到病毒感染並不等於得到癌症,大多數人的身體都有足夠的抵抗力來對付病毒及癌化現象。換句話說,病毒還要靠其他的致癌因子如多重感染、荷爾蒙、抽煙、免疫抑制等的共同作用才能完全癌化細胞。 
Q: 男性是否也會感染人類乳突病毒,會有什麼後果:
     A: 人類乳突病毒也會經由性行為感染男性,男性的感染一般只會造成良性的尖形濕疣(菜花),只有很少數的情形會形成陰莖或肛門的癌症 。
Q: 如何預防人類乳突瘤病毒感染? 
     A: 預防人類乳突瘤病毒感染應做到下列幾點: 
     1. 僅慎處理性行為,慎選性伴侶。 
     2. 使用保險套。 
     3. 避免長期使用避孕藥。 
     4. 及早檢驗。 
Q: 人類乳突病毒要如何偵測? 
     A: 人類乳突病毒的感染無法以一般的抹片、陰道鏡或切片準確地偵測,而必須從子宮頸採樣做病毒DNA的檢驗。子宮頸採樣的方式和子宮頸抹片一樣,需要至婦科門診做內診採樣;若是不習慣內診也可以在醫師或護士的指導下自己從陰道採樣。採得的檢体則必須送往專門的實驗室做檢驗。 
Q: 那些人需要偵測人類乳突病毒? 
     A: 有三類人需要做人類乳突病毒偵測: 
     高危險族群: 
     本人或伴侶性對象複雜者 。
     本人或伴侶最近曾罹患尖型濕疣(菜花)者 。
     子宮頸抹片出現下列異常者: 
     情況不明的可疑細胞(ASCUS, AGCUS) 。
     細胞低度病變(low grade SIL)。 
     曾經感染人類乳突病毒經治療後須追蹤者 。

2015年4月25日 星期六

特殊血型-亞孟買血型

血型O型父生不出AB型女兒? 原來是亞孟買血型2015/4/22 

國中生物課本上明白教導,父母有一方是O型,子女不可能會出現AB型。新北市張姓男子的女兒抱怨,她血型是AB型,爸爸的血型怎麼可能是O型?張男依此認為鄭姓妻子偷情,害他幫小王白養小孩,訴請離婚;新北地院法官查詢資料得知,張男有可能是「亞孟買血型」,這種特殊血型常被誤認是O型血型,若張男是亞孟買B血型,則與A型相配,有四分之一機率會生出AB型血型,由於親子DNA鑑定已確認女兒是張男的骨肉,張沒白養女兒,倒是亞孟買血型意外引發家庭風波。


亞孟買血型小檔案

而在一般血型檢驗時,亞孟買血型僅能呈現O型,易被誤以為O型;倘若是亞孟買血型B型與一般A型配對,生下A型、B型、O型、AB型子女,各有四分之一機率;依據台灣血液基金會資料,亞孟買血型也分O、A、B、AB四種。基金會公關處處長黎蕾指出,亞孟買系列血型因為抗原表現弱,的確可能被誤判為O型;但在遺傳表現上,亞孟買A、B、O 、AB型,和一般A、B、O、AB型都是相同的。



台灣醫事檢驗學會-由親子血型不合談起-淺談亞孟買血型
http://www.labmed.org.tw/knowledge_1.ASP?mno=19
       

         ABO血型的遺傳是來自父母各一的等位基因所決定,因此子女的ABO血型取決於獲得父母哪一個基因而定,並可依照孟德爾遺傳率粗略依據父母血型計算出子女血型的分佈機率(表1)。

        實際從事臨床檢驗工作者也時常會接到諮詢電話詢問子女血型與預期不配合的相關問題。例如父母血型全為O型,理論上子女不可能有O型以外之血型,但子女卻是A或B或AB,因而懷疑子女非親生的。通常我們會建議其家庭成員先進行完整的ABO血型鑑定以排除掉所有可能的影響因子(如對先前血型記憶錯誤、是否是亞型或亞孟買血型Para-Bombay Phenotype)再討論機率。
        而會導致親子血型不配合的因素就是亞孟買血型。台灣亞孟買血型第一例於1985年被馬偕醫院血庫發現,1990年長庚醫院師篩檢5萬個病人發現6個亞孟買血型,頻率約為8000分之1。

        一般正常的ABO血型ABO血型之抗原表現主要取決於紅血球表面存在的H抗原尾端黏附的醣分子。由於H抗原不被抗A或抗B抗體所凝集,因此稱為「O」型。而A、B抗原會被抗A或抗B抗體凝集、AB抗原會被抗A及抗B抗體凝集,因此稱為「A」、「B」及「AB」型。但是亞孟買血型由於抗原基因變異使得H抗原無法或微弱表現於紅血球表面,進而使得A或B抗原無法或微弱表現,造成血球分型時有類似O型的反應。
         血清分型時則因其具有A或B的分泌型抗原,因此也會產生比正常稍少的ABO血型抗體(如O型血清含Anti-A和Anti-B、A型血清含Anti-B、B型血清含Anti-A、AB型血清則不含Anti-A及Anti-B),而與血型分型細胞有較弱的反應。因此當血球反應為O型,但血清反應的anti-A或anti-B反應較弱時,則必須懷疑是否為亞孟買血型或其它ABO亞型,此時可加做紅血球上的H抗原檢查,若紅血球上無或微弱的H抗原,則可以強烈懷疑是亞孟買血型。此時以「吸附沖出試驗」(測血球上微弱抗原)及「唾液試驗」(測口水中A、B、H抗原)可確認是否為亞孟買血型(表2)。
亞孟買血型與一般血型一樣也分O、A、B、AB四種,其表示方法為O(OHm)、A(OAHm)、B(OBHm)、AB(OABHm)。由於OAHm、OBHm、OABHm依然帶有A或B基因,只是在未確認血型前常被誤認為O型,而其子女的遺傳表現機率其實是與一般人一樣的。

表1、孟德爾遺傳率計算方式(以父A/母O為例)
父
母 A O 若父親基因型為A/O母親為O/O則得到子女的血型機率為A及
O A/O O/O O各為1/2
O A/O O/O

父
母 A A 若父親基因型為A/A母親為O/O則得到子女血型可能為A
O A/O A/O
O A/O A/O


表2、亞孟買血型鑑定
血球抗原反應 血清抗體反應 唾液抗原反應
anti-A anti-B anti-A,B anti-H A cell B cell O cell A B H
OHm - - - - - - - - - +
AHm w+/- - w+/- - - - - + - +
BHm - w+/- w+/- - - - - - + +
ABHm w+/- w+/- w+/- - - - - + + +

2015年4月10日 星期五

蠶豆症+ 延伸閱讀:八點檔中的認親劇情


主要內容來自千羽宗次郎的科學小窩
http://liuchienyi.pixnet.net/blog/post/56179473-%E7%B6%A0%E5%B8%BD%EF%BC%9F%E6%B7%BA%E8%AB%87%E6%80%A7%E6%9F%93%E8%89%B2%E9%AB%94%E5%92%8C%E6%80%A7%E8%81%AF%E9%81%BA%E5%82%B3

【前一陣子正在跟病人的年度胸部X光檢查和心電圖檢查搏鬥的時候,噗浪上的朋友po了一篇ptt有趣的討論Re: [問卦] 有沒有蠶豆症吃一顆蠶豆的八卦,這篇一開始看起來超正常,我一開始也沒看到笑點在那裏。重點是原po是女孩(聽說是正妹),父母親都沒有蠶豆症,但是原po是蠶豆症;留言的網友依據國高中所教的遺傳法則,要不喊這下可尷尬了,要不就是喊好綠好綠,要不就說要不要問問隔壁家的老王(簡單來說就是以為正妹的父親戴了很大一頂的綠帽)。我忍不住在X光片箱前笑了出來,只能說大家的想像力過於豐富,對性染色體以及性聯遺傳的知識不足導致一個誤會。


孟德爾的遺傳研究之後,生物學家開始尋找遺傳因子(孟德爾當時只是假設有這種物質存在,並不確定這種物質是什麼?)。由於顯微鏡跟細胞染色技術的發展,把細胞核裡會被某些特定染料染色的物質稱之為染色體(不過,那時候還不知道染色體是遺傳因子的載體),在1880年代經過一系列的研究慢慢地揭開這個神秘的面紗。1891年德國的細胞學家亨金(Hermann Henking)曾經用半翅目的雄性蝽做實驗,發現睪丸細胞減數分裂中含11對染色體和一條不配對的單條染色體,就稱其為“X”染色體。(人類對自己不能解釋的東西都先稱之為X,比如說X光或者是X-man)。之後Theodor Heinrich Boveri實驗的時候發現:海膽從胚胎發育的時候必須擁有所有的染色體才能正常發育,因此他推測,染色體應該就是遺傳因子。同一年代也有一位細胞學家Walter Sutton,使用不同的生物(記得是蚱蜢)做研究,做出相同的結論。大約1902的時候,Edmund Beecher Wilson將兩位的發現寫於教科書-細胞的發育與遺傳(The Cell in Development and Heredity)之中,並稱呼這個發現為Boveri–Sutton chromosome theory(根據強者我朋友17歲的勘誤,這本書其實是叫做The Cell,後面那個in development and inheritance/heredity只是說他在新版加入了genetics的內容,以前就只是cytology而已)。1928年Thomas Hunt Morgan使用果蠅做遺傳實驗,證實了染色體是遺傳基因的載體,因而獲得1933年諾貝爾生理醫學獎。
 
眾所皆知人類的染色體有46條染色體(男性為46XY,女性為46XX),其中有兩條染色體為性染色體。但是性染色體是怎麼出現的呢?有看過電影侏儸紀公園的人應該記得,當時科學家把所有從實驗室孵育的恐龍都設定為雌性,以為這樣就能控制恐龍的數量,結果大錯特錯。Life will find the way out!這個設定本來就有很多問題,許多屬於變溫動物的脊椎動物是沒有性染色體的。它們的性別由外界環境因素而不是個體基因型決定。有些則是雌雄同體,甚至有些會因為群落的性別量差異調整自己的性別(生物就是這麼奇妙!)。

大約在1.6億年前(這是科學家研究最原始哺乳類-鴨嘴獸的基因演化推測的),某個哺乳動物的祖先發生了基因的變異,在其中一對體染色體的其中一條有了決定雄性性別的基因。演化慢慢把大部分重要、對雄性存活有利的基因都聚集在這條染色體,這一條染色體就演化為Y染色體,另一條本來跟Y染色體成對就是X染色體。為了保護這些重要的基因,又演化出避免基因重組的機制(怕這些重要的基因重組不見了或跑到其他染色體);but(老梗)凡事有利就有弊,基因重組的機制可以維持染色體的完整性以及降低有害突變保留的機率,既然Y染色體沒辦法跟X染色體重組(嚴格來說大概只有靠近端粒體的少數基因區塊才能),Y染色體上非性別基因區在漫長的演化之河上就不斷的丟失基因群,以人類Y染色體為例,在其演化的過程中丟掉了原本擁有的1,438個基因中的1,393個。
 
一般體基因都是成對表現,也就是說兩個染色體都有功能,所以大家都會說孩子看起來像眼睛像爸爸和耳朵像媽媽之類(完全只像爸爸或媽媽才奇怪)。大家不知道有沒有注意到,X染色體本來是體染色體,也就是說X染色體也肩負一大堆的身體正常發育和蛋白質的工作(例如眼睛錐狀細胞辨認顏色、凝血因子)。Y染色體丟了一大堆的基因,用最簡單的算術,所有的男性辨色力應該只有女性的一半,凝血因子也應該只有女性的一半才是。那男性怎麼還活得好好的?演化非常妙的給了一個完美的解決方案,X染色體的基因表現的活性大約是一般體染色體基因活性的兩倍,就這樣簡單的代償了Y染色體丟失的基因。這個特質也將體染色體和性染色體變成了兩個不同的染色體族群。一般體染色體的基因重組,基因很可能只是從1號染色體移動到2號染色體,一般來說沒有太大的問題。但是如果基因從1號染色體移到X染色體,那問題可大了,這個基因很可能會有兩倍的表現(基因表現可不是多多益善);反過來說,基因從X染色體移動到1號染色體,有可能變成只表現50%或者是影響周圍的基因造成2倍表現。
 
那女性呢?他們有兩個X染色體耶!那基因表現不就是加倍了嘛?這就是演化最妙的地方,在女性胚胎早期發育的時候,會隨機把一條X染色體去活化(X-inactivation),使大部分的基因失去功能,讓胚胎能夠正常發育。這是1961 Mary Lyon研究雌老鼠毛色的時候提出的假說,配合細胞學雌性體細胞Barr body的發現(這個就是一般運動員檢查男性女性用的方法),證實了這個假說的正確性。
 
終於說到性聯遺傳了,先讓我喘口氣(笑)!我們國高中生物學性聯遺傳的時候課本是這樣陳述:性聯遺傳分成X-Link顯性遺傳,X-Link隱性遺傳,和Y-Link遺傳(應該吧!或許Y-Link沒有提)。課本是這樣教我們:女性很少罹患X-Link隱性遺傳疾病,卻可能帶著疾病隱性基因。男性是從母親遺傳到X-Link隱性遺傳疾病。帶有X-Link隱性遺傳疾病基因的女性,所生育的兒子有50﹪的機率會患病;女兒則有50﹪的比率會得到此基因,但女兒是不會發病的帶因者(這就是為什麼一堆人都認為正妹的父親戴了好大一頂綠帽)。不好意思,這是大錯特錯了!
 
或許大家會問,到底錯在那?我之所以兜兜轉轉說了那麼多,就是要告訴讀者們,生物的表現其實有很多不是大家所想的那樣。正妹得到的疾病是Glucose-6-Phosphate Dehydrogenase deficiency俗稱蠶豆症,沒有錯的確是X-Link隱性遺傳疾病,大家可能會認為正妹兩條X染色體都帶有致病基因才會發病。我看到這個例子第一個推測就是,舅舅或弟弟應該有幾個人有蠶豆症(事實上我一猜就中)。她的致病基因來自母親,她只是運氣不太好,在胚胎發育的時候,把來自父親正常的X染色體去活化,結果表現出母親的蠶豆症基因。不過,跟一般人想的不太一樣的部分在於,正妹的蠶豆症一般來說不會太嚴重。正確地說,不管是X-Link顯性遺傳或是X-Link隱性遺傳疾病,因為女性有兩條X染色體以及X染色體去活化的設計,即使是X-Link顯性遺傳疾病嚴重程度通常也比同樣罹病男性來的輕(剛好去活化到罹病基因的那條X染色體)。而一般X-Link隱性遺傳疾病,即使剛好去活化到正常的X染色體,在細胞分裂的時候有機會發生基因重組,致病基因有可能被正常的基因換掉,以至於疾病的嚴重度都比較輕微。在1962年Ernest Beutler就發現,像正妹這樣(G6PD隱性基因帶因者但發病),血液抹片會發現正常與不正常的兩種紅血球。所以呢,別在胡扯正妹父親戴綠帽了!】



其他佐證:

1. 罕見遺傳疾病一點通
http://www.genes-at-taiwan.com.tw/genehelp/database/disease/G6PD_ans.htm#g20

蠶豆症是X染色體隱性的遺傳,為甚麼女生會有蠶豆症 ?
李妮鍾醫師回覆:

雖然女生有兩個X染色體,如果有一條X染色體上的蠶豆症基因壞了,理論上應該是帶因者,血液中蠶豆症的酵素活性應該不會像病人那麼低,但是由於女生體內X染色體的表現是隨機的,不一定是好的或是壞的,X染色體表現各一半,也不是好的X染色體才會表現,在少數的情況下,如果女生體內蠶豆症基因壞掉的X染色體表現較多,則雖然是女生,血液中蠶豆症的酵素活性還是會偏低。

2.衛生福利部國民健康署遺傳疾病諮詢服務窗口
http://gene.hpa.gov.tw/index.php?mo=HealthPaper&action=paper1_show&sn=77#list261

女嬰患有蠶豆症,是否表示父母親都帶有蠶豆症基因?  

(1)G-6-PD 缺乏症(蠶豆症)是性聯隱性遺傳,形成此症的異常基因是位於X染色體上,因此女性若帶一個不正常的X染色體,另一個正常的X染色體會彌補此缺陷,不易發病或臨床症狀輕微,亦即為帶因者。
(2)至於男性,因只有一個X染色體,因而只要獲得一個異常的X染色體,即會得病。
(3)若女嬰確診為G-6-PD 缺乏症,最常見的狀況是,父親為患者,而母親為帶因者,則下一胎的男孩有一半的機率會罹病,另一半的機率會是正常,而女孩有一半的機率會為帶因者,另一半的機率會罹病。
(4)但G-6-PD 缺乏症的產生,部份是因小孩本身染色體基因突變所致,並不完全是經由遺傳途徑,因此有可能女嬰的父親或母親是正常,而小孩患有G-6-PD 缺乏症


延伸閱讀:八點檔中的認親劇情-
https://www.ptt.cc/bbs/SET/M.1416584932.A.7EC.html

性聯遺傳:Y染色體不孕症

前言:
Y染色體不孕症是一種會影響男性精子製造的疾病,使得男性患者無法生育下一代或是在孕育下一代時發生困難。患者可能無法製造任何精子而導致精子缺乏(azoospermia)、或只能產生較少量的精子亦稱為精子過少(oligospermia)、或製造的精子形狀異常、或製造的精子活動力不好。而精子過少的情況可分為重度(每毫升精液<1 x 1,000,000 隻),中度(每毫升精液1~5x 1,000,000 隻)或輕度(每毫升精液5~20 x 1,000,000 隻)。


有些患者屬於輕度或中度精子過少(oligospermia),可能有機會自然孕育自己的下一代。有些患者的睪丸內還存有一些精子,可藉由人工輔助生殖技術協助患者提取出精子。最嚴重的患者在他們睪丸內不具有任何成熟的精子,這種型式的Y染色體不孕症稱為賽托立細胞症候群(Sertoli cell-only syndrome)。


患有Y染色體不孕症的男性患者通常沒有任何其他症狀,偶爾患者會有睪丸較小或隱睪症(cryptorchidism)的情況。


病因學:
就如同疾病名稱所顯示,這類型的不孕症是由於Y染色體的異常而引起。正常人類在每個細胞中存在46條染色體。其中二條為性染色體,稱為X與Y。女性具有二條X染色體,而男性具有一條X染色體與一條Y染色體。因為僅有男性具有Y染色體,因此在此條染色體上的基因常參與男性性別的決定與發展。


Y染色體不孕症通常是由於Y染色體上AZF區域(Azoospermia factor)的A, B,或C片段的基因缺失所造成。這些區域的基因據信能指示製作參與精細胞發展的蛋白,儘管這些蛋白的特定功能尚未被完全了解。


由於AZF區域的缺失可能影響到數個基因。而這些基因的缺失可能造成許多關於精子發展的必要蛋白無法製造,導致Y染色體不孕症產生。


少數個案則是位於Y染色體上AZFA區域的USP9Y基因異常,而導致Y染色體不孕症。USP9Y基因在體內提供一種稱為泛素專一蛋白酶9(ubiquitin-specific protease 9)的生產指示。少部分Y染色體不孕症患者即是因為USP9Y基因的全部或部分缺失而造成,但在AZF區域的基因並未受到影響。由於USP9Y基因的缺失會造成泛素專一蛋白酶9的製造異常。缺乏功能性的泛素專一蛋白酶9會使精子的製造發生障礙,結果造成Y染色體不孕症。


發生率:
Y染色體不孕症在所有種族的發生率,約介於每2,000~ 3,000名男性會出現一位患者。


遺傳模式:
Y染色體不孕症的發生通常是由於男性的Y染色體發生新的缺失突變所造成,所以沒有相關的家族病史。但當Y染色體不孕症患者,無論是自然情況下或藉助輔助生殖技術孕育出下一代時,他們也將傳遞此基因異常的Y染色體給所有的兒子。因此,他們的兒子也將得到Y染色體不孕症。這種情況稱為Y染色體性聯遺傳,而患者的女兒由於不會遺傳到Y染色體,因此不會得到此病。


診斷:
當健康男性具有精子缺乏或精子過少及/或精子型態異常/活動力異常,且排除其他可能不孕症的原因時,可懷疑為此症患者。以傳統細胞學檢驗,可在5%~10%的男性患者身上,發現到染色體異常。而以分子檢驗,可在另外的5%~10%男性患者上發現Y染色體長臂上的微小缺失。


結語:
部份患者能藉助人工生殖技術而使卵子受孕孕育下一代。但對於AZFB與 AZFA發生缺失的賽托立細胞症候群(Sertoli cell-only syndrome;SCOS)患者,則無法運用睪丸取精進行人工受孕。


衛生福利部國民健康署遺傳疾病諮詢服務窗口
http://gene.hpa.gov.tw/index.php?mo=DiseasePaper&action=paper1_show&cate=Set1&csn=82&sn=465

2015年4月9日 星期四

人類乳突病毒和癌症

人類乳突病毒與疫苗

本文為健康世界叢書「疫苗接種的昨日、今日、明日」之部分內容
台大醫學院小兒科副教授 李秉穎

病毒特徵
 乳突病毒 (papillomavirus) 是一種DNA病毒,病毒大小約 55 nm,外表沒有脂肪包被 (lipid envelope),所以對平常用來消毒用的有機溶劑有較高的抗性。這種病毒總共有200種以上,其中至少96種可以感染人類,這些就被稱為人類乳突病毒(human papillomavirus)。它們之所以被冠上「乳突」的名稱,是因為這種病毒常引起良性表皮細胞的增生,形成像鐘乳石的突起狀良性腫瘤。
不同的人類乳突病毒引起的疾病種類不太一樣,大家比較注意的是大約40種可以感染肛門生殖道的病毒型別,其中大約15 - 20種比較容易引起侵襲性子宮頸癌與其他生殖道癌,被稱為高危險或高致癌性病毒,另外有大約10-15種低危險或低致癌性病毒,它們可以引起生殖道疣 (俗稱菜花) 或良性子宮頸病變。
 感染病程
人類乳突病毒的主要傳染途徑是人與人之間的密切接觸,尤其是性行為。只要發生性行為,無論男女都可能感染人類乳突病毒,而且有研究顯示沒有真正性器官接觸的異性間親密行為,也可能傳染病毒。保險套對於傳染有些保護作用,但無法完全防止傳染,可能是因為露在保險套外面的皮膚,也可能有著效率較低的感染風險。年輕族群比較容易受到人類乳突病毒攻擊,感染率也較高;年齡漸大之後,感染的機率逐漸下降。這種跟年齡相關的感染率變化,可能跟女性荷爾蒙與其伴隨發生的生殖道細胞變化有關。所以有研究顯示,停經後使用荷爾蒙補充治療的婦女,感染人類乳突病毒的機會較高。根據估計,有性行為的人口之中,至少有一半在其一生之中都曾經感染過人類乳突病毒,其感染率則以開始性行為後幾個月急速上升。 
人類乳突病毒的感染大多沒有症狀,所以會使病人在不自覺的情形下罹患嚴重疾病。根據病毒型別的不同,有的在局部出現菜花,有的則引起癌症。男生得到感染後,比較快就能夠清除病毒;女生則因為生殖道內壁細胞很適合病毒繁殖,所以通常會拖比較久,有的在三至六個月以後開始發生免疫力清除病毒,大約90%以上可在兩年內將病毒清除乾淨。會出問題的就在於那不超過10%無法清除病毒的族群,在經過數年乃至於數十年的慢性感染以後,局部細胞不斷受到人類乳突病毒的刺激,有些就可能演變為子宮頸癌。此點很像B型肝炎,肝癌的發生也是慢性B型肝炎感染常見的併發症之一。 
子宮頸癌與相關病變
 有些人類乳突病毒的持續感染,會慢慢造成子宮頸細胞發生變化,尤其是人類乳突病毒16、18型等高危險病毒感染。當這些變化還沒到癌症階段的時候,被稱為子宮頸表皮內腫瘤(cervical intraepithelial neoplasia),英文簡稱為CIN,其中CIN的第一期、第二期及第三期都可算是變成真正癌症之前的逐漸惡化階段。到了最後期,人類乳突病毒的DNA會嵌入子宮頸細胞的染色體裡面,而形成真正的癌症細胞。通常從病毒感染到進展成為第二期或第三期CIN,大概需要經過大約4-5年,再經過9-15年以後,其中部分會惡化成為最嚴重的子宮頸癌。這些變化大多不痛不癢,於是讓人類在不自覺之中受到生命的危害。
台灣的子宮頸癌與篩檢
子宮頸癌一直是台灣地區發生率最高的婦女癌症,每年約有6,000 多例子宮頸癌新病例,女性癌症的發生率依次為子宮頸癌、乳癌、大腸癌、肺癌及胃癌。根據衛生署統計,台灣地區婦女子宮頸癌的發生率約為每年每十萬女性20位病例,約佔所有婦科癌症的30%。比起美國的每年每十萬女性10位病例,台灣算是發生率高的地區,筆者認為這可能跟本地的飲食習慣有關。
為了降低子宮頸癌的危害,國外多年前就開始進行篩檢工作。1943年Papanicolaou醫師發明了一種方法,拿到子宮頸部細胞之後加以固定、染色,可以在顯微鏡下早期發現尚未發展成侵襲性癌症的異常細胞,此法被大型推廣,成為著名的Papanicolaou氏抹片,也成為子宮頸癌篩檢的標準作法。台灣從1995年開始建議年滿30歲的女性在三年內每年接受篩檢一次,如果都正常,則以後改為每三年篩檢一次。最近台灣女性接受子宮頸抹片的比率約30%,比起歐美先進國家的80%卻相去甚遠,不過台灣子宮頸癌的死亡率已有逐漸下降的趨勢。
生殖器疣與其他腫瘤
生殖器疣也跟人類乳突病毒有關,這就是俗稱的「菜花」,有性行為的人中大約有1%的機率得到感染,好發部位包括肛門周圍、會陰部、外陰、陰道、子宮頸、陰莖、陰囊等處。其外表像是很多小突起聚集成的腫塊,所以中文俗稱之為菜花,部份病人會有癢、灼熱感、陰道分泌物與出血症狀,但大多數的菜花並無症狀,大約40%的生殖器疣會自行縮小,因為沒有抗病毒藥物,所以治療上必須用外科、冷凍、雷射、藥物等破壞性療法。此外,人類乳突病毒也跟復發性呼吸道乳突瘤、與肛門、陰部、口咽及皮膚不為的癌症有關。
人類乳突病毒疫苗的發展

既然人類乳突病毒引起的子宮頸癌,是極常見且嚴重威脅婦女生命的疾病,又無法靠抹片篩檢完全消除這種疾病,所以疫苗的發展成為一項熱門話題


臺灣兒科醫學會
http://www.pediatr.org.tw/people/edu_info.asp?id=6

軟骨發育不全症

超過80%以上患者父母為正常個案,軟骨發育不全症的患者是患者自己本身產生突變而來(de novo mutation),高齡的父親可能有某種程度上與疾病有關聯,可能是父親在精子生成過程(spermatogenesis)中發生突變而造成。但如果夫妻雙方其中有一個是軟骨生成不全症的患者,生出患病小孩的機會是百分之五十,生出正常小孩的機率也是百分五十。如果小孩沒有得到患病的基因,他們的的身高應該都在一般正常人的範圍,且這些沒有遺傳基因的小孩生出下一代是軟骨生成不全症患者的機率就與正常人一樣。

http://www.genes-at-taiwan.com.tw/genehelp/database/case/record_24.htm【罕見遺傳疾病一點通】