基因组学概述范文
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导语：如何才能写好一篇基因组学概述，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。
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【关键词】基因组学 教学 改革
【Abstract】Genomics is a young discipline which is born with the successful implementation of the human genome project， and its content is involved in the leading edge and hot spot of the life science research. Learning genomics has a profound impact on enriching and improving the students’ knowledge system and cultivating students’ innovative consciousness and ability. After several years of teaching practice， from the teaching content， teaching methods to make a reasonable improvement， in order to improve the quality of teaching， and strive to cultivate high？鄄quality professionals.
【Key words】Genomics； education； innovation
【基金项目】湖南农业大学课程质量标准建设遴选项目《基因组学》和湖南农业大学教改项目B2015021资助。
【中图分类号】G420 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）06-0233-02
伴随人类基因组计划，一门新兴的生命科学前沿学科基因组学（ Genomics）应运而生。不同于以往的分子遗传学以“单个”基因为研究对象的思路，基因组学从物种的整个基因组入手来研究基因的结构、功能和进化[1]。经过近20年的迅速发展，基础基因组学研究已经形成了结构基因组学、功能基因组学和比较基因组学三个不同的领域[1-3]，还衍生出了转录物组、蛋白质组、代谢组、甲基化组等一系列组学研究的分支，引发了生物科学研究的系统观热潮[2]。
目前，基因组学已成为高校生物学课程体系中的重要组成部分，越来越多的高校都将其设为生物学相关专业的必修课或选修课。课程的开设不仅有利于学生了解生命科学发展的前沿，还能为学生研究生阶段开展相关课题提供研究思路和背景知识。然而，基因组学发展迅速，如何使教学紧跟学科发展的步伐，让学生在有限的课堂教学中既能掌握基因组学的基础知识，又能及时了解最新的基因组学发展技术，成为教学中的难点。因此，教师需要不断更新教学内容，紧跟学科发展的步伐，以增强学生的学习兴趣，提高学习的主动性。此外，基因组学与其他学科具有很强的交叉性，教师授课过程中既要避免内容的重复，又要能深入浅出地把内容抽象、过程复杂的研究方法条理清晰、简单明了地传授给学生。针对基因组学课程的上述特点以及这几年的教学实践，笔者从基因组学教学内容和教学手段进行了调整和优化，探索了适合本门课程的教学方法和模式，以期提高基因组学的教学效果，以适应新形势下素质教育的需要。
一、选择合适的教材
我国许多高校的生物信息、生物技术等相关专业课程设置中都将基因组学设为专业课或选修课，如华中科技大学、暨南大学、扬州大学等。我校也在学生先修遗传学、分子生物学和生物信息学的基础上，开设基因组学课程作为生物信息学的一门专业课，共设置40课时。经过了解，国内广泛使用的基因组学教材主要有两本，即国内复旦大学杨金水教授编著的《基因组学》（2002年第一版，2007年第二版，2013年第三版）和英国曼彻斯特大学理工学院TA.Brown教授编著的《Genomes》（1999年版、2002年版、2006年版）。根据课程需要和课时数，我校自2005年生物信息学专业开设以来一直选择结构体系比较完整、内容相对简洁的杨金水编著的《基因组学》系列版本为主要教材。同时选用袁建刚等翻译的、BrownTA编著的《基因组》及其英文版原著作为参考，补充杨金水编著的《基因组学》，部分内容叙述不够详尽的不足。该教材和参考书都更新及时，每隔数年就会补充基因组学研究领域的新成果和新技术然后再版，便于跟踪学科前沿，掌握最新研究动态。参考书中英文对应，可方便学生对专业名词的理解和把握，也有助于学生提高对英文文献的阅读能力。
二、构建系统的教学内容
基因组学教学内容与遗传学、分组生物学和生物信息学课程的内容相互联系、相互渗透。因此课程内容既要避免与现行课程中重复的部分，又突出本学科的特有内容，为此我们在与其他相关课程教师充分沟通的情况下进行了授课内容的安排。基因组学的知识结构可以分为结构基因组学、功能基因组学和比较基因组学三部分。结构基因组学是基因组研究的前提，是功能基因组学和比较基因组学内容理解和掌握的基础，其主要目标是通过基因组测序获得基因组序列。而基因组测序的前提是对基因组的基本结构和组成进行了解，然后在此基础上进行基因组作图，包括遗传图谱、物理图谱的制作，最后进行基因组的测序与序列组装。这部分属于基因组学课程重点学习的内容，安排20个课时，主要涉及选用教材的前四章内容[4]。功能基因组学，被称为后基因组学，它利用结构基因组学研究所提供的信息和产物，发展和应用新的实验手段，通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能。这部分内容是目前发展最快的研究重点[5]，涉及很多关于研究基因功能的实验方法，因此也是课程的难点。研究内容包括基因组序列中基因功能的发现、单个基因功能的确定、基因表达分析及突变检测和基因与基因之间的相互作用。本门课程中安排12课时学习该部分内容，主要涉及教材的第五章、第六章、第十章。教材的第七章和第十一章关于基因组的复制与转录调控的内容，分子生物学中有过讲述，在基因组学的课程中不再重复。第八章和第九章关于转录组和蛋白组的内容另开设有相关的课程，也不在基因组学课程的讲述范围内。比较基因组学是基于结构基因组的基础上，对已知的基因和基因组结构进行比较，来了解基因的功能、表达机理和物种进化的学科。通过对不同亲缘关系物种的基因组序列进行比较，能够鉴定出编码序列、非编码调控序列及给定物种独有的序列。而基因组范围之内的序列比对，可以了解不同物种在核苷酸组成、同线性关系和基因顺序方面的异同，进而得到基因分析预测与定位、生物系统发生进化关系等方面的信息。这部分内容安排6课时，主要涉及教材的第十二至十四章的内容。这样合理安排授课内容，使学生在头脑中建立起一个从结构基因组学研究到功能基因组学研究再到比较基因组学研究的完善的知识体系。
此外，基因组学发展迅速，除了三大部分基本内容外还在课堂上及时补充和完善一些最新的研究成果。比如可以通过查询Science、Nature 和Cell等顶级期刊，了解基因组学的最新研究进展和方法，使学生及时把握学科发展脉络和方向，把基因组学课程真正建设成为一门开阔学生视野的课程。另外，课堂上可以讨论一些社会上的热点话题或者普及一些与生活息息相关的知识，如精准医疗等。还可以讲述一些相关的故事，如诺贝尔奖得主的一些鲜为人知的故事。一些相关知识的应用，比如如何利用分子标记进行亲子鉴定及法医鉴定等也可以再课堂上适时的插入。这些内容可以极大地激发学生的兴趣，拓宽学生的视野，提高学生学习的积极性。
三、多媒体与板书相结合教学
多媒体教学具有图文并茂的效果，可以把抽象、微观、枯燥、复杂的内容形象的展示出来。但多媒体课件播放比板书讲解速度快，如果学生的思维无法跟上，则会大大地降低教学效果。传统的板书教学则可以将知识更加系统地呈现给学生，更利于师生间的交流[6]。但板书教学比较耗时，尤其对于高等教育中较多的授课内容，完全采用板书会影响教学进度。此外，对于图像和图形的呈现，板书教学也无法胜任。因此，可采用“多媒体+板书”相结合的授课方式。授课提纲板书在黑板上，使学生整堂课都可以看见，让学生对学习内容有整体的印象。多媒体课件解释不清的问题，及时用板书补充。重点难点内容，也要结合板书详细讲解，同时借助多媒体手段将所需要的图片、动画和视频插入课件，按照课程的需要播放，提高课堂教学效果。
四、组织学生参与科学研究
基因组学课程内容涉及许多研究方法和技术，部分经典的实验技术在分子生物学与遗传学中有过介绍，但一些新发展起来的技术上述课程学习的过程中没有涉及。有些技术原理深奥、抽象，难以理解，最好的方法是让学生亲自参与实验[7-9]。教师可组建基因组学科研兴趣小组，让学生利用课外时间参与老师的科研课题。学生通过亲自参与基因组学相关实验，可以深刻理解这些技术的原理，并掌握具体操作技术，将理论知识与实践相结合，在帮助教师完成科研工作的同时培养了学生对科研工作的热情，为学生进一步考研深造打下基础。
五、应用灵活多样的考核方式
科学、合理的考核方式有助于提高教学质量、培养创新型和应用型人才。传统的考核方式主要是闭卷考试，容易使学生把考试当成最终的学习目标，不利于培养学生利用所学知识解决实际问题的能力。因此，改革教学考核方式的非常重要。考核除了对学生进行基本理论知识考试外，在成绩评定标准上适当加大对学生动手能力和综合技能的考核比重，增加平时成绩的考核，条件允许的话还可以设置一些小实验在实验课的课堂上让学生进行计算机模拟分析，充分激发学生的学习兴趣。此外，还可以把科研过程中的一些小项目交给学生，让学生查阅资料后根据所学内容进行试验设计，教师进行指导修改后再反馈给学生。学生的平时成绩最终按30%的比例计入最终成绩。科学合理地应用上述方法可以很大程度改变学生的学习目标和学习方式，培养学生的创新能力和实践能力。
经过几年的实践，我们的教学改革获得了大多数学生的好评与认可。在今后的教学中，随着教师教学经验的积累和教学水平的进一步提高，将会不断完善基因组学教学工作。基因组学发展迅速，如今已经渗透到生命科学研究的各个领域，尤其是近几年基因组学研究领域的重大成果层出不穷，对生命科学的发展产生了极大的推动作用。针对基因组学教学过程中存在的主要问题[10，11]，在构建系统课程内容体系的同时，还应根据农林院校的专业特点，不断改革和探索课程的教学方法，加强教师队伍建设，不断完善理论与实践相结合的教学模式，为推进和实现高素质的创新型和应用型人才培养目标奠定基础。
参考文献：
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1 分子生物技术概述
分子生物技术也称之为生物工程，是现代生物技术的主要标志，它是以基因重组技术和细胞融合技术为基础，利用生物体(或者生物组织、细胞及其组分)的特性和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品系，以及与工程原理相结合进行生产加工，为社会提供商品和服务的一个综合性技术体系，其内容包括基因工程技术、细胞工程技术、DNA测序技术、DNA芯片技术、酶工程技术等。现代分子生物技术的诞生以70年代DNA重组技术和淋巴细胞杂交瘤技术的发明和应用为标志，迄今已走过了30多年的发展历程。实践证明在解决人类面临的粮食、健康、环境和能源等重大问题方面开辟了无限广阔的前景，受到了各国政府和企业界的广泛关注，是21世纪高新技术产业的先导。医学领域是分子生物技术最先登上的舞台，也是目前现代分子生物技术应用最广泛、成效最显著、发展最迅速、潜力也最大的一个领域。据统计，国际上分子生物技术领域所取得研究成果的60%以上集中在医学领域。
2 分子生物技术在医学领域的重要应用
2.1 分子生物传感器在医学中的应用
分子生物传感器是利用一定的生物或化学固定技术，将生物识别元件(如酶、抗体、抗原、蛋白、核酸、受体、细胞、微生物、动植物组织)固定在换能器上，当待测物与生物识别元件发生特异性反应后，通过换能器将所产生的反应结果转变为可以输出、检测的电信号和光信号等，以此对待测物质进行定性和定量分析，从而达到检测分析的目的。分子生物传感器可以广泛地应用于对体液中的微量蛋白、小分子有机物、核酸等多种物质的检测。在现代医学检验中，这些项目是临床诊断和病情分析的重要依据。能够在体内实时监控的生物传感器对于手术中或重症监护的病人都很有帮助。
2.2 分子生物纳米技术在基因诊断中的应用
基因诊断是利用分子杂交及荧光技术检测DN段，已经为基因诊断在临床上的应用带来了巨大的发展前景。研究表明，利用纳米技术，如利用金纳米微粒结合杂交DN段，很容易进入机体细胞核，并与核内染色体组合，具有较高的特异性，可以克服目前基因诊断所面临的一些困难和问题，进一步提高了基因诊断在实验室中的地位。科学家通过超顺磁性氧化铁纳米粒脂质体对肝癌的研究，提高了直径3 mm以下的肿瘤检测率。结论表明，纳米微粒对肿
瘤早期发现、早期诊断具有重要意义。
2.3 分子生物技术在医学制药中的应用
分子生物技术发展的一个重要方向是医学制药的研究与开发。与传统的化学合成制药相比，它不仅具有针对性强、疗效好、副作用较小的优点，同时对蛋白质药物改造、提高疗效、降低毒性、提高稳定性具有重要作用，并且能够利用生物系统，将自然界中存在的含量极低的有效生物活性物质进行大规模生产以及建立起高效、快速、准确、简便的分子诊断技术和开发出新药，更重要的是可以预防和治疗一些应用传统治疗方法无法克服的疾病。目前这一领域的应用主要包括以下几个方面：生产基因工程药物；生产发酵工程药物；生产核酸类药物；利用生物系统加工天然药物；从海洋生物中纯化提取药物。
2.4 分子纳米技术在基因疗法中的应用
基因治疗是临床治疗学上的重大发展，其基本原理是:质粒DNA进入目的细胞后，可以修复遗传错误，或可产生治疗因子，如多肽、蛋白质、抗原等，纳米技术能使DNA通过主动靶向作用定位于细胞。将质粒DNA缩小到50～200nm，带上负电荷进入到细胞核，插入到细胞核DNA的确切部位，起到对症治疗效果。同时分子纳米技术能够快速有效地确定基因序列、基因和药物的体内走向、传送和定位传递，使临床诊断和治疗过程效率得以提高。同时无机纳米颗粒体积小，可在血管中随血液循环，透过血管壁进入各个脏器的细胞中，作为新型非病毒型基因载体能有效介导DNA的转导，并使其在细胞内高水平的表达，从而为基因表达、功能研究及基因治疗提供了新的技术和手段。
2.5 分子生物芯片技术在医学检验中的应用
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关键词：基因芯片；昆虫抗药性；解毒酶基因；靶标基因
中图分类号：S481+.4；S433；Q811.4 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2015）14-3335-06
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2015.14.002
Application of Microarray Technology on Insect Resistance Research
WU Hua-Jun，LUO Lin-Lin，LIN Tong
（College of Forestry， South China Agricultural University， Guangzhou 510642，China）
Abstract： Abuse of chemical pesticides leads to the problem of insect resistance， which has become increasingly prominent. The objective of study on insect resistance is to control insect pests more effectively. The progress of application of microarray technology on insect resistance research， especially the expression of the genes encoding cytochrome P450 monoxygneases， estaesres， glutathione-S-transferases and acetylcholinestcrase were reviewed in this paper to provide the references for study on insect resistance at the molecular level and lay the foundation for comprehensive interaction research between insects and pesticides from the genomics level in-depth.
Key words： microarray； insect resistance； detoxifying enzyme gene； targe site gene
化学杀虫剂在人类近几十年的农业生产中扮演着重要角色，特别是在虫害综合治理方面起到了重要作用。但杀虫剂的大量持续性使用导致了昆虫抗药性的发生和发展，世界卫生组织（WHO）对昆虫抗药性的定义为：“形成具有耐受杀死正常种群大部分个体的药量的能力。”昆虫已对有机磷类、拟除虫菊酯类、氨基甲酸酯类等杀虫剂均产生了抗药性[1]。据报道，截至2007年至少有543种昆虫对杀虫剂产生了抗药性[2]。昆虫日益增强的抗药性造成了农作物的大量减产和害虫的再猖狂，农药的不合理使用甚至加剧了人类各种疾病的蔓延和环境污染，造成经济社会的重大损失。研究昆虫产生抗药性的机理对防止和延缓昆虫抗药性至关重要。确定昆虫抗性的产生、发展及抗性水平是提高害虫防治效果的关键。传统的抗药性检测方法由于存在费时、耗力、所需样虫数量大等不足，很难适应抗药性治理的需要[3]。近年来，基因芯片的出现和应用为害虫抗药性研究提供了理想的研究平台。
基因芯片技术是 20世纪 90年展起来的分子生物学技术，是各学科交叉综合发展的产物。1995年第一块基因微矩阵芯片在斯坦福大学诞生，并首先被应用于人类基因组的研究[4]。1996年世界上第一块商业化的基因芯片研制成功[5]。中国基因芯片产业从20世纪末起步，并已涉及到多个应用领域，主要产品包括基因表达谱芯片、有害生物监测芯片、转基因农产品检测芯片和人类病毒基因检测芯片[6]。同时，基因芯片在测量基因组大量基因表达水平上有着优异的表现，已经在许多不同的生物体上得到运用，包括酵母、线虫、人类、白鼠、果蝇和植物上[7-12]。基因芯片相比于传统的研究方法更快捷、高效地对昆虫抗药性的产生、发展机制做出检测，有助于人们从分子水平上去研究昆虫抗药性。
本文综合了国内外用基因芯片平台研究害虫抗药性的研究成果，综述了由基因芯片检测到的抗药性基因的表达变化情况和与此相关的昆虫抗药性产生及发展的分子机制，为在分子水平上研究昆虫抗药性提供依据，为从基因组学水平深入、全面开展昆虫与农药的互作研究奠定基础。
1 基因芯片概述
1.1 原理及特点
基因芯片原理是把核酸片段作为识别分子，按预先设置的排列固定于载体的表面形成微点阵，利用反向固相杂交技术，将标记的样品分子与微点阵上的核酸探针杂交，以实现多达数万个分子之间的杂交反应，并利用特定的检测系统来高通量、大规模地分析检测样品定基因分子的存在或者多个基因的表达状况[13]。基因芯片最显著的特点是高通量、高度并行性、高灵敏度[14]。
1.2 制作方法
用于构建基因芯片有多种方法，一类是点样法，即直接将大量合成好的探针通过机器人有序地点印在芯片表面。用这种方法，cDNA微阵列能在基板上点上万个克隆。另一类是在固相支持物表面进行的原位合成。原位合成又包括分子印章合成、压电打印和光引导等3种途径[15]。分子印章合成法是根据需要设计出一组图形不同的微阵列印章，然后把不同碱基的核苷酸涂在不同的印章表面，依次压印在基板表面；压电打印法通过压电晶体或其他方式从微小的喷嘴内把生物样品喷射到载体上，类似于喷墨打印技术；光引导即将光刻技术与DNA化学合成技术相结合，以化学合成的方法使DN段固定于芯片载体表面，一般用于寡核苷酸芯片的制作[16]。
1.3 分类
按照所用载体材料不同分类，可分为硝酸纤维素膜芯片、尼龙薄膜芯片等有机合成物片基型芯片；玻璃芯片、陶瓷芯片等无机片基型芯片[17]。据载体上所储存的生物信息的类型分类可分为寡核苷酸芯片、cDNA芯片。寡核苷酸芯片是指把已合成好的一系列寡核苷酸固定在介质上，制成高密度的寡核苷酸阵列，并与荧光标记的靶基因杂交进行检测。寡核苷酸芯片主要用于测序、点突变、表达谱分析等[18]。cDNA芯片是指用点样法制备的较低密度的尼龙膜或玻璃芯片，固定在芯片的探针是cDN段，把未知序列的cDN段用荧光标记后与靶基因杂交，通过点和耦合器件与激光共聚焦荧光扫描仪对信号强度进行检测[19]。根据基因芯片的功能分为基因表达谱芯片、测序芯片、克隆选择和文库筛选芯片、物种鉴定和基因组分型芯片、多态性分析芯片、突变检测芯片等。其中，基因表达谱分析是基因芯片技术应用最为广泛的，它使得人们能够更清晰地认识生命世界。表达谱芯片可将克隆到的大量基因特异的探针或其cDN段固定在一块DNA芯片上，对来源于不同个体或者同一个体的不同基因发生的变化进行检测[20]。目前的昆虫芯片主要是表达谱芯片，用于研究昆虫在发育过程中或在某一因素影响下昆虫基因表达谱的变化，例如在低温刺激、高温刺激、蛋白酶抑制剂、核型多角体病毒、农药胁迫下的基因表达谱等。
2 基因芯片检测到的解毒酶基因
解毒酶的活性显著增高是昆虫抗药性的重要机制之一，意味着对杀虫剂的解毒能力增强，加速代谢进入昆虫体内的杀虫剂，使其变为无毒或低毒物质，从而使杀虫剂不能达到作用部位，由此产生对杀虫剂的抗性，即代谢抗性[21]。代谢抗性作用的发挥依赖于细胞色素P450氧化酶（Cytochrome P450 monoxygneases，P450s）、非专一性酯酶（Estaesres，ESTs）、谷胱甘肽-S-转移酶（Glutathione-S-transferases，GSTs）三大解毒酶家族[22]。昆虫代谢抗性涉及氧化还原作用、水解作用、基团转移作用及轭合作用，通过上述生化过程把农药转变为易溶于水的极性分子，从而排出体外，达到抗药性效果[23]。表达谱基因芯片检测到的解毒酶基因表达情况见表1。
2.1 细胞色素P450氧化酶（P450）
P450是昆虫体内主要解毒酶系，是昆虫对DDT和拟除虫菊酯类等杀虫剂产生抗性的主要原因之一，并与昆虫交互抗性的产生密切相关，P450酶系的解毒代谢能力增强是因为抗性昆虫体内P450基因过表达。昆虫P450基因是由Ray首次发现的[24]，目前从已知的235个P450亚家族中已经克隆出1 000多个P450基因[25]。与抗性相关的P450基因主要有6个：CYP6A1、CYP6A2、CYP6A8、CYP6A9、CYP6B2和CYP6D1等[26]。
Daborn等[27]利用基因芯片技术和逆转录PCR技术对模式昆虫果蝇（Drosophila melanogaster）DDT抗性品系进行研究，在其P450基因组中发现只有CYP6G1转录水平很高，其mRNA的转录水平是敏感品系的10～100倍。通过基因芯片对果蝇的全基因表达谱的进行分析，发现CYP6G1基因发生了过表达，并发现了存在与对DTT产生抗性有关的等位基因，这等位基因是以嵌入CYP6G1基因的5′端进行表达的[28]。Goff等[29]通过聚合酶链式反应（PCR）扩增果蝇的132个基因，并将其制成基因芯片。这些基因中含有果蝇细胞色素P450家族多个基因，发现果蝇的一个野生抗性品系CYP6家族的基因发生了上调表达，并发现CYP6A8基因的上调表达与果蝇对烟碱类杀虫剂吡虫啉的抗性相关，但并不会导致抗性果蝇对马拉硫磷产生交互抗性；而果蝇对多种杀虫剂的交互抗性则被认为是与CYP6G1基因相关。
Shen等[30]通过PCR扩增和克隆的方式得到了淡色库蚊（Culex pipiens pallens）810个cDNA基因，其中24个CYP4基因被点样在尼龙薄膜制成微阵列cDNA芯片。这24个克隆基因发生了表达改变，通过查找GenBank发现这些克隆基因属于P450基因。在淡色库蚊抗溴氰菊酯品系及敏感品系中有CYP4H21、CYP4H22v1、CYP4H23v2、CYP4J4v2、CYP
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[关键词] 长链非编码RNA；肝癌；分子机制
[中图分类号] R735.7 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2016）11（a）-0049-04
原发性肝癌是世界上最常见的恶性肿瘤之一，发病率位于恶性肿瘤第六位且逐年上升。在我国，2015年肝癌新发病例和死亡病例均在40万例以上，严重威胁人类的身体健康[1]。肝癌患者发现时大多已属于晚期，而手术切除及肝移植等治疗方法仅对早期肝癌具有良好的治疗效果[2]，目前亟需找到能够有效治疗肝癌方法的新靶点。最近研究表明，基因组中的长非编码RNA（long noncoding RNA，lncRNA）在肿瘤发生、发展中扮演着重要角色，其在肝癌演变分子生物学机制的深入研究以及肝癌生物标志物的发现，有助于肝癌的预防、早期诊断以及有效治疗[3]。本文对lncRNA在肝癌发生、发展中的最新研究进展作简要综述。
1 lncRNA概述
哺乳动物基因组序列中可产生编码蛋白序列的转录本不到2%，大部分基因不能编码蛋白质，被统称为非编码RNA（non-coding RNAs，ncRNAs），其中长度超过200个核苷酸的被称为lncRNA。lncRNA是RNA聚合酶Ⅱ转录的副产物，缺乏有效的开放阅读区，起初被认为是基因组中的“暗物质”，但最近的研究表明，lncRNA具有非常重要的功能和多种分子机制，能在多种生命活动中发挥重要作用[4]。lncRNA主要是以RNA的形式从表观遗传学、转录及转录后水平参与X染色体沉默，基因组印记以及染色质修饰，转录激活，转录干扰，核内运输等一系列细胞的重要功能调控。lncRNA与疾病的发生、发展有密切联系，为了解疾病的发病机制提供新的可能性，有望成为疾病诊断、预后的生物学标记或直接的治疗靶点[5]。
2 lncRNA在肝癌中的异常表达
自从lncRNA的生物学功能被关注以来，其在肿瘤中的差异表达与肿瘤发生机制的关联性研究也逐渐开展和深入。已有一些lncRNA被证实在肝癌发生、发展中发挥着重要的功能，且与肝癌复发转移、预后相关，如HULC（hepatocellular carcinoma up-regulated long non-coding RNA）、H19、HOTAIR（HOX transcript antisense RNA）和MEG3（maternally expressed 3）等。HULC在肝癌组织中显著高表达，与患者的TNM分期、肝内转移、复发及预后相关，能够通过上调SPHK1（sphingosine kinase 1）的表达促进肿瘤血管生成[6]。H19属于印记基因，在人胚胎阶段高表达，在出生后的多数器官中表达下调，但在肝癌组织中呈高表达，其影响肝癌发生、发展的机制仍未阐明[7]。HOTAIR在肝癌组织中较癌旁组织高表达，能够下调SETD2（SET domain -containing protein 2）促进肝癌干细胞恶性生L[8]。MEG3在肝癌中低表达，可以促进P53的转录活性，改变P53靶基因的表达，抑制肝癌生长[9]。
3 lncRNA在肝癌中的作用机制
3.1 lncRNA调节基因转录
基因的转录由转录因子和染色质修饰因子进行调节。lncRNA可以靶向作用于转录因子、RNA聚合酶等影响基因转录过程，调节基因转录和表达。lncRNA通过顺式作用或反式作用调节转录激活因子或抑制因子，从而正向或负向调节基因的表达。细胞水平实验证明，lncRNA URHC（up-regulated in HCC）能够通过顺式方式作用于下游基因ZAK（zipper containing kinase AZK），失活ERK/MAPK通路，促进肝癌细胞增殖、抑制凋亡[10]。LinC00152在肝癌组织中显著高表达，在转录水平调控EpCAM（epithelial cell adhesion molecule）的表达，进而活化mTOR信号通路，促进肝癌增殖生长[11]。
3.2 lncRNA参与表观遗传调节
表观遗传的改变如DNA甲基化、组蛋白修饰和基因印记等是包括肿瘤在内的许多人类疾病的发病因素。近年研究证明，lncRNA直接结合PRC1（polycomb repressive complex 1）和PRC2、染色质修饰蛋白如CoREST（corepressor of RE1 silencing transcription factor）和JARID1C（jumonji AT-rich interaction domain 1C），引导染色质修饰复合物发挥改变表观遗传的特异性效应。lncRNA TUG1能够募集并结合PRC2，抑制KLF2（Kruppel-like factor 2）的转录促进肝癌细胞增殖、克隆形成、肿瘤发生和抑制凋亡[12]。lncRNA HOTAIR（HOX transcript antisense RNA）位于染色体12q13.13HOXC基因座上，能够结合PRC2复合体到HOXD基因座上，通过促进PRC2基因组定位和H3K27甲基化调节基因的表达[13]。lncRNA SRHC（greatly-reduced in HCC）在肝癌组织中甲基化，显著低表达，且与血清中甲胎蛋白（AFP）水平和组织分化程度相关，能够抑制肝癌细胞增殖和克隆形成[14]。
3.3 lncRNA稳定蛋白质和蛋白复合体
很多lncRNA通过与蛋白质和蛋白复合体直接相互作用作为支架、变构激活剂或抑制剂发挥致癌作用，如HOTAIR参与HBXIP（hepatitis B X-interacting protein）/HOTAIR/LSD1的构建[3]。体内外实验证明，高表达lncRNA PVT1（plasmacytoma variant translocation 1）通过稳定NOP2（nucleolar protein 2）能够促进肝癌增殖和细胞周期进展[15]。lncRNA PCNA-AS1（proliferating cell nuclear antigen-antisense 1）在肝癌组织中高表达，通过与PCNA结合形成RNA杂交稳定PCNA的表达，抑制肿瘤的生长[16]。
3.4 lncRNA发挥miRNA海绵吸附作用
近年来研究发现，lncRNA可以通过结合miRNAs作为竞争性内源RNA（ceRNAs）机制发挥海绵吸附作用，干扰miRNAs对靶基因的影响。许多lncRNA通过这种方式参与肿瘤的发生、发展过程。lncRNA-ATB（lncRNAs-activated by TGF-β），通过竞争性结合miR-200家族诱导肝癌细胞上皮间质化转换和侵袭[17]。通过细胞水平实验证明，lncRNA CCAT1（colon cancer associated transcript-1）能够竞争性结合miRNA let-7，抑制其靶基因HMGA2（High Mobility Group A2）和c-Myc的表达，促进肝癌细胞增殖和侵袭转移[18]。lncRNA GAS5（growth arrest-specific transcript 5）能够通过抑制miR-21，上调miR-21的靶基因PDCD4（programmed cell death 4）和PTEN（phosphatase and tensin homolog deleted from chromosome1）的表达，进而抑制肝癌细胞侵袭转移[19]。lncRNA-UCA1（urothelial carcinoma-associated 1）直接结合并抑制miR-216b的表达，上调FGFR1（fibroblast growth factor receptor 1）表达，抑制ERK信号通路促进肝癌进展[20]。
4 lncRNA作为肝癌诊断标志物
肿瘤分子预测因子是肝癌早期诊断、个体化治疗的必要因素。通过使用RNA免疫沉淀、测序技术、微阵列芯片和实时定量PCR等技术可以在人体血液中探测到lncRNAs，证明其可以作为肿瘤诊断的非侵入性标志物。Yang等[21]收集了179例肝癌手术后患者和同样数量健康志愿者的外周血样本，运用荧光定量PCR方法检测各组血浆lncRNA HEIH（hepatocellular carcinoma up-regulated EZH2-associated long non-coding RNA）表达水平，证实肝癌患者血浆lncRNA HEIH表达水平显著高于健康对照组，血浆lncRNA HEIH表达水平与肝癌发病风险显著正相关，说明lncRNA HEIH可以作为早期诊断肝癌的检测指标。Xie等[22]收集了30例肝癌患者和20例健康人血浆进行PCR检测，证明lncRNA HULC表达水平比健康人要高，且与患者Edmondson分期和HBV感染风险相关。Konishi等[23]在肝癌手术后患者、肝脏疾病患者和健康人血浆检测发现lncRNA MALAT1在肝癌患者中高表达，且与患者肝损伤程度、肝癌预后相P。因此在将来，与肝癌相关的lncRNA分子机制的进一步研究会为以lncRNA为靶向治疗提供重要依据。
5 lncRNA判断肝癌预后标志物
研究证实，有部分lncRNA在肝癌异性表达且与肝癌生存期相关，可能成为肝癌判断预后的指标。有研究者通过组织微阵列芯片测序发现，lncRNA-UFC1在肝癌组织中高表达，且与门静脉血栓、肿瘤大小、疾病分期和总生存期、无病生存期相关[20]。lncRNA CCAT1在肝癌组织中高表达，且与患者的肿块大小、微血管侵袭、AFP值和预后相关[18]。HOTAIR高表达的肝癌患者比低表达患者具有更差的预后[13]。lncRNA AOC4P（amine oxidase，copper containing 4，pseudogene）在肝癌组织中显著低表达，且与吸烟、肝被膜受侵、血管浸润和病理分期、整体生存期相关[24]。lncRNA GAS5（growth arrest-specific transcript 5）在肝癌组织中低表达，且与肝癌患者的生存期相关[19]。
6 lncRNA对肝癌治疗的临床应用前景
lncRNA和肿瘤发生机制之间关系的研究是近些年的热点，然而临床治疗的应用还很遥远。以lncRNA为靶点的实验性治疗方法在快速发展。lncRNA能以多种方式作为治疗靶点，如siRNA、小分子抑制剂、天然转录反义物（NATs）及反义寡核苷酸等。lncRNA可以通过特定的小RNA（siRNA）结合RISC（RNA-induced silencing complex），结合靶基因特定序列能靶向抑制lncRNA的表达[25]。小分子抑制剂能够阻碍lncRNA与其靶向蛋白质之间的相互作用，相比RNA干扰、反义寡核苷酸等治疗方法，小分子抑制剂容易摄取和管理，为研究者以lncRNA为靶点治疗肿瘤带来很好的方向[26]。NATs（natural antisense transcripts）是一种lncRNA，抑制NATs可以增加正义mRNA转录水平，NATs拮抗剂已被应用来上调特定正义mRNA的表达[27]。反义寡核苷酸（antisense oligonucleotide，ASO）治疗是使用合成的寡核苷酸沉默基因的表达，在细胞核中能够结合内源性RNA靶标，引导核糖核酸酶到达细胞核降解目标lncRNA[28]。这些实验性治疗方法为lncRNA在临床的早日应用带来希望。
7 小Y
随着新一代测序和高通量基因芯片技术的应用，许多报道说明，lncRNA可以影响肝癌的发生、进展和治疗。如上述，lncRNA在肝癌发生、发展中起重要调节作用，它们的紊乱表达与肿瘤发生的各种生物过程相关。虽然HULC、HOTAIR、H19和MEG3等lncRNA已被证实与肝癌相关，但详细的机制仍不清楚，人们普遍认为lncRNA可以为肝癌诊断治疗带来新办法。随着基因组学、蛋白组学、生物信息学的发展，越来越多的lncRNA被证实与肝癌早期诊断、更好的预后评估和有效治疗靶点相关，有望应用于临床。
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篇5
【关键词】靶向治疗;同病异治;分子生物学;机理
【中图分类号】R273【文献标识码】A【文章编号】1007-8517(2010)18-017-3
在个体化成为时尚的今天,有一种概念需要引起大家的注意:即癌症的无效治疗。在手术方面存在无效“开关”,在化放疗方面也存在无效放疗和无效化疗,在分子靶向治疗方面也同样存在无效治疗的问题。
进入21世纪,以细胞病理学为基础的医学模式逐渐向分子医学模式转变。肿瘤的基础和临床研究也在这一背景下不断发展。主要表现在以下几个方面:第一,临床医生按患癌分子分型对患者采取不同的治疗策略。第二,根据药物基因组学的研究成果实现个体化用药,如根据患者的分子遗传学特征、筛选易感基因以控制易感人群。第三,应用标志物开展的筛查和早期诊断,目前的趋势是研究蛋白质芯片以检查患者的血样。各种癌基因表达谱的研究已检出众多癌相关基因,对不同个体、组织、细胞周期、发育分化阶段、病变、刺激等条件的细胞内mRNA进行检测,综合分析和判断,将某个或几个基因与疾病联系起来。另外,蛋白质组学技术的进步也为癌症筛查提供了有效地工具。蛋白质组学技术可高通量地筛选肿瘤不同发展阶段基因表达的蛋白质,发现大量有诊断价值的标志物,这有望提高筛查的特异性和敏感性。第四,更多有效的分子靶向药物将被研发、上市。临床医师可有针对性地选择这些靶向药物,应用于有效人群。如检测KRAS基因是否突变,可选择恰当的患者使用TKI药物。第五,应用药物基因组学、代谢组学结果预测药物治疗的敏感性和患者的预后。我们应该相信,这一领域的研究对临床医生选择最佳治疗方案、提高药物治疗的有效率、避免严重毒性反应具有重要意义,也将开辟个体化治疗的新纪元。
中医认为,一病有数证,同一病证,可因人、因时、因地的不同,或因正邪消长、病情发展、病机变化、证型各异,治疗时就应根据不同的情况,采取不同的治法。这就叫“同病异治”。有关同病异治这一治疗原则早就存在于中医理论体系之中。《素问・病能论》中论及“有病颈痈者,或石治之,或针灸治之,而皆已,其真安在?岐伯曰:此同名异等者也。夫痈气之息者,宜以针开除去之;夫气盛血聚者,宜石而泻之。此所谓同病异治也”。此处即说明同为一种病,因其病所处阶段不同,病机不同,而用不同药物施治,这就是同病异治之理。中医认为在疾病发生发展过程中,同时存在基本病机变化和相关病机变化的内容,即体内物质异常运动必然处于不断的发展变化之中。对于患同一疾病的不同患者,它们虽然有相同的基本病机变化,但相关病机变化却是多样的,不尽相同的,这是由广泛病理量变的不均衡性、多样性决定的,是个人禀赋体质与后天所受多种因素(情志、六、病理实邪、饮食、劳逸、地理、气候)长期缓慢影响的结果。在相关病机变化多样性的影响下,疾病的具体病机变化内容就会有所不同,这样对不同患者或者疾病的不同阶段,针对具体病机变化的不同内容,相应的治疗就是同病异治,“同病异治”现象反映出相关病机变化的多样性对具体病机变化、具体病情有重大影响。例如:肺癌在治疗前可分为:阴虚毒热型,气阴两虚型,痰热壅肺型,气血瘀滞型,脾虚痰湿型,水饮内停型;手术后分为:肺气虚型,肾不纳气型;放疗后分为:肺燥阴虚型,痰热壅肺型,热毒伤肺型,气阴两虚型;化疗后分为:脾胃受损型,肺脾气虚型,气血两虚型,肺肾两虚型。中医的“同病异治”具有普遍性,还由于中医对疾病的认识和诊断治疗的方法是整体诊察,司外揣内、见微知著等方法,是宏观观察,总体判断,具有模糊性。然而肿瘤靶向治疗的实践研究,进一步表明中医这一治疗理念的科学性。
现代医学随着分子病理学的研究进展,人们越来越多的意识到肿瘤的异质性。例如:非小细胞肺癌(NSCLC),对于不同组织学或不同分子生物学特点的NSCLC的治疗研究也逐渐增多。Scagliotti在2007年第12届世界肺癌大会上报道了迄今为止最大样本量的Ⅲ期随机对照试验,在1725例晚期NSCLC中比较培美曲塞/顺铂和吉西他滨/顺铂的疗效,两组总体生存均为10.3个月,作为非劣效研究培美曲塞/顺铂不差于吉西他滨/顺铂;但此试验的一个重要点是该试验是第一个预设不同组织学类型分析的Ⅲ期研究;在总体疗效一致的情况下,在非鳞癌中的生存分别为12.6月和10.9月,有统计学差异;而在鳞癌中吉西他滨/顺铂好于培美曲塞/顺铂,中位生存分别为10.8月和9.4月。这也证实了不同组织学类型的NSCLC对不同药物疗效上的差异。这种差异应该是来自两个方面:一是肿瘤分子生物学特点的差异,二是不同药物的作用点的差异。基础研究显示这种疗效差异和肿瘤组织的胸苷酸合成酶(TS)的表达有关,TS表达低则培美曲塞疗效好,反之则相反。而非鳞癌的TS表达远低于鳞癌的表达。作为NSCLC,同一基因的表达差异有时也决定了药物的疗效差异,在这方面研究最多的是DNA修复交叉互补基因1(ERCC1)和核苷酸还原酶调节因子1(RRM1)。基础研究显示ERCC1的表达水平常与铂类疗效呈负相关,而RRM1的表达水平则于吉西他滨疗效负相关。Simon发表的随机Ⅱ期试验结果证实了根据相关基因的不同表达选择性用药的合理性,在该研究中,根据ERCC1和RRM1表达选择用药的客观有效率,中位生存及1年生存率分别为13.3月和44%,明显好于非选择人群的研究。随后Ccbo报道了第一个依据ERCC1mRNA表达水平的前瞻性Ⅲ期随机对照试验,在包括了444例晚期NSCLC的患者随机入组,对照组使用多西他赛/顺铂标准方案,试验组根据ERCC1的水平来选择用药。ERCC1低表达者选用方案同对照组;而ERCC1高表达组选用多西他赛/吉西他滨。主要终点为客观有效率;结果试验组有效率为50.7%明显好于对照组39.3%,这在某种程度上也说明了这种选择的合理性。再例如:EGFR突变型NSCLC具有不同的生物学行为,对EGFR-TKI尤其敏感。NEJGS002研究比较了EGFR突变患者使用吉非替尼与使用紫杉醇+卡铂标准方案的疗效,其主要终点为PFS。结果显示,标准化疗方案与吉非替尼治疗的PFS差异显著,分别为166天和317天。在EGFR突变患者中,吉非替尼治疗患者获得的缓解率在70%以上,与既往报道的结果相符,而紫杉醇+卡铂标准方案的缓解率仅为30%左右。由上察知,现代医学根据基因突变、受体和关键的酶的差异,进行个体化的“同病异治”与中医不谋而合。
当然,由于中医理论和西医理论所基于的认识角度不同,所以病因、病位、病症、病性乃至病名等概念在中西两套理论中所赋予的含义有很大不同,但又互为联系。如病因,中医主要分为外感(如六、疠气等)、内伤(如七情、劳倦、痰瘀、虫等);西医通常分为外来致病因素(机械、物理、化学、生物等),缺乏机体所必须的物质或条件(营养、内分泌等),机体本身反应性的改变(过敏等)。病位,中医除了“五脏六腑”的概念外,还有气、血、三焦、命门、六经、营卫、阴阳等独特概念。病症,包括患者自我不适之描述及医生检查之体征,如仅“发热”一症,西医仅以体温表为度,中医即有高热、低热、潮热、烦热、晡热等不同。体症方面,中医多通过望、闻、问、切手段而获得,西医多借助于一系列的现代化检查、实验设备而获得。病性,中医根据分析疾病阴阳、表里、寒热、虚实以及气血津液代谢失常等不同变化概括归纳为某种证型,而西医多概述疾病过程中机体产生的形态结构、功能、生物化学等方面的变化。中医辨证理论的独特性,就是取决于构成中医病证的基本要素具有一定的独特性。
但是,无论是中医“证(或病)”的概念,还是西医“病”的概念,都是由病因、病位、病症、病性、病名等几个基本要素、基本环节构成,按照一般规律,由于某种致病因素发作于人体某些部位,表现出相应的症状与体征,医生根据所收集的有关临床资料,借助各种有效的方法手段,辨别疾病和性质(中医多归纳为证型,西医多归纳为病状描述),最后冠以疾病名称(下诊断)。因此,中医的辨证(病)过程与西医的诊病过程,其实质是统一的,都是认识疾病的过程,都必须从最基本的辨症状(表现)入手,辨别疾病的病理变化过程。“同病异治”的方法正确处理了因、位、症、性等之间辨证关系,它不仅是中医治疗的一个根本法则,同样也充分体现在西医的治疗过程中,因此,“同病异治”可以作为中西医结合的一个桥梁而深入研究。
近年来,中药在肿瘤治疗中的多靶点效应正在得到广泛的认可。中医药对肿瘤的影响也从最初的免疫功能调节研究,发展到了今天的抗肿瘤血管生成,诱导细胞凋亡,抑制端粒酶活性等研究。随着分子生物学理论不断深入研究,中医药实验研究的蓬勃开展,也使我们对中药在抑制肿瘤生长,防止肿瘤转移的分子机制有了初步的认识。如:1.抑制肿瘤血管生成:人参皂苷Rg3是人参根浸出液中的一种有效活性成分,具有抗肿瘤转移作用。何芳等采用人肝癌Bel-7402细胞株,种植24只雄性裸鼠皮下,随机均分成4组:联合用药组,Rg3组,三氧化二砷组及对照组。该实验应用免疫组化法发现Rg3组肿瘤内微血管密度(MVD)的表达明显低于对照组(P
随着研究的不断深入,恶性肿瘤的治疗已由最初的细胞毒性药物过渡到分子靶向调节治疗。靶向治疗的迅速发展已经改变了恶性肿瘤传统的治疗模式,并展示出良好的发展前景。然而,由于目前研究开发的靶向治疗药物主要针对单个靶点,而大多数恶性肿瘤都是多靶点多环节的调节过程,单一的阻断一个受体或一条信号通路来治疗恶性肿瘤是不客观的。因此,如何进行多靶点联合阻断是分子靶向治疗发展的新方向。中医药在治疗肿瘤上有其特殊优势。单味中药和中药复方具有多种有效成分,奠定了中药多靶点、多环节、多部位效应的物质基础,而中药的多性味、多归经和中药分子的多样性则显示了传统中药多靶点效应的固有特性。因此,在中医“同病异治、异病同治”理论指导下,结合分子生物学现代技术,深入研究恶性肿瘤中医药多靶点联合治疗的机制,将有希望成为肿瘤治疗和抗复发、转移的重要手段。
然而,中医药抗肿瘤由于中药成分复杂,对其多靶点追踪还是一个难题。多味中药的不同组合及一味药在多个方剂中抗肿瘤作用机制尚未能阐明。相比西药的靶向抗肿瘤研究,在中药多靶点治疗肿瘤方面亦有诸多问题困扰着我们,如为什么单纯中药抑制肿瘤生长疗效欠理想,针对同一靶点治疗肿瘤,中药的作用效力如何提高,如何多层面、多学科相结合将中药复方抗肿瘤机制研究推向一个新的水平等。解决了以上问题,将可能在中药抗肿瘤研究方面取得质的飞跃。靶向治疗与同病异治的联系将更加密切。
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篇6
关键词：牛病毒性腹泻病毒（BVDV）；分子生物学；细胞生物学；宿主细胞
中图分类号：S852．65＋3文献标识码：A文章编号：0439－8114（2012）08－1519-05
牛病毒性腹泻病（Bovine viral diarrhea，BVD）是由牛病毒性腹泻病毒（Bovine viral diarrhea virus，BVDV）引起的一种以感染牛为主的疾病，该病呈世界性分布，属于黄病毒科（Flaviviridae）瘟病毒属（Pestivirus）［1］。BVDV感染动物机体后，可以引起动物的生殖系统、呼吸系统、胃肠系统、血液循环、免疫系统、淋巴细胞、肌肉与骨骼系统、皮肤、中枢神经等诸多系统产生相应的病理学变化［2］。由于该病分布广泛，存在于大多数养牛业发达的国家，给世界养牛业造成了巨大的损失［3］。所以尽快研究清楚牛病毒性腹泻病的致病机理，为研制出更加安全、可靠、有效的疫苗，以控制该病的发生和蔓延尤为重要。本研究主要就BVDV的病原学特性、生物学特性以及细胞生物学，尤其是病毒感染后对宿主细胞和免疫相关细胞因子的表达影响做一概述。
1BVDV的病原学特性
1．1BVDV概述
BVDV是黄病毒科瘟病毒属的代表种。病毒粒子略呈圆形，但也常呈变形性。有囊膜，病毒表面有明显的纤突。病毒粒子直径 50～80 nm。RNA 核心直径为 20 nm±4 nm。病毒在细胞浆内复制，以出芽方式成熟。病毒核酸为线性单股正链 RNA。BVDVⅠ型基因组全长为 12 573 nt，BVDVⅡ 型基因组全长为12 255 nt，（G＋C）mol％都为45，编码区占 95％。病毒基因组只有一个开放阅读框架（Open reading frame，ORF），编码一个由近4 000 个氨基酸组成的多聚蛋白，多聚蛋白由细胞和病毒基因编码的蛋白酶在翻译的同时或翻译后加工，至少生成 11种成熟的蛋白质，编码这11种蛋白质的基因在基因组中的相对位置为 5′-Npro（P20）-C（P14）-E0（gP48）-E1 （gP25）-E2（gP53 P7-NS2-3（P125）-NS4A（P10）-NS4B（P30）-NS5A（P58）-NS5B（P75）-3′［4］。病毒粒子分子质量为 60×106 u，在蔗糖中的浮密度为 1．12～1．13 g／cm3，沉降系数 S20w为 140［5］。
1．2BVDV的培养特性
牛病毒性腹泻病毒可用胎牛肾脏细胞、脾细胞、细胞、肌肉细胞、鼻甲骨细胞，气管、肺、皮肤等组织细胞进行培养。常用的是胎牛肾、鼻甲原代细胞或二倍体细胞［6］。由于在白细胞、血小板、上皮细胞和成纤维细胞等细胞表面存在该病毒的受体CD46，因此病毒主要通过黏膜（口腔、鼻、消化道和生殖道）侵入宿主体内，再经血液或淋巴液分布到全身组织器官［5］。
2BVDV的生物学特性
2．1BVDV的基因型特性
根据病毒基因组5′非翻译区（5′－UTR）的序列将BVDV分成Ⅰ、Ⅱ两个基［7］，Ⅰ型还可进一步分为BVDV－1a、BVDV－1k［8，9］。Jackova等［10］将 BVDVⅠ型划分为 13 种亚型即Ⅰa~Ⅰm，Makoto等［11］分离到不同于已报道的 BVDV－Ⅰ型的2种新亚型Ⅰn和Ⅰo。Giangaspero等［12］根据 BVDV－Ⅱ型 5′-NTR二级结构差异将BVDV－Ⅱ划分为BVDV－Ⅱa、BVDV－Ⅱb、BVDV－Ⅱc和 BVDV－Ⅱd 4 个亚型；由于RNA病毒的高突变性以及国际交流的日渐频繁，一定地区的BVDV基因新亚型还在不断变化［13］。因此，BVDV基因亚型的研究对流行病学研究颇有裨益。在自然感染中基因Ⅰ型（61％）比基因Ⅱ型（32％）更为流行，且Ⅰb 比Ⅰa更为流行［14］。BVDV－Ⅰ普遍用于疫苗生产、诊断和研究，而 BVDV－Ⅱ 5′－UTR 区缺乏PstⅠ位点，且中和活性也不同于BVDV－Ⅰ，在持续感染（PI）牛、死于出血性综合征的急性BVD牛中主要分离到BVDV－Ⅱ［15］。
2．2BVDV的生物型特性
根据 BVDV 是否产生细胞病变（CPE ）的生物学特性，把该病毒株分为非致细胞病变型（Noncytopathogenic，NCP）和致细胞病变型（Cytopathogenic，CP）［16，17］。致细胞病变型的出现是由病毒遗传物质的改变造成的，有插入、重复或重排等变化，发生于非结构蛋白NS2／3的基因编码区。非致细胞病变型的毒株可用于干扰作用，或鸡新城疫病毒强化试验及免疫荧光试验［6］。Ridpath等［18］通过建立牛淋巴样细胞系作为体外研究模型，并根据接种到淋巴样细胞和上皮细胞后的培养特征将BVDV分为3个生物型，即非致细胞病变型、致淋巴细胞病变型和致细胞病变型。笔者认为，目前针对BVDV的生物型划分概念应当更加严格地加以限定，它虽然在一定程度上反映了BVDV与宿主细胞，特别是与上皮细胞之间的关系，但不能明显地对BVDV的分子生物学特征作出界定：NCP型BVDV强毒株急性感染导致血液中白细胞减少及坏死、凋亡的白细胞增多，推断NCP型BVDV针对循环白细胞具有类似CP型BVDV的细胞损伤效应。同时笔者在试验中发现所用的标准NCP型BVDV毒株出现不致细胞病变现象，是否是由于储存条件、储存年限、宿主细胞等原因所致，目前尚不清楚，有待于进一步研究，以揭示其中的转化机制。
3BVDV与宿主细胞的相互作用
研究发现BVDV感染的细胞类型较为广泛，对与免疫相关的细胞尤其易感，如T细胞、B细胞、抗原提呈细胞（Antigen presenting cell，APC）， 作为主要 APCs 的单核细胞（Monocyte）、树突状细胞（Dendritic cells，DC）、巨噬细胞（Macrophages）对BVDV均易感［19－21］。
3．1受体
BVDV受体包括CD46［22］和低密度脂蛋白（LDL）受体［23］，但随后Krey等［24］的研究否定了LDL作为BVDV受体的观点。进一步的研究表明BVDV结合CD46后，CD46在猪细胞上的表达和易感性增加，之后通过笼形蛋白依赖的内吞作用入侵细胞［25，26］。BVDV激活进入细胞的第一步可能涉及二硫键在病毒包膜蛋白质的重排［18］。这期间发生的病毒入侵激活步骤的先决条件是病毒被膜需要结合酸依赖性内涵体膜，从而释放RNA进入细胞质。Thomas等［27］证实抗 CD46 抗体可以抑制 BVDV－Ⅰ和 BVDV－Ⅱ的易感性，表明CD46是BVDV的广泛性受体。进一步研究表明牛CD46表面的CCP（Complement control protein，CCP）是BVDV的结合位点，CCP1是由两条反向平行的短肽序列组成，是BVDV的主要连接位点，交换两条短肽序列的顺序CD46将丧失功能。测定CD46的功能参数显示4个CCPs之间距离最短时发挥最主要的受体功能，通过在牛C4结合蛋白上插入16个CCPs，以增加病毒结合区域和原生质膜之间的距离，结果显示对 BVDV的易感性影响很小。同时已知CD46也是麻疹病毒、人疱疹病毒6型、人B组和D组腺病毒、化脓性链球菌和致病奈瑟氏菌的受体，但具体的结合位点有所区别。BVDV在进入受体细胞的过程中是否需要辅助因子和病毒糖蛋白等配体的参与，这些辅助因子的鉴定和病毒糖蛋白的确定将成为以后的研究重点，为彻底揭示BVDV与受体细胞之间的相互作用机理和过程奠定基础。
3．2感染MDBK细胞的机制
Glew等［21］对 BVDV进入MDBK的细胞机制进行研究发现，在感染早期，氯喹、氯丙嗪、氯化铵可以抑制 BVDV的感染，表明内涵体的pH可以调节BVDV进入细胞，病毒从细胞表面进入需要受体介导的细胞内吞作用，延伸至内涵体层发生融合作用。酪氨酸激酶抑制剂染料木黄酮，在进入细胞阶段抑制局部的BVDV感染，染料木黄酮的抑制性与剂量有关，50～100 μg／mL的染料木黄酮可以抑制50％细胞感染；氯丙嗪对BVDV进入细胞也有很强的抑制性；是一种重要的无功能蛋白EPS15，可以在细胞膜表面形成笼形蛋白样小囊泡，它的过量表达可以抑制BVDV的感染。总之，BVDV感染需要依赖活性笼形蛋白介导的细胞内吞途径［26］。以上试剂或药物是如何起作用的，其作用位点、机理以及分子机制还有待进一步的研究。
3．3对干扰素的影响
体外研究表明最初的感染多数是CP型BVDV，诱导产生IFN－α／β，然而体外分离得到的 NCP型BVDV不能诱导产生IFN－α／β［28，29］。体内试验表明CP型BVDV感染早期胎儿也可诱导产生 IFN－α／β，但NCP型则不能。然而急性感染NCP型 BVDV的试验动物可以产生IFN－α／β［30］。Charleston等［31］用NCP型BVDV诱导产生IFN－α，对淋巴细胞亚群进行了鉴定，结果表明这些细胞表达骨髓样细胞标记的CD14、CD11b和CD172a，但不表达CD45和CD45RB。同时也确定了在缺乏有效感染情况下诱导产生IFN－α的细胞群。Lee等［32］研究表明NCP型BVDV感染后1 h IFN－Ⅰ（如IFN－α、IFN－β）细胞因子的表达有明显的上调作用，但CP型BVDV则没有；感染后24 h IFN－Ⅰ细胞因子的表达在2种生物型中均没有明显的差异。干扰素在BVDV感染早期起到了一定的免疫效果，提示可以在病毒感染早期应用干扰素作为免疫增强剂配合疫苗联合使用，来预防和治疗BVD。
3．4对单核细胞和树突状细胞的影响
BVDV感染影响牛单核细胞中专职抗原递呈相关蛋白的表达，可启动单核细胞激活和分化，抑制其将抗原递呈给T细胞［33］。Glew等［21］研究发现单核细胞和树突状细胞（Dendritic cell，DC）在体外对 NCP型BVDV和CP型BVDV均易感。证明NCP 型BVDV感染单核细胞后缺乏产生同种基因和记忆性CD4－T细胞反应的能力，NCP型BVDV不感染DC；CP型BVDV感染单核细胞和DC后差异显著，CP型BVDV引起的细胞病变作用对DC没有影响，相反单核细胞被杀死。CP型BVDV感染单核细胞和DC后产生相同水平的IFN－α／β，而在NCP型BVDV中没有检测到。
在感染NCP／CP型BVDV的单核细胞中有6种与细胞迁移性、抗病毒机制及糖代谢和抗肿瘤相关的蛋白的表达有差别，特别是 RACK （Receptor of aactivated C kinase）、PK（Pyridoxal kinase）、DGK （Diacyglycerol kinase）以及 BTK（Brutons tyrosine kinase），此4种蛋白的表达量在感染CP型BVDV 的单核细胞中较之NCP型BVDV感染细胞中的表达量更低，这可能与细胞损伤效应有关［34］。此外，在CP型BVDV－2感染的细胞中存在原癌基因（c－fos、c－jun、junB、junD） mRNA 的合成增加，但是相应的蛋白质却不增加，这导致其mRNA的积累［35］。
3．5调节Toll样受体（Toll—like receptors，TLR）、促炎性细胞因子、Th1／Th2型细胞因子和共刺激分子在牛外周血单核细胞中的表达
研究人员以NADL（CP）株和New York 1（NCP）株 BVDV接种易感动物引起持续感染或温和型感染为模型来研究不同生物型BVDV感染后，牛单核细胞中TLR介导的 IFN－Ⅰ和促炎性细胞因子表达的差异。
3．5．1对TLR基因表达的调节作用Franchini等［36］的研究表明，BVDV感染牛巨噬细胞对TLR2、TLR3、TLR4 mRNA表达没有明显的上调作用。Lee等［32］研究表明，NCP型BVDV感染后，在牛单核细胞中TLR3和TLR7 mRNA有很高的表达水平，但CP型表达水平相对较低；而且在感染的早期（1 h）TLR3的表达处于主导地位，直到感染后期（24 h）TLR7的表达处于主导地位，这与Franchini 等先前的报道有所矛盾；同时还表明BVDV低感染剂量（MOI 0．002）要比高剂量（MOI 10）可以更加有效地激发TLR的级联级放大反应。提示BVDV可能通过改变TLR3／7的表达及其信号通路来逃避免疫反应。
3．5．2对部分促炎性细胞因子基因表达的影响Lee等［32］对BVDV感染单核细胞后3种促炎细胞因子TNF－α、IL－1／β和IL－6的基因表达进行了研究，结果表明CP型BVDV感染后1 h对TNF－α 基因表达有上调作用，但NCP型BVDV和对照组相比没有明显的改变；但在24 h时TNF－α的表达水平在2种生物型BVDV中有明显的下降。与TNF－α不同，IL－1／β和IL－6在感染后1 h的表达水平处在下调的边缘，但在24 h出现明显的下调作用，NCP型和CP型BVDV之间没有明显的差异。
3．5．3对Th1／Th2型细胞因子表达的影响Lee等［32］研究表明，Th／2型细胞因子IL－10、IL－4和 IL－15，在NCP型和CP型BVDV感染后24 h的基因表达水平有明显的下调作用；而Th／1型细胞因子IL－12则表现出明显的上调作用。
3．5．4对共刺激分子CD80和CD86表达的影响为了确定BVDV感染后对单核细胞激活T细胞抗原提呈功能的影响，Lee等［32］测定了CD80和 CD86在感染组和对照组中的基因表达水平，结果表明感染后24 h CD80和CD86的基因表达水平相对于感染后1 h和对照组有明显的下调作用。通过上述内容，笔者推测NCP型和CP型 BVDV先是通过调节TLR基因的表达，然后调节共刺激分子、IFN－Ⅰ和Th1／Th2型细胞因子的表达，来降低专一性APC上CD80／86的表达水平，从而达到逃避宿主先天免疫应答，引起动物发病的目的。
3．6BVDV 感染后牛单核细胞中专职抗原提呈作用相关蛋白的表达
串联质谱法（Tandem mass spectrometry）和基因组学在牛基因组研究中的应用，致使牛蛋白的鉴定取得了较大的进步。研究人员用DDF（Differential detergent fractionation，DDF）法分析牛单核细胞相关蛋白的抗原识别模式、摄取以及免疫活性淋巴细胞的包装。已鉴定的47种牛蛋白质表明，CP型 BVDV 感染后免疫功能相关细胞有明显的变化，其中包括抗原提呈细胞（Antigen－presenting cells，APC）。尤其是与蛋白免疫反应相关的如细胞的粘附、程序性死亡、抗原摄取、加工和包装、急性起反应蛋白、MHC－I和MHC－Ⅱ相关蛋白以及其他分子等。Lee等［33］研究表明，CP型BVDV可以促进单核细胞的激活和分化，同时抑制具有免疫活性T淋巴细胞的抗原提呈作用，最终导致活性巨噬细胞介导的炎症反应难以控制，加速了病毒的扩散和损害了机体的抗病毒防御机制。
4结语
由于BVD分布广泛，并且宿主分布范围较广，近年来有逐渐扩大的趋势，研究的重点也主要集中在分子流行病学方面，在防治方面相对较少，有关 BVDV的免疫机理还不十分清楚。Pedrera等［37］通过给断奶犊公牛鼻内接种BVDVⅠ（NCP型）毒株，来研究病毒在回肠段的形态学变化和分布，取得了一定的研究成果。赵玉龙等［38］采用 CP型 BVDV（Oregon C24）标准株对产蛋鸡进行基础免疫，而后用NCP型BVDV新疆优势流行株进行加强免疫，制备出效价高、特异性好的抗BVDV卵黄抗体，其对NCP型BVDV（新疆的优势流行株）的中和效价达到1×10－3，为进一步研发治疗制剂及更好地预防BVD提供理论依据。赵月兰等［39］用本地分离毒株制成油乳剂灭活疫苗免疫犊牛，取得了较好的免疫效果，提示用本地毒株制成的灭活疫苗免疫奶牛是控制本地区BVD流行的有效方法。
反向遗传操作系统在正链RNA病毒研究中应用十分成熟，取得大量有价值的研究成果。当今生命科学新领域蛋白组学发展又给病毒研究提供了新思路、新方法。BVDV生物型及细胞损伤效应、免疫逃逸机制方面，利用反向遗传技术以及蛋白组学方法相结合的手段，从病毒与宿主（细胞）之间相互作用的角度理解上述问题，是今后一段时间研究人员须努力的方向之一。
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篇7
关键词：园林植物病害；症状；防治方法
1 园林植物常见病虫害症状分析
1.1 植物锈类病状
植物锈类病状是园林绿化过程中较为常见的植物病虫害症状，这类疾病主要是由锈菌引发而成。植物锈类病状主要发生在植物的叶和茎等地上位置，能够造成植物落叶、焦梢和生长不良等问题的发生，对于园林植物构成非常大的影响。一般来说，容易出现植物锈类病状的植物主要有玫瑰、等物种，这些物种在园林建设建设过程中较为常见，因此，锈病对于园林绿化的影响也随之提高。
1.2 白粉病类症状
白粉病类症状也是较为常见的植物病虫害症状，白粉病类病症的发生主要是由病菌和环境等因素共同作用而产生的，这类病菌的生存能力极强，一般能够在植物体内较长时间的潜伏，在发病前期能够在植物叶片上出现密密麻麻的白粉斑，经过一段时间的生长之后就导致植物的叶片脱落和焦梢问题的出现，最终影响植物的整体观赏效果。容易患白粉类疾病的植物主要有九里香、月季等植株，造成的危害也非常大。
1.3 疫病类病状
绿化植物的疫病主要是指由疫霉属真菌所引起的一类较为严重的植物病害，疫病发生后，能够快速引起植物花、果、叶部组织的快速坏死和腐烂，从而使植物的观赏性大大降低，甚至会造成大面积的死亡等问题的发生，严重影响园林的绿化工作。同时，高湿也是影响病害发生和传播的主要因素，同时在经过一段时间的研究之后，发现疫病跟土壤性状也有很大关系，当植物生长土壤排水不良，也非常容易诱发疫病。容易患上疫病类病状的植物主要有万寿菊、长春花、百合、一品红等植物，从而造成较为严重的经济损失，降低了园林景观的观赏价值。
2 园林植物病害主要症状的防治措施
2.1 植物锈类病状的防治措施
植物锈病类病状的防治工作比较简单，首先，要做好植物生长环境的土地管理，对土壤进行定期的疏松，确保土壤的排水能力，减少土壤中水分的积压；同时，要对绿化植物进行合理的施肥，施肥过多会导致植物营养过剩，出现焦梢等问题的出现，也会降低植物本身的抵抗力；最后，在绿化植物的本身要均匀喷三防锈病的溶解试剂，如波尔多液等，这样能够有效防治锈类病状的出现。
2.2 白粉类病状的防治措施
鉴于白粉类病状的发病原理，首先要确保植物的生长环境，要确保空间的通风效果和透光效果，主要是针对问题植物培养而言；在植物种植过程中，应该注意合理地肥料施加，磷钾肥是植物生长的必要因素，但是过多的肥料将会严重影响到植物的生长状况；要随时注意植物的生长管理工作，及时清理病枝残枝，做好植物的修剪工作；最后，当植物出现白粉类病状时，要根据植物的种类进行相关药剂的喷洒，主要有甲基托布津和石硫合剂等，对白粉病病状的治疗效果非常好。
2.3 疫病类病状的防治措施
要加强相关植物的肥料施加，以钾肥为主，这样能够提高相关植物的疫病抵抗力，减少疫病的发生几率。在疫病类病状出现时，如果发病植株较少，可采用剔除手段，将患病植株挖除，从而防止其它植株被传染。在疫病类病状的发病初期，可使用乙膦、锰锌可湿性粉剂、克露、克霜氰或霜脲锰锌可湿性粉剂6种稀释溶剂对植株进行喷洒，能够有效地防止病状的蔓延，对病菌也有较好的灭杀效果。
2.4 综合防治措施
加强对园林相关植物的日常管理工作，从根本上避免病状的发生。一般来说，植物病状的发生主要是由土壤、肥料、药物使用、水患等问题导致，因此，我们在日常园林绿化管理过程中，要对这些因素进行严格的管理和控制，控制药物的使用、进行土质的输送、避免水分的挤压。这样，可以有效预防植物病状的出现，并且将园林绿化风险降到最低，切实确保我国园林绿化工作的顺利开展。
3 总结
园林绿化工作的开展，对我国城市绿化工作具有非常积极的推动作用，对我国居民生活质量的提高也有着非常深远的意义。因此，在园林绿化建设和管理工作过程中，我们必须加强园林绿化的病害预防，确保园林绿化工作的顺利开展。在日常工作过程当中，我们一定要不断总结工作经验，探索和实践更有效的管理和防治措施，从而加快我国园林绿化工程的建设速度，保证我国园林绿化植物的健康状况，为人们创造更为优越的生存环境，为我国环境保护工作作出一份应用的贡献。
参考文献
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篇8
关键词：酶类药物，生物制药，治疗应用，研究进展
目前，酶作为药物的应用越来越广泛。供治疗用的酶通常指一组用于治疗疾病和改善医疗状况的生物催化剂。酶作为药物有两个突出的特点：(1)酶与底物具有高度亲和性和特异性；(2)酶可以把底物转化成所需的产物，且副作用较小。这两个特点使得酶区别于其他所有类型的药物，也使酶成为有价值的治疗工具，为治疗多种严重疾病提供了一个广阔的现代生物药物应用平台。
治疗用酶有利的动力学性质是低Km和高Vmax，这使其在非常低的浓度和底物浓度下即能达到最大效率。治疗用酶已在医学领域中得到了广泛的应用，药物研发及生物技术在过去20年的进步，极大地促进了治疗用酶在治疗一系列罕见和常见疾病上的应用。利用合成生物学、蛋白质组学和基因组学对酶进行改造，不仅能使其催化出我们想要的手性药物分子，还能极大地促进治疗用酶的开发[1-3]。目前，治疗用酶被广泛应用于遗传性疾病、心血管疾病、胃肠道疾病、癌症等疾病的治疗[4-7]。酶制剂药物被认为是一个不断增长的市场，到2020年预计将超过55亿美元。
图1介绍了治疗用酶的相关应用。
1治疗用酶的来源
治疗用酶广泛来源于动物、植物和微生物。早期研究中的酶是从动物和植物中提取而来。酶的来源决定了酶的方便性、成本和回收过程。由于受到经济可承受性和规模化制备可行性的影响，一般更倾向于对微生物来源的酶进行商业化开发。通过重组DNA(rDNA)技术，在遗传水平上对微生物进行操作可以获得更好的菌株，从而改善酶的质量或特性，并获得更高的产量[8-9]。在基因重组技术中，克隆所需蛋白质的cDNA，然后将克隆的cDNA插入到表达载体中，利用表达载体转化大肠杆菌，使其过表达，最后纯化表达的蛋白。其中，产量、质量、生产时间和提取方便是构建合适的重组酶表达载体的关键参数。目前，多种表达体系已经被建立，包括细菌、真菌、哺乳动物、植物或昆虫细胞等[10]。
在基因工程的图1治疗用酶的广泛用途及代表性酶[4-7]
Figure 1 Wide range of therapeutic enzymes and representative enzymes[4-7]
帮助下，理想的蛋白质可被大量生产出来，从而满足酶工业的需要。迄今为止，重组DNA技术已经产生了上百种具有治疗性的酶制剂[11]。
2酶作为治疗药物的应用
治疗用酶现在已经成为许多重大疾病的有效治疗药物，如先天性缺酶症的治疗、血栓与冠心病的治疗以及抗肿瘤治疗等。据不完全统计，已在临床使用的酶类药物已经超过近百种，而酶类药物的制剂品种已经超过700种，图2中介绍了部分治疗用酶的治疗作用机制。
2.1癌症治疗
治疗酶在癌症中的应用涉及两种主要类型：肿瘤所需氨基酸代谢酶和前体药物转化酶。代谢酶被用来消耗肿瘤细胞所必需的氨基酸，从而抑制肿瘤生长；转化酶被用于在肿瘤细胞中将前药转化为细胞毒性药物，进而杀死肿瘤细胞。
2.1.1L-天冬酰胺酶
L-天冬酰胺酶是一种四聚体酶，能催化氨基酸L-天冬酰胺的水解。大多数正常的人类细胞都能够合成L-天冬酰胺，但某些恶性肿瘤细胞却不能合成，必须通过血液获得。因此，利用L-天冬酰胺酶代谢L-天冬酰胺，使恶性肿瘤细胞无法获得生长必需的天冬酰胺，从而抑制其生长[12]。L-天冬酰胺酶可以从各种各样的微生物(酵母、真菌、细菌)中提取，其中细菌来源的L-天冬酰胺酶应用较多[13]。
L-天冬酰胺酶在临床上对急性淋巴细胞性白血病、淋巴肉瘤细胞性白血病及粒细胞性白血病的疗效比较好，对黑色素瘤也有一定作用[14]。其中，L-天冬酰胺酶对儿童的急性淋巴细胞性白血病效果较为突出，有效率为85.2%，完全缓解率为57.8%[15]。但使用L-天冬酰胺酶也存在一定的副作用，主要包括严重的过敏反应、恶心、呕吐、发烧、肾功能和肝功能受损等[16-17]。L-天冬酰胺酶与聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)偶联后可大大减少过敏反应，经少量梳状PEG衍生分子PM13和PM100修饰的L-天冬酰胺酶，在降低免疫反应的同时还能保持较高的酶活性[17-18]。此外，L-天冬酰胺酶还可与其他细胞毒药物合并应用，例如其可与长春新碱和皮质类固醇等药物联合来治疗急性淋巴细胞性白血病[18]。
2.1.2精氨酸脱亚胺酶
精氨酸脱亚胺酶(arginine deiminase，ADI)是一种能将精氨酸分解成瓜氨酸和氨的酶。正常情况下，体内精氨酸可由细胞自身的尿素循环酶即精氨酸代琥珀酸合成酶和精氨酸琥珀酸裂解酶合成[19]，但具有代谢缺陷的某些恶性肿瘤，如黑色素瘤、肺癌、前列腺癌和肝细胞癌则经常缺乏这些酶[20-22]。由于上述肿瘤细胞的生长依赖于环境中的精氨酸，所以ADI可用于治疗这些精氨酸营养缺陷型肿瘤。ADI被认为是一种比L-天冬酰胺酶好的白血病治疗药物，因为ADI对精氨酸具有高度特异性，不转化其他氨基酸，而L-天冬酰胺酶则是以天冬酰胺和谷氨酰胺为底物，在降解谷氨酰胺时会产生一些导致副作用的有毒物质[23]。ADI可从化脓性链球菌、类链球菌和支原体中提取到。
ADI虽然有较好的肿瘤杀伤力，但由于其强抗原性和循环半衰期短(半衰期为4 h)，在体内效果不明显[24]。经过20 kD聚乙二醇(PEG-20)修饰的ADI能够避开循环和驻留巨噬细胞，延长ADI半衰期并降低免疫原性。Feun等经研究指出，随着循环时间的增加，ADI-PEG-20在体内外均对精氨酸代琥珀酸合成酶阴性的癌细胞显示出了强大的抗肿瘤效果，Pheonix药物公司目前正在进行用ADI-PEG-20治疗晚期肝细胞性肝癌(II/III期)和黑色素瘤(I/II期)的临床试验，其中在肝癌治疗中已进入Ⅲ期临床[25]。此外，还有相关报道将ADI-PEG-20作为胰腺癌放射治疗的辅助手段，也可用于多形性胶质母细胞瘤及胸椎癌(间皮瘤和非小细胞肺癌)的治疗[23,26-30]。Cheng等通过蛋白质工程改变了PpADI(来自Pseudomonas plecoglossicida的ADI)突变体M31表面的氨基酸残基，将PpADI M31表面的4个精氨酸替换成赖氨酸，为其PEG图2部分治疗用酶的治疗作用机制
Figure 2 Therapeutic mechanism of partial therapeutic enzymes
注：A：L-天冬酰胺酶将L-天冬酰胺水解成L-天冬氨酸，从而阻止L-天冬酰胺供养肿瘤细胞；B：精氨酸脱亚胺酶将L-精氨酸水解成L-瓜氨酸，从而阻止L-精氨酸供养肿瘤细胞；C：谷氨酰胺酶将L-谷氨酰胺水解成L-谷氨酸，从而阻止L-谷氨酰胺供养肿瘤细胞；D：苯丙氨酸氨解酶将苯丙氨酸降解成反式肉桂酸，从而减少苯丙氨酸在体内的积累；E：葡糖糖氧化酶将葡萄糖氧化成葡萄糖酸和H2O2，从而达到杀死肿瘤细胞的目的；F：犬尿氨酸酶将犬尿氨酸水解成L-丙氨酸和邻氨基苯甲酸，从而激起人体免疫系统攻击肿瘤细胞；G：羧肽酶A将甲氨蝶呤-苯丙氨酸前药水解成甲氨蝶呤和L-苯丙氨酸，恢复甲氨蝶呤的细胞毒性.
Note:A:L-asparaginase hydrolyzes L-asparagine to L-aspartic acid,thus preventing feeding of L-asparagine to tumor cells;B:Arginine deiminase hydrolyzes L-arginine to L-citrulline,thus preventing feeding of L-arginine to tumor cells;C:Glutamine hydrolyzes L-glutamine to L-glutamic acid,thus preventing feeding of L-glutamine to tumor cells;D:Phenylalanine aminolyase degrades phenylalanine into trans-cinnamic acid,thus reducing the accumulation of phenylalanine in the body;E:Glucose oxidase oxidizes glucose into gluconic acid and H2O2,so as to kill tumor cells;F:Kynureninase hydrolyzes kynurenine into L-alanine and anthranilic acid,so as to stimulate the human immune system to attack tumor cells;G:Carboxypeptidase A hydrolyzes methotrexate phenylalanine prodrugs into methotrexate and L-phenylalanine,and restores the cytotoxicity of methotrexate.
修饰提供初级胺[31]。经研究得出通过将299和382位的精氨酸替换成赖氨酸(PpADI M36)，使PpADI M31的聚乙二醇化位点的平均数量从大约12个上升至大约20个，经聚乙二醇修饰的PpADI M36在人血清中的半衰期得到显著提升(PEG-M31：3.2 d；PEG-M36：4.8 d)[31]。
2.1.3谷氨酰胺酶
谷氨酰胺是一种参与多种代谢和能量转换的关键氨基酸，是哺乳动物体内主要的氮转运体，在能量产生方面起主要作用[32]。对癌细胞代谢的研究发现，致癌基因或肿瘤抑制基因的许多突变增加了参与谷氨酰胺代谢和摄取蛋白的表达，表明谷氨酰胺供应与肿瘤增殖之间存在很强的相关性[33-34]。因此，在氨基酸耗竭疗法中，谷氨酰胺酶似乎是一种适合的药物。
由于谷氨酰胺酶的稳定性差和Km值高，单纯的谷氨酰胺酶在体内外对肿瘤的生长和增殖均无明显抑制作用，但是从假单胞菌(Pseudomonas)7A中分离的谷氨酰胺酶与天冬酰胺酶联用时能治疗对天冬酰胺酶产生耐药性的淋巴瘤，对各种白血病也有一定的疗效[35]。
2.1.4前体药物激活酶
抗体导向酶-前体药物疗法(antibody-directed enzyme prodrug therapy，ADEPT)是一种利用转化酶作为癌症治疗剂的策略。在这种方法中，前体药物激活酶与单克隆抗体偶联，携带着酶到达肿瘤细胞[36]，无细胞毒性的前药在该酶的催化下将转化为细胞毒性药物，从而特异性地破坏癌细胞。这种方法正被用于发现和开发以激活前药的肿瘤靶向酶为基础的癌症治疗药物。有文献报道，经过修饰的羧肽酶A可以激活前药甲氨蝶呤-苯丙氨酸的活性，用于结肠癌的治疗[37]。人类β-葡萄糖醛酸酶也是一个有吸引力的酶类，其能激活前药葡萄糖苷酸[38]。
2.2先天性缺酶症的替代治疗
代谢途径中所涉及的酶的缺陷与许多病理条件有关。在这些情况下，为了弥补酶活性的损失，人们采取了各种策略，包括使用酶替代补充治疗(enzyme-replacement therapy，ERT)或药物分子伴侣作为结构稳定剂[39]。由表1可知，美国食品和药物管理局(Food and Drug Administration，FDA)已经批准了多种酶制品作为孤儿药物(用于预防、治疗、诊断罕见病的药品)，用于治疗多种遗传性缺酶症。有关孤儿药物治疗缺酶症的应用研究，我国开展得不多，值得引起重视。
2.2.1苯丙酮尿症
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深圳建立40周年心得体会观后感1经济特区给了我新生活
深圳经济特区建立之初，处处是工地，村民们跑运输、做加工……1981年，渔民村成为全国最早的“万元户村”
夏日炎炎，海风阵阵。深圳罗湖区渔民村，中国最早的“万元户村”，我们的采访从这里开始。
“要是没有改革开放，你看到的这些地方可能还是泥塘呢!”见到渔民村的老渔民邓锦辉，是在村里古色古香的“渔人码头”文化室，他正和五六位老人悠闲地喝茶、读报、看书。“现在村里年年有分红、家家有产业，大家在‘物质小康’之后，都在追求‘精神小康’了。”说起文化室，担任渔民村居委会副主任的邓锦辉颇为自豪。
走出文化室，漫步于0.25平方公里的渔民村，记者找不到一点小渔村的感觉。鳞次栉比的小高楼、清洁宽阔的水泥路、郁郁葱葱的绿化带……昔日荒僻的小渔村，如今已是远近闻名的“样板村”。
62岁的邓锦辉肤色黝黑、身体结实，看着显年轻，“你以为我有多老?我比特区的‘岁数’大不了多少!”他哈哈大笑。
说话间，邓锦辉带着记者来到位于渔民村社区的家中，120平方米的三室两厅宽敞舒适，各种现代化家电一应俱全，记者试图寻找一些渔民生活的痕迹，一无所获。“现在除了周末钓钓鱼，生活里几乎没有‘渔民’的影子了。”邓锦辉说。
邓锦辉搬过多次家。他回忆道：“每搬一次家，生活都是一次大变样。”
改革开放前，邓锦辉与大多数普通村民一样，住的是土墙瓦房，过着海上漂泊的日子。“出一次海至少半个月，吃住都在船上。”邓锦辉告诉记者，那时的他总想，这大概就是自己一辈子的生活了。
随着深圳经济特区的建立，渔民村的春天来了。高速发展的经济特区处处是工地，村民们也从中觅得商机，渔民村迅速组建起自己的船队和车队搞运输。“现在的深圳国贸大厦、罗湖香格里拉大酒店，很多砖瓦、沙石都是我们运过去的，我们是一天天看着深圳长高。”邓锦辉骄傲地说。
虽然是简单的建筑材料运输，但市场供不应求。依靠自己的船队，村民们从中山运砖头来深圳卖，一船能装两万多块砖，能挣几千元。
“那时候，经常要干到凌晨2点甚至通宵，大家抢着干活，不把当天任务完成没人下班。”邓锦辉说，他的妻子在村里珠宝厂上班，把一个个小珠子小亮片穿起来，做成装饰品运到香港卖。“虽然苦点累点，但两口子一起努力，感觉日子特别有奔头。”
跑运输、做加工……20世纪80年代初，邓锦辉夫妻二人年收入就超过了1万元。1981年，渔民村成为全国著名的“万元户村”。次年，村里统一盖起30多幢二层小洋楼，邓锦辉家也分到了一幢。
“彩电、冰箱、洗衣机、电饭煲样样都有，地板是大理石的，水绿水绿的。我最喜欢的是那台大音响，可以唱卡拉OK，当时村里好多人都跑到我家来唱歌。”邓锦辉觉得，那是祖祖辈辈都没过上的好日子。
好日子才刚刚开始。1985年，村里集资建成了7层高的工业大楼，制衣厂、表带厂相继入驻;1992年，村集体成立深圳渔丰实业股份有限公司，村民人人可以获得分红;2004年，旧村改造完成，现代化的高层住宅取代了老旧的“握手楼”和“拥抱楼”，邓锦辉搬进了现在的房子中。
对渔民村村民来说，2012年12月8日是难忘的一天。
“经济发展了，我们几个居委会干部一合计，想丰富一下村民的文化生活，就办了个渔乐节。”邓锦辉说，渔乐节一次大概两小时，跳舞、唱歌等节目都由村民们自己出，大家都想露一手，在一起排练、演出其乐融融。
“渔村一派时尚景象，绿荫通幽处，小区人气旺，举村喜气扬，赞扬改革开放……”渔丰实业公司一间办公室里，传出这样一首悠扬的粤语小调，这首小调就是几位村民为今年渔乐节准备的。如今的渔民村，村集体资产从上世纪90年代初的800万元增长到4.8亿元。“渔民村正计划对村集体经济、基层治理等进行全方位提升，为建设‘中国特色社会主义先行示范区’做贡献。”邓锦辉说。
“海上飘零”“翻身解放”“春到渔村”……蜿蜒350多米的渔民村文化长廊里，一幅幅精美的青铜浮雕记录了今昔变迁。从渔民村向西北方望去，京基100大厦等许多深圳标志性建筑耸入云霄。
深圳建立40周年心得体会观后感2“深圳培养了我敢闯敢拼、努力奔跑的人生态度，通过奋斗改变命运。”
见到戚卓，是在深圳电视台“都市调查”栏目录制时。专业的分析、缜密的逻辑、从容的谈吐，让人很难将她与20年前的打工妹联系在一起。
“深圳培养了我敢闯敢拼、努力奔跑的人生态度，通过奋斗改变命运。”坐在记者对面的戚卓，眼神里透出从容与自信。
戚卓与深圳结缘，是在上世纪90年代。她的父亲在深圳打工，常说起深圳发展速度、温暖的大海、世界之窗……从那时起，这些点点滴滴就刻在戚卓的心里，到经济特区去，成为戚卓心中的向往。
2000年，这个生在东北、长在东北的女孩一路南下，来到了心仪已久的经济特区。刚到深圳的她，在北郊公明镇的创维电子城找到了工作，“印象中厂区很大，一进来就看到很多身着蓝装的工友，都很年轻、有活力，来自全国各地，为了各自的梦想打拼。”戚卓说。
就这样，戚卓在创维集团电视机厂有了第一份工作——生产部统计员。每天，她要跟进生产计划表，在插件、机芯、整机等不同工段之间进行协调，满车间跑上跑下。
虽然对打工生活的艰辛有心理准备，可让戚卓没想到的是，上岗第一天就忙到晚上11点。“在老家，大家晚上10点就休息了，可这里的人们却依然精神抖擞。”戚卓说，厂里会给加班到夜里的人发加餐券，可以领牛奶和面包。“那段时间，大家相互鼓励着。晚上碰到加班的同事，都会相视一笑，说‘一起去领券吧’。”
“老家的日子很安逸，但我更喜欢经济特区的氛围，来深圳就为拼一拼!”戚卓说。
“记得当时一个新项目启动，工艺图绘制工作需要有人兼职承担，我下了班连饭都没吃，就去镇上买了一本CAD(计算机辅助设计)教材，一边自学一边做。”戚卓记得，那时候经常和办公室一位来自江西的同事“比赛”，看谁晚上在办公室留得更久、学到的东西更多。
“在深圳，企业普遍提倡内部选拔和招聘，只要你努力就可能得到更好的机会。”戚卓说。
由于表现出色，创维集团成立品牌部时，戚卓作为其中一员来到位于深圳南山区的集团总部工作。从郊区来到摩天大楼林立的市区，这段路，戚卓走了3年。深南大道、地王广场、华强北……这些曾令她艳羡的景观成为生活中的日常。
繁忙工作之余，戚卓保持着对新鲜事物的好奇心。2012年，一次偶然机会，她参加了海之梦心理咨询中心组织的体验式沙龙，受到很大触动，对心理咨询师这个职业心生向往，开始着手考取职业资格证书、学习相关知识。
那时，已经34岁的戚卓没有任何心理学基础，她能行吗?
“最初我也很犹豫，觉得自己早过了学习的年龄，但在同一个学习小组里，既有刚从学校毕业的年轻人，也有50多岁的职场资深人士，大家的相互鼓励让我燃起信心。”戚卓说，从那时起直到现在，只要有空余时间，她都会约朋友去图书馆看书学习。“深圳的图书馆里大部分都是年轻人在学习充电，来晚了就会找不到座位，只能‘转战’咖啡馆和书吧，正是这种氛围激励你去学习。”戚卓说。
2014年，36岁的戚卓决定，离开创维集团，挑战心理咨询师这个职业。“看到这座城市在改变中进步，身边朋友在改变中成长，我也想改变一下。”戚卓说。
要成为一名合格的心理咨询师，除了要取得资格证外，还得经历长期的实习锻炼。2016年，她进入海之梦心理咨询中心开始实习。然而，实习非但没有工资，还得“倒贴”学费。
“前半年的实习期，各类理论学习、接受培训的费用加在一起，我一共花了近两万元。由于还没达到签约条件，后半年的实习期，我给自己加大了学习和培训强度，又花了三四万元。”戚卓说，尽管那段时间经济压力和学习压力都很大，但她还是坚定地往前冲。
功夫不负有心人，2017年，戚卓通过了海之梦心理咨询中心考核，正式成为签约心理咨询师，开启了自己人生的崭新一幕。“在常住人口超过1300万人、竞争激烈的深圳，有很多人需要专业的心理辅导。”戚卓深深地热爱着这份工作。
戚卓喜欢骑车去深圳湾公园，沿着滨海栈道骑行，凉爽的海风吹过，视野中的大厦高耸入云，近处的公园草木葱郁，让戚卓更加热爱这座城市。“虽然已经人到中年，但我还是想不断奔跑，因为深圳的活力、朝气给我力量，让我努力成为更好的自己。”
深圳建立40周年心得体会观后感3经济特区给了我新梦想
“如果不是在深圳，我可能早就放弃了。经济特区鼓励创新、宽容失败的环境和无数创业路上的同行者，让我充满了追逐梦想的勇气。”
见到周剑之前，对这位大名鼎鼎的“机器人爸爸”和他的优必选科技公司，记者已是耳熟能详：2016年央视春晚上，优必选的540台Alpha机器人集体起舞;2018年央视春晚开场表演，24只Jimu机器狗惊艳亮相;2019年央视春晚深圳分会场，6台大型仿人服务机器人Walker与明星们同台竞技。来到优必选，记者很期待见到更新奇的机器人产品。
“这是优必选的第一个机器人样机，技术上没问题，但在量产前连续开了四次模，都失败了，仅这一项就耗资千万元。”刚见面，周剑向记者展示的却是他创业之初的“痛”。在公司初创期，这样的失败打击几乎让优必选垮掉。“如果不是在深圳，我可能早就放弃了。经济特区鼓励创新、宽容失败的环境和无数创业路上的同行者，让我充满了追逐梦想的勇气。”
这次创业前，周剑的人生可谓顺风顺水。他出生在上海一个知识分子家庭，大学期间就获得首届德国迈克威力最高奖学金赴德国留学，学业完成后被迈克威力集团收至麾下，凭借出色的工作能力，周剑仅用四年就成为最年轻的中国大区经理。2002年，周剑与另外两位合伙人开设工厂，为迈克威力等厂商定制生产设备，利润非常可观，他开始在深圳购置房产。
2008年，一次参加国外机器人展会的经历，给周剑的人生带来转折。这次展会上，一台可以模拟各种动作的人形机器人引起周剑的好奇心。他想买，但外商非但不卖，甚至都不让靠近看。这让周剑心中格外难受，他暗下决心，在深圳开始机器人项目创业历程，“看都不让看，那我就一定要做得比你好!”
研发人形机器人一直是机器人学者和人工智能科学家的梦想。凭着一腔热情闯入机器人行业的周剑发现，这次创业的难度超乎想象。很快，2000万元被周剑全部花完。
“当时不懂融资，都是靠自己借钱、押房子去筹措资金，走着走着，发现钱根本不够用，只能卖房子。”从2010年到2012年，周剑靠借钱和卖房子支撑机器人项目运转，投入大却不见任何收益。
卖掉第一套房子时，周剑没有多心疼，但父母觉得不对劲了。“爸妈当了一辈子老师，现在靠退休工资生活，在他们的观念里，这么折腾就是不务正业，现在居然还要卖房子，更是他们不能接受的。”
来自父母和工厂合伙人的压力越来越大，大家纷纷劝说周剑放弃机器人项目，但周剑仍然坚持，作出了一个几乎让所有人都吃惊的决定：把工厂的股份卖掉，并将自己在深圳购置的房产和轿车全部卖掉，筹措资金投入机器人项目。年迈的父母见儿子不听劝，一气之下离开深圳回了上海。
“2012年卖掉最后一套房子时，感觉非常糟糕，资金上陷入困境，还要面对家人朋友的不理解。”周剑说。
“还好，我不是一个人在奋斗。”周剑说，“深圳的机器人项目创业团队非常支持我，大家一致认为项目已经有眉目了，这时停下来太可惜了。于是我们坚持了下来。”
2012年3月31日，优必选科技公司在深圳南山区的香港理工大学产学研大楼成立，周剑重整行装再出发。当年秋天，为了筹集资金，周剑抱着试一试的心态参加创投活动，出乎他意料的是，凭借开模才开到一半的样机，优必选就陆续拿到了2000万元的天使投资。“当时听到投资人说了一句温暖的话，‘你把全部身家都投进去了，我还怕什么呢?’”周剑感到，有一股强大的力量托举着他飞向梦想。
2015年，为了给员工提供更好的办公环境，周剑想把公司搬到南山智园，这里地理位置优越、租金优惠，但当时处于创业期的优必选，在纳税额等方面还不满足园区入驻条件。园区负责人对公司进行了全面“摸底”后，认为智能机器人正是深圳积极布局的“未来产业”，破格让优必选入驻。“在深圳，政府高度重视创新，不是靠发文件开大会，而是落实到每一个具体行动。”周剑说。
在深圳经济特区这个成就梦想的舞台上，优必选一直在加速奔跑：自主研发的伺服驱动器诞生了，成本降到进口产品的几十分之一;第一台机器人Alpha诞生了，教育机器人JimuRobot、悟空、商用服务机器人Cruzr(克鲁泽)、大型仿人服务机器人Walker等接踵而至……
每当工作累了的时候，周剑喜欢透过办公室窗户向外远眺。几年前还是一片旧工业区的南山智园，如今已成为高科技产业园，有众多创新企业进驻。周剑真切地感受到，一路走来，怀揣创新梦想的同行者正越来越多。
深圳建立40周年心得体会观后感4前瞻布局，提升产业能级
回顾发展史，早在上世纪90年代，深圳就提出要“抓高新、上规模、重效益”，主动转移当时还很吃香的“三来一补”加工制造业，大力发展以电子信息产业为龙头的高新技术产业，并逐渐成为深圳的第一经济增长点、第一大支柱产业。
党的十以来，深圳以新发展理念为引领，将科技创新改革向纵深推进，通过持续增强自主创新能力，推动产业不断向价值链高端延伸。2014年，国务院批复同意深圳建设国家自主创新示范区，深圳成为全国首个以城市为基本单元的国家自主创新示范区。2016年，深圳相继印发《关于促进科技创新的若干措施》《关于支持企业提升竞争力的若干措施》等系列文件，全面推进创新创业创造。2018年1月，《深圳经济特区国家自主创新示范区条例》正式印发，为深圳的创新活动提供了更有力的保障。
2019年7月，深圳再次推出《深圳市科技计划管理改革方案》，率先落实国家科技体制改革重大部署，科技项目实施的关键环节接轨国际，扩大科研资金的使用管理自主权。
一系列政策组合拳，让深圳得以构建起“基础研究+技术攻关+成果产业化+科技金融+人才支撑”的全过程创新生态链，走出了一条以科技创新带动经济增长的高质量发展之路。截至2019年，深圳国家级高新技术企业累计达17001家;高新技术产业实现产值26277.98亿元，同比增长10.08%;实现增加值9230.85亿元，同比增长11.26%。今年上半年，面对疫情带来的严峻考验和复杂多变的国内外环境，深圳先进制造业增加值、高技术制造业增加值仍分别同比增长2.4%、2.2%。
随着5G时代的来临，深圳再次前瞻布局，大力建设5G行业应用试验_。截至8月14日，深圳已建成46480个5G基站。
深圳市罗湖区科技创新局局长石兴中介绍，5G技术将给罗湖区转型发展带来全新机遇，为城市治理能力现代化提供全新动能。从去年开始，罗湖区全面布局5G产业发展及产品应用，支持辖区企业融入5G产业发展和5G技术应用之中。如今，已在智能制造、路桥管控、物流机器人、智慧交通等多个产业、工业领域广泛使用。
5G产业是近年来深圳战略性新兴产业“领跑”的缩影。在一次次产业转型升级与产业结构调整中，深圳构建起“四个为主”的现代产业体系，即全市产业以高新技术、金融、物流、文化“四大支柱”产业为主，经济增量以新兴产业为主，工业以先进制造业为主，“三产”以现代服务业为主。
深圳建立40周年心得体会观后感5创新驱动，实现高质量发展
创新，始终是深圳发展的关键内核。创新的原动力来自哪里?深圳给出的答案是：“坚持市场化导向。”
从深圳创新模式来看，有“六个90%”的显著特点，即全市90%的研发机构、研发人员、研发投入、发明专利来自企业，90%的企业为本土企业，90%的重大项目由企业承担，形成了以企业为主体、以市场为主导、产学研用深度融合的技术创新体系。深圳已成为国内市场干预少、营商环境优、民营经济活跃的城市之一。
成立于1993年的瑞声科技控股有限公司是深圳创新企业的代表，全球每3部手机，就有一部手机上的零部件来自瑞声科技。瑞声科技高级副总裁江南介绍，公司坚持创新驱动发展，不断提升研发及高精密制造能力，每年的研发投入占比超8%，2019年研发投入17亿元。目前，公司的声学、光学、电磁传动、精密结构件、射频器件、高速传输器件六大业务，覆盖智能手机、智能家居、智能汽车、机器人等智能设备领域。
“全球每100台无人机里就有21台来自宝安，全国智能穿戴产品每10个就有3个是宝安造。”宝安区委书记姚任介绍，近年来，宝安区坚守实体经济和工业制造，壮大创新动能，以“创新+智造”为特色的产业链不断完备。
创新发展离不开平台支撑。近年来，深圳在创新载体建设和基础科研领域陆续取得突破。截至2019年底，深圳拥有国家、省、市级重点实验室、工程实验室、工程研究中心等各类创新载体累计达2260家;围绕基因组学、大数据、石墨烯等前沿领域，已设立12家基础研究机构，组建11家诺贝尔奖科学家实验室;鹏城实验室、深圳湾实验室、人工智能与数字经济广东省实验室(深圳)和岭南农业广东省实验室深圳分中心等4个广东省实验室落户深圳;合成生物研究、脑解析与脑模拟等设施顺利开工，省部共建肿瘤化学基因组学国家重点实验室稳步推进。
篇10
【关键词】大数据 人工智能 算法设计
1 大数据的发展概述
大数据指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合。大数据包括海量的数据信息与高强度的数据处理能力，大数据是相对于传统数据处理应用程序来说，不足以处理大型、复杂的数据集的新型处理模式，包括分析、捕获、数据整理、搜索、共享、存储、传输、可视化查询、更新和信息管理。大数据通常仅指使用预测分析、用户行为分析或某些其他高级数据的分析方法，这些方法从数据中提取价值，很少涉及特定大小的数据集。数据集分析可以发现新的联系与信息。科学家、企业高管、医学从业者、广告和政府都定期在互联网搜集大数据，这些数据在金融、城市信息学和商业信息学等领域更为重要。科学家在电子科学工作中遇到了很多需要处理海量数据的问题，涉及气象学、基因组学、复杂物理模拟、生物学和环境研究等。大数据包括文本、图像、音频、视频，它通过数据融合可以完成未来数据的机器学习，大数据通常是数字交互的无成本的产品。越来越成熟的概念更清楚地描述了大数据和人工智能之间的区别，人工智能使用具有高信息密度的数据的描述性统计来测量事物、检测趋势等。大数据使用归纳统计和来自非线性系统识别的概念，从具有低信息密度的大量数据集中推断出法则，例如回归、非线性关系和因果效应，以揭示关系和依赖性或者进行结果和行为的预测。
2 大数据技术中的算法分析
2.1 神经网络算法
神经网络系统是由众多的神经元可调的连接权值连接而成，具有大规模并行处理、分布式信息存储、良好的自组织自学习能力等特点。神经网络是一种计算方法，基于神经单元的大集合，解决由轴突连接的生物神经元的大群集的问题。 每个神经单元与许多其他神经单元连接，并且可以对所连接的神经单元的激活状态影响中实施抑制。每个单独的神经单元可以具有将所有其输入的值组合在一起的求和功能。在每个连接和单元本身上可以存在阈值函数或限制函数，使得信号在传播到其他神经元之前必须超过极限。这些系统是自学习和训练的，而不是明确编程的，并且在传统计算机程序中难以表达的，这种方案在特征检测领域中效果很好。神经网络的目标是以与人类大脑相同的方式解决问题，现代神经网络项目通常使用几千到几百f个神经单元和数百万的连接， 这比人类大脑的复杂性还要少几个数量级，更接近于蠕虫的计算能力。 为了训练它们，通常发生几千次交互循环。 神经网络已被用于解决使用普通的基于规则的编程难以解决的各种各样的任务，如智能化学习。历史上，神经网络模型的使用向高级人工智能的方向移动，其特征在于包含在具有一些动力系统的认知模型的参数中的知识。
2.2 灰色关联度分析
灰色关联分析方法，是根据因素之间发展趋势的相似或相异程度，来进行归纳和评价，作为衡量因素间关联程度的一种方法。灰色关联度分析使用特定的信息概念。它定义没有信息为黑色的情况以及具有完美信息为白色的情况，这些理想化的情况都不会出现在现实世界的问题中。事实上，这些过渡阶段的情况被描述为灰色。因此，灰色系统意味着其中部分信息是已知的并且部分信息是未知的系统。根据这个定义，信息质量形成从信息的缺乏到完整信息的存在过渡过程。由于不确定性总是存在，灰色分析可以得出一系列关于解决方案的清晰陈述。在一个极端情况下，这种方案无解，在另一个极端情况下，具有完美信息的系统具有独特的解决方案。在中间情况中，灰色系统将给出各种优化的解决方案。灰色分析试图找到最好的解决方案，提供了确定一个好的解决方案的技术来解决现实世界的问题。
3 大数据平台的设计
3.1 平台层
大数据分布式存储系统：研究大规模、非结构化数据的存储问题，突破大数据的存储、管理和高效访问关键技术，当前需要构建至少 PB 级存储能力的大数据平台才能满足一般的科研和应用需求。
分布式数据挖掘运行时系统：突破 MapReduce 技术的局限，研究有效支持迭代、递归、层次及集成机制的海量数据挖掘编程模型和运行时系统，构建大数据运行时系统。
3.2 功能层
高可扩展性大数据挖掘算法：基于云计算的分布式大数据处理与挖掘算法，构建高可扩展的大数据处理与挖掘算法库，实现 TB 级数据的建模能力。
分布式工作流引擎：基于云计算的分布式工作流调度、负载均衡技术，构建高效分布式工作流执行引擎。
交互式可视化分析技术：启发式、人机交互、可视化数据挖掘新技术，实现大数据挖掘的高度人机交互功能。
3.3 服务层
基于 Web 的大数据挖掘技术：Web 的大数据挖掘方法和流程，实现易于使用的基于 Web 的大数据挖掘技术，构建基于 Web 的大数据分析环境。
基于Open API 的大数据挖掘技术：Open API 的大数据挖掘方法，研究大数据挖掘开放接口、开放流程，构建基于 Open API 的大数据分析模式。
4 大数据算法的应用分析
4.1 数据挖掘
数据挖掘是发现大数据数据规律的计算过程，涉及人工智能、机器学习、统计和数据库系统结合的方法，它是一个跨学科的计算机科学子领域。数据挖掘过程的总体目标是从数据集中提取信息并将其转换为可以理解的结构以供进一步使用。除了原始数据分析外，它涉及数据库和数据管理方面、数据预处理、模型和推理、复杂性考虑、结构整合处理、可视化和在线更新。数据挖掘是一个热门的领域，并且经常应用于各种形式的大规模数据或信息处理，主要包括收集、提取、存储、分析和统计以及计算机决策支持系统的应用，包括人工智能、机器学习和商业智能。实际的数据挖掘任务是大量数据的自动或半自动分析，从而提取先前未知的数据存在模式，例如聚类分析、异常数据检测和关联规则挖掘、顺序模式分析等，这通常涉及使用诸如数据索引的数据库技术。数据收集、数据准备或结果解释和报告都不是数据挖掘步骤的一部分，但是作为附加步骤属于整个数据挖掘过程。数据挖掘、数据捕获和数据窥探是指使用数据挖掘方法对较大数据集的部分进行抽样分析。虽然这些数据集太小，不足以进行可靠的统计推断以得出更多有价值的信息。然而，这些方法可以用于创建新的假设，以测试更大的数据群体。
4.2 机器学习
机器学习是计算机科学的子领域，它使计算机能够学习而不用明确编程。从模式识别和计算学习理论在人工智能的研究演变而来，机器学习探索学习对数据进行预测算法的研究和构建，这样的算法克服了严格的静态程序指令数据驱动的预测或决策，通过从样本输入来建立一个模型。机器学习在一系列计算任务中使用，其中有着明确算法的设计和编程是不可行的，比如垃圾邮件过滤、检测网络入侵者或恶意内部人员、光学字符识别、搜索引擎和计算机视觉，这些方面都没有明确的算法表示。机器学习与计算统计密切相关，并且经常与计算统计重叠，计算统计也集中在通过使用计算机的预测中。它与数学优化有着紧密的联系，它将方法、理论和应用领域传递到现场。机器学习有时与数据挖掘相结合，后者的子领域更侧重于探索性数据分析。机器学习也可以是全自动化的，用来学习和建立各种实体的行为预测，然后用于发现有价值的异常情况。在数据分析领域，机器学习是一种用于设计适合预测的复杂模型和算法的方法，在商业应用中，这被称为预测分析。这些分析模型允许研究人员、数据科学家、工程师和分析师通过学习数据中的历史关系和趋势来产生可靠的、可重复的决策和结果并揭示隐藏的规律。
5 总结与展望
大数据技术算法的创新是一条光明而曲折的路，在这条路上会出现很多难题与挑战，这个任务长期而又艰巨，需要结合实际经验，不断地进行总结归纳。为实现自身的长远发展而进行大胆革新，利用创新思维进行现代化建设，从而大踏步地走向智能化的大稻莘⒄鼓勘辍
参考文献
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作者简介
李跃（1979-），男，黑龙江省大庆市人。研究生学历。现为大庆师范学院讲师。
