基因组学的概念范文

导语：如何才能写好一篇基因组学的概念，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

篇1

一直以来，学术界对Ethnomusicology有着多种不同的理解和翻译，有称“民族音乐学”的，有称“音乐人类学”的，还有称“音乐文化学”的。对此，大家在著书立说时往往不加区分，各取所好，混为一谈，窃以为，这种现象在其他学科是比较罕见的。

学科名称通常反映的是该学科的研究对象、理论基础、视域范围和研究方法等。Ethnomusicology多名称混用的状况使得大家对该学科的内容、范围和研究方法等产生了模糊认识。一方面，多数学者将民族音乐学与音乐人类学、音乐文化学等同起来，视为同一学科；另一方面，少数高校同时招收民族音乐学和音乐人类学、音乐文化学等专业方向的学生，这委实令人颇为费解。那么，民族音乐学与音乐人类学和音乐文化学到底是不是一回事；有什么区别；有无区分或统一的必要；如要区分，又当如何进行？本文主要就这几个方面问题与业内同行进行探讨。

一、Ethnomusicology的出现及多名称并存现状

众所周知，“Ethnomusicology”一词源自于荷兰学者吉卜•孔斯特（Jaap Kunst）的个人创造。1950年，吉卜•孔斯特在阿姆斯特丹出版了他的著作《民族音乐学》，该书将“Ethno”（氏族、种族、民族，或泛指人）与“musicology”（音乐学）进行组合，创造了Ethnomusicology一词，并得到了西方学者的普遍认可。毫无疑问，“Ethnomusicology”的中文译名当为“民族音乐学”（也有人译为“人类音乐学”）。但由于音乐界对是否该用“Ethnomusicology”这个词本身就存在很大争议，致使大家在对该学科的认识上存在着分歧。

早在20世纪80年代以前，音乐界就出现了Vergleichende Musikwikwissenschaft（比较音乐学）、musical folklore（音乐民俗学）、Anthropology musicology（音乐人类学）、Cultural musicology（文化音乐学）等诸多名称。然而随着该学科研究领域的不断拓展，研究内容变得更为宽泛，学科命名也就变得越来越复杂。如何准确地界定该学科名称，成了当前世界音乐领域的一大难题。在当今中国就有民族音乐学、音乐文化学、音乐人类学、中国音乐学等多个名称。

回顾历史，中国最早接触、学习、研究民族音乐学的是王光祈先生，其时为“比较音乐学”。自上世纪20年代王光祈先生率先将“比较音乐学”引入中国，到1980年“南京会议”①中国“民族音乐学”的确立，国内学者对Ethnomusicology的学科名称一直存在着较大争议，至今没有统一。

在我国最早将Ethnomusicology一词译为“民族音乐学”的是上海音乐学院的罗传开先生。“南京会议”之后，这一名称逐渐为国内大多数学者所接受，并流传开来。如，伍国栋将其论著定名为“民族音乐学概论”，杜亚雄有本书叫《20世纪民族音乐学在中国的发展》。但这一名称受到了西方和中国相当一批学者的反对。管建华经常使用的是音乐人类学，出版有《音乐人类学导引》、《音乐人类学的视界――全球文化视野的音乐研究》等，并将音乐人类学与音乐教育结合起来进行研究；持相同观点的还有杨沐，杨沐在《漫谈音乐人类学的定义与范畴》一文中明确将“‘音乐人类学’作为本学科的中文名称”②。而蒲亨建等人使用的是“音乐文化学”。同时，蒲亨建认为，民族音乐学，音乐人类学和音乐文化学等“均名异而实同”③，这在一定程度上代表着当前中国音乐理论界的普遍看法。

从近20多年国内外情况来看，西方学者对Ethnomusicology的学科命名和界定似乎已不感兴趣，他们将研究重点更多地指向借鉴、吸收其他学科的概念、理论与方法，努力拓展研究的方向、范围和课题，以适应该学科的发展需要。同时，国内学者在经过一段时间争辩之后，或淡而忘之，或倦而厌之，很多人都觉得该学科发展得实在太快，所有争论都不会有什么结果，以致避而不谈了。

二、Ethnomusicology历史演变及其受东西方文化差异的影响

关于Ethnomusicology历史演变过程很多论著（文）均有记载，在这里我不想多说。我想讲的是这样一个事实：任何一件事物都不是一成不变的，Ethnomusicology也是这样。随着研究内容、范围、方法的不断拓展，该学科已与其本体渐行渐远。在与不同学科进行“联姻”的过程中，Ethnomusicology已经逐渐脱离其“母体”，孕育出了许多新的不同学科。在今天之中国，该学科目前已从单一的民族音乐理论研究，延伸到学科方法论、音乐民族志、音乐文化区划、跨文化比较研究、中国域外传统音乐文化、城市民族音乐学以及计算机辅助民族音乐学研究等众多领域。学科研究内容的不断扩大，使Ethnomusicology早已突破了原来留予的狭小空间，扩展到一个新的研究层面。

在Ethnomusicology的历史演变过程中，东西方的文化差异起着决定性作用。

我们都知道，音乐是人类所特有的一种文化现象，音乐成为人类生活不可或缺的组成部分的主要根源是人类文化，不同的文化必然会产生不同的音乐。陶玛（美）在《文化变迁中音乐的纯洁性》一文中就指出，音乐事实上可以将其描述为一种“非言语的交流方式并由该文化的成员们所实践，它是宗教、语言和生活方式所勾画的一种文化”。

东西方由于其历史发展和文化背景的不同，使得它们在风俗习惯、、思维方式、道德观、价值观等方面存在很大的差异。民族音乐学起源于欧洲，承载着西方文化特性，深受西方思维习惯、研究方法、历史进程和文化传统等的影响。回顾历史，民族音乐学的前身比较音乐学，是与西方文化侵略和对“欧洲文化中心论”的批评相伴而生的。在研究视角上，它将音乐与文化割离开来，进行物理的而非文化的研究，体现了西方人具体而微的分析型思维习惯。“民族音乐学”取代“比较音乐学”的事实背后是东方文化的综合型思维模式。由于东方文化的整体性特性，东方文化中的音乐与生活融为一体，使西方学者在对东方的音乐进行理解时出现了障碍，渐而将研究视角探向了产生音乐的环境和文化。

就民族音乐学在中国的发展状况来说，我们也不难从中看出一些端倪。比较音乐学被王光祈先生传入中国以后，由于该学科当时只对“音乐本体”进行研究，忽视了音乐与环境之间的相互关系，这种片面性的思维方式与东方人综合型模式是有冲突的，或者说，不符合东方人的思维习惯。笔者认为，这可能也是比较音乐学未能在中国发展起来的重要原因之一。相反，民族音乐学对“音乐”与“文化”普遍关注的综合特性与东方文化在本质上是一致的，很快受到了国内学者的普遍响应。在近20多年的学术讨论和研究实践过程中，中国民族音乐学研究一直秉承中国传统音乐理论，在翻译、借鉴西方比较音乐学和民族音乐学成果的基础上，努力构建本民族音乐学理论体系，先后出版了一批有影响的民族音乐学专著、译著和论文，逐渐形成了有别于国外民族音乐学的独特风貌。

既然民族学、人类学和文化学的研究目的和方法有着严格的区别，那么以这三门学科为基础的民族音乐学、音乐人类学和音乐文化学也理应当是有所区分的。

此外，我们还应当看到，西方一些学者在使用和理解Ethnomusicology一词时其实是有所区分的，他们通常将侧重于对音乐本体研究的称为“民族音乐学”，侧重于人类学研究的称为“音乐人类学”，而将侧重于音乐所处文化环境研究的称为“音乐文化学”，并不像国内音乐理论界那样混为一谈。

四、结论

我国的民族音乐学、音乐人类学和音乐文化学均源自于Ethnomusicology，这是无可争议的，但由于研究者的不同知识背景，该学科的研究逐渐迈向了不同的学科领域，其研究目的、研究对象和研究方法已发生了很大变化。因此，在翻译英文文献时，应当根据其研究内容、目的、方法等的不同翻译成不同的名称，而不应统一译为某个中文名称；而在撰写中文论著（文）时，则应当脱离Ethnomusicology的本义，根据论著（文）的内容来合理确定名称。如果硬要让我从中作唯一选择的话，由于文化的多维和复杂特性，我个人认为采用“音乐文化学”这个词可能更为确切。

参考文献

[1]洛秦.《音乐中的文化与文化中的音乐》[M].上海：上海书画出版社，2004.8.

[2]伍国栋.《民族音乐学概论》[M].北京:人民音乐出版社，1997.3.[3]（智利）E•格雷贝.《音乐人类学》[M].《民族民间音乐工作指南》.孙国荣译，北京:中国文联出版公司，1994.

[4][英]A.R拉德克利夫―布朗.《社会人类学方法》[M]，夏建中译，济南：山东人民出版社，1988.

[5]洛秦.《音乐人类学的历史与发展纲要》(续一)[J]，上海:《音乐艺术》，2006(4)：87-95.

[6]杜亚雄.《欲澄清学术理念 先搞清术语概念》[J].北京:《中国音乐》，2006(3):1-4.

[7]蒲亨建.《对我国音乐文化学研究现状的初步思考》[J].北京：《中央音乐学院学报》，2005(4):p95―p98.

[8]杜亚雄.《20世纪民族音乐学在中国的发展》(上)[J]，《乐府新声》，2002，(3):p26―p29.

[9]宋祥瑞.《中国民族音乐学研究的历史与问题――兼论当代的“接轨情节”与中国现代学术的性质及任务》[J].武汉：《黄钟》，2001(2).

[10]杨沐.《漫谈音乐人类学的定义与范畴》[J].北京：《音乐研究》，2000，(3)：p81―p87.

①1980年，由民族音乐学家沈洽、高厚永、赵后起、杜亚雄等人组织策划，在南京艺术学院举办了“全国民族音乐学学术讨论会”。会议首次采用“民族音乐学”这一国际性学科概念。音乐界一般习惯地将这次会议简称为“南京会议”．

②杨沐．《漫谈音乐人类学的定义与范畴》[J]．音乐研究，2000(3)，p81―p87．

③蒲亨建．《对我国音乐文化学研究现状的初步思考》[J]．北京:《中央音乐学院学报》，2005（）：5―p98．

④伍国栋．《民族音乐学概论》[M]．北京:人民音乐出版社，1997．3，P14．

⑤赵宋光．《音乐文化的分区各层构成描述:关于音乐文化学学科建设的目标、方法、步骤的若干建议》[A]．赵宋光文集[C]．广州:花城出版社，2001．

⑥宋祥瑞．《中国民族音乐学研究的历史与问题》[J]．武汉:《黄钟》，2001(2):p3－p12．

篇2

药物基因组学是伴随人类基因组学研究的迅猛发展而开辟的药物遗传学研究的新领域，主要阐明药物代谢、药物转运和药物靶分子的基因多态性及药物作用包括疗效和毒副作用之间关系的学科。

基因多态性是药物基因组学的研究基础。药物效应基因所编码的酶、受体、离子通道作为药物作用的靶，是药物基因组学研究的关键所在。基因多态性可通过药物代谢动力学和药物效应动力学改变来影响物的作用。

基因多态性对药代动力学的影响主要是通过相应编码的药物代谢酶及药物转运蛋白等的改变而影响药物的吸收、分布、转运、代谢和生物转化等方面。与物代谢有关的酶有很多，其中对细胞色素-P450家族与丁酰胆碱酯酶的研究较多。基因多态性对药效动力学的影响主要是受体蛋白编码基因的多态性使个体对药物敏感性发生差异。

苯二氮卓类药与基因多态性：咪唑安定由CYP3A代谢，不同个体对咪唑安定的清除率可有五倍的差异。地西泮是由CYP2C19和CYP2D6代谢，基因的差异在临床上可表现为用药后镇静时间的延长。

吸入与基因多态性：RYR1基因变异与MH密切相关，现在已知至少有23种不同的RYR1基因多态性与MH有关。氟烷性肝炎可能源于机体对在CYP2E1作用下产生的氟烷代谢产物的一种免疫反应。

神经肌肉阻滞药与基因多态性：丁酰胆碱酯酶是水解琥珀酰胆碱和美维库铵的酶，已发现该酶超过40种的基因多态性，其中最常见的是被称为非典型的（A）变异体，与用药后长时间窒息有关。

镇痛药物与基因多态性：μ-阿片受体是阿片类药的主要作用部位，常见的基因多态性是A118G和G2172T。可待因和曲马多通过CYP2D6代谢。此外，美沙酮的代谢还受CYP3A4的作用。儿茶酚O-甲基转移酶(COMT)基因与痛觉的产生有关。

局部与基因多态性：罗哌卡因主要由CYP1A2和CYP3A4代谢。CYP1A2的基因多态性主要是C734T和G2964A，可能影响药物代谢速度。

一直以来麻醉科医生较其它专业的医疗人员更能意识到不同个体对药物的反应存在差异。的药物基因组学研究将不仅更加合理的解释药效与不良反应的个体差异，更重要的是在用药前就可以根据病人的遗传特征选择最有效而副作用最小的药物种类和剂型，达到真正的个体化用药。

能够准确预测病人对麻醉及镇痛药物的反应，一直是广大麻醉科医生追求的目标之一。若能了解药物基因组学的基本原理，掌握用药的个体化原则，就有可能根据病人的不同基因组学特性合理用药，达到提高药效，降低毒性，防止不良反应的目的。本文对药物基因组学的基本概念和常用的药物基因组学研究进展进行综述。

一、概述

二十世纪60年代对临床麻醉过程中应用琥珀酰胆碱后长时间窒息、硫喷妥钠诱发卟啉症及恶性高热等的研究促进了药物遗传学（Pharmacogenetics）的形成和发展,可以说这门学科最早的研究就是从麻醉学开始的。

药物基因组学(Phamacogenomics)是伴随人类基因组学研究的迅猛发展而开辟的药物遗传学研究的新领域，主要阐明药物代谢、药物转运和药物靶分子的基因多态性及药物作用包括疗效和毒副作用之间的关系。它是以提高药物的疗效及安全性为目标，研究影响药物吸收、转运、代谢、消除等个体差异的基因特性，以及基因变异所致的不同病人对药物的不同反应，并由此开发新的药物和用药方法的科学。

1959年Vogel提出了“药物遗传学”,1997年Marshall提出“药物基因组学”。药物基因组学是药物遗传学的延伸和发展，两者的研究方法和范畴有颇多相似之处，都是研究基因的遗传变异与药物反应关系的学科。但药物遗传学主要集中于研究单基因变异，特别是药物代谢酶基因变异对药物作用的影响；而药物基因组学除覆盖药物遗传学研究范畴外，还包括与药物反应有关的所有遗传学标志，药物代谢靶受体或疾病发生链上诸多环节，所以研究领域更为广泛[1,2,3]。

二、基本概念

1．分子生物学基本概念

基因是一个遗传密码单位，由位于一条染色体(即一条长DNA分子和与其相关的蛋白)上特定位置的一段DNA序列组成。等位基因是位于染色体单一基因座位上的、两种或两种以上不同形式基因中的一种。人类基因或等位基因变异最常见的类型是单核苷酸多态性(single-nucleotidepolymorphism,SNP)。目前为止，已经鉴定出13000000多种SNPs。突变和多态性常可互换使用，但一般来说，突变是指低于1%的群体发生的变异，而多态性是高于1%的群体发生的变异。

2．基因多态性的命名法：

(1)数字前面的字母代表该基因座上最常见的核苷酸(即野生型)，而数字后的字母则代表突变的核苷酸。例如：μ阿片受体基因A118G指的是在118碱基对上的腺嘌呤核苷酸(A)被鸟嘌呤核苷酸(G)取代，也可写成118A/G或118A>G。

(2)对于单个基因密码子导致氨基酸转换的多态性编码也可以用相互转换的氨基酸的来标记。例如：丁酰胆碱酯酶基因多态性Asp70Gly是指此蛋白质中第70个氨基酸－甘氨酸被天冬氨酸取代。

三、药物基因组学的研究内容

基因多态性是药物基因组学的研究基础。药物效应基因所编码的酶、受体、离子通道及基因本身作为药物作用的靶，是药物基因组学研究的关键所在。这些基因编码蛋白大致可分为三大类:药物代谢酶、药物作用靶点、药物转运蛋白等。其中研究最为深入的是物与药物代谢酶CYP45O酶系基因多态性的相关性[1,2,3]。

基因多态性可通过药物代谢动力学和药物效应动力学改变来影响药物作用，对于临床较常用的、治疗剂量范围较窄的、替代药物较少的物尤其需引起临床重视。

（一）基因多态性对药物代谢动力学的影响

基因多态性对药物代谢动力学的影响主要是通过相应编码的药物代谢酶及药物转运蛋白等的改变而影响药物的吸收、分布、转运、代谢和生物转化等方面[3,4,5,6]。

1、药物代谢酶

与物代谢有关的酶有很多，其中对细胞色素-P450家族与丁酰胆碱酯酶的研究较多。

（1）细胞色素P-450（CYP45O）

物绝大部分在肝脏进行生物转化，参与反应的主要酶类是由一个庞大基因家族编码控制的细胞色素P450的氧化酶系统，其主要成分是细胞色素P-450（CYP45O）。CYP45O组成复杂，受基因多态性影响，称为CYP45O基因超家族。1993年Nelson等制定出能反应CYP45O基因超家族内的进化关系的统一命名法：凡CYP45O基因表达的P450酶系的氨基酸同源性大于40%的视为同一家族（Family），以CYP后标阿拉伯数字表示，如CYP2；氨基酸同源性大于55%为同一亚族（Subfamily），在家族表达后面加一大写字母，如CYP2D；每一亚族中的单个变化则在表达式后加上一个阿拉伯数字，如CYP

2D6。

（2）丁酰胆碱酯酶

麻醉过程中常用短效肌松剂美维库铵和琥珀酰胆碱，其作用时限依赖于水解速度。血浆中丁酰胆碱酯酶(假性胆碱酯酶)是水解这两种药物的酶，它的基因变异会使肌肉麻痹持续时间在个体间出现显著差异。

2、药物转运蛋白的多态性

转运蛋白控制药物的摄取、分布和排除。P-糖蛋白参与很多药物的能量依赖性跨膜转运，包括一些止吐药、镇痛药和抗心律失常药等。P-糖蛋白由多药耐药基因（MDR1）编码。不同个体间P-糖蛋白的表达差别明显，MDR1基因的数种SNPs已经被证实，但其对临床麻醉的意义还不清楚。

（二）基因多态性对药物效应动力学的影响

物的受体（药物靶点）蛋白编码基因的多态性有可能引起个体对许多药物敏感性的差异，产生不同的药物效应和毒性反应[7,8]。

1、蓝尼定受体-1（Ryanodinereceptor-1，RYR1）

蓝尼定受体-1是一种骨骼肌的钙离子通道蛋白，参与骨骼肌的收缩过程。恶性高热（malignanthyperthermia,MH）是一种具有家族遗传性的、由于RYR1基因异常而导致RYR1存在缺陷的亚临床肌肉病，在挥发性吸入和琥珀酰胆碱的触发下可以出现骨骼肌异常高代谢状态，以至导致患者死亡。

2、阿片受体

μ-阿片受体由OPRM1基因编码，是临床使用的大部分阿片类药物的主要作用位点。OPRM1基因的多态性在启动子、内含子和编码区均有发生，可引起受体蛋白的改变。吗啡和其它阿片类药物与μ-受体结合而产生镇痛、镇静及呼吸抑制。不同个体之间μ-阿片受体基因的表达水平有差异，对疼痛刺激的反应也有差异，对阿片药物的反应也不同。

3、GABAA和NMDA受体

γ-氨基丁酸A型（GABAA）受体是递质门控离子通道，能够调节多种物的效应。GABAA受体的亚单位（α、β、γ、δ、ε和θ）的编码基因存在多态性（尤其α和β），可能与孤独症、酒精依赖、癫痫及精神分裂症有关，但尚未见与物敏感性有关的报道。N-甲基-D-天门冬氨酸（NMDA）受体的多态性也有报道，但尚未发现与之相关的疾病。

（三）基因多态性对其它调节因子的影响

有些蛋白既不是药物作用的直接靶点，也不影响药代和药效动力学，但其编码基因的多态性在某些特定情况下会改变个体对药物的反应。例如，载脂蛋白E基因的遗传多态性可以影响羟甲基戊二酸单酰辅酶A（HMG-CoA）还原酶抑制剂（他汀类药物）的治疗反应。鲜红色头发的出现几乎都是黑皮质素-1受体（MC1R）基因突变的结果。MC1R基因敲除的老鼠对的需求量增加。先天红发妇女对地氟醚的需要量增加，热痛敏上升而局麻效力减弱。

四、苯二氮卓类药与基因多态性

大多数苯二氮卓类药经肝脏CYP45O代谢形成极性代谢物，由胆汁或尿液排出。常用的苯二氮卓类药物咪唑安定就是由CYP3A代谢，其代谢产物主要是1-羟基咪唑安定，其次是4-羟基咪唑安定。在体实验显示不同个体咪唑安定的清除率可有五倍的差异。

地西泮是另一种常用的苯二氮卓类镇静药，由CYP2C19和CYP2D6代谢。细胞色素CYP2C19的G681A多态性中A等位基因纯合子个体与正常等位基因G纯合子个体相比，地西泮的半衰期延长4倍，可能是CYP2C19的代谢活性明显降低的原因。A等位基因杂合子个体对地西泮代谢的半衰期介于两者之间。这些基因的差异在临床上表现为地西泮用药后镇静或意识消失的时间延长[9,10]。

五、吸入与基因多态性

到目前为止，吸入的药物基因组学研究主要集中于寻找引起药物副反应的遗传方面的原因，其中研究最多的是MH。药物基因组学研究发现RYR1基因变异与MH密切相关，现在已知至少有23种不同的RYR1基因多态性与MH有关。

与MH不同，氟烷性肝炎可能源于机体对在CYP2E1作用下产生的氟烷代谢产物的一种免疫反应，但其发生机制还不十分清楚[7,11]。

六、神经肌肉阻滞药与基因多态性

神经肌肉阻滞药如琥珀酰胆碱和美维库铵的作用与遗传因素密切相关。血浆中丁酰胆碱酯酶(假性胆碱酯酶)是一种水解这两种药物的酶，已发现该酶超过40种的基因多态性，其中最常见的是被称为非典型的（A）变异体，其第70位发生点突变而导致一个氨基酸的改变，与应用肌松剂后长时间窒息有关。如果丁酰胆碱酯酶Asp70Gly多态性杂合子(单个等位基因)表达，会导致胆碱酯酶活性降低，药物作用时间通常会延长3～8倍；而丁酰胆碱酯酶Asp70Gly多态性的纯合子(2个等位基因)表达则更加延长其恢复时间，比正常人增加60倍。法国的一项研究表明，应用多聚酶链反应（PCR）方法，16例发生过窒息延长的病人中13例被检测为A变异体阳性。预先了解丁酰胆碱酯酶基因型的改变，避免这些药物的应用可以缩短术后恢复时间和降低医疗费用[6,12]。

七、镇痛药物与基因多态性

μ-阿片受体是临床应用的阿片类药的主要作用部位。5%～10%的高加索人存在两种常见μ-阿片受体基因变异，即A118G和G2172T。A118G变异型使阿片药物的镇痛效力减弱。另一种阿片相关效应—瞳孔缩小，在118G携带者明显减弱。多态性还可影响阿片类药物的代谢。

阿片类药物的重要的代谢酶是CYP2D6。可待因通过CYP2D6转化为它的活性代谢产物－吗啡，从而发挥镇痛作用。对33名曾使用过曲马多的死者进行尸检发现，CYP2D6等位基因表达的数量与曲马多和O－和N－去甲基曲马多的血浆浓度比值密切相关，说明其代谢速度受CYP2D6多态性的影响。除CYP2D6外，美沙酮的代谢还受CYP3A4的作用。已证实CYP3A4在其它阿片类药如芬太尼、阿芬太尼和苏芬太尼的代谢方面也发挥重要作用。

有报道显示儿茶酚O-甲基转移酶(COMT)基因与痛觉的产生有关。COMT是儿茶酚胺代谢的重要介质，也是痛觉传导通路上肾上腺素能和多巴胺能神经的调控因子。研究证实Val158MetCOMT基因多态性可以使该酶的活性下降3～4倍。Zubieta等报道，G1947A多态性个体对实验性疼痛的耐受性较差，μ-阿片受体密度增加，内源性脑啡肽水平降低[13～16]。

八、局部与基因多态性

罗哌卡因是一种新型的酰胺类局麻药，有特有的S-(-)-S对应体，主要经肝脏代谢消除。罗哌卡因代谢产物3-OH-罗哌卡因由CYP1A2代谢生成，而4-OH-罗哌卡因、2-OH-罗哌卡因和2-6-pipecoloxylidide(PPX)则主要由CYP3A4代谢生成。CYP1A2的基因多态性主要是C734T和G2964A。Mendoza等对159例墨西哥人的DNA进行检测，发现CYP1A2基因的突变率为43%。Murayama等发现日本人中CYP1A2基因存在6种导致氨基酸替换的SNPs。这些发现可能对药物代谢动力学的研究、个体化用药具有重要意义[17,18,19]。

九、总结与

展望

篇3

[基金项目] 国家自然科学基金面上项目（30873291，81273816）

[通信作者] *李劲平，副教授，硕士生导师，主要从事中药防治老年病研究，Tel：（0731）82650340，E-mail：

[摘要] 该文提出了多维组学新概念，指出多维组学是研究中药复方药效物质基础与机制研究的恰当方法。以壮骨止痛胶囊抗实验性绝经后骨质疏松作用为例，从中药化学组学、基因转录组学、蛋白质组学等三维组学角度，较系统地阐明了壮骨止痛胶囊防治绝经后骨质疏松的药效物质与作用机制，同时，创造性地设计了一个三维表格直观地展现三维组学研究结果。该研究为中药复方药效物质和作用机制研究提供了一种新的思考方式和解决方案。

[关键词] 多维组学；中药复方；物质基础；机制研究；壮骨止痛胶囊

自然科学发展到20世纪末，随着人类基因组计划（HGP）的实施和完成，一种宏观的、系统的研究思维和研究方法涌现出来了，这就是各类组学（omics）技术。它们包括基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢物组学、细胞因子组学等，同时在中药化学与药效学研究中出现了中药化学组学新概念。各类组学技术的出现，对于加速疾病的病理机制和药物作用机制研究进程起了巨大推动作用。

中药的药效物质和作用机制研究是中药现代化的重要研究内容，但是，由于中药固有的多成分、多靶点、多效应、多环节作用特点，使得中药药效物质和作用机制研究面临非常大的挑战。现在大多数学者从中药的某一成分或某一作用的角度进行研究，虽然也取得了一些成果，但离真正阐明中药药效物质和作用机制相距甚远。为探索一种新型的、适用于复方中药药效物质和作用机制研究的新思路，本课题组以多维组学（multidimensional omics）探讨壮骨止痛胶囊抗绝经后骨质疏松症的药效物质和作用机制，取得了预期的研究成果。

1 多维组学的概念

多维组学（multidimensional omics）是指综合应用多种组学方法，通过分析各类组学研究结果之间的内在关系，从多个维度阐明疾病或药物的作用机制。单个组学是一种小系统思维，而多维组学是一种大系统思维，多维组学比单个组学更适合于中药药效物质和作用机制研究。可用于中药作用机制研究的多维组学包括中药化学组学、基因转录组学、蛋白质组学和代谢物组学等。

2 中药复方研究的基本科学问题

多成分、多途径、多靶点、多效性是中药复方的作用特点，中药复方药理研究必需揭开2个黑箱才能真正阐明了中药的药理作用机制。

第1个黑箱是中药复方的药效成分是什么？长期以来，进行中药复方药理研究时对这方面的研究报道非常少，而大量的文献报道集中在中药复方化学成分研究，而和复方药理几乎没有联系。没有阐明药效物质的中药药理不能成为完整意义上的药理研究。上述现象的出现可能与认识上的误区有关，重视中药对机体的病理生理过程的调节，而轻视产生这种调节作用的物质基础研究，同时也可能与研究者的知识背景有关系。目前存在2种解决方法：①先从中药中分离化学单体，再通过药效实验确认其药效，这种方法在前期分离化学单体方面存在非常大的盲目性；②从化学生物学出发，先筛选复方的有效部位群，然后用高效活性筛选方法筛到一些潜在药效成分，再通过药效实验确认其药效，这种方法的盲目性大大降低，针对性大大提高。通过学者们的努力，目前已初步建立了一些“中药化学组学”研究方法如活性导向分离方法[1]、高通量筛选方法[2]、血清药化学法[3]、肠内菌代谢法[4]、肠吸收法[5]、生物色谱法[6-7]、代谢物组学法[8]等。

第2个黑箱是中药复方中含有众多的效应成分，那么，这些效应成分如何调节相关疾病的病理生理过程发挥疗效？中药复方药效成分的多成分是中药复方多途径、多靶点、多效性药理作用特点的物质基础。中药复方多成分、多途径、多靶点、多效性正好对应疾病的多环节、多靶点病理生理特点发挥作用。中药复方的这种作用特点正是中药复方治疗许多复杂疾病获得良效的奥妙所在，但同时也使研究其药理作用机制时遇到很大困难，面对众多的药理指标不知从何处着手研究。因此，必需寻找一种与中药复方作用特点相适应的研究方法，该类研究方法必需具有前瞻性和高通量等特点。基因转录组学、蛋白质组学和代谢物组学等组学则从系统的角度同时对大量基因、蛋白及代谢物进行检测，属于一种系统的解决方法，疾病或药效的任何变化都会在基因组、蛋白质组和代谢物组3个层面表现出来，这几种组学技术同时具有前瞻性和高通量性质，非常适合用于中药复方药理作用机制研究。

综上所述，中药复方作用机制研究应包含两方面的研究，即中药复方的药效物质研究和中药复方药理作用机制研究。由于中药复方的复杂非线性作用特点，采用常规的一维研究方法在研究中遇到很大困难，而采用非线性的“多维组学”研究方法则相对容易。

3 壮骨止痛胶囊抗绝经后骨质疏松作用的三维组学分析

3.1 壮骨止痛胶囊治疗绝经后骨质疏松症的药效学基础 本课题组在古方补骨脂丸基础上结合多年临床用药经验研制成壮骨止痛胶囊，全方由补骨脂、羊藿、枸杞、骨碎补、牛膝等7味药物组成，功能补益肝肾、壮骨止痛。经过长期的临床应用证实其治疗绝经后骨质疏松症有良好的临床疗效，并已获得国家新药证书（国药证字[Z20050125]）。经过一系列动物实验和临床实验表明，壮骨止痛胶囊能显著提高去卵巢模型大鼠的骨密度，逆转骨代谢的高转换状态[9]，调节钙磷相关激素和细胞因子[10-11]，改善骨的生物力学性能[12]，延缓骨质疏松症的病理形态学改变[9，13]，对治疗骨质疏松症有良好的疗效。虽然药效学实验充分阐明了壮骨止痛胶囊治疗绝经后骨质疏松症的药效作用，但不清楚壮骨止痛胶囊治疗骨质疏松症的深层次药理作用机制和药效物质基础。

3.2 壮骨止痛胶囊药效物质基础分析 从壮骨止痛胶囊的干浸膏开始，分别用极性由小到大的溶剂石油醚、乙酸乙酯、无水乙醇、水依次进行提取，然后利用去卵巢骨质疏松模型大鼠筛选有效部位，结果表明其石油醚部位和无水乙醇部位为壮骨止痛胶囊的有效部位。然后，通过在体清醒大鼠肠襻吸收实验对无水乙醇部位进行活性成分筛选，通过HPLC比较给药后1，2，3 h不同时点胃肠道中的剩余药量，在HPLC图谱中产生差异的色谱峰即为潜在药效物质峰。再通过萃取、柱色谱分离等技术分离差异峰物质，经药效学筛选后将有效成分经过UV，IR，NMR，MS等鉴定结构。结果从无水乙醇部位分离得到羊藿苷、杯苋甾酮、柚皮苷、朝藿定B等有效成分[14-15]。由于石油醚部位物质的极性太小，很难得到分离度满意的HPLC图谱，因此，石油醚部位采用传统的分离方法进行了艰巨的分离工作，经药效学筛选后，最后得到补骨脂素、异补骨脂素、补骨脂定和齐墩果酸等有效成分[16]。至此，基本研究清楚了壮骨止痛胶囊治疗绝经后骨质疏松的中药化学组学基础。

3.3 壮骨止痛胶囊抗绝经后骨质疏松的转录基因组学分析 在基本研究清楚了壮骨止痛胶囊抗绝经后骨质疏松的化学组学基础上，接着研究了全方、有效部位和部分有效成分抗绝经后骨质疏松的基因转录组学。结果表明，绝经后骨质疏松大鼠股骨有532个基因表达发生了变化，全方对于骨质疏松模型大鼠股骨的126个表达发生改变的基因均有不同程度的调节作用，这些基因中已知功能的有45个基因，其余81个基因的功能尚不清楚[17]。将这45个基因根据其功能分为细胞保护基因、能量代谢基因、无机离子代谢基因、信号传导基因、细胞结构基因、基因表达相关基因、免疫相关基因、脂代谢基因、细胞损伤修复基因、胞外基质代谢基因等10个功能类群（表1）。与无水乙醇部位比较，石油醚部位主要侧重于对能量代谢基因具有调节作用。与石油醚部位相比，无水乙醇部位主要侧重调节控制基因表达的基因、信号传导基因及胞外基质代谢基因。羊藿苷主要对细胞保护基因和能量代谢基因具有调节作用[18-19]。从转录基因组学分析表明随着化学组学的变化，转录组学随之发生相应的变化，并且，壮骨止痛胶囊各化学组对基因转录组的调节各有侧重。

3.4 壮骨止痛胶囊抗绝经后骨质疏松的蛋白质组学分析 在研究转录基因组学的同时，课题组研究了壮骨止痛胶囊全方、有效部位和部分有效成分抗绝经后骨质疏松作用的蛋白质组学。结果表明，全方对于骨质疏松模型大鼠股骨的32个蛋白具有调节作用，通过质谱鉴定了其中的21个蛋白[20-21]。这些蛋白分别涉及骨细胞的细胞保护、能量代谢、细胞信号传导、免疫、无机离子代谢、细胞损伤修复、细胞凋亡、细胞迁移等8个方面功能。与无水乙醇部位相比，石油醚部位侧重于对能量代谢相关蛋白的调节。与石油醚部位比较，无水乙醇部位侧重于对细胞信号传导、细胞凋亡、细胞迁移等相关蛋白的调节。羊藿苷调节的蛋白涉及细胞保护、能量代谢、信号传导、细胞凋亡、细胞迁移等方面。蛋白质组学分析结果表明随着化学组学的变化，蛋白质组学也随之发生相应的变化，并且，壮骨止痛胶囊各化学组对蛋白质组学的调节各有侧重。

3.5 壮骨止痛胶囊抗绝经后骨质疏松的三维组学综合分析 怎样在同一张表格中表现三维及三维以上的组学结果是一个值得探讨的问题，合理的表格设计可以直观地反映各组学研究结果之间的相互关系。本文设计了一种三维表格（表1），各维组学结果集中展现在表格的中间区，中药化学组学作为自变量安排在表格的横列，其他组学作为因变量安排在纵列，在每一个自变量下按一定顺序安排相应因变量，这样便于比较各组学随化学组学而变化的情况。

通过对三维表的分析，发现如下特点：①壮骨止痛胶囊各化学组除了调节共同的基因和蛋白外，每个化学组对基因组和蛋白质组的调节均各有侧重。如石油醚部位侧重对能量代谢基因和蛋白的调节，无水乙醇部位侧重对信胞信号传导相关基因和蛋白的调节，羊藿苷侧重于对能量代谢相关基因和蛋白的调节。②转录基因组学研究结果与蛋白质组学研究结果在功能上具有显著相关，但是，除少数基因与蛋白一一对应外，绝大多数基因和蛋白并非存在一一对应的关系。由于基因组学和蛋白质组学2种组学的灵敏度不一致，以及从基因表达到蛋白翻译过程的影响因素太复杂，因此，出现基因组学结果不能与蛋白质组学结果一一对应的现象。另外，基因组学中有大量基因表达已发生变化，但其变化值尚未超过分析规定的阈值。但是，从功能区划来说，2种组学的研究结果是一致的，这也说明很有必要从多维组学角度进行中药物质基础和作用机制研究。③蛋白质组学显示了一些基因组学没有显示的功能变化，如与细胞迁移相关的Myosin light chain 3蛋白在基因组学中没有反映出变化，而细胞迁移与破骨细胞的溶骨活动和成骨细胞的成骨活动密切相关，这也更进一步表明从多维组学研究中药复方药理作用机制的必要性。

从壮骨止痛胶囊抗绝经后骨质疏松作用的三维组学研究分析可见，对于中药复方的作用机制研究，不能仅仅从单一的复方和单一的组学进行研究，而应从复方、有效部位、有效成分等多层次化学组学，以及基因转录组学、蛋白质组学、代谢物组学等多层次生物组学出发进行研究，才能阐明化学组学与多个生物组学之间的内在变化规律。

[参考文献]

[1] Sezik E， Aslan M， Yesilada E， et al. Hypoglycemic activity of Gentiana olivieri and isolation of the active constituent through bioassay-directed fractionation techniques[J]. Life Sci， 2005，76：1223.

[2] 高虹，欧阳克清，郑旭煦，等.毒蕈胆碱M1受体激动剂的高通量筛选模型[J].中国药理学通报，2003，19（7）：776.

[3] Kamei J， Saitoh A， Asano T， et al. Pharmacokinetic and pharmacodynamic profiles of the antitussive principle of Glycyrrhizae Radix （licorice）， a main component of the Kampo preparation Bakumondo-to （ Mai Men-dong-tang ） [J]. J Pharmacol， 2005，507：163.

[4] Zuo F， Zhou Z M， Yan M Z， et al. Metabolism of constituents in Huangqin-Tang， a prescription in traditional Chinese medicine， by human intestinal flora[J]. Biol Pharm Bull， 2002， 25（5）： 558.

[5] Kuo S M. Transepithelial transport and accumulation of flavone in human intestinal Caco-2 cells[J]. Life Sci， 1998， 63（26）：2323.

[6] Mao X Q， Kong L， Luo Q Z， et al. Screening and analysis of permeable compounds in Radix Angelica Sinensis with immobilized liposome chromatography[J]. J Chromatogr B， 2002， 779（2）：331.

[7] 盛亮洪，李睿岩，李萍，等.固定化脂质体色谱研究中药复方的细胞膜通透性成分及其质量控制[J].分析化学，2004，32（12）：1595.

[8] 黄玉荣，魏广力，刘昌孝，等.钩藤多动合剂的药效作用及用代谢组学方法研究其生化机制[J].中草药，2005，36（3）：398.

[9] 莫新民，曾英，彭琼辉，等.壮骨止痛胶囊对去卵巢雌性骨质疏松症疗效的实验研究[J].中国中医基础医学杂志，2007，13（3）：195.

[10] 莫新民，曾英，金红，等.壮骨止痛胶囊对去卵巢雌性骨质疏松大鼠相关激素与细胞因子影响的实验研究[J].中国中医基础医学杂志，2008，14（8）：634.

[11] 曾英，莫新民，彭琼辉，等.壮骨止痛胶囊对去卵巢雌性骨质疏松症无机元素的影响[J].中国中医基础医学杂志，2008，14（7）：500.

[12] 曾英，莫新民，雷晓明，等.壮骨止痛胶囊对去卵巢雌性骨质疏松症骨强度和生物力学的影响[J].中国中医基础医学杂志，2007，13（4）：292.

[13] 曾英，莫新民，雷晓明，等.壮骨止痛胶囊对去卵巢雌性骨质疏松症骨密度及相关生化指标的影响[J].湖南中医药大学学报，2008，28（2）：10.

[14] 栗会敏，李劲平，林清，等.壮骨止痛胶囊有效部位在大鼠体内肠襻吸收状态的研究[J].现代医药卫生，2012，28（6）：683.

[15] 李劲平，王小静，曾英，等. 补骨脂定抗实验性绝经后骨质疏松的效应及作用机制研究[J]. 中国中药杂志，2013，38（11）：1816.

[16] 李劲平，林清，王小静，等. 壮骨止痛胶囊A部分抗骨质疏松有效成分研究[J].时珍国医国药，2013，24（5）：1049.

[17] 高峰，莫新民，李劲平，等.去势大鼠骨质疏松症基因表达谱特征初步分析[J].中国中医药信息杂志，2012，19（12）：29.

[18] 高峰，莫新民，李劲平.羊藿苷治疗去势大鼠骨质疏松症基因表达谱分析[J].中国中医药信息杂志，2013，20（2）：43.

[19] 周建，陈克明，葛宝丰，等. 羊藿苷抑制体外培养的大鼠股骨组织骨吸收活性[J].中国实验方剂学杂志，2013，19（24）：201.

篇4

在这篇评述文章中，我们想聚焦于米歇尔教授对食品科技前沿进展所引发的伦理问题的讨论，尝试对“技术时代我们如何养活自己”这一充满争议但又极具现实性的主题做些思考。1995年，莱斯特•布朗首先提出了“谁来养活中国”这一警示性问题，理由是中国人口在快速增加，中国人的膳食结构随着经济的高速成长正在走向多样化，对动物蛋白的需求将超过世界农业生产能力［2］。然而幸运的是，借助于现代育种、化肥等高效农业技术，中国以占世界7％的耕地养活了占世界22％的人口，在20世纪90年代末成功地实现了农产品从“长期短缺到总量基本平衡、丰年有余的历史性转变”［3］，用强有力的现实回击了布朗的质疑。目前，有学者提出“中国已经没有拒绝转基因的资本”，理由是中国的粮食产出和需求之间存在突出矛盾，无法采用传统的方法来满足需求［4］。是不是中国除了推进转基因商业化，已没有别的办法解决自己的饭碗问题，养活自己，而且这样的选择是否具有伦理上和政治上的合理性？或许米歇尔教授的观点会对我们提供有益的启示。

作为一位谨慎的科学乐观主义者，米歇尔教授首先强调，从古至今，人们一直对食品生产有各种乌托邦式的期盼。科学和技术总是与食品生产领域中的动人承诺和美好期盼相关联，并推动着食品生产的进步。科学食品、科学烹饪、科学饮食，这些词汇代表了20世纪兴起的一种理想观点，即科学和技术将使人类摆脱自然的不确定性，获得对食品的彻底控制。现代食品科学向我们承诺，将生产出便宜、健康而美味的食品。现代农业和食品产业的一个重要特征，是大规模生产、大规模消费的集约化的单一农作物种植生产体系迅速发展。不仅如此，生命科学，特别是基因组学和营养基因组学的最新进展，还可能引发农业和食品产业的根本性变革，从基因组层面更好地进行粮食生产、食物选择和搭配。

然而，威胁、风险和不确定性与之俱生。单一种植的商业化农业可能导致农业生物多样性的锐减，无法满足消费者和多元化的需要，还可能破坏自然景观，危害农业和食品产业的可持续性。新农业和食品技术的进展，可能使人类的一些基本价值或饮食习惯受到影响，例如面向特定目标群体开发的食品不能用于非目标群体，否则会出现伤害。特别地，转基因食品的反对者将这类食品称之为“弗兰肯食物（Frankenfood）”，声称“科学技术对神奇植物的研究将会从冒险性的救赎追求蜕变成地狱之旅，最终将产生自然影响微乎其微的人造食品”。

如何化解生命科学和技术在农业和食品产业应用中的风险和不确定性呢？米歇尔教授认为，实践的观点和商谈伦理学的方法是关键。他指出，生命科学的近期发展，使得农业和食品领域的实践发生了一系列变革。生命科学改变着这些实践，并要求修改传统标准和规范体系。例如，健康诊断、健康检查和健康咨询，这些过去在医学部门开展的项目也在食品行业变得普遍起来。基因组学和营养基因组学的发展正在塑造全新的食品概念和食品实践，并将模糊食品和药品的界限。这些新食品实践将个体对食品的选择权赋予健康咨询顾问、营养学家和超市经理等，并使其与科学的最新进展相关联。

根据米歇尔教授的分析，基于营养基因组学的食物链，技术和规范的相互作用具体体现在如下六种实践活动中：分子生物学分析与对基因和功能关联性测试的科学实践；识别通常拥有共同基因图谱群体的科学实践或流行病学实践；基于“从田间到餐桌”、营养科学或设计科学的生产食品和药品的技术与科学实践；为消费者和患者提供这些食品的服务中介，包括家庭医生、药剂师、营养学家等的实践；超市的实践；有关市场化后的监控实践，如安全标准、实施和控制。基于这些全新的实践，基因组学和营养基因组学正预示着食品个性化时代的到来，将以全新的方式密切专家和普通大众之间的联系，凸显专业人士和消费者／患者之间的新关系和新的互动方式［1］166。借助于基因图谱，专家可以根据每个人的遗传特性来确定其冠心病的几率，判别哪些饮食习惯或哪种类型的食品对其健康有益，并开发针对特定人群的功能性食品。这种定制的方式意味着必须筛选、取样和储存消费者的个人信息以便为其准备个性化的食谱。总之，将生命科学和相应技术嵌入社会实践，意味着将科学的社会实践向其被应用的社会实践开放，并寻找这些实践和冲突之间的联系。

米歇尔教授还以功能性食品为例，对这种个性化趋势做了多层面的思考。功能性食品可能以某种方式有益于健康或改善一些身体机能，如减少罹患疾病的风险，降低胆固醇水平和血压等。或许是因为年龄的原因，米歇尔教授对这类功能性食品大唱赞歌，认为基因组学和相关的功能性食品引发了一种从适合每个人的均衡饮食到专为个体定制的最佳营养饮食的转变。但是，功能性食品并不总是有益无害的。即使像维生素A和D那样分解脂肪的维生素，在大量服用时也会产生健康问题。所以，功能性食品的开发和商业化自然也是公众辩论的热点话题。米歇尔对此总结道，有关功能性食品的社会辩论，除了涉及对相关的健康风险等问题进行规制和监管外，还有许多文化层面的考虑。如一些人担心食品科学和技术所带来的诸多功能性食品会毁灭整个饮食文化，引导消费者不为乐趣而只为健康进餐，结果是科学的食品话语主导了我们的日常饮食生活。还有人担心食品和药品界限的模糊甚至消失可能导致社会生活或饮食文化的医学化，使社会个体越来越依赖于食品专家的设计，最终使食品生产商变得越来越像药剂师和医生。我们吃东西不再出于乐趣，而是因为其包含适量的抗氧化剂或Ω－3脂肪酸，这意味着像味道、口味等的消失和人类饮食文化的丰富多样性的丧失。米歇尔教授对此也忧心忡忡，他特别指出：“如果功能食品变得很普遍，这将会导致彻底的个性化，其彻底程度远超过人们所梦想的。这将意味着膳食最终完全消失，每个人根据健康和食品科学的流行观点只吃有益于他或她健康的东西，这些东西将因人而异。我们的基因图谱将决定我们吃什么，而不再是我们所属的文化或个体的哲学体系。”

“技术时代我们如何养活自己”的问题涉及文化价值、营养和食品的多层意义。米歇尔教授对这一问题的回答，基于个体性的自由主义立场，侧重于对生命科学和基因组学等科学和技术进步对个体人饮食方式的影响，这不同于东方文化中集体主义的视角。在东方文化语境中，我们更多采用的功利主义立场，将问题的求解域锁定在如何通过技术或其他手段来增加食品的总量供给，而不考虑个体的权利和对食品多样性的选择权。不同的文化视角，可能引出不同的伦理主张。东方文化可能将粮食安全（food　secu－rity）作为首要的政府责任或义务来讨论，而米歇尔教授所表达的西方文化观点则强调消费者和相应的知情权及选择权，明确地将食品安全（food　safety）和食品多样性作为政府规制的第一要务。

基于历史的、社会的实践观点和商谈伦理学的方法，米歇尔教授进一步强调指出，科学和技术持续地要求嵌入和控制，并通过公众辩论、政府和组织得以建构。这“不是为了防止其有害影响，因为这几乎是不可能的，而是为了更好地应对这些影响，以使其明显的优势和缺陷无论在什么地方都可以得到发挥和弥补，同时也为了更好地在不同科学和技术道路之间做出选择”［1］122。在某种意义上，新技术发展可看作是对公共道德框架的有趣挑战，它们并没有把先验作为动力来描绘分界线或擦去禁止标识。技术和伦理的共同进化清楚地表明，二者在相互作用中都发生了变化。因为“技术有广泛的伦理蕴含，伦理在本质上与技术相关联，没有哪一方可以保持稳定和不变”。他因此主张通过一种协商的方式来应对技术时代农业和食品产业中的风险和不确定性，寻找“技术时代我们如何养活自己”的策略。因为借助于这种方式，公众认知在经受公开辩论进行检验的同时能得到暂时尊重，同时消费者的能得到适当拓展，诸如食品选择的自、多样性以及对环境和后代的潜在影响等各种社会和文化因素也能得到充分考虑。

篇5

关键词：基因工程；教学改革；探索

中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）03-0119-02

基因工程又称为基因拼接或者DNA重组技术，是将一种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意愿稳定遗传并表达出新产物或新性状的DNA体外操作程序。1972年美国人Berg在基因工程基础研究方面做出了突出贡献，被公认为“基因工程之父”。1973年美国人Cohen等用核酸限制性内切酶EcoRI，首次基因重组成功。近些年来，基因工程的新概念、新理论及新技术不断涌现，内容也在不断丰富与充实，已广泛应用于生命科学的各个领域[1，2]。21世纪以来，基因组学已进入功能基因组学时代，对基因功能的研究是生物技术发展的新方向，体现了基因工程的重要价值所在。基因工程学作为当代生命科学研究领域最具生命力、最引人关注的前沿学科之一，已经发展成为现代分子生物学、技术学的核心内容，其课程质量的好坏直接关系学生的专业素质和创新能力的培养。作者所在学院（浙江海洋学院海洋科学与技术学院）于2007年新增了生物技术专业，同时开设了基因工程课程。为了不断提高该课程的教学水平，笔者结合这几年的教学经验以及兄弟院校相关课程的授课经验，努力充实教学内容，不断更新教学手段，对基因工程课程的教学体系进行了探索式改革。

一、教学内容

1.不断更新教学内容，突出实用性。基因工程理论作为一种专业性很强的课程，需在学生有一定生物学知识的基础上教学。在浙江海洋学院本课程于大三下学期开课，在此之前学生已修完细胞生物学、分子生物学、遗传学等生物学基础课程，具备了较完整的理论知识体系，在此基础上开展教学，有利于学生对知识的理解和掌握。基因工程作为一种技术性很强的课程，与上述生物学基础课程关系密切，同时与酶工程、蛋白质工程、细胞工程等学科紧密联系，存在一定的内容重复。在教学过程中，对于此类重复，或一笔带过，点到为主，或采用实例对重要知识加以巩固，尽量避免重复，突出课程特色。教材是提高教学质量的重要环节，浙江海洋学院第一次即2010年选用的《基因工程》教材由高等教育出版社出版，孙明教授主编。该教材内容全面翔实、章节清晰，对基因工程的原理、策略和技术方法均有系统介绍，具有很强的理论性和前瞻性。但是其内容较多，很多内容对于二本院校本科生来讲过于深奥、难以理解，学生也反映该教材较难，建议选其他较易理解的教材。结合该院校是二本院校的实际，笔者从2011年开始使用袁鹜洲主编，化学工业出版社出版的《基因工程》，属普通高等教育规划教材。本教材为国家精品课程教材，主要介绍了基因工程的基本概念、基本原理、常用基因工程操作技术以及基因工程与功能基因组学相结合的技术应用进展。主要内容包括三大块。一是基因工程的基本原理与基本技术，包括工具酶和克隆载体。表达载体及常用的基因表达系统，目的基因获取、制备、扩增、导入与鉴定的各种方法。二是基因工程在功能基因组学研究中的应用，包括基因表达谱的研究技术，全基因组化学诱变、转座子饱和诱变的技术，基因敲除与基因敲减的技术，GAL4/UAS过表达系统，酵母双杂交及免疫共沉淀等蛋白质相互作用研究的技术等。三是基因工程在工农业生产中的应用，包括转基因植物、转基因动物的制备与应用，基因治疗的原理与策略以及基因工程药物的研制与现状等。该教材内容清晰易懂，实例举证充分，且涉及基因工程在实际生产中的应用，在一定程度上可以提高学生的学习兴趣。使用该教材3年来，目前感觉学生反映较好，适合该校学生使用。

2.引领学生了解前沿动态。基因工程作为一门前沿学科，发展速度快，内容日新月异。我们常用教材多侧重原理、基础等理论知识，且更新速度始终落后于基因工程技术本身的发展速度。现代学生思维活跃，求知欲强。为了充分满足学生的求知欲和好奇心，在基因工程教学过程中，尽可能地添加一些新成果、新理论和新技术[3]，如：生物能源，基因工程疫苗的开发，基因治疗等，并结合自己在国外实验室所学向同学们展示最新技术与相关研究进展。基因工程的新技术多发表于Science、Nature、Cell等顶尖杂志，在教学过程中，对于发表的经典新成果，尝试让学生自己阅读、分段翻译、小组讨论，增加对新知识的了解[3]。一些重要的生命科学论坛，如：生物谷、丁香园、小木虫等是生命科学领域研究人员交流学习的地方，而知识的碰撞最容易产生科学的火花。因此，鼓励学生浏览这些论坛，并参与讨论，增强学习兴趣。另外，也鼓励他们加入相关的QQ群，比如转基因群、生物信息群，增加同业交流，为自己拓宽理论知识和解决实际技术问题，同时也为今后从事的相关工作打下坚实基础。

二、教学手段和教学方法多元化

不像动物学、植物学可以直观地看到实物，基因工程内容抽象，多涉及细胞、分子等微观内容，且高新技术多，操作流程长，如果仅仅采用文字和语言表述，难以讲授明白，学生学起来也比较晦涩难懂[4]。因此，需要运用多种教学方法，使概念、原理讲得通俗易懂，学生理解起来就更容易。

1.多媒体教学的应用。目前，大部分高校已广泛采用多媒体教学。在基因工程多媒体教学过程中，改变原来单纯的文字、图片等内容，不断尝试加入一些声音、录像、动画等信息，使课堂图文并茂、有声有色、栩栩如生，便于学生理解并强化记忆。如在讲解“PCR反应”一节中，自己录取了PCR的准备、操作以及电泳检测等全套过程，老师讲得省心，同学们听得舒心，极大提高了基因工程课程的教学效果。

2.小组讨论式教学。有价值的讨论是促进学生开动脑筋、举一反三、加深认识的有效手段。在遇到抽象内容时，讲解完毕后，鼓励学生分组讨论，并选出一名组长上讲台以PPT的形式汇报本小组的学习心得，组长实行轮换制。下面的同学给汇报的小组分别从以下几方面打分：汇报PPT的表现，制作PPT的质量，所讲内容的条理性、创新性以及讲解能力。通过此手段，极大调动了学生的学习积极性。例如，可引导学生讨论以下专题：①转基因动物；②中国的转基因水稻；③基因工程产品的安全性；④基因治疗。

三、改革实验教学、科研项目与课程教学相结合

本校基因工程实验是在大三结束后的暑假短学期开展的，共16学时，这时学生已上完基因工程理论课，具备了实验操作的相关理论知识。实验内容至关重要，是理论知识的综合运用。那么如何选择实验内容呢？这一点比较关键。授课教师多具有博士学位，承担着较高水平的科学研究工作。在基因工程教学过程中，尝试将实验内容和教师的科研项目相结合，让学生自主参与到科研项目的研究中。学生可根据教师的科研项目自主确定实验课程内容，从实验内容的选择，到实验方案的设计、试剂的购置、实验步骤的进行等都由学生自主完成，老师在此过程中起指导作用。笔者将课题“曼氏无针乌贼微卫星富集文库的构建”分解成几个小实验，包括PCR扩增、琼脂糖凝胶电泳、限制性内切酶酶切反应、载体连接、感受态细胞的制备及转化、蓝白斑筛选与鉴定、测序、序列分析和引物设计等，指导学生进行整个流程实验，使其知识更具有系统性、完整性。此外，还可鼓励学生申报省级或校级的大学生创新项目，由笔者指导的“转基因绿色荧光观赏鱼开发技术探索”以及“青鱼β-actin基因的启动子功能初步检验”分别获得省级可喜奖项，这个实验培养了学生的创新能力及今后独立从事科研的能力。

四、试探采用双语教学

现代高素质专业人才不仅要具备高水平的专业知识，还应具备高水平的专业外语阅读与写作能力。为适应学科发展趋势，并扩充学生的英语专业词汇，培养英语思维模式，在基因工程教学过程汇总尝试进行双语教学[5]。在教学上，以中文课件为主，主要的专业词汇用英文标注，时而用英文讲解，尽量创造双语教学环境。并且鼓励学生借阅相关的英文教材，例如，在国际上使用广泛，权威性和时代感强的英文教材《Principles of gene manipulation and genomics》（7th ed）作为教学参考书。

简而言之，经过几年的努力工作，浙江海洋学院在基因工程课程的教学内容方面进行了优化，改进了教学方法与手段，培养了实验设计能力和创新意识，拓展了他们的知识面，取得了不错的效果。然而，课程教学改革是一项系统工程，目前还处于探索和实践阶段，必须坚持不断地探索、实践、总结，最好建立一支教学团队，希望把基因工程课程教学改革工作开展得更有效果，为国家输送更多高素质的专业人才。

参考文献：

[1]孙明.基因工程[M].北京：高等教育出版社，2006：1-6.

[2]李立家，肖庚富.基因工程[M].北京：科学出版社，2004：1-8.

[3]张传博，李莉，耿红卫.基因工程课程教学改进与实践[J].安徽农业科学，2013，（04）.

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1990年启动的人类基因组计划把生物学由分子生物学时代推向了系统生物学时代，生物学由分解转向整合。代谢组学是继基因组学、转录组学、蛋白质组学之后，系统生物学的重要组成部分。细胞内的生命活动大多发生在代谢物层面，如细胞信号释放、能量传递、细胞间通信等，因此，代谢组学被认为是“组学”研究的最终方向[1]。中医药学是有着几千年历史的古老科学，中医药的现代化研究迫切要求将古老的中医“语言”用现代科学加以阐释，而近年来用现代医学的还原论思想模式来衡量和改造中医药学，却出现了中医药学在现代科学面前无法证明其科学性的尴尬局面[2]。代谢组学与中医药学都是用整体思维模式来研究机体的，因此，如果能寻找到有机的切合点，将处于科学研究前沿的代谢组学与中医药学研究结合起来，势必能更好地推动中医药现代化的进展。笔者重点探讨了代谢组学与中医药学的联系及代谢组学在中医药现代研究中的应用，以期抛砖引玉，为代谢组学应用于中医药的现代化研究提供理论帮助。

1 代谢组学与中医药学理论体系的联系

中医药学是有着数千年历史的古老科学，在历代医家不懈的医疗实践中，形成了以整体观念和辨证论治为特点的理论体系。所谓整体观念，是关于人体自身的完整性及人与自然和社会环境统一性的认识，是整体思维方法在中医理论中的体现。中医药学非常重视人体的统一性和完整性，认为人体的每个局部都是整体的一部分，都具有整个生命的全部信息；另一方面注重人体与环境的统一性，认为人的生命活动与自然运动规律相统一。这种观念贯穿于中医学对人体的生理活动和病理变化乃至疾病的诊断、预防和治疗等各个方面的理性认识之中。近年来，中医药现代化研究已经成为学术科研上的焦点问题，学者们力图用现代科学方法论来衡量和改造中医药学，却出现了中医药学在现代科学面前无法证明其科学性的尴尬局面[2]。这都是由于现代医学的方法论与中医药学的方法论之间存在着明显的鸿沟，中医药学研究用的是整体思辨的网状思维模式，它注重把握事物之间的联系，而不是事物本身，因而其知识结构是综合的、整体性的；同时，中医药学善于把人与环境因素综合地加以考虑，其思维呈网状结构。而现代医学研究是还原分析的链式思维模式，它是建立在实验分析基础上的，注重研究事物本身的特性，往往忽略了事物之间的联系，其知识结构是分析性的、局部的。然而，人体本身是一个复杂的整体，人体的复杂性及疾病的联系性，与中医的整体网状思维模式接近现代医学，也正由一元化向多元化转变，由单一性向系统型转变。基因组计划基本完成，标志着生物学研究进入了“后基因时代”，而系统生物学研究是后基因时代的最主要研究任务。基因组学、转录组学、蛋白质组学及代谢组学都是系统生物学的重要组成部分，基因组学、转录组学和蛋白质组学分别从基因、mRNA、蛋白质层面探寻生命的活动，然而，代谢物是生命活动的最终产物，代谢物的水平可以被看作是基因或环境发生变化时生物体作出的最终的应答，正如Oliver Fiehn所认为的“代谢物是基因型到表现型之间的桥梁”[3]，“基因组学和蛋白质组学告诉你可能发生什么，而代谢组学则告诉你已经发生了什么”[4]。因此，代谢组学是系统生物学研究的终点。总之，代谢组学属于全局系统生物学(Global systems biology)研究方法，与中医药学的整体观念相对应；且代谢组学研究的目标是代谢物，而“代谢物是基因型到表现型之间的桥梁”，其研究更接近表现型，由此，代谢组学用于中医药现代化研究具有不可比拟的优势。

2 代谢组学与“证”的现代研究

辨证论治是中医学认识和治疗疾病的基本思路，是中医理论体系的基本特点之一。“证”是辨证论治的起点和核心。所谓“证”，是指在致病因素作用下，机体内外环境各系统之间相互关系发生紊乱所产生的综合反应，是反映疾病处于某一阶段病因、病性、病位、病势等病理要素的综合性诊断概念。因此，“证”的现代研究是中医药现代化研究的核心任务。近年来，学者们对“证”进行了广泛而深入的研究，主要集中在证候的标准化、客观化、证候的本质、计量诊断、证候的动物模型等方面。其中证的标准化、规范化是进行“证”的其它方面研究的基础，如果对证候没有一个客观的尺度加以评价，其它方面的研究也就无法进行。每一个证候都有其外象(外候)与内涵，证的标准化研究中，对其外候的研究主要是根据中医文献及临床资料，并结合临床流行病学研究，制订某些证的诊断标准，使辨证达到规范化，并将现代医学的实验指征结合到证的研究标准之中；但外候是用四诊——望、闻、问、切所获得的信息进行整理而得，很难量化，即使用流行病学方法加以分析，亦是靠专家经验打分，最多亦只是半定量。这种诊治的准确性很大程度上依赖医生的诊疗经验，无论在准确性、稳定性、敏感性等方面都更多地受到医患双方主观因素的影响。因此，从证的内涵方面去制定“证”的诊断标准十分有意义。近年来，学者们致力于探索证候的高特异性和高灵敏性的指标，试图建立证候实验诊断单个金指标，然而，由于证的整体性、动态性和异病同证、同病异证等特征，不可能用单一指标作定性、定量、定位的说明。据此，证候客观化研究采用综合指标，精选非特异指标进行特异组合，建立能反映证本质并能区别它证的定性、定量、定位综合实验指标，辅助四诊，确定证候诊断具有重要的意义。代谢组学正具备反映和解决这些问题的“组”、“群”、“谱”集成的分析功能。它能够通过检测不同时间患者的尿液或血液，对这些代谢产物进行分析，从而确定不同的证所对应的代谢组，使“证”可以得到客观化的表述。另外，利用代谢组学方法，通过研究代谢物图谱随时间的变化，能够帮助人们更好地理解疾病过程中“证”的变化与机体内物质的代谢途径和代谢状况的关系，还有助于疾病生物标记物的发现和辅助诊断，使诊断、治疗达到个体化。其准确性依赖于仪器的性能，可以提高诊治的科学化、定量化，避免了人为因素的误诊。

3 代谢组学与中医药疗效的整体评价

既然疾病具有系统化、动态化、整体化的特征，所以，在治疗时应随疾病的进程不同相应地调整药物剂量和种类。因为疾病发生的不同阶段需要不同的药物组分发挥调节作用，而以单一成分作用到单靶点的西药对此束手无策。从这个意义上讲，中药没有无效成分。所谓无效成分只是相对疾病的不同阶段而言。因此，未来的若干年，复方药或多组分药将在疾病治疗中担当重要角色。中药及复方具有多种组分，其多效性、多靶点、多途径发挥作用等特点又为其临床疗效评价带来了很多难题。近年来，对于中医药的临床疗效评价，自觉不自觉地照搬西医过去生物医学模式的疗效评价和标准，从单侧面、单生物学因素着手，缺少系统地反映中医个体诊疗特色和复合干预策略的疗效评价方法和指标[5]，这一点严重影响了中医药的质量和水平及其可信度。另一方面，又无法有效地将可能存在的临床疗效优势客观的表现出来。因此，中医药的临床疗效必须用系统方法学加以评价，寻找客观、系统的临床疗效评价方法是中医药现代研究中急需解决的重点问题。

代谢组学的出现为中医药临床疗效评价提供了全新的思路和工具，中药(尤其是复方)的整体性作用机制和疗效在系统代谢组学的研究方法下将可能得到充分的展示和挖掘。疾病状态可以引起机体内代谢物的整体发生变化，成功的治疗必须使代谢网络中的缺陷部分正常化，同时又不得干扰其它维持健康所必须的代谢途径的调控[6]。利用代谢组学方法，通过监测分析尿液、血液、唾液及细胞和组织的提取液等一系列样品的谱图在用药前后的整体变化，再结合模式识别方法，不仅可以客观地评价药物对于疾病的治疗效果，还可以对人体功能活动、生存质量和影响健康等的重大事件加以评价。中药及复方的临床疗效评价得以客观化后，对于中医药学用循证医学的方法进行进一步疗效评价提供了可能性。另外，在中医药研究中要高度重视其对肠道菌群的影响。现代研究发现，在正常情况下肠道菌群之间存在着复杂的动态平衡关系，此种平衡不仅为肠道正常菌群的生存所需要，而且对其宿主的多种生理功能(尤其是代谢)乃至生命活动亦至关重要，即肠道微生物群落实际上参与了人体的生理、病理和药理(毒理)过程，形成了人类代谢网络中重要的组成部分。中医从整体出发研究人体的平衡与失调问题，并通过中药使其恢复平衡，与肠道内微生态环境的平衡理论有异曲同工之处。中药大多数给药途径是通过口服，经过消化道在局部起作用或通过吸收在全身起作用。中医药的整体观虽然与西医相比具有其特殊性，但与现代微生态学具有一致性，因此，肠道菌群研究很可能会成为用代谢组学的方法来研究中医药的突破口。正如代谢组学鼻祖Nicholson教授所提出，“在Global systems biology的框架下，将人看作一个Superorganism来进行代谢组学研究的思想，把人与环境(地理的、社会的)、人与肠道菌群之间的相互作用加以综合考虑，使我们能够更全面、真实地反映人体疾病与代谢变化的关系，从而达到个性化医疗(personalized healthcare)的理想目标”[7]。这种思想与传统中医药强调人与社会环境的整体观、四时和饮食对人的影响、辨证施治等思想是一致的。

4 代谢组学与中药新药研究

中药的化学成分复杂，中药及复方在治疗疾病时，主要是由于药效组分在多靶点或多器官上发挥整体综合调节作用，具有多因微效的特点。正由于中药及复方的多组分和作用具有多效性、多靶点性、多途径性等特点，为其新药开发带来了诸多的障碍，如中药的质量控制、发挥作用的物质基础、作用机理、安全性研究等都是中药新药研究亟待解决的重点和难点问题[8]。

中药材的质量直接影响中药饮片和中成药的质量，最终影响其临床疗效。中药材的质量好坏与其所含的化学成分直接相关。因此，对中药组成成分的控制是中药材质量控制的着眼点。中药的多种组分，其实质就是其多种代谢产物的集合，其组成、含量和存在状态等受到产地、气候、采集季节及后处理等多方面因素的影响。代谢组学可以用于分析中药中各种组分的类型、含量和状态随各种因素的变化，可以定量地对其进行评价，从而实现对其质量进行控制。所以，代谢组学用于中药栽培、采集、加工阶段，符合药品生产质量管理规范(GMP)的质量控制以及药物监督部门针对药物质量的控制，无疑是最佳方法。这种方法准确、重复性好，而且不依赖于操作人员的经验[9]。对于中药及复方的药理作用机制的研究，代谢组学也具有绝对的优势。成功的疾病治疗必须使代谢网络中的缺陷部分正常化，同时又不得干扰其它维持健康所必须代谢途径的调控。药物的作用机制的研究就是研究药物在这种调控作用中所起到的作用和如何起作用。通过认识体液“代谢指纹图谱”变化的原因，联系基因组学和蛋白质组学的方法，可以寻找药物作用的靶点或受体，从而发现药物作用的机制。正如Nicholson教授提出的proteo-metabonomics的概念，即将蛋白质组学与代谢组学相结合，以便更全面、有效和准确地寻找药物作用的生物标志物。在中药及复方的安全性评价方面，代谢组学通过分析与毒性作用的靶位和作用机制密切相关的生物体液中的代谢产物谱随时间的变化，可以确定毒性作用的靶器官和组织、毒性作用的过程和生物标志物[10-11]。因此，代谢组学可以反映出毒性效应的终点状况，并且可以与生化和病理指标联系起来。所有的代谢物都有其特征NMR 谱峰，故代谢变化的指纹图谱可以作为毒物检测的定性依据，以便从功能和安全性两方面使药物筛选更有效，为新药临床前安全性评价提供可靠的技术支持和保障。因此，代谢组学在毒物药物学的研究中将发挥极其重要的作用。

5 结语

代谢组学是处于科学研究顶端的前沿性科学，近些年中，其发展非常迅速。虽然由于技术和设备等的局限，我国在这方面的研究才刚起步，但其在中医药领域的应用已初步显现出了明显的优势，将其用于中医药学的研究，必将对中医药的现代化研究起到推波助澜的作用。因此，引进先进的技术和设备，大力开展代谢组学在中医药领域的研究，对于推进中医药现代化的进程具有重要的现实意义。

参考文献

[1] 陈慧梅.代谢组学及其研究方法和应用[J].肾脏病与透析肾移植杂志，2005，14(1)：59－64.

[2] 路玉滨.中医理论、科学方法、科学事实[J].浙江中医学院学报，1999，23(5)：4－6.

[3] Oliver Fiehn. Metabolomics-the link between genotypes and phenotypes[J]. Plant Molecular Biology，2002，48：155－171.

[4] German JB，Bauman DE，Burrin DG，et al.Metabolomics in the opening decade of the 21st century building the roads to inpidualized health[J].J Nutr，2004，134(10)：2729.

[5] 中医现代化科技发展战略研究课题组.中医疗效系统评价体系的研究[J].世界科学技术——中药现代化，2002，4(2)：12－14.

[6] 刘昌孝.代谢物组学在中药现代研究中的意义[J].中草药，2004，35(6)：601－605.

[7] Jeremy K Nicholson，Ian D Wilson.Understanding “global” systems biology：metabonomics and the continuum of metabolism[J].Nature Reviews Drug Discovery，2003，2(8)：668－676.

[8] 梁鑫淼，徐 青，章飞芳.中药现代化研究的几点思考[J].中国科学院院刊，2004，19(3)：218－220.

[9] 沈一丁，费贵强，张 宇.代谢组学促进中医药现代化[J].精细化工， 2005，22(6)：444－446.

[10] Shockcor JP，Holmes E.Metabonomic applications in toxicity screening and disease diagnosis[J].Curr Top Med Chem，2002，2(1)：35.

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[关键词] 药理学;总论;教学方法

[中图分类号] R96[文献标识码]C [文章编号]1673-7210(2010)04(a)-192-02

药理学在医学教育中有桥梁学科之称,其地位举足轻重。本门课程知识面广泛,涉及众多基础学科,又与临床学科密切相关。因此,药理学的教学存在难度,而纵观整门课程又以总论教学难度最大。药理学总论主要介绍药理学基本概念,药物代谢动力学基本规律,药物效应动力学基本机制及影响药物作用的因素,虽然在整个教学中所占比例不大(8～10个学时),但它负担着开宗明义、提纲挈领之作用,是药理学学习的总纲和具体药物学习的基础。总论课上得好坏在很大程度上将影响学生对本门课程的学习情绪,产生先入为主的效果,对本门课程的后期学习效果起决定性的影响[1]。教师如能讲得精彩,可使学生变被动接受为主动、科学地学习,为学生进行全课程的学习和取得良好的教学效果打下基础[2]。笔者结合多年来的教学经验,就如何上好药理学总论课谈几点体会。

1 激发学习兴趣,寻找学习动力

怎样拉开总论课的序幕,才能强烈地吸引住每位学生,使他自觉、主动地进入药理学世界的大门呢?教育家布鲁纳曾说过:“学习的最好刺激,乃是对所学材料的兴趣。”兴趣是学生学习知识、掌握技能的原动力,也是发明创造的精神源泉。培养学生浓厚的学习兴趣是教师在总论课上的首要任务之一,对今后教与学的密切配合有着重要意义[3]。

笔者在第一堂课上,首先根据药理学的研究对象和学科任务,有目的性、有针对性地提出几个与日常生活密切相关的问题,而不是照本宣科。如:在大家的经历中,多多少少都曾受过疾病的侵袭,治病的手段都有哪些?学生争相回答后可总结并提示:在各种治疗方法中,药物治疗是临床医生治病的基本手段,是应用最广泛的治疗方法。紧接着再抛出第二组问题:在用药过程中,有没有这样的疑问:为什么每种疾病要选择相应的药物进行治疗,药物进入机体后如何发挥作用,机体如何代谢药物,等等。然后再举出一个临床实例,简要回答上述问题。这样既可以使学生初步明确药理学的基本概念和范围,又可以活跃课堂气氛,吸引学生,激发学生的学习兴趣和强烈的好奇心与求知欲。喜欢药理学,就会以浓厚的兴趣、高涨的热情积极地投入其中,由此收到“一石激起千层浪”的教学效果。

再比如,不良反应是药物使用过程中一个不容忽视、必须谨慎对待的问题,但初接触药理学的学生对此并没有足够的认识。因此,在介绍这部分知识之前,首先以具体数字向学生展示药物不良反应的发生率和致死率之高;再举出实实在在的案例,如反应停事件,使学生深刻认识到不良反应对患者、家庭乃至社会造成的危害之大。至此,学生自然而然要想到究竟什么是药物的不良反应,都有哪些种类的不良反应,各自发生于什么情况,等等。在学生的注意力和兴趣及求知欲被高度唤起的时候,再给他们讲授具体的理论知识,学生理解和掌握起来势必要容易得多,甚至还有的学生感觉这些内容不够多,会在课外自觉主动地通过其他方式来了解更多有关药物不良反应的问题。由此达到了不仅“授人以鱼”,还“授人以渔”的良好教学效果。

总之,学习兴趣是推动学生主动学习的一种内部动力,是提高教学质量的关键。在教学过程中,教师应多想办法激发与维持学生的学习兴趣,变“要我学”为“我要学”,“要我会”为“我要会”,使之爱听、愿学、勤问,敢于知难而进,真正使学生在兴趣中学到知识,从而提高教学质量。

2 掌握基本概念,打好学习基础

药理学总论涉及众多概念,如药物、首过效应、受体等。对这些概念的正确理解与熟练应用,对今后具体药物的学习具有重要指导作用。但概念往往是一些枯燥无味、概括性较强的内容,学生也普遍反映学习起来难度较大。笔者在多年的教学过程中总结出分解-合并-实例验证-引伸的方式,彻底将抽象的概念讲透讲清。

如教材中药物的定义是这样的:药物是指可以改变或查明机体的生理功能及病理状态,可用以预防、诊断和治疗疾病的物质。看似简单的一句话,仅凭死记硬背却难以奏效。在讲解这个概念时,先将其拆分为容易理解的单句:药物的作用、用途、本质分别是什么,并采取边板书边提问的方式进行,学生结合以往知识很容易回答上述问题,在回答问题的同时,既掌握了药物的概念,又理解了药物所涵盖的范畴,纠正了以往一些不正确的认识。继而复述整句话时学生对药物的定义就有了新的理解和认识,也不再认为难以接受。最后再介绍一些有关药物的其他知识以加深印象,如药物的特性,尤其是两重性,处方药与非处方药等。

再如,副作用是药理学中一个非常重要的概念,但学生在学习具体药物之前对此并没有太深的认识。将概念分解,着重指出其要点,如发生前提是治疗剂量下(有别于毒性反应发生在药物剂量过大或体内蓄积过多时),发生原因是药物的药理效应选择性低,本质是药物本身固有的药理作用,可随用药目的而改变,并以阿托品为例来强化上述认识。

通过以上方法的实施,使得抽象的药理学名词变得形象化、具体化、清晰化,不仅改变了药理学教学乏味单调的状况,调动了学生学习的积极性,还能达到事半功倍的效果,为后期药理学的教学奠定良好的基础[4]。

3 把握时代脉搏,触摸学科前沿

当今药物研究日新月异,新药层出不穷,药理学内容也与时俱进,更新较快。总论内容却相对较为固定,但这并不意味着对总论的讲解就可以是“一潭死水”,而应是不断更新的“活水”。总论教学同样要紧跟学科前沿进展,力争在讲授既成知识体系的同时,又向学生介绍药理学的研究热点与发展动态,紧跟时展步伐。

长期以来,临床用药总是针对同一疾病应用相同的药物和剂量,由于个体差异常导致相当比例的患者药物治疗效果差,甚至出现严重不良反应。生物医学模式的转变使得药物治疗学正经历着由经验式向个体化治疗的革命性转变。

大量研究证实,除环境因素外,药物代谢酶、药物转运蛋白以及药物作用靶位等基因的变异是引起药物反应个体差异的根本原因[5]。因此,以基因为导向的个体化用药将为临床更安全、有效和更经济合理地使用药物提供重要途径。这就是方兴未艾的药物基因组学研究[6],即通过对包括药物起效、活化、排泄等过程相关的候选基因进行研究,鉴定基因序列的变异,用统计学原理分析基因突变与药效的关系,将基因的多态性与药物效应的个体多样性紧密联系在一起,并使研究结果更易于在临床得到应用。药物基因组学研究是药理学研究的重要前沿课题,也是人类进入“个体化医学”的重要标志,其结果有可能对每位患者的药物选择、剂量、给药方式等作出预测,从而提高用药的有效性、合理性和安全性,也将大大降低新药研发的成本,提高其投入产出比。

通过这些知识的介绍,一方面拓宽了学生的知识面,进一步激发了学习兴趣,另一方面也使学生深刻认识到学好药理学的重要性和必要性。重要的是,还可以引导学生把学习人类已知和探索人类未知结合起来,培养学生的科研能力,发展学生的探索性思维和创新精神,为他们今后从事创造性的工作打下基础。最后也使我们的教育工作能够适应21世纪医药卫生发展趋势,符合更好地培养跨世纪医药卫生人才的要求。

通过以上教学手段的实施与合理运用,学生普遍反映对总论部分不再感到畏惧,而认为是药理学课程必不可缺的组成部分;在学习时有所侧重,能够抓住学习精华和知识点。重要的是,通过总论的学习,学生对药理学课程产生了浓厚的兴趣和强烈的探索欲,这对他们今后的学习和临床工作必将产生深远的影响,再次印证了我们古老的谚语:良好的开端是成功的一半。

[参考文献]

[1]李金莲.上好解剖学绪论课的几点体会[J].山西医科大学学报:基础医学教育版,2007,9(6):629-630.

[2]赵燕燕,李春玲,范华英,等.密切联系实际多种方法并用强化生药学总论的教学[J].中外医疗,2009,28(1):96-97.

[3]胡慧玲.浅谈《药用辅料学》的教学方法[J].成都中医药大学学报:教育科学版,2009,10 (3):31-32.

[4]孙志春,郭常亮.对精心组织上好绪论课的探讨[J].职业圈,2007,(16):73-74.

[5]刘昭前,周宏灏.个体化药物治疗的新时代[J].中国临床药理学与治疗学,2007,12(1):1-6.

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摘要：从方证相关基本理论、客观化规范化、分子生物学水平、交叉学科理论与方法等方面对方证的现代研究进行了简要综述。认为方证研究取得了很大进展，尤其与复杂系统理论结合有望取得突破性进展，并由此可以加快中医现代化的进程。

关键词：中医方证； 基本理论； 分子生物学； 客观化； 规范化

辨证论治是中医诊疗疾病的基本方法和原则，在辨证论治的理、法、方、药这个体系中，方证占据着核心地位。方证研究一直都是中医发展的重要命题，并且已经积累了大量知识。随着对中医研究的深入和现代科学理论和技术的日益发展，近年来方证研究取得了很大进展。现作一简要综述。

1 方证相关基本理论

1.1 方证对应 《伤寒论》第317条曰：“病皆与方相应者，乃服之”。《伤寒论》第149条“伤寒五六日，呕而发热者，柴胡证具，而以他药下之，柴胡证仍在者，复与柴胡汤…… ”。唐・孙思邈在《千金翼方》中对《伤寒论》病脉证并治体系进行了整理，采用“方证同条，比类相附”的方法，建立了方证对应的“方证”体系。到清代柯琴“以方名证”思想和日本汉方医家吉益东洞“方证相对说”［1］，说明方证相应理论在中医学历史上影响深远。方证相应说也为现代许多医家所推崇，现代名医胡希恕［2］也认为，临证有无疗效，决定于方证对应与否。著名医家邓铁涛［3］说：“证变则方亦随之变，证不变则效不更方。当然若对慢性病，服药时间较长，根据患者的证情，加减一二味，亦每每有好处，但治疗之大原则未变。”现代研究对方证对应的认识有：方证相应指的就是一个方剂的功效和方剂内的药味及其配伍关系与其所对应的“证”之间存在着高度的统一性和针对性，亦即解决问题的方法“方”与矛盾问题“证”之间的高度一致性［4］。方证对应是方剂与主证相对应；方证对应指证不变方亦不变，方随证变，随证加减 ；方证对应是方证间病势、病位、病情、病性相对应；方证对应是一个动态对应；方证对应中方剂是有证而为，无证而不为；方证对应可以是一方多证［5］。

1.2 方证从化学说及其研究 方证从化学说包括［6］：所谓“从方化证”即指“方”对“证”的授予、攻击作用过程；所谓“从证化方”即“证”对“方”的亲和选择作用过程。在方证这种“耦合过程”中，方证以互为主客体的“主体选择”和“引导”，构成不可分割的互溶、互化的交互关系。把一个辨证论治过程的对应方证，分解为从化前的“方证对应”，从化中的“方证耦合”和从化后的“方证符合”三个阶段，进行多元、多级化“方”“证”互补式的阶段研究，从而提出了“方药有效实体 成分组合模”的概念。一方可以多“模”，一“模”可以多方。方证从化学说理论框架的形成，无疑对阐明理法方药各个环节的内涵，提供了新的突破口［7］。又有研究认为［8］方证从化学说与受体学说有一致之处，中药有效成分在体内的分布是药物归经理论的重要依据。同一处方，施之于同一病人，应用时间有先后，其通过机体及证所授受的有效成分就不同；更由于证的从化递减，造成了方药的利用率的必然下降，形成了方变；同一个病证的不同患者，用同一方剂治疗也会发生同样的问题。

2 方证相关的客观化规范化研究

方证的客观化规范化研究也是现代中医研究的一个重点和难点，虽然研究起来有些困难，但近年来也取得了一些成就。如在妇科研究中发现［9］，活血化淤法对妇科血淤证的治疗作用可能是通过以下诸多方面来实现的：雌激素相关作用；改善血液流变学的主要指标，消除血液浓、黏、聚的状态，改善子宫微循环；调节凝血系统、纤溶系统功能；保护血管内皮细胞及其功能等。又如杨丁友等［10］研究显示冠心病心虚证患者血小板明显活化，血小板活化标志物CD62P 及CD63 表达明显较健康对照组增强(P

3 方证相关的分子生物学研究

分子生物学是生命科学的带头学科，应用分子生物学理论和技术在中医方证研究中也取得了一些进展。

3.1 对中药复方的研究应用分子生物学技术对中药复方的分子机理进行了探讨。如用细胞培养的方法研究发现［13］ ：复方补益剂(四君子汤、四物汤、八珍汤、十全大补汤)对细胞生长均有显著促进作用，而且不同补益剂对同种细胞的促生长作用明显不同，同种补益剂对不同细胞或同种细胞的不同生长时期作用也不完全相同。贺双腾等［14］运用Northern杂交检测到加入补肾醒脑解毒复方中药煎液后，感染神经元NGF和BDNF表达较正常海马神经元明显提高并且能持续增加，维持潜伏感染神经元存活达10周以上。凌云彪等［15］利用核素掺入试验、流式细胞术观察到通过两种不同途径制备的中药复方“肝纤方”可以抑制大鼠肝星状细胞(HSC)的增殖及其胶原合成量。孙饶鸿等［16］采用流式细胞技术发现消瘤饮(根据益气解毒抗癌的原则组成的中药治疗肿瘤方剂)具有明显的抑瘤作用，可促使bax基因表达，诱导肿瘤细胞凋亡。

3.2 对证的研究 蛋白质是人体功能表现的物质载体。当内外环境变化时，人体“应变系统”产生各种应变活动，包括各种症状表现，这些反应实质上是人体蛋白质正常或异常功能的宏观表现形式。证的初始内涵其实为各种症状归纳、综合而来，这些症状集中体现了证的功能性［17］。21世纪的生命科学将由人类基因组计划和后基因组时代、蛋白组计划、生物信息学、生命科学数字化等部分组成［18］。1990年人类基因组计划（HGP）开始启动，预计将在2005年以前完成人类基因组全部序列的测定，认识人类全部基因编码及功能［19］。所以理论和技术上蛋白质组学都可以用来研究"证"。如有实验利用基因芯片技术研究心梗后心衰心气虚证大鼠模型心脏梗塞区能量代谢功能基因表达谱的特征［20］。

3.3 对方证的研究中国的人类基因计划自1993年开始，1999年正式启动以来，已取得了显著成绩［21］。杨焕明在199101的中医学与基因组学术会上指出，弘扬具有特色的中医药，尤其是在已知中医疗效功能的基础上反推基因功能组，如“哮喘中药”的基因表达谱，利用人类基因组多样性探寻证的“遗传标记”，探讨“养生祛病”来修饰、改善基因功能的机理等［22］。王米渠等对中医“恐伤肾”与补肾药在基因水平作了研究［23］，首先用SMART技术逆转录扩增，以分别获得各组同一只小鼠造模前后的血液总cDNA；通过抑制消减杂交(SSH)方法获得各实验组造模前后差异表达基因SSH 图谱。结果显示，造模肾虚组小鼠与药物治疗组同对照组的基因表达有较大差异，从所得到的l0个基因图谱，可以初步理解与肾虚证可能相关的基因，补肾药物治疗组在基因图谱与造模组的差异，显示补肾药治疗对基因表达的影响。

4 方证研究的新理论

4.1 熵理论与方证研究“熵”是19世纪60年代德国物理学家克劳修斯作为热力学的概念提出来的。爱因斯坦(A．Einstein)将熵理论在科学中的地位概述为：“熵理论对于整个科学来说是第一大法则。” 熵方法在自然科学和社会科学的研究中已经被广泛应用，它对具有随机性、多维数性、多关系性、多判据性以及定性描述多于定量描述等特点的因素处理具有信息全面、可靠性高、能进行定量比较等优点。研究证候与方剂的相关性，涉及到的信息也具有随机性、多维数性、多关系性、多判据性等特点。对于这么复杂的信息，可以尝试用熵理论分析。杨洪军等［24］对中风病证候进行了长期研究，积累了丰富的中风病中医证候学研究资料，量化标准基本成熟，因此，他们在病的框架内研究证、熵、方三者相关联的科学规律。研究思路分为三个步骤，第一，收集证候、中风病、方剂的临床信息，建立数据库；第二，基于熵方法的证候、中风病、方剂综合演化模型的建立；第三，证候、中风病、方剂三者相关科学规律的提取。以中风这样一个具体的疾病为模型，进行相关问题的探讨，证实熵理论是研究证侯与方剂的相关性的一个有效的理论工具。

4.2 复杂系统理论与方证研究复杂系统理论是21世纪最具有生命力的科学之一。耗散结构理论、协同论、混沌理论、人工神经网络和混沌同步与控制理论在复杂系统理论发展历史中都起了重要作用［25］。开放的复杂巨系统的研究方法其实就是把大量定性认识、点滴知识、专家意见汇集成一个整体结构，从不完整到完整的定性，完成从定性到定量的飞跃［26］，通过大量积累，达到更高层次的认识和飞跃。辨证论治理法方药一致是中医治疗的根本，既然临床用方(药)离不开证，那么方证之间就会存在一种特殊的对应关系 。从科学发展及临床治疗要求来看，中医学的确需要构筑一种全新的方证论治体系。这个体系应是从宏观到微观，从抽象到具体，从定性到定量，从模糊到精确的辨证论治体系。这一要求，与复杂巨系统所特有的科学理论、专家经验(历代医家的临床有效治疗)和定量分析方法不谋而合［27］。复杂系统理论将会破解中医方证体系中目前尚未可知的系统。著名的复杂系统研究者、遗传算法的发明人霍兰教授认为，许多的复杂系统存在着杠杆支点一个小的输入会产生巨大的、可预期的直接变化，它提供我们改变系统行为的机会［28］。本项目组王建红等从肾阳虚引起下丘脑垂体性腺轴生殖内分泌功能改变入手，将典型方剂与证候右归丸与肾阳虚证联系起来，建立方证系统的动态模型，观察右归丸对肾阳虚时下丘脑垂体性腺轴生殖内分泌功能的影响，在这个动态模型中，分析中药复方中各组成药物在调整病证机体中的相互作用与地位，发现配伍规律，优化配方；又借助中药的信息载体作用，获得肾阳虚证本质的认识，通过“证”解析“方”，又通过“方”解析“证”，建立了中医方证研究的新方法。

5 小结

方证是中医辨证体系的核心问题，从古至今都是医家比较重视的理论。在现代科学理论和技术日新月异的时代背景下，方证研究取得了很大进步。方证相关性研究的基本理论在不断发展完善；随着现代医学的进步，在客观化规范化研究方面取得的成绩，使中医的方证更加具体明确，也丰富了中医辨证论治的内容；分子生物学理论和技术的日益进步使方证和生命科学更加有效地结合、促使尽快实现中医现代化；熵理论、复杂系统理论等理论的成熟将会为中医方证研究提供新的方法论的指导，揭示其深层次的科学内涵。以方证这样一个有着长期积累和深厚理论基础、有希望在新的条件下取得突破性进展的中医基本问题进行深入的研究，将会加速中医药的发展和创新，为中医药现代化打开一个崭新的局面。

参考文献

［1］ 俞雪如.柯琴 “以方名证”思想对吉益东洞“方证相对说”的影响［J］.上海中医药大学学报，2001，15（2）：12.

［2］ 李国臣，王冠民，崔文艺.胡希恕方证辨证说略［J］.上海中医药杂志，2003，37（10）：39.

［3］ 邓铁涛．再论辨证论治［J］.新中医，1999，31(4)：8.

［4］ 金海浩.中医学的方证相应论［J］.黑龙江中医药，2005，1（1）：45.

［5］ 张兰凤，王 阶，王永炎.方证对应研究［J］.中华中医药杂志，2005，20（1）：8.

［6］ 司端圣，尚海峰，石洪超.方证从化学说理论探索［J］.中国中医基础医学杂志，2001，7（7）：25.

［7］ 司端圣，尚海峰.方证从化学说理论与实践探索［J］.泰山卫生，2001，25（2）：32.

［8］ 刘丽娜.浅议受体学说与方证从化学说［J］.光明中医，2004，19（2）：42.

［9］ 骆欢欢，邓高丕.妇科血瘀证治疗的客观化研究［J］.中国医药卫生，2005，6 （1）：64.

［10］ 杨丁友，段学忠．冠心病心虚证不同证型与血小板活化分子CD62P及CD63表达的关系［J］.中国中医药科技，2001，8(5)：293.

［11］ 徐 征，吴承玉.中医肺系证的规范化研究探讨［J］.吉林中医药，2004，24（7）：1.

［12］ 李瀚曼，张六痛，梅家俊，等.“肝肾精血亏虚”大鼠动物模型的建立［J］.中国中医基础医学杂志，2001，7（4）：51.

［13］ 刘红林，程牛亮，赵建滨，等.中药复方补益剂对不同细胞生长影响的实验研究［J］.山西医科大学学报，2005，36（3）：312.

［14］ 贺双腾，蒋士生， 蔡光先，等．补肾醒脑解毒方对培养神经元单纯疱疹病毒感染后NGF和BDNF基因的调节［J］.中国实验方剂学杂志 ，2000，4 (6)：22.

［15］ 凌云彪，邱万寿，褚忠华，等．不同途径制备的中药复方“肝纤方”含药血清对大鼠肝星状细胞的不同影响［J］.中华实验外科杂志，2004 ，10(21)：1165.

［16］ 孙饶鸿，蔡 宇.消瘤饮的抑瘤作用及其诱导凋亡和b a x基因表达影响［J］.中华实用中西医杂志，2003，3(16) ：1152.

［17］ 余宗阳，杜 建.蛋白质组学与中医证实质研究［J］.中国中西医结合杂志，2004，24（9）：844.

［18］ 谭文斌，朱定尔．迎接21世纪生命科学的新时代基因组与蛋白组计划时代［J］.医学与哲学，1998，19(9)：499.

［19］ 植瑞东，何夏怡.人类基因组计划简介［J］.中国检验医学与临床，2004，5（1）：35.

［20］ 于成瑶，王硕仁，赵明镜，等.心梗后心衰-心气虚病证大鼠模型梗塞区能量代谢功能基因差异表达谱的特征研究［J］.中国中医基础医学杂志，2005，11（6）：422.

［21］ 骆建新，郑崛村，马用信，等.人类基因组计划与后基因组时代［J］.中国生物工程杂志，2003，23（11）：87.

［22］ 王米渠，许锦文，林 乔.中医研究与基因组学及基因芯片技术［J］.江西中学院学报，2002，14（3）：1.

［23］ 王米渠，许锦文，林 乔.分子生物学新技术在中医学研究中的运用［J］.成都医药，2002，28（5）：293.

［24］ 杨洪军，赵亚丽，刘艳娇，等.“熵”在中医方证研究中的运用［J］.中国中医基础医学杂志，2004，10（9）：17.

［25］ 刘曾荣，李 挺.复杂系统理论剖析［J］.自然杂志，2004，26（3）：149.

［26］ 钱学森，于景元，戴汝为．一个科学新领域放的复杂巨系统及其方法论［J］.自然杂志，1991，13(1)：3.

篇9

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。

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关键词： 生物信息学 农业研究领域 应用

“生物信息学”是英文单词“bioinformatics”的中文译名，其概念是1956年在美国田纳西州gatlinburg召开的“生物学中的信息理论”讨论会上首次被提出的［1］，由美国学者lim在1991年发表的文章中首次使用。生物信息学自产生以来，大致经历了前基因组时代、基因组时代和后基因组时代三个发展阶段［2］。2003年4月14日，美国人类基因组研究项目首席科学家collins f博士在华盛顿隆重宣布人类基因组计划（human genome project，hgp）的所有目标全部实现［3］。这标志着后基因组时代（post genome era，pge）的来临，是生命科学史中又一个里程碑。生物信息学作为21世纪生物技术的核心，已经成为现代生命科学研究中重要的组成部分。研究基因、蛋白质和生命，其研究成果必将深刻地影响农业。本文重点阐述生物信息学在农业模式植物、种质资源优化、农药的设计开发、作物遗传育种、生态环境改善等方面的最新研究进展。

1.生物信息学在农业模式植物研究领域中的应用

1997年5月美国启动国家植物基因组计划（npgi），旨在绘出包括玉米、大豆、小麦、大麦、高粱、水稻、棉花、西红柿和松树等十多种具有经济价值的关键植物的基因图谱。国家植物基因组计划是与人类基因组工程（hgp）并行的庞大工程［4］。近年来，通过各国科学家的通力合作，植物基因组研究取得了重大进展，拟南芥、水稻等模式植物已完成了全基因组测序。人们可以使用生物信息学的方法系统地研究这些重要农作物的基因表达、蛋白质互作、蛋白质和核酸的定位、代谢物及其调节网络等，从而从分子水平上了解细胞的结构和功能［5］。目前已经建立的农作物生物信息学数据库研究平台有植物转录本（ta）集合数据库tigr、植物核酸序列数据库plantgdb、研究玉米遗传学和基因组学的mazegdb数据库、研究草类和水稻的gramene数据库、研究马铃薯的pomamo数据库，等等。

2.生物信息学在种质资源保存研究领域中的应用

种质资源是农业生产的重要资源，它包括许多农艺性状（如抗病、产量、品质、环境适应性基因等）的等位基因。植物种质资源库是指以植物种质资源为保护对象的保存设施。至1996年，全世界已建成了1300余座植物种质资源库，在我国也已建成30多座作物种质资源库。种质入库保存类型也从单一的种子形式，发展到营养器官、细胞和组织，甚至dna片段等多种形式。保护的物种也从有性繁殖植物扩展到无性繁殖植物及顽拗型种子植物等［6］。近年来，人们越来越多地应用各种分子标记来鉴定种质资源。例如微卫星、aflp、ssap、rbip和snp等。由于对种质资源进行分子标记产生了大量的数据，因此需要建立生物信息学数据库和采用分析工具来实现对这些数据的查询、统计和计算机分析等［7］。

3.生物信息学在农药设计开发研究领域中的应用

传统的药物研制主要是从大量的天然产物、合成化合物，以及矿物中进行筛选，得到一个可供临床使用的药物要耗费大量的时间与金钱。生物信息学在药物研发中的意义在于找到病理过程中关键性的分子靶标、阐明其结构和功能关系，从而指导设计能激活或阻断生物大分子发挥其生物功能的治疗性药物，使药物研发之路从过去的偶然和盲目中找到正确的研发方向。生物信息学为药物研发提供了新的手段［8，9］，导致了药物研发模式的改变［10］。目前，生物信息学促进农药研制已有许多成功的例子。itzstein等设计出两种具有与唾液酸酶结合化合物：4-氨基-neu5ac2en和4-胍基-neu5ac2en。其中，后者是前者与唾液酸酶的结合活性的250倍［11］。目前，这两种新药已经进入临床试验阶段。tang sy等学者研制出新一代抗aids药物saquinavir［12］。pungpo等已经设计出几种新型高效的抗hiv-1型药物［13］。杨华铮等人设计合成了十多类数百个除草化合物，经生物活性测定，部分化合物的活性已超过商品化光合作用抑制剂的水平［14］。

现代农药的研发已离不开生物信息技术的参与，随着生物信息学技术的进一步完善和发展，将会大大降低药物研发的成本，提高研发的质量和效率。

4.生物学信息学在作物遗传育种研究领域中的应用

随着主要农作物遗传图谱精确度的提高，以及特定性状相关分子基础的进一步阐明，人们可以利用生物信息学的方法，先从模式生物

中寻找可能的相关基因，然后在作物中找到相应的基因及其位点。农作物的遗传学和分子生物学的研究积累了大量的基因序列、分子标记、图谱和功能方面的数据，可通过建立生物信息学数据库来整合这些数据，从而比较和分析来自不同基因组的基因序列、功能和遗传图谱位置［15］。在此基础上，育种学家就可以应用计算机模型来提出预测假设，从多种复杂的等位基因组合中建立自己所需要的表型，然后从大量遗传标记中筛选到理想的组合，从而培育出新的优良农作物品种。

5.生物信息学在生态环境平衡研究领域中的应用

在生态系统中，基因流从根本上影响能量流和物质流的循环和运转，是生态平衡稳定的根本因素。生物信息学在环境领域主要应用在控制环境污染方面，主要通过数学与计算机的运用构建遗传工程特效菌株，以降解目标基因及其目标污染物为切入点，通过降解污染物的分子遗传物质核酸 dna，以及生物大分子蛋白质酶，达到催化目标污染物的降解，从而维护空气［16］、水源、土地等生态环境的安全。

美国农业研究中心（ars） 的农药特性信息数据库（ppd） 提供 334 种正在广泛使用的杀虫剂信息，涉及它们在环境中转运和降解途径的16种最重要的物化特性。日本丰桥技术大学（toyohashi university of technology） 多环芳烃危险性有机污染物的物化特性、色谱、紫外光谱的谱线图。美国环保局综合风险信息系统数据库（iris） 涉及 600种化学污染物，列出了污染物的毒性与风险评价参数，以及分子遗传毒性参数［17］。除此之外，生物信息学在生物防治［18］中也起到了重要的作用。网络的普及，情报、信息等学科的资源共享，势必会创造出一个环境微生物技术信息的高速发展趋势。

6.生物信息学在食品安全研究领域中的应用

食品在加工制作和存储过程中各种细菌数量发生变化，传统检测方法是进行生化鉴定，但所需时间较长，不能满足检验检疫部门的要求，运用生物信息学方法获得各种致病菌的核酸序列，并对这些序列进行比对，筛选出用于检测的引物和探针，进而运用pcr法［19］、rt-pcr法、荧光rt-pcr法、多重pcr［20］和多重荧光定量pcr等技术，可快速准确地检测出细菌及病毒。此外，对电阻抗、放射测量、elisa法、生物传感器、基因芯片等［21-25］技术也是未来食品病毒检测的发展方向。

转基因食品检测是通过设计特异性的引物对食品样品的dna提取物进行扩增，从而判断样品中是否含有外源性基因片段［26］。通过对转基因农产品数据库信息的及时更新，可准确了解各国新出现和新批准的转基因农产品，便于查找其插入的外源基因片段，以便及时对检验方法进行修改。目前由于某些通过食品传播的病毒具有变异特性，以及检测方法的不完善等因素影响，生物信息学在食品领域的应用还比较有限，但随着食品安全检测数据库的不断完善，相信相关的生物信息学技术将在食品领域发挥越来越重要的作用。

生物信息学广泛用于农业科学研究的各个领域，但是仅有信息资源是不够的，选出符合自己需求的生物信息就需要情报部门，以及信息中介服务机构提供相关服务，通过出版物、信息共享平台、数字图书馆、电子论坛等信息媒介的帮助，科研工作者可快速有效地找到符合需要的信息。目前我国生物信息学发展还很不均衡，与国际前沿有一定差距，这需要从事信息和科研的工作者们不断交流，使得生物信息学能够更好地为我国农业持续健康发展发挥作用。

参考文献：

［1］yockey hp，platzman rp，quastler h.symposium on information.theory in biology.pergamon press，new york，london，1958.

［2］郑国清，张瑞玲.生物信息学的形成与发展［j］.河南农业科学，2002，（11）：4-7.

［3］骆建新，郑崛村，马用信等.人类基因组计划与后基因组时代.中国生物工程杂志，2003，23，（11）：87-94.

［4］曹学军.基因研究的又一壮举——美国国家植物基因组计划［j］.国外科技动态，2001，1：24-25.

［5］michael b.genomics and plantcells：application ofgenomics strategies to arabidopsis cellbiology［j］.philostransr soc lond b bio sci，2002，357（1422）：731-736.

［6］卢新雄.植物种质资源库的设计与建设要求［j］.植物学通报，2006，23，（1）：119-125.

［7］guy d，noel e，mik

e a.using bioinformatics to analyse germplasm collections ［j］.springer netherlands，2004：39-54.

［8］郑衍，王非.药物生物信息学，化学化工出版社，2004.1：214-215.

［9］俞庆森，邱建卫，胡艾希.药物设计.化学化工出版社，2005.1：160-164.

［10］austen m，dohrmann c.phenotype—first screening for the identification of novel drug targets.drug discov today，2005，10，（4）：275-282.

［11］arun agrawal，ashwini chhatre.state involvement and forest cogovernance：evidence from the indianhmi alayas.stcomp international developmen.t sep 2007：67-86.

［12］tang sy.institutionsand collective action：self-governance in irrigation ［m］.san francisco，ca：icspress，1999.

［13］pungpo p，saparpakorn p，wolschann p，et a.l computer-aided moleculardesign of highly potenthiv-1 rt inhibitors：3d qsar and moleculardocking studies of efavirenz derivatives［j］.sar qsar environres，2006，17，（4）：353-370.

［14］杨华铮，刘华银，邹小毛等.计算机辅助设计与合成除草剂的研究［j］.计算机与应用化学，1999，16，（5）：400.

［15］vassilev d，leunissen j，atanassov a.application of bioinformatics in plant breeding［j］.biotechnology & biotechnological equipment，2005，3：139-152.

［16］王春华，谢小保，曾海燕等.深圳市空气微生物污染状况监测分析［j］.微生物学杂志，2008，28，（4）：93-97.

［17］程树培，严峻，郝春博等.环境生物技术信息学进展［j］.环境污染治理技术与设备，2002，3，（11）：92-94.

［18］史应武，娄恺，李春.植物内生菌在生物防治中的应用［j］.微生物学杂志，2009，29，（6）：61-64.

［19］赵玉玲，张天生，张巧艳.pcr 法快速检测肉食品污染沙门菌的实验研究［j］.微生物学杂志，2010，30，（3）：103-105.

［20］徐义刚，崔丽春，李苏龙等.多重pcr方法快速检测4种主要致腹泻性大肠埃希菌［j］.微生物学杂志，2010，30，（3） ：25-29.

［21］索标，汪月霞，艾志录.食源性致病菌多重分子生物学检测技术研究进展［j］.微生物学杂志，2010，30，（6）：71-75

［22］朱晓娥，袁耿彪.基因芯片技术在基因突变诊断中的应用及其前景［j］.重庆医学，2010，（22）：3128-3131.

［23］陈彦闯，辛明秀.用于分析微生物种类组成的微生物生态学研究方法［j］.微生物学杂志，2009，29，（4）：79-83.

［24］王大勇，方振东，谢朝新等.食源性致病菌快速检测技术研究进展［j］.微生物学杂志，2009，29，（5）：67-72.

［25］苏晨曦，潘迎捷，赵勇等.疏水网格滤膜技术检测食源性致病菌的研究进展［j］.微生物学杂志，2010，30，（6）：76-81.