分子生物學的興起范文

導語：如何才能寫好一篇分子生物學的興起，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞：分子生物學基因重組醫學基因工程

1.引言

國內外研究情況與歷史背景

1953年沃森和克里克關于 DNA 分子空間結構及其作為遺傳信息載體的著作的發表標志著分子生物學的誕生。分子生物學的誕生是生物學的一個重要發展，標志著生物科學對許多重大問題已開始由現象描述轉入到基本規律的闡明。雖然分子生物學的興起還不到 60 年，但是在分子生物學基礎研究領域內取得的成果卻很顯著。分子生物學與醫學、農業、生物工程等的關系十分密切。分子生物學的研究成果使不同生物體之間的基因轉移成為可能，在農業上開辟了育種的新途徑，在醫學上有可能治療某些遺傳性疾病，在工業上形成了以基因工程為基礎的新興工業，從而有可能生產許多用常規技術從天然來源無法得到或無法大量得到的生物制品。

2.分子生物學的應用列舉

2.1分子生物學在醫學上的應用

（一）癌癥的研究即將出現重大的突破

癌基因的發現是近年來分子生物學研究的重大成果。過去在癌病因學上眾說不一的局面正在改善。由各種內外因素導致癌基因激活或異常表達很可能就是癌癥發生的根本原因。癌基因本來是正常的基因成分之一，它的生理功能是什么？它是如何被調控的？異常表達和激活的機理是什么？癌基因產物和生長因子的關系是怎樣的？是否存在著反癌基因和生長的負調節因子？等等。這些問題都是當前研究的熱點，正在取得日新月異的進展，與此有關的是艾滋病（AIDS）的研究受到世界范圍的密切關注如果分子生物學研究成果和社會性的預防措施能夠很好地結合起來，這個疾病的流行將會較快得到制止。

（二）遺傳病

隨著醫學分子生物學研究的日益深入，有關遺傳病的一些概念正在發生變化。首先，這類疾病不再像過去認為的那么罕見。至今發現按照孟德爾方式遺傳的遺傳病已達3000余種。如果估計到疾病易感性和基因變異的關系，則遺傳病范圍會更加擴大，例如易患心臟病、肺氣腫、高膽固醇血癥、糖尿病、變態反應和胃潰瘍病等等的基因正在得到分離，甚至癌癥，有的學者認為也可歸屬于遺傳病的范疇，其根本原因在于DNA的損傷。其次，基因探針技術正在逐步擴大產前診斷和遺傳病診斷的范圍。在治療上，過去一切對遺傳病的療法都只能是對癥的，從理論上講，只有基因療法才是治療遺傳病的唯一根治方法。

（三)藥物和疫苗

隨著基因工程的蓬勃興起而首先受益的產業領域就是制藥工業。現在已經有些多肽或蛋白質藥物，如人胰島素、生長激素、干擾素等能夠通過“工程菌”大量生產，更多的藥物則正在開發之中。疫苗的研制正在極大地促進預防醫學的發展.例如，白細胞介素 2和β干擾素是兩種具有抗癌作用的蛋白質，在其多肽鏈中各有三個半胱氨酸殘基，但只形成一對二硫鍵，由于分子中含有多余的一個半胱氨酸殘基，所以二個分子容易締結合成二聚體而失活，用定點突變法改變半胱氨酸的密碼子為絲氨酸密碼子，就可防止二聚體的形成，從而在不損害活性的情況下大大延長這兩個蛋白質的半衰期，提高了療效。

2.2 分子生物學在農業上的應用

分子生物學用于農業， 已經對農作物的品種改良起了以前不可能 想象的重要影響。農作物以及家畜品種的改良，現在可以用定向引人有關基因的方法進行，這就從根本上改變了過去盲目大量誘變然后再 從中進行篩選的傳統作法。 在農作物中，已經成功地對馬鈴薯進行了改造，不但使其獲得了抗病毒基因，也得到了高蛋白質含量的馬鈴薯新品種。把一個蛋白水解酶抑制劑基因引人煙草之后，使得以煙葉為食的害蟲不能消化其中的蛋白質，因而不能繁殖。這樣，這一品種就獲得了抗蟲害的能力。 雖然植物基因工程的應用 還不是很久，但為農作物的大量增產和品種改造，例如固氮基因的轉移等，提供了無法估量的發展前景。

2.3分子生物學在工業上的應用

如今已經產生了一種新興的工業， 即以基因工程為基礎的生產生物制品的工業。 它的基礎是從一種生物體分離編碼某個蛋白質的基因，即DN斷，把這個基因人工重組到可以用發酵法大量生產的如大腸桿菌或酵母的基因中去，使其在大腸桿菌或酵母的細胞中得到表達，并達到大量生產的目的[2]。 新近發展起來的蛋白工程則是分離出某個蛋白質的基因之后,再加以改造，根據三聯密碼，把這個DNA序列中編碼某一個氨基酸的密碼子，改變成為編碼另一個氨基酸的密碼子;或者用合成 DNA 的方法 直接合成基因。 從以上兩種方法都可以得到在天然界原來并不存在的 DNA，再用和上面所說的類似的方法，引人大腸桿菌或酵母的基因中進行表達，以達到大量生產的目的，得到具有新的特性的蛋白質。

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[關鍵詞]分子生物學 實驗課 改革與創新

分子生物學實驗是現代生物學實驗課程的一個組成部分,是當前生物學領域發展最快的一個學科,新的分子生物學技術層出不窮,該學科是生物學最活躍的領域。分子生物學實驗課是面向本科生開設的。一般是到了三年級下半學期,在修過理論課過后,利用一個學期的時間讓學生能掌握常用的、基本的分子生物學技術,為學生進一步進入各個實驗室、開展本科畢業論文實驗奠定基礎。由于學校定位目標是建設高水平研究型的大學。因此,為致力于培養高水平創新型人才為目標的課程教學不可避免也要進行內容的改革和創新。

本系的分子生物學實驗課是與遺傳合并在一起,由于時間有限,在有限的十幾周實驗課里,如何完成教學計劃又能讓學生在理性認識的基礎上增加感性認識并動手的機會,學到實踐,并用實踐來培養學生們的動手能力、創造能力、創新意識。才能使每個學生掌握本門學科的基本理論、基本知識、基本技能。因此,這門學科的教學改革,就必須考慮既不增加學生的負擔,又要提高教學質量和教學水平。老師們經過認真討論研究認為,教育是一個系統工程,不僅要不斷提高教學質量,教學水平,而且要加強對學生文化知識的教育,同時要加強對學生的思想政治教育、品德教育、紀律教育、法制教育。因為老師既然是“人類靈魂的工程師”,不僅教書,還要育人。那么,必須加強、改進教學方法。這樣,同學們理論聯系了實際,鞏固了所學的知識,同時又學會了科研的方法。

第一,為了搞好這門課的教學,我們幾位老師根據各自的科研特點,有計劃地對課程內容進行了分配,各自在自己最擅長的研究領域進行教學,讓學生的實驗課充滿了樂趣。由于分子生物學實驗課進行過程當中有很多等待的時間,我們教師就利用這段時間給學生介紹最新的研究進展和技術,讓學生在實驗課上也得以了解國內外最新的技術和應用領域,使學生產生了濃厚的興趣。例如,筆者回國后,2003年開始承擔第一輪的分子生物學實驗課時,正逢RNAi技術在國外興起,Nature有專門對該技術的評價,我們在進行限制性酶切實驗課的等待間歇,一個多小時的時間把RNA干擾技術的發現和應用以及microRNA在線蟲和果蠅的發現和應用及其價值向學生做了介紹,使學生能得到最新的技術和信息以及國內外的研究概況。

第二,根據科研的規律安排實驗課。我們在進行基因的克隆、連接轉化實驗時根據承擔科研工作時克隆技術的先后順序來安排實驗,先提取質粒、在進行酶切回收和連接,將實驗指南安排的回收實驗安排在了酶切之后,同時讓學生第一次獲得質粒用來做后續所有的實驗,讓學生能夠按科研的規律和要求來嚴格要求自己,保證每次實驗的成功,與此同時我們還在試驗設計上安排了每步實驗的陽性對照和檢驗技術,讓學生至始至終貫徹下去,讓他們能感受到科研的嚴謹和堅持。同時養成好的實驗習慣,如干凈整潔、有條理、有次序、樣品標注清楚。以至于學生受過分子生物學實驗課的訓練后就可以在實驗室按部就班地做下去。

第三,在實驗課進行過程中,各位老師結合各自的科研將每個實驗技術的延伸和應用以及在現今社會實踐中的應用鋪展開來,讓學生能夠感受到可以學以致用,增加了學習的興趣。我們教師為了搞好這門課的教學,利用短短的一個學期的時間,把各種技術的交匯和發展得以介紹給學生,讓學生不僅了解了生命科學研究的樂趣,而且活躍了學生的思維。很多學生參與了科技創新大賽和創業大賽同時我們將課程的教學大綱充分完善,去掉重復的實驗,補充新的實驗如RNAi以及轉基因技術。完善了教案,按照生命科學的整體思路、技術方法為主線組織教學內容,并把內容模塊化,克服了傳統教學模式中教學內容重復多,驗證性實驗多,綜合性、設計性、創新性實驗少的不足。通過努力,實驗教材的思考習題齊全,教學理念得到更新,課程的實驗項目設計日益合理,系統性大大加強。

另外,課程模擬科研的方式組織教學,吸收了大量的科研成果為教學內容服務,強化了學生科研能力的訓練,學生的獨立操作能力、創新能力和科學研究能力顯著提高,在校期間學生發表的論文數量、研究生錄取率獲獎量明顯增加。

為了搞好該課程的教學,學校也制定了相關的規章制度,并建設了國內一流的實驗室,為教學活動提供了優越的教學條件和環境,師資隊伍結構合理,教學科研經驗豐富。理論課與實驗課的結合緊密,大大提高了學生的學習興趣,萌生將來獻身科學研究的欲望。更重要的是在實踐過程中,貫穿著素質教育。因為當代大學生,基本來源于獨生子女家庭,性格孤僻,嬌氣,固執,優越感強,但獨立生活能力差,考慮問題,處理事情自私。經過實踐鍛煉后,他(她)不僅學到了知識,而且也學會了如何與人合作。通過開展這些實踐性教學活動,學生們鞏固了理論知識,提高了動手能力,開闊了視野。同時也盡可能地避免了理論與實踐的脫節并大大縮短了兩者之間的差距,為他們畢業后走上工作崗位,盡快適應工作、獨立上崗打下了良好基礎。

此外,學校采用多渠道監督體系保證教學質量,一條龍的教學水平,而且師資隊伍結構合理,各位教師教學科研經驗豐富。課程內容活潑有趣,吸引學生投入到實驗當中,實驗的成功率高,學生從中可以體會到科研的成就感。

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《每日電訊報》在報道中指出,生物學和計算機科學的聯姻讓科學家們能借用計算機腳本模擬生命,這將讓人類大大受益,并有助于回答人類最大也最基本的問題“生命是什么?”。

“代碼腳本”首次讓生物和計算機“聯姻”

自古以來,當兩種不同的科學思維碰撞在一起時,都會激起人們靈感的火花,讓人類做出更重大的科學突破,分子生物學的誕生就是如此。上世紀50年代中葉,研究遺傳學的生物學家開始同使用X射線研究物質原子結構的物理學家們合作,這場“聯姻”讓人類首次看到了DNA優雅的雙螺旋結構,分子生物學(在分子水平上研究生命現象的科學,主要通過研究核酸、蛋白質等生物大分子的結構、功能和生物合成等方面來闡明各種生命現象的本質,研究內容包括光合作用、癌癥的發生等各種生命過程)這門新興學科也在1953年順勢興起,將對人類自身和疾病的研究推到更高的層次。

無獨有偶,另外兩門科學也在慢慢靠近并相互結合。其中一個科學領域是生物學,主要專注于研究DNA指令,正是這些指令決定了活體生物是如何建立起來以及如何運轉的;另一個領域計算機科學則專注于研究操作計算機運行的代碼。

備受爭議的基因組研究先鋒、美國生物學家克雷格·文特爾目前是讓這兩門科學“聯姻”的積極推手,其實,奧地利的量子力學天才埃爾溫·薛定諤早在1943年提出的“代碼腳本”這一概念正是生物學和計算機科學結合的雛形。

薛定諤于1943年發表了一場具有里程碑意義的演講,在那場演講中,薛定諤提出了一個天才性的問題:生命是什么?薛定諤問道:一個受精卵如何能獲得“一些包含了該生物未來所有發育信息的代碼腳本。”為了回答這個問題,薛定諤提出,染色體就像“非周期性(大分子)晶體”一樣,是一種由同分異構元素連續組成的非周期晶體,構成其的原子具有一個復雜的非重復性的模式;他也描述了該大分子內“原子排列有序的結合”像摩斯代碼中的劃線和點一樣,擁有建立微生物的指令。

這是科學家們首次對遺傳代碼進行嚴肅的討論,盡管與很多同齡人一樣,薛定諤也曾錯誤地認為,遺傳代碼被寫入蛋白質而非核酸中。然而,基于他1943年的演講而撰寫的《生命是什么》這本書卻給了很多人靈感。其中包括DNA研究領域的開創者、DNA雙螺旋結構的發現者之一吉姆·沃森和文特爾。文特爾在演講中表示:“薛定諤的‘代碼腳本’為未來的很多發現指明了方向。”

用計算機腳本模擬細菌

現在,文特爾正在撰寫他自己的代碼腳本——使用計算機設計基因組。他說:“我們正在嘗試利用計算機,使用遺傳代碼合成出基因組,讓計算機科學和生物學完美地聯姻。”

實際上,計算機不僅能模擬生命,也能模擬活著的細胞。幾天前,為了幫助人類理解一個細胞的復雜性,斯坦福大學的馬庫斯·卡沃特領導的科研團隊與文特爾的研究機構攜手合作,制造出了虛擬的生殖支原體細菌,并再現了該細菌的整個生命循環過程。該細菌是所有細菌中最簡單的一種,它擁有已知的活體生物中最小的基因組,并且是第二種被排序的非共生微生物。1995年,文特爾對其基因組進行了排序。

生殖支原體細菌目前已經成為首個被詳細建模的微生物,科學家們使用128臺計算機,模擬出了其525個基因中每一個基因的詳細情況,也在分子層面繪制出了該細菌從DNA到RNA再到名為代謝物的小分子的情況。

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關鍵詞：生物信息學 交叉學科 學生培養

一、生物信息學的產生

生物學是一門古老的學科，在人類歷史發展的長河中，人類從未停止過對生命奧秘的探索。人們逐漸認識到，雖然生物種類多種多樣，但是它們的最基本分子卻是相同的。DNA、RNA和蛋白質等分子構成了生命的基本單位，再由細胞到組織、器官，最后器官系統組成完整的生物體。

傳統的生物學研究中，由于受到技術水平的限制，生物學家多采用低通量的生物實驗方法，其研究對象通常是一個基因或者幾個基因組成的通路。在這種情況下，實驗后的簡單觀察就可以滿足研究需要。隨著生物研究的不斷深入，積累了大量實驗數據，人們不禁想到，如何把不同的實驗結果整合起來？另一方面，隨著生物技術的發展，大量新興技術出現，產生了海量的數據。例如90年代興起的基因芯片技術，單張芯片就可以測定成千上萬個基因在某一狀態下的表達情況。1990年啟動的人類基因組計劃更為生命科學的研究提供了海量的序列數據。面對如此多的數據，以前依靠生物實驗研究單個或幾個基因的方法很難再適用，生命科學、統計學、計算機科學和信息科學等若干學科的交叉學科――生物信息學應運而生。生物信息學以計算機、統計、模式識別等方法為手段，以生物數據為研究對象，通過對大量生物數據的儲存、處理和分析，提取其中有意義的生物知識[1]，從而最終揭示蘊藏在核酸序列和蛋白質序列中的信息，對了解生命活動的基本規律出貢獻。

二、生物信息學在生命科學研究中的作用

作為一門新興的學科，大家對生物信息的作用并不十分明確。很多人認為生物信息學只是為實驗科學服務。從廣義上講，這種說法也不無道理，但是生物信息學并不是實驗科學的附屬品，與生物實驗一樣，它也是解決生物問題的一種手段。為了解決生物問題，生物學家依靠的是實驗臺，生物信息學家依靠的是計算機。

在生命科學的發展過程中，以分子生物學的產生為界，可以分為傳統生物學和現代生物學。傳統生物學和現代生物學取得的成就為生命科學的發展做出了巨大貢獻。人類基因組計劃啟動以來，人們一度認為只要把各種生物基因組的全部堿基排列順序測定清楚，生命的遺傳奧秘就會顯露無余，但是真實的情況遠不像想象的那樣簡單。人類的個體發育開始于一個單細胞受精卵，受精卵經過一系列的細胞分裂和分化，產生具有不同形態和功能的細胞，不同細胞之間相互作用構成各種組織和器官。雖然人類基因組中有兩萬多個基因，但是在單個細胞當中，同時起作用的基因往往是很少的。有些基因只在特定階段起作用，有些基因只在特定組織起作用。只關心某個基因或蛋白的功能是不夠的，因為在不同時空條件下，同一個基因或蛋白的功能可能不同。生物是一個復雜的系統，其表型和功能不僅體現于基因數量和序列的不同，更體現在基因、蛋白以及其他生物分子之間的相互作用之中。因此，把研究對象當成一個整體，系統地分析內部的相互關系尤其重要。但是無論是傳統生物學還是現代生物學，都是一門實驗學科，生物學的發展中缺乏一種系統思想。生物信息學可以從大量生物數據中提取有意義的生物知識，通過對已有數據的總結，進一步推測生物體的某些性質和變化趨勢，生物信息學為大量生物數據的整合提供了可能，與生物實驗一樣，是生物研究中的一種重要途徑。

三、生物信息學學生的培養

生物信息學是一門交叉學科，要求學生具有較好的分子生物學、計算機科學、數學和統計學素養，目前國內只有少數幾個學校設立了生物信息學本科專業，大部分的學生都是進入研究生階段才開始生物信息學的培養。在進入生物信息學專業前，本科階段可能接受過計算機、統計學、信息學、生物學等某一方面的教育，但要進行生物信息學的研究，大多需要補充其他方面的知識。

生物信息學研究可以分為兩類：第一，在深刻理解生物問題的基礎上，利用計算技術解決生物問題，第二，為生物學家提供性能更好的方法（算法）。理工科背景學生的生物知識較少，但是對于各種計算方法的原理和使用非常熟悉，對于這類學生的培養，第二類問題比較適合他們入門。在生物信息領域，有很多經典的分類問題。這些問題已經明確了分類目標，并且大都有通用的數據集。但是這類工作也受到了生物學家的質疑，因為大部分工作都是把已有的經典算法用在生物數據上，由于對生物問題不夠了解，最后成為只有做生物信息的人才看的方法。這也在一定程度上導致了部分生物學家對生物信息存在偏見，認為生物信息就是提出新算法，做一些數據庫。要想真正讓生物學家認識到生物信息學的重要性，就要以解決生物問題為根本出發點，即使是做預測方法，也要建立在解決生物問題的基礎上。做出更好預測方法的關鍵是深入理解生物問題并抓住關鍵特征。舉個例子，要把男生和女生分開，我們可以根據很多特征，比如身高、體重、頭發長短，雖然大多數情況下來說，男生比女生高、比女生重、比女生頭發短。但是只基于這些特征還是會造成很多的分類錯誤，因為這些特征不是男生女生差別的最根本因素。如果我們是根據性染色體來分，那正確率的提高就非常顯著了。在預測問題中，利用五花八門的方法并不是關鍵，如何能夠對生物問題深入了解并找到關鍵特征，才是最主要的。

作為一門新興的學科，大家對生物信息的了解還很少，很多人對它的定位也不同。但既然是生物信息，就是先生物后信息，可見生物的重要性。所以，在生物信息的研究過程中，對生物問題只限于表面地理解，勢必不能做出好的工作。只有對生物問題有了深入了解，才能發現其中的問題。能夠找到值得做的問題，可以說工作已經成功了一大半。當然，解決問題過程中也會有很多困難，比如發現了值得研究的課題，但在解決的過程當中發現某些數據無法獲得，或者某些技術超出了自己的能力范圍。在這種情況下，可以首先想想有沒有其它變通的辦法可以解決問題，如果經過慎重的考慮都無法找到，就要果斷的放棄。這里要強調一定要慎重考慮，不能遇到一點困難就放棄。

相比理工科背景的學生，生物背景的學生有著扎實的生物學知識基礎。但是如果是從本科階段直接進入生物信息學，由于還沒有進行過實驗操作，他們對生物問題的理解也很難非常深入。不管是理工科背景還是生物背景的學生，豐富的生物學知識都是進行好的生物信息學研究的前提。在培養學生時不可忽視對其基礎生物學知識的傳授和教育，并適當引導其對生物學問題的思考。生物學問題可以很大也可以很小。大的生物學問題任何一個懂得基礎生物學知識的人都可以提出，但也是最難解決的，比如到底是什么改變使細胞惡變，自身免疫病是如何形成的，心血管病糖尿病等復雜疾病是如何發生的，為何有人容易生某種病而其他人不易感。小的生物學問題就是各自領域的具體研究課題，比如表觀遺傳學領域的DNA去甲基化酶是否存在，基因表達調控領域的轉錄起始頻率是如何決定的，RNA領域的大量非編碼RNA的作用，蛋白修飾領域新發現的修飾如何調控蛋白的功能等等。在腦中提出并試圖思考一系列大大小小的生物學問題是對學生培養目標的第一步。這些問題的產生的前提是對生物學知識的熟悉掌握。然而在對學生培養的過程中沒必要也不可能告訴他們所有的知識，生物學知識教育的原則是為他們打開門，當他們思考問題的時候知道去哪里找到相關的知識。

另一方面，只有生物學基礎知識和問題是不夠的。很多問題在生物信息學產生之前就存在了，傳統的方法無法帶給人們問題的答案。人們一直期待新的方法去理解和解決這些問題。生物信息學的產生無疑提供給人們另一種思考生物問題的方式，為一些經典問題的解決提供了可能。例如最近的大規模的腫瘤基因組測序和分析使我們發現了很多新的腫瘤相關基因[2]。對于生物背景的學生，在教學中要把這樣的例子介紹給學生，生物背景的學生在理解信息學理論方面會存在困難。最初很難要求他們理解所有具體過程。但是至少要讓他們知道這些方法的基本原理，還有在什么情況下使用。這樣在以后的研究中遇到類似問題才能想到應該選擇什么樣的信息學工具去解決，在具體應用過程中加深對整個過程的理解。生物背景的學生如果想成為生物信息學專家，只會應用是不夠的，補充一些計算機、統計、信息方面的基礎知識是必不可少的。

生物信息學是一門仍處在快速發展之中的學科。還沒有一本教材能夠滿足生物信息學教學的需要，生物信息學立足于分子生物學、模式識別、計算機科學與技術、數學和統計學等學科，所以學生要先對這些學科的基本概念和系統有一個較為全面和直觀的認識，為日后的科研打下堅實的基礎。另外，培養過程中要包括大量的實例介紹，對一些重要的應用還加以詳細解剖，使得同學們不再僅掌握理論，而是能夠學會如何在實際工作中靈活應用這些理論。在此基礎之上，向同學們推薦一些最新的論文、期刊、參考讀物和相關的學術報告，讓同學們能夠切身感受到學科發展的前沿，培養學生的創新能力。21世紀是生命科學的時代，也是信息科學的時代。生物信息學在這樣的歷史條件下產生并壯大，它作為多個領域的交叉新興學科，對生命科學研究有著巨大的推動力。生物信息學是一門應用性非常強的學科，也是一門非常活躍的前沿學科，良好的教學效果必須以先進的內容體系為基礎，我們應時刻注意以科研促進教學，教學科研相長，使教學研究達到更高的水平。

[參考文獻]

[1]蔣彥等.基礎生物信息學及應用[M].北京：清華大學出版社,2003

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[論文摘要] 熒光PCR定量技術(Quantitative PCR)是一種新興的基因定位技術。這項技術靈敏、簡便、快速、不需使用放射性同位素，PCR完成后，通過測序儀的自動識別即可對待測DNA進行定量分析。在遺傳病，特別是一些以大片段缺失為主要突變類型的遺傳病診斷中，熒光PCR定量技術發揮了很重要的作用。

在早期的遺傳學分子診斷中，主要依賴于Southern Blotting，寡核苷酸雜交等技術。自1985年Saiki等首次描述聚合酶鏈反應(polymerase chain reaction，PCR)以來，PCR技術因為其靈敏特異，省時省力等諸多優點而受到了人們的高度重視，已經應用于生物醫學和化學等基礎研究的各個領域，并且成為醫學臨床和法醫學研究的強有力分析工具之一[1-3]。然而，近幾年來，研究者們不再滿足于得知某一特異DNA序列的存在與否，他們更著眼于對其進行精確的核酸定量。盡管把PCR作為一種定量的工具，在技術上還面臨著一些挑戰。熒光PCR基因定位技術是近十余年來興起的一種分子生物學技術，與其他定量方法相比，具有靈敏、簡便、快速、不需使用放射性同

位素的特點，在基因表達、傳染病和遺傳病的診斷等方面迅速得到了廣泛應用。

1 熒光PCR基因定位技術的原理

熒光PCR定量技術的主要原理為:在PCR前，通過化學方法在引物的5’端通過共價方式連接一個熒光分子。由于在進行PCR時，引物和待擴增模板5’端的堿基不需要完全匹配，熒光PCR引物和普通PCR引物一樣，能夠對待測模板進行指數擴增。擴增完成后，根據PCR的產量，將熒光PCR產物直接或按一定比例稀釋后，和內標、載樣緩沖液混合，在自動測序儀上進行電泳。在自動測序儀內激光的激發下，PCR產物上的熒光分子發出固定波長的激發光，被儀器內的光電管捕獲。根據PCR產物從開始電泳到經過光電管的時間，測序儀自動計算出相應產物的實際堿基數。不同泳道之間電泳速度的差別，通過各產物內混合的內標校正。同時，測序儀也自動標出相應產物的熒光強度，該數值就是熒光PCR定量技術對模板進行定量與定位的基礎。與非定量PCR分析方法不同，熒光PCR的操作程序有助于評估污染的情況，即測出污染的程度，即使陰性對照產生了正的信號，只要這些信號比實驗樣品的低得多，依據這樣的結果，至少可以推測出實驗中所得出的信號是真實的[4-6]。在一定程度上，熒光PCR消除了普通PCR過于敏感、假陽性率高的缺點。熒光PCR常用于研究發病機制、估計病毒的負荷量、監測臨床治療進展或用于診斷遺傳缺陷等。通過對靶基因量的檢測，將其與疾病的臨床表現、臨床分型以及各種標志酶的值聯系起來，為疾病的診斷和藥物治療監測提供科學的依據。目前，該技術已廣泛應用于多種遺傳病的診斷和產前篩查，如地中海貧血、兒童型脊肌萎縮癥、杜氏/貝氏肌營養不良、胖骨肌萎縮癥和各種染色體病等。

2 熒光PCR基因定位技術在遺傳病診斷中的應用

2.1 在α地中海貧血中的診斷作用

1988年，Chehab用兩對引物同時擴增α珠蛋白和β珠蛋白基因，并在這兩對引物上分別標記上羅丹明和熒光素。在紫外線的照射下，羅丹明產生紅色熒光而熒光素產生綠色熒光。在同一循環條件下PCR完成后，通過離心將擴增產物和游離引物分離，根據擴增后產物顏色直接判斷基因的缺失情況[7]。如產物為桔紅色，則說明α和β珠蛋白基因都得了擴增。如果產物為綠色，說明α珠蛋白基因缺失，只有顯綠色熒光的β珠蛋白基因得到了擴增。

2.2 在DMD/BMD中的應用

DMD/BMD(杜氏/貝氏肌營養不良癥)是最常見的致死性神經肌肉遺傳病。在男性中，其患病率約為1/3 500，為x連鎖隱性遺傳，其中73%為缺失或重復突變，新生突變占所有患者的30%。由于x染色體的隨機失活比例不同，約40%的DMD攜帶者不能通過血清CPKH活性診斷。1992年，schwartz將熒光PCR應用于該病的攜帶者診斷。他們采用熒光引物和測序儀分析位于肌營養不良基因內部的4對CA重復序列。測序儀可以鑒別2個堿基對長度的差異，能夠為連鎖分析提供更多的信息[8]。在以下情況時，連鎖分析有時不足以對攜帶者進行判斷:①CA重復不能提供信息，②家族成員不全，③新生突變或者嵌合體造成的連鎖分析失效，因此，他們還采用熒光PCR直接擴增肌營養不良基因外顯子，并用測序儀定量分析產物，將結果和連鎖分析一起作為判斷攜帶者的依據。通過以上方法，他們對43名可疑攜帶者進行了診斷。 轉貼于

2.3 在PGD的應用

植入前診斷(PGD)只能獲得非常有限的模版，而熒光PCR比溴乙錠染色要敏感1 000倍，因此，熒光PCR在植入前診斷中的應用已經有較多的探索。等位基因失擴增(ADO)和污染是植入前診斷所面臨的兩個主要問題，因此PGD需要檢測致病基因和連鎖分析進行聯合判斷。但是限于取材，PGD只能提供一次PCR的模版。熒光PCR由于高靈敏度和分辨率，適合對少量模版進行多重PCR擴增，在一個體系中同時完成對疾病基因的檢測和連鎖分析。Joycec采用熒光多重PCR對6種遺傳病:強直性肌營養不良(DM)、囊性纖維(CF)、脆性X綜合征、神經纖維化2型和顱面成骨不全癥進行了植入前診斷。在進行PCR的過程中都同時擴增了一個多態位點，以確定被擴增細胞的來源以及排除污染[9]。對于顯性遺傳病，多態位點還能夠減少ADO可能帶來的誤診。在他們進行的研究中，對14次妊娠進行的植入前診斷都得到明確結論，其中13例進行了胚胎移植，另有1例沒有檢測到正常胚胎。

總之，PCR技術在定量與定位領域中的應用已經逐漸由實驗室中的探索發展成為理解復雜的生物本質的一項關鍵技術。毫無疑問，在不久的將來，熒光定量PCR技術將以其精確的定量，簡單迅速的操作，合理的成本，在分子生物學、實驗醫學，特別是臨床醫學領域中得到更加廣泛的應用。

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篇6

關鍵詞： 病理解剖學；教學；研究；學科建設

病理學（pathology）是一門研究疾病的病因、發病機制、病理改變（包括代謝、機能和形態結構的改變）和轉歸的醫學基礎學科。病理學的研究方法分兩大類：一、人體病理學研究方法，包括：①尸體解剖（autopsy），即對死亡者的遺體進行病理剖驗，是病理學的基本研究方法之一。②活體組織檢查（biopsy），即用局部切取、細針吸取、搔刮和摘取等手術方法，從患者活體獲取病變組織進行病理檢查。③細胞學（cytology）檢查，是通過采集病變處脫落的細胞，涂片染色后進行觀察。二、實驗病理學研究方法，包括：①動物實驗，是運用動物實驗的方法，可以在適宜動物身上復制出某些人類疾病的模型，并通過疾病復制過程可以研究疾病的病因學、發病學、病理改變及疾病的轉歸。②組織培養和細胞培養，將某種組織或單細胞用適宜的培養基在體外培養，可以研究在各種病因作用下細胞、組織病變的發生和發展。病理學是基礎醫學和形態學科中重要學科，是醫學生成長為臨床醫生的重要環節，也是溝通基礎醫學與臨床醫學的橋梁學科，起著承前啟后的作用。作為高校病理學教師或者是附屬醫院病理學醫師，都要掌握病理學科中教學、診斷、研究這三方面的內容，全面發展。作為高校病理學教師，僅懂得教學、研究，不會診斷，這是不夠的，因單純病理教學是枯燥，乏味，沒有臨床病理實踐，就等于“無本之木，無源之水”。作為附屬醫院病理學醫師，僅懂得診斷、研究，不會教學，這也是不夠的。病理學科中教學、診斷、研究這三方面的關系相互滲透、相互交叉，有著密切的關系，是分不開的。以下是我個人觀點談一談教學與研究、教學與診斷、研究與診斷三者的關系：

一、教學與研究的關系：作為高校病理學教師或者是附屬醫院病理科醫師，病理學教學和研究活動是不能分離的。教師的任務不僅是教學，還有醫學科學研究工作。教師僅有教學工作，而不搞研究工作，即使這位教師教學水平有多高，也存在著明顯的弊端和缺陷，因為他帶出來的學生可能也只會教學，不會研究，這樣教師是一個不完整的高校病理學教師。只有病理學教學，還會做病理學研究工作的高校病理學教師，才是合格的高校病理學教師。因為教學與研究的關系是相互相成、相互促使，不能孤立存在的。比如：病理學教師在心血管病理方面，特別對冠心病、高血壓病的病因、發病機制及病理變化有很深的研究及理解，他們在給學生上心血管疾病這一章節的時候，就會得心應手，栩栩如生、生動活躍，增加教師自信心。教師的教學如果沒有一定的理論指導，沒有以研究為依托的提高和深化，就容易固守在重復舊經驗、照搬老方法的窠臼里不能自拔。這種教學與研究的脫節，對教師的培養和教學的發展是極其不利的，它不能適應21世紀高等教育教學改革的要求。因此，病理學教學與研究的關系是相輔相成、相互促進，不可分割，更不能孤立存在的。

二、教學與診斷的關系：作為高校病理學教師或者是附屬醫院病理科醫師，其診斷水平包括①尸體解剖診斷（autopsy）；②活體組織診斷（biopsy）；③細胞學診斷（cytology）。如果病理學教師或者是病理科醫師診斷十分正確，其病理學教學質量就會得到保證，學生的水平也就大大提高，這就是名師出高徒。反之，如果病理學教師或者是病理科醫師診斷不正確，其病理學教學質量就會得不到保證，學生的水平也就會大大降低了，教學質量越來越差，造成惡性循環。高校病理學教師或者是附屬醫院病理科醫師通過教學后，促使他們認真地學習、上網查找病理學教學用典型的大體、鏡檢、免疫組織化學及電鏡的圖片及資料，這樣也就會提高其病理診斷水平。高校病理學教師或者是附屬醫院病理科醫師，在醫院病理科實踐工作過程中，通過尸體解剖、活體組織檢驗及細胞學診斷，收集典型疑難的新病例，制作成多媒體課件，建立病理學圖庫，在網上，提供給病理學教師、病理科醫師及醫學生共享，也是給病理學教師、病理科醫師也是一個學習機會。醫學生可以隨時上網了解所學內容，擴展知識范圍，查詢最新醫學信息、網上檢索、網上答疑，網上交流已成為醫學生學習中不可缺少的一部分，只有這樣，才能大大提高教學質量。因此，病理學教學與診斷的關系是相輔相成、相互促進，不可分割，更不能孤立存在的。

篇7

田埂：這是個既可笑又無奈的問題，同時也是最基礎的問題，回答不了這個問題，就無法正確理解癌癥，更不能有效的預防和治療癌癥。

一般而言，病發生在哪個部位，就說是哪里的病，比如肝硬化發生在肝上，稱為“肝硬化”；心臟病發生在心臟，稱為“心臟病”。癌癥也是這樣劃分的，比如癌細胞發現在肝上，就叫“肝癌”，但是癌相較其它的病而言，似乎又不大相同，癌細胞可以產生和擴散到身體任何地方，癌癥也可以發生在身體的幾乎任何地方，從頭到腳，有細胞的地方就有可能長。

似乎沒有任何一種其它的病可能發生在我們身體所有的部位。那么癌就是一種“細胞病”了吧？那細胞出了什么問題呢？

研究者們為此不斷進行各種研究，雖然在一些特定的癌，如“慢性粒性白血病”的形成機理上取得突破。但是也沒能解釋普遍的腫瘤發生規律，而研究者們通過大量的研究，越來越傾向于一個答案，即腫瘤既不只是某個蛋白，也不只是幾個基因出了問題而導致的，而是“一大堆”的基因，“一大堆”的蛋白，而引起的“一大堆”的細胞功能都出了問題。

大眾健康：那么誰左右了這一大堆的基因，一大堆的蛋白呢？

田埂：科學家們傾向于我們通常所說的“基因組”，也就是所有基因的總和以及基因的排列方式的總和。腫瘤，被認為是一種基因組病。當發生腫瘤時，細胞的基因組發生了“突變”，這就是“病因”。細胞的基因組在自身復制或者被外界因素影響時不斷的產生突變，大部分的突變細胞都自然代謝掉或者被我們的免疫系統殺死了，只有極少的突變能夠躲過強大的免疫系統而生存下來，這些留下來的如果超越了細胞的周期限制，變成“不死”的細胞，進一步的獲得了不斷增殖的能力，而且有一些不安于留在原來的位置，喜歡到處流竄，一般都是先隨著血液和淋巴系統，轉移到近處的淋巴結，而后就可能到各個臟器去。

大眾健康：癌癥會遺傳嗎？

田埂：這又不是一個簡單的問題，無法直接回答“是”或者“否”，因為癌癥的類型太多了，病因也不單一。絕大部分的腫瘤并沒有十分典型的遺傳病特征，更多是符合“復雜”疾病的規律，也就是遺傳和環境相互作用的結果。而大約5%～10%的癌癥患者確實攜帶一些已知的遺傳因素，例如BRCA1和BRCA2突變導致的乳腺癌， BRCA1/2是兩種具有抑制惡性腫瘤發生的基因，在調節人體細胞的復制、遺傳物質DNA損傷修復、細胞的正常生長方面有重要作用。擁有這個基因突變的家族傾向于具有高乳腺癌發生率 ，通常發生在較年輕時，病人的兩側都生癌，且同時患有卵巢癌。遺傳性非息肉病性結直腸癌（HNPCC），是一種常染色體顯性遺傳病，與MSH2等基因突變相關。

2013年5月好萊塢明星安吉麗娜?朱莉（Angelina Jolie）自曝已經接受了預防性切除術，以降低罹癌風險。而真正的原因是由于朱莉母親給她遺傳了突變的BRCA1基因，因此患乳腺癌和卵巢癌的幾率都比較高，分別是87%和50%。近期朱莉又宣布已經切除卵巢，也是一種預防性切除。

大眾健康：癌癥有哪些診斷方式？

田埂：既然說是腫瘤，那么肯定有腫塊，但其實腫塊的形成可能是由于炎癥、寄生蟲、器官肥大等引起的，所以詳細的查體很重要，腫瘤的部位、形態、硬度、活動度及與周圍組織關系，同時進行區域淋巴結檢查。

影像學診斷影像學檢查對腫瘤的診斷起著重要作用。包括X線透視、攝片、造影、斷層掃描、超聲波檢查、放射性核素掃描以及選擇性血管造影等等，都可為腫瘤提供確切的定位診斷。其中PET-CT被稱為目前影像學的“終極檢測”，這一技術將PET與CT完美融為一體，PET是英文 Positron Emission Tomography的縮寫，全稱為正電子發射計算機斷層顯像，由PET提供病灶詳盡的功能與代謝等分子信息，而CT提供病灶的精確解剖定位，一次顯像可獲得全身各方位的斷層圖像， 具有靈敏、準確、特異及定位精確等特點，可一目了然的了解全身整體狀況，達到早期發現病灶和診斷疾病的目的。有了PET-CT的指導，可以進行個體化的放療，針對腫瘤組織大小位置特征，控制劑量，也可以更好的指導臨床手術。

手術或者活檢獲取病灶組織后，就可以進行酶學、免疫學、病理學的檢測進一步確認腫瘤的分型和特征。通過腫瘤組織里的蛋白和免疫學特征進行檢測，其中最重要的，或者說臨床上指導意義最大的是病理學的檢測。

病理學診斷病理學（Pathology）一詞，源于古希臘的詞根pathos （π？θο？），意思是“經驗”和“痛苦”的意思，-logia （-λογ？α）則是“報告”的意思，直譯過來就是“經驗報告”，也就是有經驗的人通過觀察到的現象和自己的經驗，給出的關于疾病診斷的描述。現代的病理學，是現代醫學和診斷學的最重要的組成部分。現代病理檢查是用以檢查機體器官、組織或細胞中的病理改變的形態學方法。腫瘤手術病理檢查的目的，一是為了明確診斷及驗證術前的診斷，提高臨床的診斷水平；二是診斷明確后，可決定下步治療方案及評估預后，進行綜合治療，提高治療水平。可以說現代的腫瘤治療，離開病理就是無根之水。而目前的腫瘤病理學已經進入組化、免疫組化、分子生物學及癌基因檢查的水平上。

分子病理學是通過研究來自器官、組織、體液中的分子來診斷疾病的學科。通過運用分子和遺傳學方法對腫瘤進行診斷和分類，設計和驗證對治療反應和病情發展有預測性的生物標記物，了解不同的基因對腫瘤的個體易感性，以及環境因素和生活方式對腫瘤發生的影響。近年來，隨著分子生物學技術的發展，各種“組學”數據的應用，特別是“高通量測序技術”在分子病理學方面的應用，為病理學家提供了前所未有的信息，通過這些信息可以為臨床提供更多的指導，特別是腫瘤分型、藥物靶點，以及預后等的指導，對腫瘤治療有非凡的意義。

大眾健康：有沒有分子病理學應用的成功案例？

田埂：2012年華盛頓大學的一位專門研究白血病的醫生Lukas Wartman自己不幸患上了這種癌癥。在化療和骨髓移植并未完全見效的情況下，他的同事們為他的腫瘤細胞及健康細胞進行了基因組測序并進行對比。發現FLT3基因的異常表達導致了這種疾病，而后輝瑞制藥免費提供了FLT3基因的抑制劑舒尼替尼，在有針對性的治療下白血病得到了控制。這就是分子病理學應用的最真實的案例。

大眾健康：癌癥能治愈嗎？

田埂：答案是肯定的。任何一種腫瘤，都不是無緣無故的發生，也不會無緣無故的“消失”。既然有病因，就應該可以治療。可是，患者被發現是腫瘤的時候一般已經太晚了，治療已經無效了。如果我們把身體比喻為一部機器，那么剛開始可能是螺絲壞了，而后因為螺絲壞搞得這個螺絲連接的部件壞了，部件壞又引發機器的部分功能出現問題，進而影響到整部機器報廢。腫瘤發現的時候，往往類似機器的重要功能出問題的階段，很難修好了，如果在螺絲壞的階段發現，那么大部分都能得到很好的治愈。所以癌癥是可以治愈的，關鍵是早發現早治療。

大眾健康：癌癥治療都有哪些方式？

田埂：雖然腫瘤的突變類型很復雜，但是通過科學家的不懈努力，腫瘤的治療方法也有了長足的進步。目前臨床上在使用的治療方法分為：手術、放射治療、化學藥物治療、靶向治療和生物治療等，其中前三種最為常見，也是目前腫瘤治療的“三板斧”。當然，中醫治療也是其中一種。

大眾健康：近年來，靶向治療和生物治療逐漸興起。那么什么是靶向治療呢？

田埂：靶向治療，是在細胞分子水平上，針對已經明確的致癌位點（可以是腫瘤細胞內部的一個蛋白分子，也可以是一個基因片段），來設計相應的治療藥物，藥物進入體內會特異地選擇致癌位點來相結合發生作用，使腫瘤細胞特異性死亡，而理論上不會波及腫瘤周圍的正常組織細胞。許多基于不同原理的靶向藥物已經得到了批準，包括：激素治療、信號轉導抑制劑、基因表達調節劑、細胞凋亡誘導劑、血管生成抑制劑、毒素傳遞分子等。

大眾健康：請列舉幾種成熟的靶向治療藥物及其治療的原理。

田埂：著名的費城染色體（ph染色體），指患者的染色體發生移位，表現為9號染色體長臂移至22號染色體短臂上，造成了兩個基因BCR和ABL兩個基因的融合。Bcr/Abl融合基因在大部分慢性粒性白血病（CML），部分急性淋巴細胞白血病（ALL），及少數急性髓性細胞白血病（AML）有所發生。Bcr/Abl融合基因，產生一種新的mRNA，編碼一種新蛋白，這種蛋白具有增強酪氨酸激酶的活性，改變了“一大堆”細胞功能，并抑制了凋亡的發生，所以，細胞就開始“瘋狂”擴增了。

格列衛（Gleevec），商標名為甲磺酸伊馬替尼，在體內外均可在細胞水平上抑制Bcr/Abl酪氨酸激酶，能選擇性抑制Bcr/Abl陽性細胞系細胞、費城染色體陽性的慢性粒性白血病（CML）和急性淋巴細胞白血病病人的新鮮細胞的增殖和誘導其凋亡。格列衛的出現，讓Ph染色體陽性的慢性粒性白血病得到了治愈。

選擇性表皮生長因子受體（EGFR，Epidermal Growth Factor Receptor），是表皮生長因子受體（HER）家族成員之一。HER家族在細胞生理過程中發揮重要的調節作用。EGFR信號通路對細胞的生長、增殖和分化等生理過程發揮重要的作用。EGFR表達于正常上皮細胞表面，而在一些腫瘤細胞中常過表達，EGFR的過表達和腫瘤細胞的轉移、侵潤、預后差有關。

易瑞沙（Iressa）或稱吉非替尼（Gefitinib）是一種選擇性表皮生長因子受體（EGFR）酪氨酸激酶抑制劑，該酶通常表達于上皮來源的實體瘤轉移性非小細胞肺癌（NSCLC），易瑞沙在黃種人EGFR陽性的NSCLC治療效果非常顯著，已經成為經典的靶向治療方案之一。

類似這樣的靶向治療藥物還有很多種，目前美國FDA審批了使用較多的靶向藥物（見圖示）。

大眾健康：這么說，靶向藥物的使用在臨床上比較成熟了嗎？

田埂：不是的，靶向藥目前在臨床上使用依然很有限，一則是分子診斷技術的普及度不高，二則靶向藥一般都比較貴，且一旦使用不能停藥，給病人家庭帶來很大經濟負擔。這一情況的改善需要國內原創藥物和仿制藥物研發的進步，也有賴于醫療保險體制的評估和改革。

大眾健康：再請您解釋下什么是生物治療。

田埂：生物治療是運用生物技術和生物制劑對從病人體內采集的免疫細胞進行體外培養和擴增后回輸到病人體內的方法，來激發和增強機體自身免疫功能，從而達到治療腫瘤的目的。

目前主要的生物治療過程是從患者的外周血中采集單核細胞（PBMC），然后送到GMP工作室內進行培養、擴增、誘導、行腫瘤抗原刺激，從而獲得能識別不同類型的免疫活性細胞，然后如同打點滴一樣分次回輸到患者體內，有效抑制腫瘤細胞生長、消除轉移病灶，達到預防和控制腫瘤復發和轉移的目的，實現延長患者生存期、提高患者生活質量的多重目標。

大眾健康：中醫治療在癌癥治療中可取么？

田埂：這是一個讓很多中國人糾結的問題。中醫中藥很大程度上是在調節免疫能力，而免疫力是抵御腫瘤最重要的環節，所以，我們也支持中醫通過調節免疫，間接可以治療癌癥的觀點。但是前提還是很好的、明確的診斷和合理的中醫治療。

篇8

在1956年美國召開的首次“生物學中的信息理論研討會”上人們提出了生物信息學的概念[1]。近幾年，隨著人類基因組計劃(HGP)的迅猛發展，各種數學軟件以及生物分析軟件的出現，將之前積累的大量不同生物基因序列、蛋白質氨基酸殘基序列、不同生物種屬之間基因序列、蛋白質以及結構序列的保守結構位點進行整合，并據此建立了龐大的數據庫系統。而對于這些數據的分析，必須依靠計算機分析技術的不斷發展，所以就形成了一門由生物科學、計算機科學、信息科學、應用數學、統計學等多門學科相互交叉的學科——生物信息學技術[2-4]。

生物信息學的基礎是各種數據庫的建立和分析工具的發展。迄今為止，生物學數據庫總數已達500個以上。歸納起來可分為4大類：即基因組數據庫、核酸和蛋白質一級結構數據庫、生物大分子三維空間結構數據庫，以及以上述3類數據庫和文獻資料為基礎構建的二級數據庫[7]。常用生物信息學數據庫[8-10]：

European Molecular Biology Laboratory(EMBL)——歐洲分子生物學實驗室http：//ebi.ac.uk/ebi_docs/embl_db/ebi/topembl.html

UK Human Genome Mapping Project-Resource Center(HGMP-RC)——英國醫學研究委員會所屬人類基因組圖譜資源中心 http：//hgmp.mrc.ac.uk/default.htm

SeqNet：UK Node of European Molecular Biology Network(EMBNet)——歐洲分子生物學信息網http：//seqnet.dl.ac.uk/default.htm

GenBank——美國國家生物技術信息中心(NCBI)所維護的供公眾自由讀取的、帶注釋的DNA序列的總數據庫http：//ncbi.nlm.nih.gov/Web/Search/index.html

National Center for Biotechnology Information(NCBI)——美國國家生物技術信息中心http：//ncbi.nlm.nih.gov/

DNA Databank of Japan(DDBJ)——日本核酸數據庫http：//ddbj.nig.ac.jp/default.htm

Genome Sequence DataBase(GSD)——美國國家基因組資源中心維護的DNA序列關系數據庫http：//seqsim.ncgr.org/default.htm

Online Mendelian Inheritance in Man(OMIM)——在線人類孟德爾遺傳數據庫http：//www3.ncbi.nlm.nih.gov/Omim/searchomim.html

European Drosophila Genome Project http：//edgp.ebi.ac.uk/default.htm

The Institute for Genomic Research(TIGR)——美國基因組研究所http：//tigr.org/default.htm

The Sanger Centre http：//sanger.ac.uk/default.htm

Swiss Institute of Bioinformatics(Expasy)http：//expasy.ch/default.htm

GenomeNet(Japan)http：//genome.ad.jp/default.htm

Australian National Genomic Information Service(ANGIS)http：//morgan.angis.su.oz.au/default.htm

Bioinformatics and Biology Resources on the Internet http：//aeiveos.wa.com/biology/index.html

List of other Genome Sites http：//hgmp.mrc.ac.uk/GenomeWeb/default.htm

Brunel University Online Teaching Programme http：//brunel.ac.uk/depts/bl/project/front.htm

Whitehead Institute for Biomedical Research(WI)http：//wi.mit.edu/

WICGR(WI/MIT Center for Genome Research)http：//www-genome.wi.mit.edu/

Cold Spring Harbor Laboratory(CSHL)——冷泉港實驗室http：//clio.cshl.org/

SMI(Stanford Medical Informatics)http：//www-smi.stanford.edu/projects/helix/

BNL(Brookhaven National Laboratory)——美國布魯克海文國家實驗室http：//genome1.bio.bnl.gov/

Weizmann Institute of Science——以色列魏茲曼科學研究所 http：//bioinformatics.weizmann.ac.il/

中國科學院上海生命科學院生物信息中心(BioSino)http：//biosino.org.cn/

北京大學生物信息中心(CBI或PKUCBI)http：//cbi.pku.edu.cn/

中國軍事醫學科學院情報研究所 http：//bmi.ac.cn/bio/

1 生物信息學在寄生蟲基礎研究中的現狀

隨著HGP的開展[11-12]，人體寄生蟲基因組研究也受到了廣泛的重視。1993年美國人類基因組研究中心對HGP 作了修訂，修訂后的HGP 將模式生物基因組列入了HGP的內容[13]，認為通過對較為簡單的模式生物基因組的研究，可為人類基因的功能鑒定提供線索，并可從簡單的基因組分析入手建立技術積累經驗。人體寄生蟲是一類結構較簡單的單細胞生物如原蟲或多細胞生物如蠕蟲[14]，是研究模式生物較理想的材料。因此，人體寄生蟲基因組計劃也已成為人類基因組計劃中模式生物基因組研究重要內容之一[15-16]。其中，基因序列測定和新基因的發現是人體寄生蟲基因組計劃的首要任務。目前應用生物信息學對下列人體寄生蟲基因組進行了研究[17-18]：

1.1 惡性瘧原蟲 基因組計劃開展較早，研究表明惡性瘧原蟲的基因組大小約30Mb，含15000～17000個基因。在GenBank 中已記載的惡性原蟲5031個基因順序資料中，有3755個為抗原/蛋白質的編基因序列。

1.2 利什曼原蟲 基因組大小約為35Mb，通過構建利什曼原蟲不同時期特異性cDNA文庫和長片段基因組文庫，已經獲得了2000多個EST 序列。

1.3 美洲錐蟲 基因組大小為55 Kb，已建立了標化cDNA 文庫，BAC 文庫和YAC 文庫。現已完成了7000個EST序列的測定，3號和4號染色體序列已測定。

1.4 絲蟲 基因組大小為100Mb(以馬來絲蟲代表)，至目前為止，在GenBank 中EST 序列已達到16500個，鑒定出新基因6000個，占預測基因總數的1/3。

1.5 碩大利什曼原蟲 已有約500個EST 序列進入數據庫，均是從含有引導序列的全長cDNA的5端測出的序列，對利什曼原蟲的目標是測出至少1500個新序列。

1.6 血吸蟲 基因組大小為270 Mb，估計基因數為20000個。血吸蟲基因組計劃始于1995年，早期研究工作主要是新基因的發現和繪制低分辨率的物理圖譜。目前在GenBank中已有的血吸蟲基因EST序列超過45900條，3500 個新基因已被鑒定，占基因總數的15%。

2 生物信息學在包蟲基礎研究中的應用前景

包蟲病是一個世界性的流行病，其防治工作倍受各國研究者重視。包蟲生活史復雜，同一包蟲的不同種株，以及在同一種株的不同發育階段，不同組織，甚至隨著環境的改變，其基因表達變化很大。目前有關包蟲的研究還不是很多，研究資源主要集中于研究包蟲單個基因的序列及其功能，隨著后基因組時代的發展，以及生物信息學的興起，包蟲的研究將從單個基因和功能向全基因組和功能研究轉變，從局部向整體轉變，從而使有目的地大規模研究疫苗和藥物相關基因成為可能。

目前，應用生物信息學在對血吸蟲的基礎研究中取得了很大的進展。這便給了我們一個提示，可以應用生物信息學對包蟲進行基礎研究。首先，可以通過生物信息學的相關網站得到目前已知的包蟲的基因或蛋白序列。目前報道包蟲的核酸序列共11106條[美國國立生物技術信息中心(NCBI)數據庫]，見下表：

核酸序列線粒體

內核酸線粒體

外核酸總核酸

序列數Nucleotide5625321097相關EST01000210002GSS077 之后可以通過生物信息學相關工具做以下工作[19]：

2.1 基因功能預測 一個新基因得到后，接下來的工作就是尋找該基因的功能。序列同源比較是預測基因功能的第一步。利用同源比較算法，將待檢測的新基因序列從DNA和蛋白質序列數據庫中進行同源檢索后，就可以得到一系列與新基因同源性較高的基因或片段。這些基因和片段的已知功能信息就為進一步分析新基因功能提供了具有相當參考價值的導向。最主要的生物學數據庫是核酸、蛋白質序列數據庫及其三維結構數據庫[20]。

2.2 尋找蛋白質家族保守序列 通過同源檢索，尋找新基因中包含的該蛋白質家族的保守序列，為進一步深入研究其功能作好準備。多重序列同源比較，被用來尋找基因家族或蛋白質家族中的保守部分[21-22]。由于保守部分常常與家族成員的功能密切相關，蛋白質家族數據庫能夠幫助科學家更好地認識基因的功能。最具代表性的蛋白質家族保守序列的數據庫有PRINTS、BLOCKS、Sbase 和Prosite等。這些數據庫可以幫助我們把新基因所屬的蛋白質家族及其保守部分找出來，并提供該家族其他成員的結構和功能信息[23]。

2.3 蛋白質結構的預測 如果一個可能的新基因通過同源檢索后沒有同源性，就成為孤獨基因了。孤獨基因可以通過結構同源比較，尋找結構同源的基因或直接預測其高級結構來推測其可能的功能。有很多蛋白質高級結構數據庫提供結構同源比較的檢索[20]。

目前，在后基因組時代，研究者們面對的不僅是序列和基因，也有越來越多的完整基因組。對不同種株包蟲基因組之間的比較性研究很可能會得到大量有用信息，而對同一種包蟲生活史不同階段基因組的比較性研究可能會使人們對于該物種的認識更加深入。因此，隨著生物信息學的迅速發展和后基因組計劃的深入，包蟲的基礎研究必將得到極大地發展。人們能夠期望從對基因和基因的生物學功能研究著手，發現更有效的抗包蟲的藥物靶位或疫苗[24-25]，并為徹底揭開包蟲的奧秘以及有效的治療與預防包蟲病打下基礎。

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篇9

【關鍵詞】整體醫學；基因組；中醫心理學；中醫基因組學

1整體醫學

整體醫學是現代社會正在興起的一種醫學體系，將醫學看成一個有機整體，從整體上來認識醫學的性質、對象和目的。整體醫學與傳統中醫藥學在外表近似，但是本質有所不同。整體醫學從本質上說，是一種系統論。整體醫學就是用整體觀認識醫學的各個要素。而整體醫學的整體觀是建立在現代科學技術所認識的所有聯系的基礎上，從科學的長遠發展上來說，這是一種弱整體觀，一種綜合論，理論基礎是還原科學觀。

醫學的發展大致經歷了三個時代，即經驗醫學時代、實驗醫學時代和當前的整體醫學時代。經驗醫學時代為自然哲學醫學模式，實驗醫學時代為生物醫學模式，而整體醫學時代為生物-心理-社會醫學模式。當今醫學的特點是處在實驗醫學時代向整體醫學時代的過渡時期，整體醫學的理論體系尚未正式形成，但已具雛形。現代的整體醫學是現代科學技術尤其是生命科學發展的結果，但是生命科學——基因組學正在走向完善的基因組聯系，將來的發展必然在基因組的普遍聯系上證明中醫的基本理論，所以隨著基因組學的整體化發展，以及中醫學的跨越式發展，現代整體醫學必然走向更完備的、以中醫學為核心的整體醫學。

2中醫學現代化

整體醫學的崛起給中醫藥學國際化帶來了機遇，整體醫學與中醫藥學的關系是十分密切的。從理論體系看，整體醫學的理論與中醫藥學的學說實際上是相通的。如《黃帝內經》中就提出“人與天地相參”的觀點。

中醫藥學其實就是一門完整的整體醫學。中醫學有著對人體自身整體性及人與自然、社會環境相統一的認識。但是中醫學又是一門模糊的整體科學。《黃帝內經》建立于二千多年前，是古人觀察人體與自然所建立的整體醫學，其本質就是結構與功能相統一的整體觀，但是由于社會發展水平和極端落后的科學技術條件的限制，這個時候形成的整體只能是粗略與模糊的。隨著時代的發展，由于封建禮教的限制，加之受中國哲學觀重用輕體、重道輕器價值取向的影響，人們開始疏于人體具體的形態和結構，歧視人體解剖，對人體的細節和局部方面未做較深入的剖析研究，隨之《內經》的結構功能統一的整體觀逐漸演變為單純的功能性的整體觀。由于缺乏了結構和形態的支持，不能得到有效的可見的物質證據來說明自己的科學性，本身也缺乏創新發展，所以隨著以結構為主的現代醫學的發展，中醫學屢次受到打擊和排斥。

中醫藥學的發展必須從《黃帝內經》的整體思想開始做起，真正認識整體的本質，結合現達的科學技術尤其是分子生物學技術，發展新時代的完整的結構與功能統一的整體觀。所謂中醫現代化就是用現代語言和科學技術重新描述人與自然、人與社會平衡條件下的人整體的運動規律。

當代分子生物學在迅猛發展，借助電子計算機技術處理大量數據，基因組學得到了極大的發展。在足夠的時間內，基因組學很可能走向整體，最后可能在基因的相互聯系中發現了中醫的陰陽五行所存在的基因證據，這時候中醫就會被分子生物學所吸收，現代的整體醫學就可能吸收了中醫藥學的優勢發展成為完善的結構與功能統一的整體醫學，中醫不再是中國的中醫了。這是好事，但是對于國家和民族，對于中醫學的發源地，我們將失去一次崛起的機會。

3整體的含義

中醫學是整體科學，西醫學是還原科學。中醫現代化首先必須是基礎理論的現代化，而基礎理論的現代化又以整體為前提，整體觀的現代化為首要。以前中醫現代化的失敗在于從傳統的功能整體觀方法論上而不是從整體的根本意義上看待現代化。而西醫也是從自身的方法論上看待中醫，所以在這種前提下根本的中西醫結合是不可能的。

整體是物質的結構與功能的統一，兩者互相依存、不能分離，結構是功能的基礎，功能是結構的展現。整體是局部的整體，局部是整體的局部。整體是物質形、氣、能的統一，是結構與功能的統一，是一種客觀實在。

任何個體都是由兩種以上的物質要素混化而成的。這一混化物可以呈質地均勻無別的氣態，也可以呈實體存在的實體態。前者固然是一體，后者，盡管它的實體組成部分可以形形，各部分的功能也可千差萬別，但該實體物的氣卻遍布全體、貫穿內外，使組元形成有機聯系的和諧整體。這里所說的整體，指形成氣的時空結構而言，它是維系氣獨立性、特殊性的根本，也可把整體理解為氣的結構模式。譬如，設某模式為特殊的比附，這種特定的形狀結構的性質是不受其所占位置的大小影響的。因而時空結構模式一旦形成，不僅可以使全部事物的各個部分都處在同一結構上，而且這一整體特以滲透到所屬各個局部中去，使在這一整體中的局部組元可以體現整體，這是與組元作為獨立存在物的根本區別：①整體的實在性。②整體的聯系性：任何整體都在和其他整體處在密切的聯系當中，聯系是這個整體存在的必然條件，沒有聯系便沒有這個整體存在的必然性了。③整體的層次性：任何整體都是大的整體的一個組成部分，而這個整體有包含了小的層次的整體，小的局部組成。④整體規律的類似性：一物生來有一身，一物自有一乾坤。每個整體都是從類似規律演化而來，從無極演化，有太極，從這太極演化陰陽，以至這一整體全部。⑤整體的進化性：宇宙從無極逐漸演化太極，以至現在的萬物，在發展至人這個宇宙最高級的生命個體，便是整體演化的最好的證明。

氣是中醫學的核心。現代醫學是從有形的結構上研究，形是氣所聚，形散為氣，氣是形的場，形氣是統一的。氣是整體的體現。那么從形氣理論的兩種醫學也是可以統一的。

整體性是貫穿人體宏觀和微觀的根本。從宏觀逐漸微觀，每一層次都是結構和功能的統一，每一層次都服從統一的整體性，而整體性是每一層次運動聯系的根本。這個的整體規律就是中醫基礎理論，這個規律指導著每一層次的運動和相互作用。

4建立中醫基因組學

基因組是現代生物學還原到分子的體現，由此生命科學開始轉向整體科學。現在的功能基因組學就是這一轉向的體現。基因組是整體科學與還原科學的交匯點。

基因組是人體的微觀信息調控中心，更體現了人體的整體性。它是人的精氣的凝聚態，含有生命的全部信息。宏觀人體整體和微觀的人體基因組整體性是統一的和同源的，基因組整體是由五臟功能模塊組成，這五臟又有亞細的模塊組成，這亞細的模塊又有更微小的基因模塊組成，各個大模塊亞細模塊之間存在協調的相互關系，這個關系就是微觀經絡系統。基因功能模塊由相應的基因組成，基因組整體是結構和功能統一的整體。建立中醫特色的基因組學是為了完善中醫藥學理論，發展整體醫學。建立微觀基因組整體辨證論治，并沒有否定傳統意義上的辨證論治觀，而是將其發展一步，深入到基因組整體內部，將整體觀深入到基因組整體中，將宏觀整體辨證和微觀基因組整體辨證結合起來，建立了一個從外至里、從里至外的整體的辨證論治觀，建立宏觀和微觀統一的整體的辨證體系。這才是科學的完整的辨證論治觀。

建立中醫基因組學是為了在基因研究的基礎上，結合證候研究，證明中醫證候理論的正確性；進而在分子基礎上證明中醫臟腑經絡理論的正確性，最后深入基因組研究，深入了解基因組所蘊含的生命本質以及生命的發展。

中醫基因組學的建立是中醫現代化走向未來的一個關鍵點，整體科學與還原科學都在這一尖端領域進行著研究，而中醫學進入這一領域，一可以完善自己的理論體系，解譯基因組所包含的全部生命信息，促進人類的健康事業；二則可以引導還原科學的整體化演變。

5中醫心理學的發展

這是中醫心理學與現代心理學結合的關鍵點。也是中醫現代化的另一個關鍵點。

中醫心理學原來是中醫學的一個分支，以心理的整體功能為本體論述人的心理的，講的是人的先天功能。傳統中醫學建立在遠古極端落后的社會經濟條件下，人們看不出人的社會本質和社會發展，而現代社會條件下，人的心理與健康都受到了社會的極大影響，發生了很大改變，中醫心理學也必須隨時代的發展而發展。

現代心理學是以人的大腦的具體結構為生理基礎，論述人在社會中的各種行為性格等，這是人的后天功能，對人們的各種行為意識均有科學的描述。但是現代心理學沒有與人的整體功能結合在一起，沒有指出人的根本的社會本質，所以其發展也是有局限的。現代心理學是建立在還原論基礎上的，而人的心理是整體的，所以它本身具有很大的缺陷。

人的各種語言、行為以及意識思維等都是在人的元神的支配下進行的，元神是最根本的自我。而心理的進行是在社會背景條件下的，一切心理行為都有社會背景的，社會背景形成了人的心理模塊、人格模式，人格模式下的元神系統構成了人的社會自我，心理的行為是在元神的支配下通過心理模塊進行的，以此結合這兩個心理學，可以從根本上解決人的心理問題。佛學對人的心性理論有深刻認識，但是借鑒之前必須徹底拋棄佛學所具有的唯心思想，心性理論中性與元神相關，而心與元神、元神支配下形成的人格模式有關。

元神可以接受信息，加工、儲存、提取信息，發放信息三個方面。人出生時意識是白凈的，但是在人從出生開始，人就在不斷接受信息，在一定社會文化背景下不斷學習，不斷加深信息，積累信息，使元神中的信息不斷強化與激活而得到強化，最終形成了比較固定的人格參照模式。這個模式一旦形成，就形成了新進入信息的文化背景，形成了人各種意識、行為的模板，形成了特定的性格模式。人的性格模式是在元神支配下形成的，但是性格模式一旦形成就對人的元神人的生理發生作用，形成了人的后天行為的文化背景和模式。人的性格模式與人的后天社會文化環境有很大關系，它也不是固定不變的。

中醫心理學和現代心理學是功能與應用的結合。元神是人的整體功能，人的五臟情志、七情等都是人的元神功能的一個方面，但是這些情志的發生必然受到人的性格模式的影響，性格模式又決定了情志的發生模式。中醫心理學和現代心理學都是不完整的，各講述了人心理的一個方面，結合起來才是真正的人的心理整體過程。

人的心理在當今社會是一個比較陌生的領域，佛學、現代心理學、中醫心理學都有各自的認識，但是它們又不是完全的，正確的認識是將它們結合起來，建立科學的辨證唯物主義的整體的心理學體系。現代中醫心理學的建立不但解決了人的意識的根本問題，促進人類的心理健康發展，而是還對社會的發展有很大的潛在的作用。

6結論

篇10

[關鍵詞] 骨肉瘤;Survivin;Livin

[中圖分類號] R738[中圖分類號] A[文章編號] 1673-9701(2009)24-26-02

Expression of Survivin and Livin in Human Osteosarcoma and Its Significance

YANG BaojunWANG Guizhi

Medical Group General Hospital of Pingdingshan Coal Leveling Industry,Henan 467000,China

[Abstract] Objective To investigate the expression of survivin and livin in human osteosarcoma. Methods The clinical pathological data of 38 cases of osteosarcoma and 20 cases of osteochondroma were studied retrospectively and the statistical analysis was made of the results obtained by use of immunohistochemistry. Results The expression rates of survivin and livin in osteosarcoma was 44.7%(17/38) and 55.3%(21/38),respectively. The expression of survivin and livin was correlated with Enneking surgical staging. Its expression rate in Enneking surgical staging Ⅰ-ⅡA was significiantly lower than that in staging ⅡB-Ⅲ(P

[Key Words] Osteosarcoma;Survivin;Livin

隨著腫瘤分子遺傳學與分子生物學的發展,凋亡作為一種程序性細胞死亡,廣泛參與細胞的各種生理、病理過程,不僅對細胞發生、分化和維持機體穩態都有很重要的作用,而且還可以通過清除變異的細胞和改變基因表達阻止細胞發生轉化。因此,如果凋亡被抑制,基因發生突變的細胞就會得以繼續生存,從而通過突變導致腫瘤的發生和發展。本文采用免疫組化方法研究凋亡抑制蛋白Survivin和Livin在人骨肉瘤組織中的表達及其臨床意義。

1材料與方法

1.1材料

收集河南省平頂山市平煤醫療集團總醫院病理科1998～2007年診斷骨肉瘤病例38例,術前均未進行放療和化療,其中男性23例,女性15例,年齡7～43歲,平均年齡21歲,所有患者均手術治療,診斷明確,另選取20例骨軟骨瘤標本作為對照組。兔抗人Survivin多克隆抗體購于Labvision生物公司(Rb-6),兔抗人Livin多克隆抗體購于武漢博士德生物公司(BA1743);免疫組化SP試劑盒及DAB顯色試劑盒均購自福州邁新生物技術公司。

1.2方法

免疫組化染色采用SP法,4μm厚切片,EDTA抗原修復液進行抗原修復。所用抗Survivin抗體濃度為1∶100,抗Livin抗體濃度為1∶50。染色步驟按說明書進行,DAB顯色,蘇木素復染,透明封固,骨軟骨瘤對照組與骨肉瘤組在相同條件下同時處理。

1.3陽性結果判斷

以胞核和(或)胞質出現黃色或黃棕色染色為陽性細胞。隨機觀察10個高倍鏡(400×)視野,每個視野計數100個細胞,共計數1000個細胞,陽性表達細胞數50%為3分(如封三圖4和圖5);陽性強度黃色為1分,棕黃色為2分,棕褐色為3分。將細胞陽性率與染色強度積分相乘:0分為表達陰性,1~3分為表達弱陽性,4~9分為表達強陽性。

1.4統計學處理

應用SPSS10.0軟件進行統計學分析,進行x2檢驗。

2結果

骨肉瘤中Survivin和Livin的表達:Survivin和Livin均表達于骨肉瘤細胞漿內,Survivin和Livin在38例標本中陽性率分別為44.70%(17/38)和55.30%(21/38),Survivin和Livin的表達與患者年齡、性別、骨肉瘤亞型無明顯關系,但與Enneking外科分期有關,Ⅰ～ⅡA期與ⅡB～Ⅲ期腫瘤表達率差異明顯(P

3討論

骨肉瘤是原發于骨組織的最常見的惡性腫瘤,發病年齡多位于11～20歲,其次為21～30歲。此類腫瘤惡性程度高,常危及患者生命。隨著20世紀90年代基因治療的興起,開辟了腫瘤治療的新途徑。凋亡抑制基因,是一類對腫瘤細胞起抑制作用的基因。細胞的過度增殖和/或細胞凋亡受到抑制在腫瘤的發生與演進過程中發揮了重要的作用。IAPs是一組caspase抑制蛋白,在人類中包括8個成員:c-IAPl,c-lAP2,NAIP,XIAP,Ts-IAP,Apollon,Survivin和Livin,通過BIR結構與caspase結合并抑制caspase活性,發揮抗細胞凋亡的作用[1]。其中Survivin和Livin是IAP家族中新發現的兩種蛋白,兩者都可以直接或間接抑制caspase凋亡信號轉導過程中的起始分子caspase-9的活化、活性以及效應分子caspase-3/-7的活性而阻斷凋亡的發生過程[2,3]。另外,Survivin在有絲分裂期與紡錘體上的微管蛋白作用而調節細胞分裂,在G2/M期高表達,而在G1和S期迅速降解[4]。Survivin和Livin的表達具有特異性,在絕大多數分化成熟的組織(除胎盤等)不表達或低表達,而在胚胎組織以及大多數實體瘤組織中高表達[5,6]。

本研究中,Survivin和Livin均表達于骨肉瘤細胞漿,少量可見細胞核表達,同時有人發現Survivin胞核表達在部分腫瘤中臨床意義高于細胞漿[7]。Survivin和Livin在38例標本中陽性率分別為44.7%(17/38)和55.3%(21/38)。Survivin和Livin的表達與患者年齡、性別、骨肉瘤亞型無明顯關系,但與Enneking外科分期有關,Ⅰ～ⅡA期與ⅡB～Ⅲ期之間腫瘤表達率差異明顯(P

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