表观遗传学的应用
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表观遗传学的应用范文第1篇
自从1957年Waddington提出表观遗传学的概念后，表观遗传学和表观基因组学有了相当大的发展。表观基因组学是在全基因组水平上研究表观遗传学标志及其与基因表达的相互关系。这一新兴领域已对毒理学研究与实践产生重大的影响。国内，表观遗传学在毒理学研究已较深入地开展了一些研究，并发表了综述。
1外源化学物的表观遗传毒性
基因表达的表观遗传调控是通过DNA甲基化，组蛋白编码和相关的非编码RNA(如miRNA)来完成的。3种机制各自的贡献取决于特定基因及其环境，如物种，细胞类型，机体的发育阶段和年龄，此外，每个因素可能受到其他因素的影响。因此，表观基因组的调控是一个强大的和动态的综合过程，在发育和维持分化状态中起关键作用。虽然表观基因组不是所有的改变预期都是有害的，但有些可能产生有害结果(如发育异常，增加疾病易感性等)。在体外，动物和人类的研究已经确定了几类环境化学物，可以修饰表观遗传标志，包括金属、过氧化物酶体增殖剂、空气污染物、毒物和内分泌干扰物/生殖毒物。目前环境化学物表观遗传标志的研究大多数集中在DNA甲基化，只有少数研究涉及组蛋白修饰和miRNA(表1～3)。外源化学物引起表观遗传学改变可影响细胞应激，并是潜在可逆的;也可能是可遗传的。表观遗传毒性(epigenotoxicity)是指脱离外源化学物暴露后，可遗传的有害改变。广义的表观遗传毒性也可以包括外源化学物引起非遗传的表观遗传学改变中介的外源化学物毒效应。可遗传的表观遗传毒性和表观遗传改变中介的毒效应是有区别的。表观遗传毒性可以被分为有丝分裂的，减数分裂的或跨代遗传的3类。表观遗传毒性这一新兴研究领域对毒理学产生了重大的影响。下文主要讨论目前表观遗传毒性测试的主要发现及国际生命科学研究所(ILSI)“评估表观遗传变化”的研讨会的意见。
2表观遗传毒性的主要发现
2.1化学致癌近年来在多种肿瘤细胞观察到表观遗传事件。表观遗传事件可能引起基因表达的变化通过DNA甲基化，组蛋白修饰和/或染色质重构。并估计，在肿瘤细胞中检测到甲基化变化的数目远远多于遗传改变的数目。研究发现表观遗传事件参与环境与职业因子诱发癌变进程的引发和进展。DNA甲基化异常对肿瘤发生有因果关系作用，甲基胞嘧啶增加突变可能性，增加致癌物结合，肿瘤抑制基因沉默，DNA修复基因沉默，癌的DNA低甲基化和遗传学改变。组蛋白修饰可能通过影响DNA修复和细胞周期关卡，引起遗传学改变。传统的致癌性试验可确定表观遗传修饰诱导肿瘤的可能性。许多不同的啮齿类致肝癌物已被确定，而研究发现这些化合物的作用模式并无遗传毒性，与人类也无关联性。例如过氧化物酶体增殖物激活受体-α(PPAR-A)介导的和构成性雄甾烷受体(CAR)介导的啮齿类动物癌变。肝肿瘤促长剂苯巴比妥(PB)，其与CAR的激活和随后的效果相关。PB诱导的啮齿类表观遗传学改变包括甲基化改变的区域，基因表达的特殊改变和外源性及内源性化合物的代谢。持续的核受体介导的肝脏致癌物的分子分析，将更加明确地表征每个受试化合物的作用模式。表观基因组正常变异性的表征和与处理相关的表观遗传学影响的理解，将是研究致癌作用模式的巨大挑战。
2.2遗传毒理学评价化学物引起遗传损伤的能力是风险评定的重要内容。表观遗传学影响基因表达的可遗传的变化可能构成遗传毒性。表观遗传导致基因改变的机制包括:错配修复基因表观遗传缺陷，增加DNA修复基因表观遗传缺陷与癌症特定突变谱相关，参与双链断裂修复的基因的表观遗传失活，有丝分裂关卡基因表观遗传缺陷，致癌物解毒基因与甲基胞嘧啶突变可能性增加，DNA全面低甲基化和染色体不稳定等。已经确定表观遗传学改变在肿瘤形成中具有一定的作用。在肿瘤发展过程中DNA甲基化模式的改变往往是最早观察到的分子事件。甲基胞嘧啶(5meC)已知是C∶G至T∶A转换突变的热点，起因于胞嘧啶自发性水解和酶脱氨基率的增加和DNA修复降低。增加的5meC脱氨基率和T碱基修复受限可解释在CpG位点突变频率的增加。人类肿瘤p53基因突变的1/4和肿瘤抑制基因p16的C-T转换的1/3已知会发生在CpG位点上。突变的增加也可能来自于饮食中甲基供体的不足。已证明叶酸补充剂能减少溃疡性结肠炎患者发生结肠癌的风险和和预防结肠癌细胞p53突变。参与叶酸代谢的酶遗传多态性影响表观遗传标志，改变SAM水平，并能调节结肠癌的风险。也已提出DNA氧化性损伤在癌症的发生、心血管疾病和衰老中所起的作用。8-羟基鸟嘌呤(8oxoG)改变了CpG二核苷酸相邻的C的甲基转移酶活性，可能改变DNA甲基化。在CpG内C5-位的损伤影响DNA甲基化。在体外，5meC和5-氯C因启动子甲基化引起次黄嘌呤-鸟嘌呤磷酸核糖基转移酶(Hgprt)基因的沉默。此外，CpG内的8oxoG和HmC或显著减少结合于DNA的MeCP2，并直接导致染色质结构改变。光二聚物，烷基化碱基，脱碱基位点，以及链断裂也会诱导DNA的甲基化变化。对性细胞的致突变性将于下文讨论。体外哺乳动物细胞基因突变试验能够筛选表观遗传学介导的危害。例如，在不同啮齿类细胞系经5-氮胞苷处理TK基因可恢复活性。此外，DNA合成抑制剂3-叠氮基-3-脱氧胸苷(AZT)可引起TK位点超甲基化。应进一步开发筛选试验以确定表观遗传学中介的遗传毒性。
2.3发育与生殖的表观遗传毒理学完全分化的体细胞，在正常情况下，将有相对稳定的表观基因组传递到子代细胞。但在哺乳动物的发育过程中，早期胚胎发育过程(着床前)，以及在子宫内原始生殖细胞的发育过程中，有两个表观遗传学的重编程阶段，重新设置DNA的甲基化模式。这两个发育的表观遗传重编程事件有可能是破坏表观遗传编程的敏感窗口。发育和生殖毒理学家特别感兴趣的是毒物暴露是否可以直接改变发育的表观基因组，有害的表型是否可跨代遗传，及因此存在的潜在危害。表观遗传编程紊乱可能有助于对表型的跨代遗传。使用Avy小鼠(黄色刺小鼠)模型，饮食暴露双酚A，使Avy和CabpIAP亚稳外延等位基因低甲基化。甲基供体膳食补充剂或染料木素可抵消此低甲基化效应。这些结果与造成表观遗传影响的其他内分泌干扰物报告一致。在环境相关水平低浓度的双酚A(1.2和2.4μg/kg体重)对大鼠可诱导跨代遗传表型异常。暴露于双酚A围生期雄性后代的计数和活力降低，并在F3代持续这些表型。甲氧滴滴涕和乙烯菌核利在子宫中暴露也会导致跨代生殖遗传表型异常。虽然甲氧氯和乙烯菌核利在高于人类接触的剂量观察到病理学改变，但此研究提供了一个模型来研究表观遗传跨代的机制。已证明，乙烯菌核利暴露后破坏了多达3代的小鼠一些印迹基因甲基化模式，这表明跨代遗传异常的表型也有表观遗传的基础。
2.4免疫毒理学已发现，表观遗传调控多能幼稚辅T细胞(Th)分化的启动和其效应亚群的成熟。启动后不久，幼稚T细胞同时转录低水平的Th1(CD4)和Th2(CD8)细胞因子，包括IL-2。在选择性转录成为Ifng(Th1细胞因子标记)或Th2细胞因子基因(IL-4和IL-5，IL-13)之前需要几次复制。在体外用5-aza诱导T细胞，导致由早先不产生这些细胞因子的T细胞系产生IL-2和IFN-g。在用组蛋白去乙酰酶抑制剂处理的CD4T细胞研究证实干扰素IFN-G和Th2型细胞因子的表达增强。上述研究结果表明，表观遗传机制是Th细胞分化和功能的关键因素。尽管与小鼠相比，人类IFNG基因缺乏脱甲基化，分化的人类Th细胞CpG甲基化分析显示出与小鼠类似的结果。将化学物诱导的小鼠T细胞分化的表观遗传学改变数据外推到人应要谨慎。
2.5其他终点从鼠类模型或单一基因的表观遗传学的某些成果已被外推于人类疾病原因。表观遗传学基础的表型被认为是人类疾病的起源有待进一步的研究，特别是确定表观遗传的正常变异和评价表观遗传影响需要适当的实验设计和对照。已经提出，内分泌干扰物的表观遗传毒性可能导致暴露人群的许多发育，代谢和行为障碍。对其他靶器官或终点的表观遗传毒性还有待研究。
2.6检测流程和模型Szyf2007年对检测表观遗传毒性提出的研究思路为:①在生命一个时间点的环境暴露可能会改变表观遗传编程，导致稳定改变表型和反应性，②毒物暴露可能导致表观遗传重编程，导致生命后期表型的变异。Reamon-Buettner和Borlak提出使用动物模型(如鼠类)环境暴露后分析表观遗传机制的研究方案，见图1。已推荐了检测表观遗传毒性的动物模型，特别是Avy小鼠和Axin1融合(Axin1Fu)小鼠能用于研究表观遗传学和发育畸形之间的联系，因为在特定的DNA甲基化模式的改变可以与小鼠遗传疾病广泛链接。
3ILSI的“评估表观遗传变化”研讨会
2009年10月ILSI的健康与环境科学研究所(IL-SI/HESI)主办“评估表观遗传变化”研讨会，评估和提高表观遗传学方面的科学知识基础及其在疾病中的作用，包括跨代的表观遗传变化的影响，还讨论了将表观遗传纳入安全性评价的几个问题。
3.1可能用于评价化学物产生表观遗传毒性的模型系统大鼠和/或兔可能是评价外源化学物产生表观遗传变化影响F1和/或F2和F3代的适当的模型。小鼠可能是更易于处理的模型，因为小鼠基因组有更多的数据，并已有用于检测表观遗传变化的工具。已建议Avy小鼠模型作为潜在的筛查工具，其毛色受亚稳Avy等位基因IAP隐蔽启动子附近CpGs甲基化状态的影响。然而，Avy小鼠模型用于筛选可能过于敏感。其他可能的模型包括斑马鱼和秀丽隐杆线虫，以及蜜蜂和果蝇。体外模型是使用哺乳动物细胞或利用干细胞。干细胞包括其他物种不存在的印迹基因。印迹基因有可能作为确定表观遗传改变的感应器。以上讨论的模型有可能用于潜在危害识别，并提供机制基础。然而，将很难直接解释这些数据对整体动物和人类的意义。在表观遗传模型转化为管理决策测试之前，需要进行大量的基础工作和验证研究。
3.2可能评价的终点/靶对于表观遗传变化的指标，应确定适应反应还是有害反应。确定表观遗传修饰与可能提示特定有害影响的疾病相关基因表达改变之间的因果关系或强的关联需要表型锚定。在发现受影响的表观遗传效应的基因与某种疾病相关的基础上，应建立由表观遗传机制调控的基因数据库。表观遗传效应很可能有物种，组织，暴露和时间特异性。目前，在研究中实验对照组是化合物反应表观遗传变化的最适当的参照，建立表观遗传印迹的参考对照范围可能是有意义的，因为这些区域甲基化模式可能更趋于稳定和遗传。
3.3可能应用的技术关于DNA甲基化和miRNA，以阵列为基础的平台，针对人类和小鼠样品已优化。针对大鼠可用的工具有限，但可用根据大鼠基因组序列基于阵列的高通量方法。虽然硫酸氢盐为基础的测序评价DNA甲基化方法可用于所有物种，但需要发展高通量测序方法。区分异常信号和背景信号并不容易，最大的挑战将是数据分析和解释，应发展信息学。
3.4管理机构的观点为了将表观遗传毒性纳入风险评定，有很多的考虑。必须明确的问题，理解环境、营养和/或药物暴露对个人，群体及跨代水平的公共健康的潜在长期影响，界定希望解决的问题，确定模型系统。这就需要努力使与有害结局和基线改变相联系的研究设计、方法和模型标准化。以适当的参考化合物、途径和剂量验证该模型。模型试验检测的任何变化必须以合理的方式链接到表型或临床结局。对于法规测试，方法必须标准化，具有重复性和重现性。为了将表观遗传数据有效地纳入人类风险评定，最好与管理机构共同努力，确定一个正常基线范围，并与有害结局关联，界定公共卫生关注的适当水平。管理机构将需要开发分析工具，以对公共健康方面的数据进行解释，并将此类数据应用于风险评定模式和慢性健康结局。
表观遗传学的应用范文第2篇
表观遗传学研究发现，基因及其表达的遗传性改变不仅仅是指基因突变或基因多样性等DNA序列的变化。已知的三种可调节基因表达的表观遗传学改变主要是：基因组DNA的甲基化，组蛋白修饰，非编码RNA的调节（如microRNA）。上述机制均涉及外在因素在蛋白质编码序列不变的情况下仍可调节基因转录[4]。表观遗传学调节机制存在个体及组织差异性，并且可以随年龄增长、环境及疾病状态的改变而变化。表观基因组在基因组表达过程中起关键作用，个体间基因表达的不同造成药物不同的反应性，这可能是通过表观遗传学改变进行调节的。因此，目前认为表观遗传学改变可以帮助解释基因突变在药物反应中的作用，继而在临床医学中发挥作用，这一迅速崛起的新学科称为表观遗传药理学。个体间药物的反应性不同，该学科不仅研究表观遗传因子在这一过程中的作用，而且旨在开发新的药物靶点[5]。笔者认为表观遗传药理学与遗传药理学将共同在药理学、临床医学中发挥重要作用。目前为止，表观遗传药理学的大多数研究集中于肿瘤学领域，例如，研究细胞色素p450在个体间表达的差异。幸运的是，表观遗传学修饰的作用已被应用于解释其他复杂并且多源的现象，应用的范围越来越广。在这里，笔者总结了表观遗传修饰在心衰及心血管疾病治疗方面最新的研究。
1表观遗传修饰与心力衰竭
1.1组蛋白的修饰
庞大的真核生物基因组在高度保守的组蛋白的作用下得到了紧密的压缩。在核小体中，基因组DNA围绕核心组蛋白（核心组蛋白H2A、H2B、H3、H4各两组）折叠、压缩，形成了染色体的基本单位。基因组DNA与染色体蛋白的相互作用有助于转录因子向靶基因片段聚集，从而调节转录活性[6]。通过这种机制，核小体利用其核心组蛋白的共价修饰传递表观遗传学信息。这些修饰包括组蛋白乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化及SUMO化修饰。核心组蛋白的氨基末端从染色质丝上伸出来，与DNA或其他组蛋白、蛋白质等相互作用。该末端上的赖氨酸、精氨酸残基是组蛋白修饰的主要靶点。多数研究旨在了解赖氨酸乙酰化、甲基化的作用。事实证明，赖氨酸的乙酰化作用主要与染色质亲和力及转录相关，而赖氨酸的甲基化作用取决于何种残基被修饰。有趣的是，正如Mano所总结的那样，组蛋白乙酰化的调控与心肌肥厚相关。去氧肾上腺素可诱导心肌细胞肥大，这一过程需要乙酰基转移酶介导的组蛋白乙酰化。与此结果相一致的研究是针对Ⅱ类组蛋白去乙酰基酶（HDACs）5、9的研究，其通过抑制心肌细胞增强因子2（MEF2）的活性进一步阻碍致肥厚基因（pro-hypertrophicgenes）的表达来发挥抗肥厚的作用。与此相反，Ⅰ类HDACs具有相当强的致肥厚作用，其通过调节磷脂酰肌醇三磷酸酰胺磷酸酯酶的表达发挥作用。这意味着，HDACs在多水平上控制肌肉细胞的体积。
1.2DNA甲基化
在真核生物中，DNA甲基化是通过将甲基团转移到核苷酸胞嘧啶环的5''''位碳原子上完成的。在哺乳动物体内，DNA甲基化主要发生在基因的5''''-CG-3''''序列，也指的是CpG双核苷酸；人体内，大约70%的CpGs发生甲基化。另一方面，未甲基化的CpGs存在于许多基因的5''''端调控区域，以CpG岛的形式出现。与其他DNA区域相比，CpG双核苷酸在CpG岛出现的概率较高。人体内CpG岛甲基化的不同是表观遗传学改变的组成部分。DNA胞嘧啶甲基化有助于局部转录因子复合物的结合，其与组蛋白修饰共同在局部及整个基因组中影响染色体的结构。因此，DNA甲基化的一个重要作用是调控基因的表达。在这方面，CpG岛超甲基化可以使基因沉默，而低甲基化使基因发生转录。有人认为，甲基化是一种稳定遗传的修饰，但同时它也受到环境因素的影响。如小鼠野鼠色基因位点，可以受到其上游转座子甲基化状态的影响。从遗传角度来讲，完全相同的亲代其野鼠色基因不同的甲基化状态可使得后代出现不同的毛色[7]。最近，Kao等[8]的研究结果发现，DNA甲基化在心衰特定的基因转录调控中发挥作用。他们发现促炎症基因TNF-α可下调肌浆网Ca2+-ATPase（SERCA2A）的表达，这是通过增强SERCA2A启动子的甲基化状态完成的。Movassagh等[9]发现，在心肌病及人类心肌组织形成时甲基化的状态是不同的。而且，他们鉴别出三个基因位点（IECAM1、PECAM1、AMOTL2），在不同的心脏样本中，位点甲基化状态与基因表达的调控密切相关。
1.3MicroRNAs
MicroRNAs是短的双链RNA分子，来源于细胞核及细胞质中较大的RNA前体，其可以在基因转录后对基因表达发挥调节作用。miRNAs可以对30%～50%的蛋白质编码基因进行调控，这一过程主要是通过与mRNA3''''端未转录区域的碱基对进行互补结合，继而干扰转录，靶mRNAs可降解或暂时沉默[10]。miRNAs调节蛋白的表达是非常复杂的，多种miR-NAs可以作用于同一基因，不同基因也可受到同一种miR-NAs的调节。miRNAs的表达具有组织、疾病特异性。近年来，多种病理状态下的miRNA分子标记已被检测出来，如各种类型的肿瘤以及多种心血管疾病[11]。越来越多的证据表明，miRNAs与基本的细胞功能密切相关。目前，miRNAs与心衰的关系已得到明确，在过去的几年中，该领域的报道层出不穷。对心血管疾病的研究主要集中于两种心脏组织特异表达的miRNA家族（miRNA-1/miR-NA-133、miRNA-208）。多项研究显示，miRNA在健康、高血压以及不同病因所导致的人、小鼠、大鼠衰竭的心脏中均有表达，Divakaran等[12]发现心脏特异性的miRNA-208不仅可调节心肌细胞肥大、纤维化同时可在应激、甲退时调节β-肌球蛋白重链（β-MHC）的表达。这种miRNA由α-MHC基因的内含子编码。该基因编码α-MHC及一种主要的心肌收缩蛋白，使心脏变大，在应激以及激素信号作用下通过miR-NA-208及其作用位点发挥调节作用。再者，定向删除心肌特异性的miRNA，miRNA-1-2，揭示了它们在心脏中的多种功能，包括调节心脏的形态发生、电信号传导及细胞周期的调控。Thum等[13]发现，受损心肌中miRNA标记与胚胎心中miRNA表达的类型极为相似，这说明受损心肌中重启了胚胎基因的表达程序。Thum等[13]另一个发现是miRNA-21可以调控ERK-MAP激酶途径，这种调控在心脏成纤维细胞中尤为明显，心肌细胞中却没有这种表现，这可以影响到心脏的结构及功能。在成纤维细胞中，miRNA-21水平的增高可通过抑制特定基因来激活ERK激酶，经由这种机制，miRNA-21调节了间质纤维化、心肌肥厚。上述研究揭示了在心脏成纤维细胞中，基因调节的另一种方式是在miRNA介导的旁分泌水平上进行的。miRNA在心脏肥厚反应中的意义得到了进一步的研究，miRNA成为基因调控的主要调节因子。到目前为止，miRNA已被证实不仅可以影响心肌，还可以影响心脏电信号转导及调节血管再生[14]。
2表观遗传筛选方法
表观基因组学示意图不是固定的，它因细胞类型、时间的不同而不同，并且可在生理学、病理学、药物作用情况下发生改变。因此，作为人类基因组计划的后续工程，表观基因组测序是一项艰巨的任务。虽然判断基因组序列的表观遗传学状态是比较容易完成的，描绘整个表观基因组需要对数十个基因组进行测序，覆盖一个有机体在生命不同阶段的所有细胞类型。亚硫酸氢盐测序法是标测DNA甲基化类型最为准确的方法。基因组DNA与亚硫酸氢钠相作用，导致未甲基化的胞嘧啶脱氨基转变成尿嘧啶，而甲基化的胞嘧啶保持不变。为观察特定基因的甲基化状态，用特异性引物对目的片段进行扩增，随后对产物测序。在序列中，甲基化的胞嘧啶被标记为Cs，未甲基化的胞嘧啶为Ts。近来出现了多个对甲基化进行定位的全基因组研究方法，它们都是以甲基化和未甲基化的CpGs对限制性内切酶的敏感性不同为基本原理的。限制长度的基因组扫描利用两种酶双酶切DNA，一种是频繁切割的甲基化非敏感性限制内切酶，另一种是罕见的甲基化敏感性的酶如Not1，这种酶只有在非甲基化状态时才可以酶切所识别的位点。还有一种完全不同全基因组研究方法是利用DNA芯片技术，它可以一次性标测成千上万的CpG岛的甲基化状态。这种方法可以用来识别CpG岛，相对于正常的调控过程来说，CpG岛在肿瘤组织中发生甲基化。亚硫酸盐转化的替代方法是ChIP-seq方法（一种与测序相结合的染色质免疫沉淀方法）。通过免疫共沉淀技术使得目的蛋白与DNA发生交联，然后对DN段进行基因组测序。这一方法可以帮助识别任何DNA相关蛋白的DNA结合位点。该技术还可以提供组蛋白修饰的信息，如乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、SUMO化修饰。对ChIP技术进行改进得到的DCS方法，是将ChIP与消减式PCR进行偶联。该方法旨在避免基因组片段与芯片杂交后产生非特异性信号。以同样的方式可以检测人体病理状态下miRNA的作用，大多数研究是利用高通量的方法分析临床病例中总miRNA的表达情况。高通量技术是以miRNA基因芯片和real-timeRCP为代表的。尽管分子间的差别给这些技术带来了巨大的挑战，但miRNA芯片最大的优点是具有很高的特异性，而缺陷是其敏感性较低。
3药物可以改变表观遗传状态
表观遗传学改变正常及疾病状态下的表型，这可能意味着充分理解和调控表观基因组对于人类常见疾病的防治具有重要意义。表观遗传学为我们提供了一个重要的窗口，来认识环境与基因在疾病发生过程中的相互作用以如何调节这些作用达到改善人类健康的目的。miRNA派生的反义寡核苷酸是单链RNA分子，对其进行化学修饰可能是针对致病miRNA新的方法。但是这种方法困难重重，miRNA属于密切相关的家族，且很难合成针对每一种miRNA的反义寡核苷酸。再者，一个单独的miRNA可针对多种基因发挥作用，它们之中可能含有对心肌有益的分子。在这方面，寡核苷酸的化学修饰可能会特异性破坏miRNA与单个mRNA的作用，这可能是疾病治疗良好的备选方案。每一种miRNA可以以不同的强度针对成百上千的基因发挥作用，所以在体内miRNA修饰的最终作用尚不明了。最终，将miRNA拮抗剂应用于临床领域将面临很多困难，这与我们在基因治疗方面所遇到的极为相似，如导入方式、载体、特异性以及毒性等问题[15]。至少在理论上，针对特异性miRNA的方法将来可能是治疗缺血性心脏病、心肌肥厚、心衰、血管再生、离子通道病的有效手段，可控制心衰的发展。另一种方法可能是将靶DNA甲基化。一些影响基因组DNA甲基化的化学合成剂已经应用于临床，例如5-氮胞嘧啶、抑制甲基转移酶的氮胞嘧啶可以使DN段脱氨基。其它药物是通过阻碍甲基化酶的活性而发挥抑制甲基化作用。更多信息可参照Gomez等[16]的文章。除了要开发可以调节DNA甲基化的药物外，还需要设计可以影响组蛋白修饰的药物。在抗肿瘤药物的发展过程中，组蛋白去乙酰化酶（HDAC）抑制剂占据着重要地位，它可以通过逆转与肿瘤相关的异常表观遗传改变，继而发挥作用。已有证据表明，在心肌肥厚时，HDAC抑制剂可修复基因表达程序。Gallo等证明体外试验中，曲古霉素A、丁酸钠可延缓心脏肥厚。
4表观遗传学和环境
众所周知，环境因素如毒素、饮食可以影响DNA甲基化和染色质修饰，并且可遗传给下一代。雌激素、抗雄激素类物质可改变DNA甲基化状态降低男性的生育能力，这也是可遗传的。该假说认为，环境因素可以改变表观遗传学标记和基因表达形式，这可能在人类疾病研究中具有重要意义。常见疾病大多受到基因和环境因素的双重影响，环境可诱导表观遗传结构发生改变，进而将基因和环境因素联系起来[17]。年龄在基因与环境相互作用中发挥重要作用。常见病的发病率随着年龄的增加不断增高，这与在人的一生中表观遗传学改变不断累积有关。有研究发现，相对于年轻者而言，年长的同卵双胞胎体内总DNA甲基化及组蛋白H3K9乙酰化的水平较高，但该研究没有检测同一个体中表观遗传学改变随时间变化的情况。
表观遗传学的应用范文第3篇
[关键词] 结直肠癌；DNA甲基化；表观遗传学；生物学标志
[中图分类号] R735.35 [文献标识码] A [文章编号] 1673-7210（2013）08（b）-0028-03
结直肠癌是全世界癌症死亡的主要原因之一，它的发生由一系列遗传学及表观遗传学方面的改变使正常的上皮组织发展为浸润性癌的过程。这个过程首次在Fearon和Vogelstein设计的典型的腺瘤癌症发展模型中被提出[1]。该模型的提出，使我们对结直肠癌分子发病机制的认识大幅提高，目前认为结直肠癌的发生涉及多种分子通路，包括基因突变和表观遗传学改变[2]。过去十年，关于肿瘤表观遗传学的研究已取得了重大的进步，特别是DNA异常甲基化方面。对结直肠癌表观遗传学进行研究，可进一步揭示结直肠癌的发病机制，为结直肠癌临床诊断、治疗和预后评价提供重要生物学标志。
1 表观遗传学简介
表观遗传学是指不涉及DNA序列改变的情况下，基因的表达与功能发生改变并产生可遗传的表型。基因表达的表观遗传学调控发生于正常的组织，在胚胎发育、基因印记和组织分化中发挥重要作用[3]。异常的表观遗传学改变最早于1982年在结直肠癌中发现，从此开启了对表观遗传学研究的热潮，包括调控正常组织和癌组织中基因表达的一系列复杂的表观遗传调节机制[4]。表观遗传学修饰很大程度上影响着核染色质凝固状态，决定了DNA能否正常表达蛋白质，调控着基因转录。“开放”的染色质状态可进行基因转录，相反，浓缩或者“关闭”的染色质状态阻止基因转录[3]。目前在肿瘤形成中发挥重要作用的表观遗传学机制有以下几方面：①CpG岛区域胞嘧啶的DNA甲基化；②组蛋白转录后修饰；③siRNA和miRNA；④核小体定位[3]。在这篇综述里将重点介绍DNA甲基化，因为它在结直肠癌表观遗传学调控机制中研究的最为广泛。
2 DNA甲基化及其在大肠癌发病机制中的作用
2.1 DNA甲基化
DNA甲基化是由DNA甲基转移酶（DNMT）催化S腺苷甲硫氨酸作为甲基供体，将胞嘧啶转化为5-甲基胞嘧啶的反应[5]。通常，最易被DNMT作用的是CG二核苷酸序列，即CpG。正常哺乳动物细胞的大多数CpG序列存在甲基化，非甲基化CpG序列仅存在DNA的CpG岛区域。CpG岛通常被定义为GC含量大于50%，长度大于200～500个碱基的一段序列，并且观测到的CpG比例较预测的比例高0.6[6]。60%～70%的基因启动子区域含有CpG岛，并且处于非甲基化状态，在肿瘤中，他们发生异常甲基化。启动子区域CpG岛的甲基化与转录沉默有关，发生在基因启动子区域以外CpG位点的甲基化称为基因体甲基化，与转录失活无关，而与转录活化相关[7]。
基因的甲基化模式对基因表达的调控至关重要。CpG甲基化可以通过多种机制导致转录失活，如直接抑制顺式作用原件AP-2、CREB、E2F等[8]。DNA甲基化的一个重要机制是通过与调节核染色质结构的酶合作交互调控基因表达。这种合作交互机制与一种甲基结合蛋白（PcG）有关，通过与高亲和力的甲基化DNA结合导致级联放大反应，招募蛋白质改变染色质结构来调控组蛋白乙酰化、组蛋白甲基化及染色质重塑，从而使染色质固缩并封闭转录因子到启动子区域的通道[9]。DNA甲基化、组蛋白修饰和染色质重塑之间的相互作用错综复杂，存在各种各样的串话。异常的DNA甲基化有可能改变染色质重塑和基因表达，组蛋白及其修饰蛋白的调节异常可能导致异常的DNA甲基化。研究表明PcG蛋白复合体PRC2的异常活化可能是诱导肿瘤中DNA异常甲基化的机制之一[10]。
2.2 DNA甲基化与年龄因素
年龄是结直肠癌发生的一个重要危险因素，老化的肠黏膜表现为年龄相关的整个基因组的低甲基化和某些特定区域的高甲基化。起初认为组织结构正常的肠上皮细胞上的ESR1、IGF2和TUSC3基因的异常甲基化与年龄相关，随后发现另外一些基因也存在年龄相关性甲基化[11]。约50%年龄相关性甲基化基因与结直肠癌发病机制相关的基因是相同的，这表明年龄相关性基因在增加肿瘤易感性上起到一定的作用。有研究表明年龄相关性DNA甲基化和肿瘤相关性DNA甲基化机制可能是相同的，然而年龄相关性异常甲基化的机制仍不清楚[12]。在老年人正常组织中检测到异常DNA甲基化提示高龄肠癌患者比低龄者存在更多的表观遗传学驱动事件[13]。
2.3 DNA甲基化与结直肠癌的发生、发展
目前认为在多数结直肠癌基因组中存在成百上千个异常甲基化基因，且只有一部分可能与这些肿瘤的发生有重要关系。在正常黏膜向腺瘤，息肉向肿瘤的进展过程中，可以显而易见地看到发生甲基化的基因大幅增加，比较正常黏膜和早期腺瘤，早期腺瘤和进展期腺瘤，甲基化基因在不段大幅增加[14]。Esteller[15]研究发现结直肠腺瘤中MGMT、MLH1等DNA修复基因的异常甲基化可能促进腺瘤发生恶变。
Toyota等[16]于1999年提出了这些肿瘤中有一个独特的分子发病机制，称为CpG岛甲基化表现型（CIMP），且接近20%的结直肠癌是CIMP肿瘤。CIMP可在进展期管状腺瘤中检测到，但是在管状腺瘤早期却不是普遍能检测到的[15]。目前尚不清楚在息肉形成结直肠癌的晚期能否检测到CIMP。另外，CIMP肿瘤中存在高突变率的BRAF基因，并且常发生在女性的右半结肠[17-18]。有研究对125例结直肠癌标本进行了全基因组DNA甲基化性能分析，将CIMP肿瘤分为CIMP-H和CIMP-L，前者表现为异常高频的肿瘤特异性DNA甲基化，与MLH1甲基化和BRAF突变密切相关[19]。目前CIMP肿瘤发生的潜在原因还不清楚，但已表明与吸烟有关，同时有证据表明与营养状态、体型、身体活动情况等也有一定关联[20]。然而，总体来看，DNA的异常甲基化主要涉及结直肠癌形成的早期事件，较少涉及进展期事件。
3 DNA甲基化在结直肠癌临床应用中的价值
3.1 DNA甲基化与结直肠癌的早期诊断
对于将甲基化基因作为结直肠癌特异性生物学标志物，目前最先进的用途是基于DNA水平的结直肠癌的筛查。虽然目前肠镜仍是结直肠癌筛查最准确的方法，但是由于该检查操作程序较复杂及存在一定的并发症，患者依从性欠佳。尽管大便潜血检查价格便宜且操作简单，但灵敏性和特异性相对较低。笔者对结直肠癌分子病理学方面的研究进展，已将这些有应用前景的早期检测分子标记用于结直肠癌的非侵袭性筛查。启动子区域的一些基因在早期结直肠癌中存在高甲基化，可作为早期检测标志物。粪便中的甲基化波形蛋白是已得到验证的结直肠癌早期检测标记，人波形蛋白基因（VIM）在53%～84%的结直肠癌患者中存在异常甲基化，有报道提出灵敏度达到83%，特异性达到82%[21]。另外，在欧洲和中东已将检测外周血中甲基化SEPT9基因的检测用于结直肠癌筛查，目前正不断地在提高用粪便、血浆进行甲基化分析达到临床用途的可行性[21]。
3.2 DNA甲基化与结直肠癌疗效及预后评价
由于CpG岛高甲基化和整体DNA的低甲基化之间的相反关系，对关于结直肠癌临床应用的表观遗传学标志的研究主要集中在基因的甲基化，本课题组研究发现TIP30启动子在高转移性、低分化的大肠癌细胞株HCT116和非高转移性的大肠癌细胞株HT29中存在CpG岛高甲基化，这可能是抑癌基因TIP30表达降低或缺失的机制之一[22]，与笔者前期关于大肠癌组织中TIP30蛋白表达情况[23]及TIP30过表达能抑制大肠癌细胞生长，降低其侵袭、迁移能力[24]等研究结果相一致。另外，还发现结直肠癌TIP30启动子甲基化状态与患者淋巴结转移、临床分期及对5-FU、奥沙利铂化疗药物的敏感性相关[22，25]。
Ide等[26]研究发现，肿瘤CIMP状态可作为5-FU反应性的预测标记，然而目前关于CIMP状态与5-FU辅助治疗反应性之间的尚存在相互矛盾的数据。低甲基化的LINE-1作为一种生物学标志已在研究，近来Ahn等[27]研究表明，甲基化的LINE-1有望成为近端结直肠癌无病生存期较短的预后指标，且肿瘤复发患者LINE-1的甲基化水平较无复发者低。然而，迄今为止的数据还不足以支持将基因甲基化作为预测性生物指标。
4 结论
在过去十年里，表观遗传学对肿瘤发病机制作用的研究取得了飞速发展，现已明确表观遗传学事件是结直肠癌发病机制的驱动事件，表观遗传学事件与基因突变共同参与正常肠黏膜向结直肠癌进展的过程，而且结直肠癌基因组中受异常DNA甲基化影响的基因较受基因突变影响的基因多。异常DNA甲基化的研究为结直肠癌的早期诊断、预后判断和干预治疗提供了新的思路，并且已经展现了良好的前景。
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表观遗传学的应用范文第4篇
心肌缺血时,有氧代谢发生障碍,葡萄糖利用减少,脂肪酸利用增多,使氧利用率下降,心脏供能不足;同时,无氧代谢导致的酸性代谢产物增加,引起细胞内酸中毒。此外,心肌缺血还能引起氧自由基及钙离子超载,诱导心肌细胞凋亡,导致严重的临床症状。因此,改善能量代谢,清除自由基,减轻钙超载,抵抗细胞凋亡,实现心肌保护作用成为改善心肌缺血的重要途径[10]。研究表明,针灸在实现心肌保护方面具有自身的优势。一方面,针灸可通过改善能量代谢,实现心肌保护。心肌缺血时,能量代谢相关酶发生改变,电针能提高心肌组织糖原、琥珀酸脱氢酶和三磷酸腺苷酶的活性,纠正心肌相关酶的异常,增强能量代谢,改善心肌缺血。另一方面,针灸可减少自由基,缓解心肌缺血症状。热休克蛋白(HSP)属应激蛋白,能减少氧自由基释放,减轻心肌缺血损伤,从而保护机体[11]。研究证明电针“内关”穴可以增强缺血心肌细胞HSP90和HSP70mRNA表达,以减少氧自由基的释放,从而缓解家兔心肌缺血症状[12-13];而且,针刺“内关”穴能抑制细胞内Ca2+超载,实现心肌细胞保护,电针“内关”通过上调心肌钙泵和钠泵基因表达,增强钙泵和钠泵活性,降低心肌细胞内Ca2+含量,从而达到抑制钙超载,实现对心肌组织的保护作用,表现为促进心电活动、改善心肌组织形态和超微结构[14]。大量研究表明,针刺可以调控凋亡基因的表达水平,延长细胞周期,减少细胞凋亡,保护缺血心肌细胞。有研究指出电针可以调节诱导细胞凋亡因子Bax和抗凋亡因子Bcl-2在家兔缺血心肌中的表达,即抑制凋亡基因Bax和促进抗凋亡基因Bcl-2的表达,抑制心肌细胞凋亡,从而达到保护心肌细胞的作用[15]。c-fos基因是一种原癌基因,参与调节体内许多过程,如细胞周期、细胞分化、肿瘤转化及细胞凋亡等,正常情况下细胞内c-fos表达呈低水平状态,心肌缺血可激活c-fos基因的表达从而启动心肌细胞凋亡。研究表明,电针可降低c-fos基因表达,改善急性心肌缺血的过程[16-17]。所以不难看出,针灸能通过多种途径实现心肌细胞保护。总之,针灸干预心肌缺血的疗效和机制已初步得到证实和揭示,但尚未完全阐明,在一定程度影响了针灸治疗心肌缺血在临床的应用和推广。因此,需要引进新的理念、新的方法技术进行深入探索。
2表观遗传调控在针灸治疗心肌缺血的机制研究中的应用
目前主要涉及的表观遗传调控包括CG辅酶甲基化、组蛋白转录后修饰、RNA干扰等,具体可分为DNA甲基化、蛋白质共价修饰、染色质重塑、微小RNA调控4个方面[18-19]。越来越多的研究表明,表观遗传调控在心肌缺血过程中扮演重要角色,参与了疾病的发生、发展及预后的全部过程,因此,我们探讨从该角度开展针灸治疗心肌缺血机制研究的新方向。2.1表观遗传调控与心肌缺血的相关性以动物和人为载体的研究都表明,心肌缺血与表观遗传调控密切相关。表观遗传标记物在心肌缺血发生发展过程中的变化,反映出DNA甲基化、组蛋白修饰、染色质重塑及微小RNA是调控心肌缺血的关键因素。大鼠神经甲基化系统在心肌缺血中受到抑制,可导致缺血部位的儿茶酚胺浓度升高,作用于心脏,使心率加快,收缩力增强,心输出量增加;怀孕期间的营养不良会改变DNA甲基化,增加成年后患心血管病的风险,且DNA甲基化在6个特殊位点对产前环境很敏感,可能提高妇女患心肌缺血的风险[20-22]。同时,有研究认为,组蛋白H3赖氨酸4甲基化(H3K4me)转移酶和它们的辅助因子是调控胚胎发育及细胞特异性的重要因素[23];而Smyd2作为一种组蛋白甲基转移酶,介导H3K4甲基化,改变心肌细胞组蛋白甲基化修饰和心肌细胞靶基因的转录调控,促进心肌细胞分化和发育[24-25]。最新研究报道组蛋白H3赖氨酸27去甲基化酶赖氨酸K特异性脱甲基6A(UTX)可以促进心肌细胞生长发育,UTX基因敲除小鼠因心脏发育障碍死于胚胎发育早期[26]。除甲基化之外,组蛋白的乙酰化在心肌缺血中的作用受到广泛关注。发生心肌缺血后,心肌细胞蛋白发生了去乙酰化,抑制去乙酰化则能减少其损伤,组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制剂通过组蛋白去乙酰化酶Sirt1介导,后者含量增加,能有效促进心肌缺血耐受,诱导心肌保护[27-29]。HDAC-7抑制剂可与缺氧诱导因子(HIF)结合影响基因转录,增强HIF活性,从而促进心脏血管新生[30-31]。同时,HDAC抑制剂曲古柳菌素A可降低缺血心肌凋亡基因Caspase3表达,抑制心肌细胞凋亡,也可促进干细胞向心肌细胞分化,介导心肌细胞再生[32-33]。进一步研究发现,组蛋白H3赖氨酸9乙酰化(H3K9ace)与缺血心肌保护密切相关,通过调节血管再生因子、细胞凋亡因子和HSP基因表达达到抗缺血性损伤效果。其中VEGF、Sirt1与组蛋白赖氨酸乙酰化关系最为密切[34-39]。除组蛋白修饰之外,microRNA上调或下调通过作用于靶基因激活相应的分子信号通路参与心肌保护,调控心肌缺血损伤。染色体重塑也被证明与心肌细胞生长发育相关[40-41]。
总之,DNA甲基化、组蛋白修饰、微小RNA等表观遗传调控在心肌缺血过程中具有重要意义。2.2表观遗传调控与针灸防治心肌缺血机制研究从上述表观遗传调控与心肌缺血的相关研究成果可知,表观遗传调控介导细胞凋亡、心肌细胞保护和心脏血管再生,在心肌缺血发生发展过程中具有特殊地位,是目前医学研究的热点。从该角度切入进行针灸防治心肌缺血研究,必然是今后研究的一个新方向。同时,结合表观遗传调控自身特性,即强调除了DNA和RNA序列以外,还有许多调控基因信息,虽然本身不改变基因的序列,但其通过基因修饰、蛋白质与蛋白质、DNA和其它分子的相互作用,多层次、多途径影响和调节遗传基因的功能和特性,这些调节同时存在可逆性。这与针灸作用整体性、综合性、双向性、多靶点的特点具有一定的相似性。因此,将表观遗传学的理念和技术引入针灸抗心肌缺血机制研究,乃至整个针灸研究领域,都具有较强的可行性。结合针灸自身优势特点,以及其抗心肌缺血研究现状,融合上述表观遗传调控在心肌缺血发生发展过程的作用特点,我们认为,今后的研究可从两个方面进行,一是针灸对心肌缺血疾病的预防。治未病思想历来是中医理论的核心,早在《黄帝内经》中就强调“不治已病治未病”。现代研究证实,针刺具有提高机体机能的作用,如实施心肌缺血再灌注手术前针灸“内关”穴,能提高心肌细胞耐缺血能力,延长动物生存期,这无疑为心肌缺血患者赢得了宝贵的抢救时间[42]。而表观遗传调控与之密切相关,HDAC直接参与耐缺血,如果以此进行深入研究,一旦得以证实,将为临床进行再通手术前实施针灸干预的应用提供科学依据[43]。另一方面,则是在现有的研究基础上,继续深入探讨针灸抗心脏缺血机制研究。根据心肌缺血的不同阶段,有重点地开展相应研究。如急性期、亚急性期,主要围绕针灸促心肌细胞存活、抑制细胞凋亡,以及改善能量代谢,从而实现心肌细胞保护进行研究。针灸能有效调控心肌组织中Sirt1、HSP70、Caspase3、c-fos、Bcl-2等物质的表达,实现保护心肌目的,但其背后的调控机制如何,尚未得到证明。研究表明,HDAC能有效调控Caspase3表达,H3K9ace能影响HSP70水平等,从这些角度深入揭示针灸促心肌保护机制,将为针灸的更广泛应用提供基础。在慢性期,则主要围绕促进血管新生开展。已有的研究证实针灸能促缺血区域的血管新生,且与VEGF密切相关,但调控VEGF表达发生改变的机制并未得到证明。肿瘤存在大量的新生血管,研究中发现,H3K9ace在此过程中扮演重要角色,我们可以推测,在针灸促VEGF表达,介导血管新生过程中,H3K9ace可能具有重要意义。同时,也可以充分结合针灸抗心肌缺血机制研究成果,着重筛选出相应优势靶点,进行新药开发,或许可能成为新药开发的新靶点。除此之外,还可进行相应的拓展。研究表明,心脏中存在心肌干细胞,在某些影响因素干预下,能不断增殖、分化形成新的心肌干细胞。这个过程中表观遗传调控发挥重要作用[44]。针灸有促体内干细胞增殖、分化的能力,比如促脑内神经发生,实现脑保护[44-45]。那么针灸是否也能促进心脏干细胞增殖、分化,实现心肌保护?从表观遗传学的角度研究,也将成为我们关注的方向。
表观遗传学的应用范文第5篇
关键词 医学遗传学 PPT 课件制作
中图分类号：G424 文献标识码：A
PPT作为一种可视化沟通工具，在医学遗传学教学中发挥重要作用。医学遗传学课程结构复杂、内容覆盖面广、跨度大、发展快、与其它学科的交叉渗透广泛。①因此，开展医学遗传学PPT课件制作研究，使医学遗传学教学内容具有更强的时代性和趣味性，使医学遗传学教学方法更适合学生的学习需要和愉快氛围，有助于学生理解、记忆、思维、想象的心理过程，有助于开发学生智能，有助于将理性的知识感性化，有助于将抽象的知识形象化，有助于将深奥的知识浅显化，有助于将模糊的概念清晰化。②
1 医学遗传学PPT课件制作原则
医学遗传学PPT课件是根据医学遗传学教学目标设计的，反映医学遗传学教学策略和教学内容的计算机应用软件，是医学遗传学教师按教学思路设计制作的、前后连贯的、有系统性的授课课件。医学遗传学PPT课件制作应遵循科学性、规范性、合理性、交互性、技术性、艺术性原则。
（1）科学性。医学遗传学PPT课件制作应以教材为依托，以讲稿为蓝本，体现教材的科学体系。要求教学内容正确，具有时效性、前瞻性；课件内容无科学性错误、政治性错误。在课件标定范围内知识内容规范完整，知识体系结构合理，逻辑结构清晰，层次性强，具有内聚性。
（2）规范性。医学遗传学PPT课件制作应体现教师的执教规范。在文字、符号、单位和公式等使用上符合国家标准，符合出版规范，无侵犯著作权行为。例如，标点符号不要出现在一行之首，引号、括号、书名号的前一半不要出现在一行之末，后一半不要出现在一行之首。破折号、省略号占两个字位置，连接号、间隔号一般占一个字位置，且这四种符号要上下居中。
（3）合理性。医学遗传学PPT课件制作应遵循教育教学规律，充分发挥教师主导、学生主体的作用，注重培养学生解决问题、创新和批判能力。课件教学目标清晰、定位准确、运用教学方法规范，适应于相应认知水平的学生。课件重点难点突出，启发引导性强，符合认知规律，有利于激发学生主动学习。
（4）交互性。医学遗传学PPT课件制作应体现师生之间的互动，课件有较好的交互性，有教师和学生、学生和学生的交互、讨论。根据学习内容设计研究性或探究性实践问题，培养学生创新精神与实践能力。有和教学内容配合的各种资料、学习辅助材料或资源链接，引用的资源形式新颖。有对习题的评判或学生自主学习效果的评价。
（5）技术性。PPT作为一个应用软件，具有极强的开发价值。课件应操作方便、灵活，交互性强，启动时间、链接转换时间短。课件设计工作量大，软件应用有较高的技术水准，用户环境友好，使用可靠、安全，素材资源符合相关技术规范。课件应合理使用多媒体技术，并符合多媒体认知的基本原理。
（6）艺术性。医学遗传学PPT课件作为沟通软件工具，应表现出高度艺术风格。课件应界面布局合理、新颖、活泼、有创意，课件整体风格统一，导航清晰简捷。课件色彩搭配协调，视觉效果好，符合视觉心理。课件文字、图片、音频、视频、动画切合教学主题，和谐协调，配合适当。课件各种媒体制作精细，吸引力强，激发学习兴趣。
2 医学遗传学PPT课件制作方法
PPT是可视化交互沟通工具，在教学中起重要作用，使看不见、摸不着、晦涩难懂的抽象概念、原理等转化为由图表、图片、动画及声音所构成的生动场景，通俗易懂、栩栩如生，形象活泼，便于理解，轻松愉快，容易记忆。对于医学遗传学PPT课件制作而言，主要用下列方法。
2.1 紧扣教学要求
PPT课件制作是为医学遗传学教学服务，因此，医学遗传学PPT课件制作必须利于教学理论与教学实践的结合、利于教学工作的科学化、利于教师、学生科学思维习惯和能力的培养、能够提高学生发现问题、解决问题的能力。其首要的要求是明确具体的教学任务，根据课程标准的需要，明确教学目标和教材的重点难点，以此作为医学遗传学PPT课件制作基础。
2.2 课件设计
课件设计是对医学遗传学PPT课件制作进行整体规划，包括屏幕布局、图文、色调、音乐、显示方式、交互方式等。一是课件必须图文声像并茂，激发学生学习兴趣。医学遗传学PPT课件由文本、图形、动画、声音、视频等多种媒体语言组成，课件必须给学生提供多种感官的综合刺激，提高学生学习医学遗传学的兴趣和积极性。二是较好的交互环境，学生可以积极参与。医学遗传学PPT课件必须发挥学生的学习主动性，真正体现学生的认知主体的作用。三是课件必须有丰富的信息资源，扩大学生知识面。医学遗传学PPT课件必须提供大量的信息和资料，创设丰富有效的教学情境，利于学生对知识的获取和保持，扩大学生的知识面。四是课件必须提供多种学习路径。医学遗传学PPT课件必须符合人类对遗传学的认知规律，便于学生进行遗传学联想思维，便于学生课后知识拓展。
2.3 课件素材准备
好的医学遗传学PPT课件是一个长期积累的过程，必须进行课件素材准备。一是图片素材。一般情况下使用JPG格式的文件，大小控制在100～200Kb。GIF格式的文件，大小控制在100Kb以下。二是视频素材。一般情况下，医学遗传学PPT课件使用WMV格式的视频文件，流量控制在250Kb/s左右。三是动画素材。一般情况下，医学遗传学PPT课件使用GIF和SWF格式的动画文件，小卡通动画，大小控制在100K以下，SWF格式适用于多种类型的动画，而且交互性很强，大小一般控制在10M以下。四是音频素材。一般情况下，医学遗传学PPT课件使用WMA或者MP3格式的音频文件，流量控制在16～128Kb/s。
2.4 课件制作
医学遗传学PPT课件制作体现教师综合水平与能力，制作方法与要点因人而异，主要应避免一般PPT制作中普遍存在的问题。一是要文字简练。简单即是美，医学遗传学概念、案例较多，必须从教材中提炼出精炼的文字呈现，文字是PPT的天敌，能减则减，能少则少，能转图片转图片，能转图表转图表，每页最多6行字。遵循 “用图不用表，用表不用文”的原则，这样更加能够加深学生对医学遗传学课程内容的记忆和理解，提高学生对课堂的兴趣，从而提高课堂教学质量。二是要和谐的颜色搭配。颜色搭配和谐，可以激发学生的情感，增强学生的兴趣，改进学习过程中的记忆和理解，最基本的原则是视觉上感觉舒适，内容上便于理解。色调整体统一，局部对比鲜明，对于要强调或者重点内容可以局部使用对比强烈的颜色，一般单张PPT的颜色不要超过3种，有时纯色更具震撼力。背景不要使用花哨的图片，应该尽量使用纯色的背景。背景选取可以视演示环境而定，主要满足好的视觉效果。三是合理的页面布局。页面要字体字号整体统一，图片合理摆放，动画简洁适当。字体清晰整齐，设计意味深长，一般单张字体不要超过3种，大标题、小标题、正文字体美观协调，标题迷人。图片要清晰漂亮，尺寸大小合理。优美动画比单独静态的文字更有吸引力，有助于学生更加准确清晰地理解相关的教学内容。四是结构层次清晰。第一，知识结构层次清晰。第二，PPT演示结构层次清晰。第三，每张PPT内容结构层次清晰。③④
2.5 课件检查
医学遗传学PPT课件制作完成后，应当进行整体检查。一是知识性检查，主要查看有无知识性错误，重点难点是否突出，知识网络是否明晰等。二是结构性检查，形式是否生动、内容是否丰富，结构是否清晰等。三是演示性检查，幻灯片切换是否合理，内容呈现是否恰当等。四是趣味性检查，主要是看医学遗传学PPT课件对学生是否具有吸引力，是否新颖、活泼、有创意等。
总之，医学遗传学PPT课件制作必须倾注教师大量心血和汗水。体现医学遗传学知识情境的事实性、意境性、示范性、探究性，激活学生的学习兴趣，唤醒学生已有的相关知识经验，激发学生思考。以图形化交互学习环境，构建形式生动、内容丰富的学习资源。用明晰的内在结构，促使学生学习多样化、立体化、交叉化和综合化的医学遗传学知识，训练学生发散思维和聚合思维，从而锻炼创新思维。通过文字输入、表格处理、图形变换等方式，促使学生归纳或概括所学医学遗传学知识。
3 医学遗传学PPT课件制作注意事项
医学遗传学PPT课件制作是根据医学遗传学教学大纲的要求，根据教学目标，分析教学内容和任务，通过教学活动结构及PPT课件界面设计等环节，找寻和解决实现教学目标、辅助提高课堂教学有效性，帮助学生认知、理解、记忆和掌握医学遗传学教学内容的教师备课过程。因此，也有注意事项。
一是医学遗传学课程复杂，肿瘤遗传、免疫遗传、药物遗传、行为遗传、辐射遗传、群体遗传、表观遗传等条目较多，必须注意不同内容的承上启下，体现课程的内聚性。二是PPT不是教学的唯一。在教学中，不能把传统优秀的教学手段束之高阁。能用语言表述的不用板书，能用板书表达的也可不用PPT。三是医学遗传学PPT课件应体现教学目标，所有着眼点是在知识内容的重点和难点上， 优质的照片、意味深长的设计、迷人的标题、使人发笑的夸张等技术手段均必须为知识点服务。四是医学遗传学PPT课件制作应体现每位教师的授课特色。同样的教学内容，同样的PPT课件，不同教师讲授教学效果不同。因此，课件应根据教学目标和教学内容，运用信息技术突出教学重点、突破教学难点或者完成特定的教学任务。⑤
注释
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