分子生物学的兴起范文

导语：如何才能写好一篇分子生物学的兴起，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：分子生物学基因重组医学基因工程

1.引言

国内外研究情况与历史背景

1953年沃森和克里克关于 DNA 分子空间结构及其作为遗传信息载体的著作的发表标志着分子生物学的诞生。分子生物学的诞生是生物学的一个重要发展，标志着生物科学对许多重大问题已开始由现象描述转入到基本规律的阐明。虽然分子生物学的兴起还不到 60 年，但是在分子生物学基础研究领域内取得的成果却很显著。分子生物学与医学、农业、生物工程等的关系十分密切。分子生物学的研究成果使不同生物体之间的基因转移成为可能，在农业上开辟了育种的新途径，在医学上有可能治疗某些遗传性疾病，在工业上形成了以基因工程为基础的新兴工业，从而有可能生产许多用常规技术从天然来源无法得到或无法大量得到的生物制品。

2.分子生物学的应用列举

2.1分子生物学在医学上的应用

（一）癌症的研究即将出现重大的突破

癌基因的发现是近年来分子生物学研究的重大成果。过去在癌病因学上众说不一的局面正在改善。由各种内外因素导致癌基因激活或异常表达很可能就是癌症发生的根本原因。癌基因本来是正常的基因成分之一，它的生理功能是什么？它是如何被调控的？异常表达和激活的机理是什么？癌基因产物和生长因子的关系是怎样的？是否存在着反癌基因和生长的负调节因子？等等。这些问题都是当前研究的热点，正在取得日新月异的进展，与此有关的是艾滋病（AIDS）的研究受到世界范围的密切关注如果分子生物学研究成果和社会性的预防措施能够很好地结合起来，这个疾病的流行将会较快得到制止。

（二）遗传病

随着医学分子生物学研究的日益深入，有关遗传病的一些概念正在发生变化。首先，这类疾病不再像过去认为的那么罕见。至今发现按照孟德尔方式遗传的遗传病已达3000余种。如果估计到疾病易感性和基因变异的关系，则遗传病范围会更加扩大，例如易患心脏病、肺气肿、高胆固醇血症、糖尿病、变态反应和胃溃疡病等等的基因正在得到分离，甚至癌症，有的学者认为也可归属于遗传病的范畴，其根本原因在于DNA的损伤。其次，基因探针技术正在逐步扩大产前诊断和遗传病诊断的范围。在治疗上，过去一切对遗传病的疗法都只能是对症的，从理论上讲，只有基因疗法才是治疗遗传病的唯一根治方法。

（三)药物和疫苗

随着基因工程的蓬勃兴起而首先受益的产业领域就是制药工业。现在已经有些多肽或蛋白质药物，如人胰岛素、生长激素、干扰素等能够通过“工程菌”大量生产，更多的药物则正在开发之中。疫苗的研制正在极大地促进预防医学的发展.例如，白细胞介素 2和β干扰素是两种具有抗癌作用的蛋白质，在其多肽链中各有三个半胱氨酸残基，但只形成一对二硫键，由于分子中含有多余的一个半胱氨酸残基，所以二个分子容易缔结合成二聚体而失活，用定点突变法改变半胱氨酸的密码子为丝氨酸密码子，就可防止二聚体的形成，从而在不损害活性的情况下大大延长这两个蛋白质的半衰期，提高了疗效。

2.2 分子生物学在农业上的应用

分子生物学用于农业， 已经对农作物的品种改良起了以前不可能 想象的重要影响。农作物以及家畜品种的改良，现在可以用定向引人有关基因的方法进行，这就从根本上改变了过去盲目大量诱变然后再 从中进行筛选的传统作法。 在农作物中，已经成功地对马铃薯进行了改造，不但使其获得了抗病毒基因，也得到了高蛋白质含量的马铃薯新品种。把一个蛋白水解酶抑制剂基因引人烟草之后，使得以烟叶为食的害虫不能消化其中的蛋白质，因而不能繁殖。这样，这一品种就获得了抗虫害的能力。 虽然植物基因工程的应用 还不是很久，但为农作物的大量增产和品种改造，例如固氮基因的转移等，提供了无法估量的发展前景。

2.3分子生物学在工业上的应用

如今已经产生了一种新兴的工业， 即以基因工程为基础的生产生物制品的工业。 它的基础是从一种生物体分离编码某个蛋白质的基因，即DN断，把这个基因人工重组到可以用发酵法大量生产的如大肠杆菌或酵母的基因中去，使其在大肠杆菌或酵母的细胞中得到表达，并达到大量生产的目的[2]。 新近发展起来的蛋白工程则是分离出某个蛋白质的基因之后,再加以改造，根据三联密码，把这个DNA序列中编码某一个氨基酸的密码子，改变成为编码另一个氨基酸的密码子;或者用合成 DNA 的方法 直接合成基因。 从以上两种方法都可以得到在天然界原来并不存在的 DNA，再用和上面所说的类似的方法，引人大肠杆菌或酵母的基因中进行表达，以达到大量生产的目的，得到具有新的特性的蛋白质。

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[关键词]分子生物学 实验课 改革与创新

分子生物学实验是现代生物学实验课程的一个组成部分,是当前生物学领域发展最快的一个学科,新的分子生物学技术层出不穷,该学科是生物学最活跃的领域。分子生物学实验课是面向本科生开设的。一般是到了三年级下半学期,在修过理论课过后,利用一个学期的时间让学生能掌握常用的、基本的分子生物学技术,为学生进一步进入各个实验室、开展本科毕业论文实验奠定基础。由于学校定位目标是建设高水平研究型的大学。因此,为致力于培养高水平创新型人才为目标的课程教学不可避免也要进行内容的改革和创新。

本系的分子生物学实验课是与遗传合并在一起,由于时间有限,在有限的十几周实验课里,如何完成教学计划又能让学生在理性认识的基础上增加感性认识并动手的机会,学到实践,并用实践来培养学生们的动手能力、创造能力、创新意识。才能使每个学生掌握本门学科的基本理论、基本知识、基本技能。因此,这门学科的教学改革,就必须考虑既不增加学生的负担,又要提高教学质量和教学水平。老师们经过认真讨论研究认为,教育是一个系统工程,不仅要不断提高教学质量,教学水平,而且要加强对学生文化知识的教育,同时要加强对学生的思想政治教育、品德教育、纪律教育、法制教育。因为老师既然是“人类灵魂的工程师”,不仅教书,还要育人。那么,必须加强、改进教学方法。这样,同学们理论联系了实际,巩固了所学的知识,同时又学会了科研的方法。

第一,为了搞好这门课的教学,我们几位老师根据各自的科研特点,有计划地对课程内容进行了分配,各自在自己最擅长的研究领域进行教学,让学生的实验课充满了乐趣。由于分子生物学实验课进行过程当中有很多等待的时间,我们教师就利用这段时间给学生介绍最新的研究进展和技术,让学生在实验课上也得以了解国内外最新的技术和应用领域,使学生产生了浓厚的兴趣。例如,笔者回国后,2003年开始承担第一轮的分子生物学实验课时,正逢RNAi技术在国外兴起,Nature有专门对该技术的评价,我们在进行限制性酶切实验课的等待间歇,一个多小时的时间把RNA干扰技术的发现和应用以及microRNA在线虫和果蝇的发现和应用及其价值向学生做了介绍,使学生能得到最新的技术和信息以及国内外的研究概况。

第二,根据科研的规律安排实验课。我们在进行基因的克隆、连接转化实验时根据承担科研工作时克隆技术的先后顺序来安排实验,先提取质粒、在进行酶切回收和连接,将实验指南安排的回收实验安排在了酶切之后,同时让学生第一次获得质粒用来做后续所有的实验,让学生能够按科研的规律和要求来严格要求自己,保证每次实验的成功,与此同时我们还在试验设计上安排了每步实验的阳性对照和检验技术,让学生至始至终贯彻下去,让他们能感受到科研的严谨和坚持。同时养成好的实验习惯,如干净整洁、有条理、有次序、样品标注清楚。以至于学生受过分子生物学实验课的训练后就可以在实验室按部就班地做下去。

第三,在实验课进行过程中,各位老师结合各自的科研将每个实验技术的延伸和应用以及在现今社会实践中的应用铺展开来,让学生能够感受到可以学以致用,增加了学习的兴趣。我们教师为了搞好这门课的教学,利用短短的一个学期的时间,把各种技术的交汇和发展得以介绍给学生,让学生不仅了解了生命科学研究的乐趣,而且活跃了学生的思维。很多学生参与了科技创新大赛和创业大赛同时我们将课程的教学大纲充分完善,去掉重复的实验,补充新的实验如RNAi以及转基因技术。完善了教案,按照生命科学的整体思路、技术方法为主线组织教学内容,并把内容模块化,克服了传统教学模式中教学内容重复多,验证性实验多,综合性、设计性、创新性实验少的不足。通过努力,实验教材的思考习题齐全,教学理念得到更新,课程的实验项目设计日益合理,系统性大大加强。

另外,课程模拟科研的方式组织教学,吸收了大量的科研成果为教学内容服务,强化了学生科研能力的训练,学生的独立操作能力、创新能力和科学研究能力显著提高,在校期间学生发表的论文数量、研究生录取率获奖量明显增加。

为了搞好该课程的教学,学校也制定了相关的规章制度,并建设了国内一流的实验室,为教学活动提供了优越的教学条件和环境,师资队伍结构合理,教学科研经验丰富。理论课与实验课的结合紧密,大大提高了学生的学习兴趣,萌生将来献身科学研究的欲望。更重要的是在实践过程中,贯穿着素质教育。因为当代大学生,基本来源于独生子女家庭,性格孤僻,娇气,固执,优越感强,但独立生活能力差,考虑问题,处理事情自私。经过实践锻炼后,他(她)不仅学到了知识,而且也学会了如何与人合作。通过开展这些实践性教学活动,学生们巩固了理论知识,提高了动手能力,开阔了视野。同时也尽可能地避免了理论与实践的脱节并大大缩短了两者之间的差距,为他们毕业后走上工作岗位,尽快适应工作、独立上岗打下了良好基础。

此外,学校采用多渠道监督体系保证教学质量,一条龙的教学水平,而且师资队伍结构合理,各位教师教学科研经验丰富。课程内容活泼有趣,吸引学生投入到实验当中,实验的成功率高,学生从中可以体会到科研的成就感。

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《每日电讯报》在报道中指出,生物学和计算机科学的联姻让科学家们能借用计算机脚本模拟生命,这将让人类大大受益,并有助于回答人类最大也最基本的问题“生命是什么?”。

“代码脚本”首次让生物和计算机“联姻”

自古以来,当两种不同的科学思维碰撞在一起时,都会激起人们灵感的火花,让人类做出更重大的科学突破,分子生物学的诞生就是如此。上世纪50年代中叶,研究遗传学的生物学家开始同使用X射线研究物质原子结构的物理学家们合作,这场“联姻”让人类首次看到了DNA优雅的双螺旋结构,分子生物学(在分子水平上研究生命现象的科学,主要通过研究核酸、蛋白质等生物大分子的结构、功能和生物合成等方面来阐明各种生命现象的本质,研究内容包括光合作用、癌症的发生等各种生命过程)这门新兴学科也在1953年顺势兴起,将对人类自身和疾病的研究推到更高的层次。

无独有偶,另外两门科学也在慢慢靠近并相互结合。其中一个科学领域是生物学,主要专注于研究DNA指令,正是这些指令决定了活体生物是如何建立起来以及如何运转的;另一个领域计算机科学则专注于研究操作计算机运行的代码。

备受争议的基因组研究先锋、美国生物学家克雷格·文特尔目前是让这两门科学“联姻”的积极推手,其实,奥地利的量子力学天才埃尔温·薛定谔早在1943年提出的“代码脚本”这一概念正是生物学和计算机科学结合的雏形。

薛定谔于1943年发表了一场具有里程碑意义的演讲,在那场演讲中,薛定谔提出了一个天才性的问题:生命是什么?薛定谔问道:一个受精卵如何能获得“一些包含了该生物未来所有发育信息的代码脚本。”为了回答这个问题,薛定谔提出,染色体就像“非周期性(大分子)晶体”一样,是一种由同分异构元素连续组成的非周期晶体,构成其的原子具有一个复杂的非重复性的模式;他也描述了该大分子内“原子排列有序的结合”像摩斯代码中的划线和点一样,拥有建立微生物的指令。

这是科学家们首次对遗传代码进行严肃的讨论,尽管与很多同龄人一样,薛定谔也曾错误地认为,遗传代码被写入蛋白质而非核酸中。然而,基于他1943年的演讲而撰写的《生命是什么》这本书却给了很多人灵感。其中包括DNA研究领域的开创者、DNA双螺旋结构的发现者之一吉姆·沃森和文特尔。文特尔在演讲中表示:“薛定谔的‘代码脚本’为未来的很多发现指明了方向。”

用计算机脚本模拟细菌

现在,文特尔正在撰写他自己的代码脚本——使用计算机设计基因组。他说:“我们正在尝试利用计算机,使用遗传代码合成出基因组,让计算机科学和生物学完美地联姻。”

实际上,计算机不仅能模拟生命,也能模拟活着的细胞。几天前,为了帮助人类理解一个细胞的复杂性,斯坦福大学的马库斯·卡沃特领导的科研团队与文特尔的研究机构携手合作,制造出了虚拟的生殖支原体细菌,并再现了该细菌的整个生命循环过程。该细菌是所有细菌中最简单的一种,它拥有已知的活体生物中最小的基因组,并且是第二种被排序的非共生微生物。1995年,文特尔对其基因组进行了排序。

生殖支原体细菌目前已经成为首个被详细建模的微生物,科学家们使用128台计算机,模拟出了其525个基因中每一个基因的详细情况,也在分子层面绘制出了该细菌从DNA到RNA再到名为代谢物的小分子的情况。

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关键词：生物信息学 交叉学科 学生培养

一、生物信息学的产生

生物学是一门古老的学科，在人类历史发展的长河中，人类从未停止过对生命奥秘的探索。人们逐渐认识到，虽然生物种类多种多样，但是它们的最基本分子却是相同的。DNA、RNA和蛋白质等分子构成了生命的基本单位，再由细胞到组织、器官，最后器官系统组成完整的生物体。

传统的生物学研究中，由于受到技术水平的限制，生物学家多采用低通量的生物实验方法，其研究对象通常是一个基因或者几个基因组成的通路。在这种情况下，实验后的简单观察就可以满足研究需要。随着生物研究的不断深入，积累了大量实验数据，人们不禁想到，如何把不同的实验结果整合起来？另一方面，随着生物技术的发展，大量新兴技术出现，产生了海量的数据。例如90年代兴起的基因芯片技术，单张芯片就可以测定成千上万个基因在某一状态下的表达情况。1990年启动的人类基因组计划更为生命科学的研究提供了海量的序列数据。面对如此多的数据，以前依靠生物实验研究单个或几个基因的方法很难再适用，生命科学、统计学、计算机科学和信息科学等若干学科的交叉学科――生物信息学应运而生。生物信息学以计算机、统计、模式识别等方法为手段，以生物数据为研究对象，通过对大量生物数据的储存、处理和分析，提取其中有意义的生物知识[1]，从而最终揭示蕴藏在核酸序列和蛋白质序列中的信息，对了解生命活动的基本规律出贡献。

二、生物信息学在生命科学研究中的作用

作为一门新兴的学科，大家对生物信息的作用并不十分明确。很多人认为生物信息学只是为实验科学服务。从广义上讲，这种说法也不无道理，但是生物信息学并不是实验科学的附属品，与生物实验一样，它也是解决生物问题的一种手段。为了解决生物问题，生物学家依靠的是实验台，生物信息学家依靠的是计算机。

在生命科学的发展过程中，以分子生物学的产生为界，可以分为传统生物学和现代生物学。传统生物学和现代生物学取得的成就为生命科学的发展做出了巨大贡献。人类基因组计划启动以来，人们一度认为只要把各种生物基因组的全部碱基排列顺序测定清楚，生命的遗传奥秘就会显露无余，但是真实的情况远不像想象的那样简单。人类的个体发育开始于一个单细胞受精卵，受精卵经过一系列的细胞分裂和分化，产生具有不同形态和功能的细胞，不同细胞之间相互作用构成各种组织和器官。虽然人类基因组中有两万多个基因，但是在单个细胞当中，同时起作用的基因往往是很少的。有些基因只在特定阶段起作用，有些基因只在特定组织起作用。只关心某个基因或蛋白的功能是不够的，因为在不同时空条件下，同一个基因或蛋白的功能可能不同。生物是一个复杂的系统，其表型和功能不仅体现于基因数量和序列的不同，更体现在基因、蛋白以及其他生物分子之间的相互作用之中。因此，把研究对象当成一个整体，系统地分析内部的相互关系尤其重要。但是无论是传统生物学还是现代生物学，都是一门实验学科，生物学的发展中缺乏一种系统思想。生物信息学可以从大量生物数据中提取有意义的生物知识，通过对已有数据的总结，进一步推测生物体的某些性质和变化趋势，生物信息学为大量生物数据的整合提供了可能，与生物实验一样，是生物研究中的一种重要途径。

三、生物信息学学生的培养

生物信息学是一门交叉学科，要求学生具有较好的分子生物学、计算机科学、数学和统计学素养，目前国内只有少数几个学校设立了生物信息学本科专业，大部分的学生都是进入研究生阶段才开始生物信息学的培养。在进入生物信息学专业前，本科阶段可能接受过计算机、统计学、信息学、生物学等某一方面的教育，但要进行生物信息学的研究，大多需要补充其他方面的知识。

生物信息学研究可以分为两类：第一，在深刻理解生物问题的基础上，利用计算技术解决生物问题，第二，为生物学家提供性能更好的方法（算法）。理工科背景学生的生物知识较少，但是对于各种计算方法的原理和使用非常熟悉，对于这类学生的培养，第二类问题比较适合他们入门。在生物信息领域，有很多经典的分类问题。这些问题已经明确了分类目标，并且大都有通用的数据集。但是这类工作也受到了生物学家的质疑，因为大部分工作都是把已有的经典算法用在生物数据上，由于对生物问题不够了解，最后成为只有做生物信息的人才看的方法。这也在一定程度上导致了部分生物学家对生物信息存在偏见，认为生物信息就是提出新算法，做一些数据库。要想真正让生物学家认识到生物信息学的重要性，就要以解决生物问题为根本出发点，即使是做预测方法，也要建立在解决生物问题的基础上。做出更好预测方法的关键是深入理解生物问题并抓住关键特征。举个例子，要把男生和女生分开，我们可以根据很多特征，比如身高、体重、头发长短，虽然大多数情况下来说，男生比女生高、比女生重、比女生头发短。但是只基于这些特征还是会造成很多的分类错误，因为这些特征不是男生女生差别的最根本因素。如果我们是根据性染色体来分，那正确率的提高就非常显著了。在预测问题中，利用五花八门的方法并不是关键，如何能够对生物问题深入了解并找到关键特征，才是最主要的。

作为一门新兴的学科，大家对生物信息的了解还很少，很多人对它的定位也不同。但既然是生物信息，就是先生物后信息，可见生物的重要性。所以，在生物信息的研究过程中，对生物问题只限于表面地理解，势必不能做出好的工作。只有对生物问题有了深入了解，才能发现其中的问题。能够找到值得做的问题，可以说工作已经成功了一大半。当然，解决问题过程中也会有很多困难，比如发现了值得研究的课题，但在解决的过程当中发现某些数据无法获得，或者某些技术超出了自己的能力范围。在这种情况下，可以首先想想有没有其它变通的办法可以解决问题，如果经过慎重的考虑都无法找到，就要果断的放弃。这里要强调一定要慎重考虑，不能遇到一点困难就放弃。

相比理工科背景的学生，生物背景的学生有着扎实的生物学知识基础。但是如果是从本科阶段直接进入生物信息学，由于还没有进行过实验操作，他们对生物问题的理解也很难非常深入。不管是理工科背景还是生物背景的学生，丰富的生物学知识都是进行好的生物信息学研究的前提。在培养学生时不可忽视对其基础生物学知识的传授和教育，并适当引导其对生物学问题的思考。生物学问题可以很大也可以很小。大的生物学问题任何一个懂得基础生物学知识的人都可以提出，但也是最难解决的，比如到底是什么改变使细胞恶变，自身免疫病是如何形成的，心血管病糖尿病等复杂疾病是如何发生的，为何有人容易生某种病而其他人不易感。小的生物学问题就是各自领域的具体研究课题，比如表观遗传学领域的DNA去甲基化酶是否存在，基因表达调控领域的转录起始频率是如何决定的，RNA领域的大量非编码RNA的作用，蛋白修饰领域新发现的修饰如何调控蛋白的功能等等。在脑中提出并试图思考一系列大大小小的生物学问题是对学生培养目标的第一步。这些问题的产生的前提是对生物学知识的熟悉掌握。然而在对学生培养的过程中没必要也不可能告诉他们所有的知识，生物学知识教育的原则是为他们打开门，当他们思考问题的时候知道去哪里找到相关的知识。

另一方面，只有生物学基础知识和问题是不够的。很多问题在生物信息学产生之前就存在了，传统的方法无法带给人们问题的答案。人们一直期待新的方法去理解和解决这些问题。生物信息学的产生无疑提供给人们另一种思考生物问题的方式，为一些经典问题的解决提供了可能。例如最近的大规模的肿瘤基因组测序和分析使我们发现了很多新的肿瘤相关基因[2]。对于生物背景的学生，在教学中要把这样的例子介绍给学生，生物背景的学生在理解信息学理论方面会存在困难。最初很难要求他们理解所有具体过程。但是至少要让他们知道这些方法的基本原理，还有在什么情况下使用。这样在以后的研究中遇到类似问题才能想到应该选择什么样的信息学工具去解决，在具体应用过程中加深对整个过程的理解。生物背景的学生如果想成为生物信息学专家，只会应用是不够的，补充一些计算机、统计、信息方面的基础知识是必不可少的。

生物信息学是一门仍处在快速发展之中的学科。还没有一本教材能够满足生物信息学教学的需要，生物信息学立足于分子生物学、模式识别、计算机科学与技术、数学和统计学等学科，所以学生要先对这些学科的基本概念和系统有一个较为全面和直观的认识，为日后的科研打下坚实的基础。另外，培养过程中要包括大量的实例介绍，对一些重要的应用还加以详细解剖，使得同学们不再仅掌握理论，而是能够学会如何在实际工作中灵活应用这些理论。在此基础之上，向同学们推荐一些最新的论文、期刊、参考读物和相关的学术报告，让同学们能够切身感受到学科发展的前沿，培养学生的创新能力。21世纪是生命科学的时代，也是信息科学的时代。生物信息学在这样的历史条件下产生并壮大，它作为多个领域的交叉新兴学科，对生命科学研究有着巨大的推动力。生物信息学是一门应用性非常强的学科，也是一门非常活跃的前沿学科，良好的教学效果必须以先进的内容体系为基础，我们应时刻注意以科研促进教学，教学科研相长，使教学研究达到更高的水平。

[参考文献]

[1]蒋彦等.基础生物信息学及应用[M].北京：清华大学出版社,2003

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[论文摘要] 荧光PCR定量技术(Quantitative PCR)是一种新兴的基因定位技术。这项技术灵敏、简便、快速、不需使用放射性同位素，PCR完成后，通过测序仪的自动识别即可对待测DNA进行定量分析。在遗传病，特别是一些以大片段缺失为主要突变类型的遗传病诊断中，荧光PCR定量技术发挥了很重要的作用。

在早期的遗传学分子诊断中，主要依赖于Southern Blotting，寡核苷酸杂交等技术。自1985年Saiki等首次描述聚合酶链反应(polymerase chain reaction，PCR)以来，PCR技术因为其灵敏特异，省时省力等诸多优点而受到了人们的高度重视，已经应用于生物医学和化学等基础研究的各个领域，并且成为医学临床和法医学研究的强有力分析工具之一[1-3]。然而，近几年来，研究者们不再满足于得知某一特异DNA序列的存在与否，他们更着眼于对其进行精确的核酸定量。尽管把PCR作为一种定量的工具，在技术上还面临着一些挑战。荧光PCR基因定位技术是近十余年来兴起的一种分子生物学技术，与其他定量方法相比，具有灵敏、简便、快速、不需使用放射性同

位素的特点，在基因表达、传染病和遗传病的诊断等方面迅速得到了广泛应用。

1 荧光PCR基因定位技术的原理

荧光PCR定量技术的主要原理为:在PCR前，通过化学方法在引物的5’端通过共价方式连接一个荧光分子。由于在进行PCR时，引物和待扩增模板5’端的碱基不需要完全匹配，荧光PCR引物和普通PCR引物一样，能够对待测模板进行指数扩增。扩增完成后，根据PCR的产量，将荧光PCR产物直接或按一定比例稀释后，和内标、载样缓冲液混合，在自动测序仪上进行电泳。在自动测序仪内激光的激发下，PCR产物上的荧光分子发出固定波长的激发光，被仪器内的光电管捕获。根据PCR产物从开始电泳到经过光电管的时间，测序仪自动计算出相应产物的实际碱基数。不同泳道之间电泳速度的差别，通过各产物内混合的内标校正。同时，测序仪也自动标出相应产物的荧光强度，该数值就是荧光PCR定量技术对模板进行定量与定位的基础。与非定量PCR分析方法不同，荧光PCR的操作程序有助于评估污染的情况，即测出污染的程度，即使阴性对照产生了正的信号，只要这些信号比实验样品的低得多，依据这样的结果，至少可以推测出实验中所得出的信号是真实的[4-6]。在一定程度上，荧光PCR消除了普通PCR过于敏感、假阳性率高的缺点。荧光PCR常用于研究发病机制、估计病毒的负荷量、监测临床治疗进展或用于诊断遗传缺陷等。通过对靶基因量的检测，将其与疾病的临床表现、临床分型以及各种标志酶的值联系起来，为疾病的诊断和药物治疗监测提供科学的依据。目前，该技术已广泛应用于多种遗传病的诊断和产前筛查，如地中海贫血、儿童型脊肌萎缩症、杜氏/贝氏肌营养不良、胖骨肌萎缩症和各种染色体病等。

2 荧光PCR基因定位技术在遗传病诊断中的应用

2.1 在α地中海贫血中的诊断作用

1988年，Chehab用两对引物同时扩增α珠蛋白和β珠蛋白基因，并在这两对引物上分别标记上罗丹明和荧光素。在紫外线的照射下，罗丹明产生红色荧光而荧光素产生绿色荧光。在同一循环条件下PCR完成后，通过离心将扩增产物和游离引物分离，根据扩增后产物颜色直接判断基因的缺失情况[7]。如产物为桔红色，则说明α和β珠蛋白基因都得了扩增。如果产物为绿色，说明α珠蛋白基因缺失，只有显绿色荧光的β珠蛋白基因得到了扩增。

2.2 在DMD/BMD中的应用

DMD/BMD(杜氏/贝氏肌营养不良症)是最常见的致死性神经肌肉遗传病。在男性中，其患病率约为1/3 500，为x连锁隐性遗传，其中73%为缺失或重复突变，新生突变占所有患者的30%。由于x染色体的随机失活比例不同，约40%的DMD携带者不能通过血清CPKH活性诊断。1992年，schwartz将荧光PCR应用于该病的携带者诊断。他们采用荧光引物和测序仪分析位于肌营养不良基因内部的4对CA重复序列。测序仪可以鉴别2个碱基对长度的差异，能够为连锁分析提供更多的信息[8]。在以下情况时，连锁分析有时不足以对携带者进行判断:①CA重复不能提供信息，②家族成员不全，③新生突变或者嵌合体造成的连锁分析失效，因此，他们还采用荧光PCR直接扩增肌营养不良基因外显子，并用测序仪定量分析产物，将结果和连锁分析一起作为判断携带者的依据。通过以上方法，他们对43名可疑携带者进行了诊断。 转贴于

2.3 在PGD的应用

植入前诊断(PGD)只能获得非常有限的模版，而荧光PCR比溴乙锭染色要敏感1 000倍，因此，荧光PCR在植入前诊断中的应用已经有较多的探索。等位基因失扩增(ADO)和污染是植入前诊断所面临的两个主要问题，因此PGD需要检测致病基因和连锁分析进行联合判断。但是限于取材，PGD只能提供一次PCR的模版。荧光PCR由于高灵敏度和分辨率，适合对少量模版进行多重PCR扩增，在一个体系中同时完成对疾病基因的检测和连锁分析。Joycec采用荧光多重PCR对6种遗传病:强直性肌营养不良(DM)、囊性纤维(CF)、脆性X综合征、神经纤维化2型和颅面成骨不全症进行了植入前诊断。在进行PCR的过程中都同时扩增了一个多态位点，以确定被扩增细胞的来源以及排除污染[9]。对于显性遗传病，多态位点还能够减少ADO可能带来的误诊。在他们进行的研究中，对14次妊娠进行的植入前诊断都得到明确结论，其中13例进行了胚胎移植，另有1例没有检测到正常胚胎。

总之，PCR技术在定量与定位领域中的应用已经逐渐由实验室中的探索发展成为理解复杂的生物本质的一项关键技术。毫无疑问，在不久的将来，荧光定量PCR技术将以其精确的定量，简单迅速的操作，合理的成本，在分子生物学、实验医学，特别是临床医学领域中得到更加广泛的应用。

[参考文献]

[1]J.萨姆布鲁克， D.W拉塞尔. 分子克隆实验指南[M].3版. 北京:科学出版社， 2002: 488.

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关键词： 病理解剖学；教学；研究；学科建设

病理学（pathology）是一门研究疾病的病因、发病机制、病理改变（包括代谢、机能和形态结构的改变）和转归的医学基础学科。病理学的研究方法分两大类：一、人体病理学研究方法，包括：①尸体解剖（autopsy），即对死亡者的遗体进行病理剖验，是病理学的基本研究方法之一。②活体组织检查（biopsy），即用局部切取、细针吸取、搔刮和摘取等手术方法，从患者活体获取病变组织进行病理检查。③细胞学（cytology）检查，是通过采集病变处脱落的细胞，涂片染色后进行观察。二、实验病理学研究方法，包括：①动物实验，是运用动物实验的方法，可以在适宜动物身上复制出某些人类疾病的模型，并通过疾病复制过程可以研究疾病的病因学、发病学、病理改变及疾病的转归。②组织培养和细胞培养，将某种组织或单细胞用适宜的培养基在体外培养，可以研究在各种病因作用下细胞、组织病变的发生和发展。病理学是基础医学和形态学科中重要学科，是医学生成长为临床医生的重要环节，也是沟通基础医学与临床医学的桥梁学科，起着承前启后的作用。作为高校病理学教师或者是附属医院病理学医师，都要掌握病理学科中教学、诊断、研究这三方面的内容，全面发展。作为高校病理学教师，仅懂得教学、研究，不会诊断，这是不够的，因单纯病理教学是枯燥，乏味，没有临床病理实践，就等于“无本之木，无源之水”。作为附属医院病理学医师，仅懂得诊断、研究，不会教学，这也是不够的。病理学科中教学、诊断、研究这三方面的关系相互渗透、相互交叉，有着密切的关系，是分不开的。以下是我个人观点谈一谈教学与研究、教学与诊断、研究与诊断三者的关系：

一、教学与研究的关系：作为高校病理学教师或者是附属医院病理科医师，病理学教学和研究活动是不能分离的。教师的任务不仅是教学，还有医学科学研究工作。教师仅有教学工作，而不搞研究工作，即使这位教师教学水平有多高，也存在着明显的弊端和缺陷，因为他带出来的学生可能也只会教学，不会研究，这样教师是一个不完整的高校病理学教师。只有病理学教学，还会做病理学研究工作的高校病理学教师，才是合格的高校病理学教师。因为教学与研究的关系是相互相成、相互促使，不能孤立存在的。比如：病理学教师在心血管病理方面，特别对冠心病、高血压病的病因、发病机制及病理变化有很深的研究及理解，他们在给学生上心血管疾病这一章节的时候，就会得心应手，栩栩如生、生动活跃，增加教师自信心。教师的教学如果没有一定的理论指导，没有以研究为依托的提高和深化，就容易固守在重复旧经验、照搬老方法的窠臼里不能自拔。这种教学与研究的脱节，对教师的培养和教学的发展是极其不利的，它不能适应21世纪高等教育教学改革的要求。因此，病理学教学与研究的关系是相辅相成、相互促进，不可分割，更不能孤立存在的。

二、教学与诊断的关系：作为高校病理学教师或者是附属医院病理科医师，其诊断水平包括①尸体解剖诊断（autopsy）；②活体组织诊断（biopsy）；③细胞学诊断（cytology）。如果病理学教师或者是病理科医师诊断十分正确，其病理学教学质量就会得到保证，学生的水平也就大大提高，这就是名师出高徒。反之，如果病理学教师或者是病理科医师诊断不正确，其病理学教学质量就会得不到保证，学生的水平也就会大大降低了，教学质量越来越差，造成恶性循环。高校病理学教师或者是附属医院病理科医师通过教学后，促使他们认真地学习、上网查找病理学教学用典型的大体、镜检、免疫组织化学及电镜的图片及资料，这样也就会提高其病理诊断水平。高校病理学教师或者是附属医院病理科医师，在医院病理科实践工作过程中，通过尸体解剖、活体组织检验及细胞学诊断，收集典型疑难的新病例，制作成多媒体课件，建立病理学图库，在网上，提供给病理学教师、病理科医师及医学生共享，也是给病理学教师、病理科医师也是一个学习机会。医学生可以随时上网了解所学内容，扩展知识范围，查询最新医学信息、网上检索、网上答疑，网上交流已成为医学生学习中不可缺少的一部分，只有这样，才能大大提高教学质量。因此，病理学教学与诊断的关系是相辅相成、相互促进，不可分割，更不能孤立存在的。

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田埂：这是个既可笑又无奈的问题，同时也是最基础的问题，回答不了这个问题，就无法正确理解癌症，更不能有效的预防和治疗癌症。

一般而言，病发生在哪个部位，就说是哪里的病，比如肝硬化发生在肝上，称为“肝硬化”；心脏病发生在心脏，称为“心脏病”。癌症也是这样划分的，比如癌细胞发现在肝上，就叫“肝癌”，但是癌相较其它的病而言，似乎又不大相同，癌细胞可以产生和扩散到身体任何地方，癌症也可以发生在身体的几乎任何地方，从头到脚，有细胞的地方就有可能长。

似乎没有任何一种其它的病可能发生在我们身体所有的部位。那么癌就是一种“细胞病”了吧？那细胞出了什么问题呢？

研究者们为此不断进行各种研究，虽然在一些特定的癌，如“慢性粒性白血病”的形成机理上取得突破。但是也没能解释普遍的肿瘤发生规律，而研究者们通过大量的研究，越来越倾向于一个答案，即肿瘤既不只是某个蛋白，也不只是几个基因出了问题而导致的，而是“一大堆”的基因，“一大堆”的蛋白，而引起的“一大堆”的细胞功能都出了问题。

大众健康：那么谁左右了这一大堆的基因，一大堆的蛋白呢？

田埂：科学家们倾向于我们通常所说的“基因组”，也就是所有基因的总和以及基因的排列方式的总和。肿瘤，被认为是一种基因组病。当发生肿瘤时，细胞的基因组发生了“突变”，这就是“病因”。细胞的基因组在自身复制或者被外界因素影响时不断的产生突变，大部分的突变细胞都自然代谢掉或者被我们的免疫系统杀死了，只有极少的突变能够躲过强大的免疫系统而生存下来，这些留下来的如果超越了细胞的周期限制，变成“不死”的细胞，进一步的获得了不断增殖的能力，而且有一些不安于留在原来的位置，喜欢到处流窜，一般都是先随着血液和淋巴系统，转移到近处的淋巴结，而后就可能到各个脏器去。

大众健康：癌症会遗传吗？

田埂：这又不是一个简单的问题，无法直接回答“是”或者“否”，因为癌症的类型太多了，病因也不单一。绝大部分的肿瘤并没有十分典型的遗传病特征，更多是符合“复杂”疾病的规律，也就是遗传和环境相互作用的结果。而大约5%～10%的癌症患者确实携带一些已知的遗传因素，例如BRCA1和BRCA2突变导致的乳腺癌， BRCA1/2是两种具有抑制恶性肿瘤发生的基因，在调节人体细胞的复制、遗传物质DNA损伤修复、细胞的正常生长方面有重要作用。拥有这个基因突变的家族倾向于具有高乳腺癌发生率 ，通常发生在较年轻时，病人的两侧都生癌，且同时患有卵巢癌。遗传性非息肉病性结直肠癌（HNPCC），是一种常染色体显性遗传病，与MSH2等基因突变相关。

2013年5月好莱坞明星安吉丽娜・朱莉（Angelina Jolie）自曝已经接受了预防性切除术，以降低罹癌风险。而真正的原因是由于朱莉母亲给她遗传了突变的BRCA1基因，因此患乳腺癌和卵巢癌的几率都比较高，分别是87%和50%。近期朱莉又宣布已经切除卵巢，也是一种预防性切除。

大众健康：癌症有哪些诊断方式？

田埂：既然说是肿瘤，那么肯定有肿块，但其实肿块的形成可能是由于炎症、寄生虫、器官肥大等引起的，所以详细的查体很重要，肿瘤的部位、形态、硬度、活动度及与周围组织关系，同时进行区域淋巴结检查。

影像学诊断影像学检查对肿瘤的诊断起着重要作用。包括X线透视、摄片、造影、断层扫描、超声波检查、放射性核素扫描以及选择性血管造影等等，都可为肿瘤提供确切的定位诊断。其中PET-CT被称为目前影像学的“终极检测”，这一技术将PET与CT完美融为一体，PET是英文 Positron Emission Tomography的缩写，全称为正电子发射计算机断层显像，由PET提供病灶详尽的功能与代谢等分子信息，而CT提供病灶的精确解剖定位，一次显像可获得全身各方位的断层图像， 具有灵敏、准确、特异及定位精确等特点，可一目了然的了解全身整体状况，达到早期发现病灶和诊断疾病的目的。有了PET-CT的指导，可以进行个体化的放疗，针对肿瘤组织大小位置特征，控制剂量，也可以更好的指导临床手术。

手术或者活检获取病灶组织后，就可以进行酶学、免疫学、病理学的检测进一步确认肿瘤的分型和特征。通过肿瘤组织里的蛋白和免疫学特征进行检测，其中最重要的，或者说临床上指导意义最大的是病理学的检测。

病理学诊断病理学（Pathology）一词，源于古希腊的词根pathos （π？θο？），意思是“经验”和“痛苦”的意思，-logia （-λογ？α）则是“报告”的意思，直译过来就是“经验报告”，也就是有经验的人通过观察到的现象和自己的经验，给出的关于疾病诊断的描述。现代的病理学，是现代医学和诊断学的最重要的组成部分。现代病理检查是用以检查机体器官、组织或细胞中的病理改变的形态学方法。肿瘤手术病理检查的目的，一是为了明确诊断及验证术前的诊断，提高临床的诊断水平；二是诊断明确后，可决定下步治疗方案及评估预后，进行综合治疗，提高治疗水平。可以说现代的肿瘤治疗，离开病理就是无根之水。而目前的肿瘤病理学已经进入组化、免疫组化、分子生物学及癌基因检查的水平上。

分子病理学是通过研究来自器官、组织、体液中的分子来诊断疾病的学科。通过运用分子和遗传学方法对肿瘤进行诊断和分类，设计和验证对治疗反应和病情发展有预测性的生物标记物，了解不同的基因对肿瘤的个体易感性，以及环境因素和生活方式对肿瘤发生的影响。近年来，随着分子生物学技术的发展，各种“组学”数据的应用，特别是“高通量测序技术”在分子病理学方面的应用，为病理学家提供了前所未有的信息，通过这些信息可以为临床提供更多的指导，特别是肿瘤分型、药物靶点，以及预后等的指导，对肿瘤治疗有非凡的意义。

大众健康：有没有分子病理学应用的成功案例？

田埂：2012年华盛顿大学的一位专门研究白血病的医生Lukas Wartman自己不幸患上了这种癌症。在化疗和骨髓移植并未完全见效的情况下，他的同事们为他的肿瘤细胞及健康细胞进行了基因组测序并进行对比。发现FLT3基因的异常表达导致了这种疾病，而后辉瑞制药免费提供了FLT3基因的抑制剂舒尼替尼，在有针对性的治疗下白血病得到了控制。这就是分子病理学应用的最真实的案例。

大众健康：癌症能治愈吗？

田埂：答案是肯定的。任何一种肿瘤，都不是无缘无故的发生，也不会无缘无故的“消失”。既然有病因，就应该可以治疗。可是，患者被发现是肿瘤的时候一般已经太晚了，治疗已经无效了。如果我们把身体比喻为一部机器，那么刚开始可能是螺丝坏了，而后因为螺丝坏搞得这个螺丝连接的部件坏了，部件坏又引发机器的部分功能出现问题，进而影响到整部机器报废。肿瘤发现的时候，往往类似机器的重要功能出问题的阶段，很难修好了，如果在螺丝坏的阶段发现，那么大部分都能得到很好的治愈。所以癌症是可以治愈的，关键是早发现早治疗。

大众健康：癌症治疗都有哪些方式？

田埂：虽然肿瘤的突变类型很复杂，但是通过科学家的不懈努力，肿瘤的治疗方法也有了长足的进步。目前临床上在使用的治疗方法分为：手术、放射治疗、化学药物治疗、靶向治疗和生物治疗等，其中前三种最为常见，也是目前肿瘤治疗的“三板斧”。当然，中医治疗也是其中一种。

大众健康：近年来，靶向治疗和生物治疗逐渐兴起。那么什么是靶向治疗呢？

田埂：靶向治疗，是在细胞分子水平上，针对已经明确的致癌位点（可以是肿瘤细胞内部的一个蛋白分子，也可以是一个基因片段），来设计相应的治疗药物，药物进入体内会特异地选择致癌位点来相结合发生作用，使肿瘤细胞特异性死亡，而理论上不会波及肿瘤周围的正常组织细胞。许多基于不同原理的靶向药物已经得到了批准，包括：激素治疗、信号转导抑制剂、基因表达调节剂、细胞凋亡诱导剂、血管生成抑制剂、毒素传递分子等。

大众健康：请列举几种成熟的靶向治疗药物及其治疗的原理。

田埂：著名的费城染色体（ph染色体），指患者的染色体发生移位，表现为9号染色体长臂移至22号染色体短臂上，造成了两个基因BCR和ABL两个基因的融合。Bcr/Abl融合基因在大部分慢性粒性白血病（CML），部分急性淋巴细胞白血病（ALL），及少数急性髓性细胞白血病（AML）有所发生。Bcr/Abl融合基因，产生一种新的mRNA，编码一种新蛋白，这种蛋白具有增强酪氨酸激酶的活性，改变了“一大堆”细胞功能，并抑制了凋亡的发生，所以，细胞就开始“疯狂”扩增了。

格列卫（Gleevec），商标名为甲磺酸伊马替尼，在体内外均可在细胞水平上抑制Bcr/Abl酪氨酸激酶，能选择性抑制Bcr/Abl阳性细胞系细胞、费城染色体阳性的慢性粒性白血病（CML）和急性淋巴细胞白血病病人的新鲜细胞的增殖和诱导其凋亡。格列卫的出现，让Ph染色体阳性的慢性粒性白血病得到了治愈。

选择性表皮生长因子受体（EGFR，Epidermal Growth Factor Receptor），是表皮生长因子受体（HER）家族成员之一。HER家族在细胞生理过程中发挥重要的调节作用。EGFR信号通路对细胞的生长、增殖和分化等生理过程发挥重要的作用。EGFR表达于正常上皮细胞表面，而在一些肿瘤细胞中常过表达，EGFR的过表达和肿瘤细胞的转移、侵润、预后差有关。

易瑞沙（Iressa）或称吉非替尼（Gefitinib）是一种选择性表皮生长因子受体（EGFR）酪氨酸激酶抑制剂，该酶通常表达于上皮来源的实体瘤转移性非小细胞肺癌（NSCLC），易瑞沙在黄种人EGFR阳性的NSCLC治疗效果非常显著，已经成为经典的靶向治疗方案之一。

类似这样的靶向治疗药物还有很多种，目前美国FDA审批了使用较多的靶向药物（见图示）。

大众健康：这么说，靶向药物的使用在临床上比较成熟了吗？

田埂：不是的，靶向药目前在临床上使用依然很有限，一则是分子诊断技术的普及度不高，二则靶向药一般都比较贵，且一旦使用不能停药，给病人家庭带来很大经济负担。这一情况的改善需要国内原创药物和仿制药物研发的进步，也有赖于医疗保险体制的评估和改革。

大众健康：再请您解释下什么是生物治疗。

田埂：生物治疗是运用生物技术和生物制剂对从病人体内采集的免疫细胞进行体外培养和扩增后回输到病人体内的方法，来激发和增强机体自身免疫功能，从而达到治疗肿瘤的目的。

目前主要的生物治疗过程是从患者的外周血中采集单核细胞（PBMC），然后送到GMP工作室内进行培养、扩增、诱导、行肿瘤抗原刺激，从而获得能识别不同类型的免疫活性细胞，然后如同打点滴一样分次回输到患者体内，有效抑制肿瘤细胞生长、消除转移病灶，达到预防和控制肿瘤复发和转移的目的，实现延长患者生存期、提高患者生活质量的多重目标。

大众健康：中医治疗在癌症治疗中可取么？

田埂：这是一个让很多中国人纠结的问题。中医中药很大程度上是在调节免疫能力，而免疫力是抵御肿瘤最重要的环节，所以，我们也支持中医通过调节免疫，间接可以治疗癌症的观点。但是前提还是很好的、明确的诊断和合理的中医治疗。

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在1956年美国召开的首次“生物学中的信息理论研讨会”上人们提出了生物信息学的概念[1]。近几年，随着人类基因组计划(HGP)的迅猛发展，各种数学软件以及生物分析软件的出现，将之前积累的大量不同生物基因序列、蛋白质氨基酸残基序列、不同生物种属之间基因序列、蛋白质以及结构序列的保守结构位点进行整合，并据此建立了庞大的数据库系统。而对于这些数据的分析，必须依靠计算机分析技术的不断发展，所以就形成了一门由生物科学、计算机科学、信息科学、应用数学、统计学等多门学科相互交叉的学科——生物信息学技术[2-4]。

生物信息学的基础是各种数据库的建立和分析工具的发展。迄今为止，生物学数据库总数已达500个以上。归纳起来可分为4大类：即基因组数据库、核酸和蛋白质一级结构数据库、生物大分子三维空间结构数据库，以及以上述3类数据库和文献资料为基础构建的二级数据库[7]。常用生物信息学数据库[8-10]：

European Molecular Biology Laboratory(EMBL)——欧洲分子生物学实验室http：//ebi.ac.uk/ebi_docs/embl_db/ebi/topembl.html

UK Human Genome Mapping Project-Resource Center(HGMP-RC)——英国医学研究委员会所属人类基因组图谱资源中心 http：//hgmp.mrc.ac.uk/default.htm

SeqNet：UK Node of European Molecular Biology Network(EMBNet)——欧洲分子生物学信息网http：//seqnet.dl.ac.uk/default.htm

GenBank——美国国家生物技术信息中心(NCBI)所维护的供公众自由读取的、带注释的DNA序列的总数据库http：//ncbi.nlm.nih.gov/Web/Search/index.html

National Center for Biotechnology Information(NCBI)——美国国家生物技术信息中心http：//ncbi.nlm.nih.gov/

DNA Databank of Japan(DDBJ)——日本核酸数据库http：//ddbj.nig.ac.jp/default.htm

Genome Sequence DataBase(GSD)——美国国家基因组资源中心维护的DNA序列关系数据库http：//seqsim.ncgr.org/default.htm

Online Mendelian Inheritance in Man(OMIM)——在线人类孟德尔遗传数据库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)——美国基因组研究所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)——冷泉港实验室http：//clio.cshl.org/

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

BNL(Brookhaven National Laboratory)——美国布鲁克海文国家实验室http：//genome1.bio.bnl.gov/

Weizmann Institute of Science——以色列魏兹曼科学研究所 http：//bioinformatics.weizmann.ac.il/

中国科学院上海生命科学院生物信息中心(BioSino)http：//biosino.org.cn/

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

中国军事医学科学院情报研究所 http：//bmi.ac.cn/bio/

1 生物信息学在寄生虫基础研究中的现状

随着HGP的开展[11-12]，人体寄生虫基因组研究也受到了广泛的重视。1993年美国人类基因组研究中心对HGP 作了修订，修订后的HGP 将模式生物基因组列入了HGP的内容[13]，认为通过对较为简单的模式生物基因组的研究，可为人类基因的功能鉴定提供线索，并可从简单的基因组分析入手建立技术积累经验。人体寄生虫是一类结构较简单的单细胞生物如原虫或多细胞生物如蠕虫[14]，是研究模式生物较理想的材料。因此，人体寄生虫基因组计划也已成为人类基因组计划中模式生物基因组研究重要内容之一[15-16]。其中，基因序列测定和新基因的发现是人体寄生虫基因组计划的首要任务。目前应用生物信息学对下列人体寄生虫基因组进行了研究[17-18]：

1.1 恶性疟原虫 基因组计划开展较早，研究表明恶性疟原虫的基因组大小约30Mb，含15000～17000个基因。在GenBank 中已记载的恶性原虫5031个基因顺序资料中，有3755个为抗原/蛋白质的编基因序列。

1.2 利什曼原虫 基因组大小约为35Mb，通过构建利什曼原虫不同时期特异性cDNA文库和长片段基因组文库，已经获得了2000多个EST 序列。

1.3 美洲锥虫 基因组大小为55 Kb，已建立了标化cDNA 文库，BAC 文库和YAC 文库。现已完成了7000个EST序列的测定，3号和4号染色体序列已测定。

1.4 丝虫 基因组大小为100Mb(以马来丝虫代表)，至目前为止，在GenBank 中EST 序列已达到16500个，鉴定出新基因6000个，占预测基因总数的1/3。

1.5 硕大利什曼原虫 已有约500个EST 序列进入数据库，均是从含有引导序列的全长cDNA的5端测出的序列，对利什曼原虫的目标是测出至少1500个新序列。

1.6 血吸虫 基因组大小为270 Mb，估计基因数为20000个。血吸虫基因组计划始于1995年，早期研究工作主要是新基因的发现和绘制低分辨率的物理图谱。目前在GenBank中已有的血吸虫基因EST序列超过45900条，3500 个新基因已被鉴定，占基因总数的15%。

2 生物信息学在包虫基础研究中的应用前景

包虫病是一个世界性的流行病，其防治工作倍受各国研究者重视。包虫生活史复杂，同一包虫的不同种株，以及在同一种株的不同发育阶段，不同组织，甚至随着环境的改变，其基因表达变化很大。目前有关包虫的研究还不是很多，研究资源主要集中于研究包虫单个基因的序列及其功能，随着后基因组时代的发展，以及生物信息学的兴起，包虫的研究将从单个基因和功能向全基因组和功能研究转变，从局部向整体转变，从而使有目的地大规模研究疫苗和药物相关基因成为可能。

目前，应用生物信息学在对血吸虫的基础研究中取得了很大的进展。这便给了我们一个提示，可以应用生物信息学对包虫进行基础研究。首先，可以通过生物信息学的相关网站得到目前已知的包虫的基因或蛋白序列。目前报道包虫的核酸序列共11106条[美国国立生物技术信息中心(NCBI)数据库]，见下表：

核酸序列线粒体

内核酸线粒体

外核酸总核酸

序列数Nucleotide5625321097相关EST01000210002GSS077 之后可以通过生物信息学相关工具做以下工作[19]：

2.1 基因功能预测 一个新基因得到后，接下来的工作就是寻找该基因的功能。序列同源比较是预测基因功能的第一步。利用同源比较算法，将待检测的新基因序列从DNA和蛋白质序列数据库中进行同源检索后，就可以得到一系列与新基因同源性较高的基因或片段。这些基因和片段的已知功能信息就为进一步分析新基因功能提供了具有相当参考价值的导向。最主要的生物学数据库是核酸、蛋白质序列数据库及其三维结构数据库[20]。

2.2 寻找蛋白质家族保守序列 通过同源检索，寻找新基因中包含的该蛋白质家族的保守序列，为进一步深入研究其功能作好准备。多重序列同源比较，被用来寻找基因家族或蛋白质家族中的保守部分[21-22]。由于保守部分常常与家族成员的功能密切相关，蛋白质家族数据库能够帮助科学家更好地认识基因的功能。最具代表性的蛋白质家族保守序列的数据库有PRINTS、BLOCKS、Sbase 和Prosite等。这些数据库可以帮助我们把新基因所属的蛋白质家族及其保守部分找出来，并提供该家族其他成员的结构和功能信息[23]。

2.3 蛋白质结构的预测 如果一个可能的新基因通过同源检索后没有同源性，就成为孤独基因了。孤独基因可以通过结构同源比较，寻找结构同源的基因或直接预测其高级结构来推测其可能的功能。有很多蛋白质高级结构数据库提供结构同源比较的检索[20]。

目前，在后基因组时代，研究者们面对的不仅是序列和基因，也有越来越多的完整基因组。对不同种株包虫基因组之间的比较性研究很可能会得到大量有用信息，而对同一种包虫生活史不同阶段基因组的比较性研究可能会使人们对于该物种的认识更加深入。因此，随着生物信息学的迅速发展和后基因组计划的深入，包虫的基础研究必将得到极大地发展。人们能够期望从对基因和基因的生物学功能研究着手，发现更有效的抗包虫的药物靶位或疫苗[24-25]，并为彻底揭开包虫的奥秘以及有效的治疗与预防包虫病打下基础。

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【关键词】整体医学；基因组；中医心理学；中医基因组学

1整体医学

整体医学是现代社会正在兴起的一种医学体系，将医学看成一个有机整体，从整体上来认识医学的性质、对象和目的。整体医学与传统中医药学在外表近似，但是本质有所不同。整体医学从本质上说，是一种系统论。整体医学就是用整体观认识医学的各个要素。而整体医学的整体观是建立在现代科学技术所认识的所有联系的基础上，从科学的长远发展上来说，这是一种弱整体观，一种综合论，理论基础是还原科学观。

医学的发展大致经历了三个时代，即经验医学时代、实验医学时代和当前的整体医学时代。经验医学时代为自然哲学医学模式，实验医学时代为生物医学模式，而整体医学时代为生物-心理-社会医学模式。当今医学的特点是处在实验医学时代向整体医学时代的过渡时期，整体医学的理论体系尚未正式形成，但已具雏形。现代的整体医学是现代科学技术尤其是生命科学发展的结果，但是生命科学——基因组学正在走向完善的基因组联系，将来的发展必然在基因组的普遍联系上证明中医的基本理论，所以随着基因组学的整体化发展，以及中医学的跨越式发展，现代整体医学必然走向更完备的、以中医学为核心的整体医学。

2中医学现代化

整体医学的崛起给中医药学国际化带来了机遇，整体医学与中医药学的关系是十分密切的。从理论体系看，整体医学的理论与中医药学的学说实际上是相通的。如《黄帝内经》中就提出“人与天地相参”的观点。

中医药学其实就是一门完整的整体医学。中医学有着对人体自身整体性及人与自然、社会环境相统一的认识。但是中医学又是一门模糊的整体科学。《黄帝内经》建立于二千多年前，是古人观察人体与自然所建立的整体医学，其本质就是结构与功能相统一的整体观，但是由于社会发展水平和极端落后的科学技术条件的限制，这个时候形成的整体只能是粗略与模糊的。随着时代的发展，由于封建礼教的限制，加之受中国哲学观重用轻体、重道轻器价值取向的影响，人们开始疏于人体具体的形态和结构，歧视人体解剖，对人体的细节和局部方面未做较深入的剖析研究，随之《内经》的结构功能统一的整体观逐渐演变为单纯的功能性的整体观。由于缺乏了结构和形态的支持，不能得到有效的可见的物质证据来说明自己的科学性，本身也缺乏创新发展，所以随着以结构为主的现代医学的发展，中医学屡次受到打击和排斥。

中医药学的发展必须从《黄帝内经》的整体思想开始做起，真正认识整体的本质，结合现达的科学技术尤其是分子生物学技术，发展新时代的完整的结构与功能统一的整体观。所谓中医现代化就是用现代语言和科学技术重新描述人与自然、人与社会平衡条件下的人整体的运动规律。

当代分子生物学在迅猛发展，借助电子计算机技术处理大量数据，基因组学得到了极大的发展。在足够的时间内，基因组学很可能走向整体，最后可能在基因的相互联系中发现了中医的阴阳五行所存在的基因证据，这时候中医就会被分子生物学所吸收，现代的整体医学就可能吸收了中医药学的优势发展成为完善的结构与功能统一的整体医学，中医不再是中国的中医了。这是好事，但是对于国家和民族，对于中医学的发源地，我们将失去一次崛起的机会。

3整体的含义

中医学是整体科学，西医学是还原科学。中医现代化首先必须是基础理论的现代化，而基础理论的现代化又以整体为前提，整体观的现代化为首要。以前中医现代化的失败在于从传统的功能整体观方法论上而不是从整体的根本意义上看待现代化。而西医也是从自身的方法论上看待中医，所以在这种前提下根本的中西医结合是不可能的。

整体是物质的结构与功能的统一，两者互相依存、不能分离，结构是功能的基础，功能是结构的展现。整体是局部的整体，局部是整体的局部。整体是物质形、气、能的统一，是结构与功能的统一，是一种客观实在。

任何个体都是由两种以上的物质要素混化而成的。这一混化物可以呈质地均匀无别的气态，也可以呈实体存在的实体态。前者固然是一体，后者，尽管它的实体组成部分可以形形，各部分的功能也可千差万别，但该实体物的气却遍布全体、贯穿内外，使组元形成有机联系的和谐整体。这里所说的整体，指形成气的时空结构而言，它是维系气独立性、特殊性的根本，也可把整体理解为气的结构模式。譬如，设某模式为特殊的比附，这种特定的形状结构的性质是不受其所占位置的大小影响的。因而时空结构模式一旦形成，不仅可以使全部事物的各个部分都处在同一结构上，而且这一整体特以渗透到所属各个局部中去，使在这一整体中的局部组元可以体现整体，这是与组元作为独立存在物的根本区别：①整体的实在性。②整体的联系性：任何整体都在和其他整体处在密切的联系当中，联系是这个整体存在的必然条件，没有联系便没有这个整体存在的必然性了。③整体的层次性：任何整体都是大的整体的一个组成部分，而这个整体有包含了小的层次的整体，小的局部组成。④整体规律的类似性：一物生来有一身，一物自有一乾坤。每个整体都是从类似规律演化而来，从无极演化，有太极，从这太极演化阴阳，以至这一整体全部。⑤整体的进化性：宇宙从无极逐渐演化太极，以至现在的万物，在发展至人这个宇宙最高级的生命个体，便是整体演化的最好的证明。

气是中医学的核心。现代医学是从有形的结构上研究，形是气所聚，形散为气，气是形的场，形气是统一的。气是整体的体现。那么从形气理论的两种医学也是可以统一的。

整体性是贯穿人体宏观和微观的根本。从宏观逐渐微观，每一层次都是结构和功能的统一，每一层次都服从统一的整体性，而整体性是每一层次运动联系的根本。这个的整体规律就是中医基础理论，这个规律指导着每一层次的运动和相互作用。

4建立中医基因组学

基因组是现代生物学还原到分子的体现，由此生命科学开始转向整体科学。现在的功能基因组学就是这一转向的体现。基因组是整体科学与还原科学的交汇点。

基因组是人体的微观信息调控中心，更体现了人体的整体性。它是人的精气的凝聚态，含有生命的全部信息。宏观人体整体和微观的人体基因组整体性是统一的和同源的，基因组整体是由五脏功能模块组成，这五脏又有亚细的模块组成，这亚细的模块又有更微小的基因模块组成，各个大模块亚细模块之间存在协调的相互关系，这个关系就是微观经络系统。基因功能模块由相应的基因组成，基因组整体是结构和功能统一的整体。建立中医特色的基因组学是为了完善中医药学理论，发展整体医学。建立微观基因组整体辨证论治，并没有否定传统意义上的辨证论治观，而是将其发展一步，深入到基因组整体内部，将整体观深入到基因组整体中，将宏观整体辨证和微观基因组整体辨证结合起来，建立了一个从外至里、从里至外的整体的辨证论治观，建立宏观和微观统一的整体的辨证体系。这才是科学的完整的辨证论治观。

建立中医基因组学是为了在基因研究的基础上，结合证候研究，证明中医证候理论的正确性；进而在分子基础上证明中医脏腑经络理论的正确性，最后深入基因组研究，深入了解基因组所蕴含的生命本质以及生命的发展。

中医基因组学的建立是中医现代化走向未来的一个关键点，整体科学与还原科学都在这一尖端领域进行着研究，而中医学进入这一领域，一可以完善自己的理论体系，解译基因组所包含的全部生命信息，促进人类的健康事业；二则可以引导还原科学的整体化演变。

5中医心理学的发展

这是中医心理学与现代心理学结合的关键点。也是中医现代化的另一个关键点。

中医心理学原来是中医学的一个分支，以心理的整体功能为本体论述人的心理的，讲的是人的先天功能。传统中医学建立在远古极端落后的社会经济条件下，人们看不出人的社会本质和社会发展，而现代社会条件下，人的心理与健康都受到了社会的极大影响，发生了很大改变，中医心理学也必须随时代的发展而发展。

现代心理学是以人的大脑的具体结构为生理基础，论述人在社会中的各种行为性格等，这是人的后天功能，对人们的各种行为意识均有科学的描述。但是现代心理学没有与人的整体功能结合在一起，没有指出人的根本的社会本质，所以其发展也是有局限的。现代心理学是建立在还原论基础上的，而人的心理是整体的，所以它本身具有很大的缺陷。

人的各种语言、行为以及意识思维等都是在人的元神的支配下进行的，元神是最根本的自我。而心理的进行是在社会背景条件下的，一切心理行为都有社会背景的，社会背景形成了人的心理模块、人格模式，人格模式下的元神系统构成了人的社会自我，心理的行为是在元神的支配下通过心理模块进行的，以此结合这两个心理学，可以从根本上解决人的心理问题。佛学对人的心性理论有深刻认识，但是借鉴之前必须彻底抛弃佛学所具有的唯心思想，心性理论中性与元神相关，而心与元神、元神支配下形成的人格模式有关。

元神可以接受信息，加工、储存、提取信息，发放信息三个方面。人出生时意识是白净的，但是在人从出生开始，人就在不断接受信息，在一定社会文化背景下不断学习，不断加深信息，积累信息，使元神中的信息不断强化与激活而得到强化，最终形成了比较固定的人格参照模式。这个模式一旦形成，就形成了新进入信息的文化背景，形成了人各种意识、行为的模板，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对人的元神人的生理发生作用，形成了人的后天行为的文化背景和模式。人的性格模式与人的后天社会文化环境有很大关系，它也不是固定不变的。

中医心理学和现代心理学是功能与应用的结合。元神是人的整体功能，人的五脏情志、七情等都是人的元神功能的一个方面，但是这些情志的发生必然受到人的性格模式的影响，性格模式又决定了情志的发生模式。中医心理学和现代心理学都是不完整的，各讲述了人心理的一个方面，结合起来才是真正的人的心理整体过程。

人的心理在当今社会是一个比较陌生的领域，佛学、现代心理学、中医心理学都有各自的认识，但是它们又不是完全的，正确的认识是将它们结合起来，建立科学的辨证唯物主义的整体的心理学体系。现代中医心理学的建立不但解决了人的意识的根本问题，促进人类的心理健康发展，而是还对社会的发展有很大的潜在的作用。

6结论

篇10

[关键词] 骨肉瘤;Survivin;Livin

[中图分类号] R738[中图分类号] A[文章编号] 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

随着肿瘤分子遗传学与分子生物学的发展,凋亡作为一种程序性细胞死亡,广泛参与细胞的各种生理、病理过程,不仅对细胞发生、分化和维持机体稳态都有很重要的作用,而且还可以通过清除变异的细胞和改变基因表达阻止细胞发生转化。因此,如果凋亡被抑制,基因发生突变的细胞就会得以继续生存,从而通过突变导致肿瘤的发生和发展。本文采用免疫组化方法研究凋亡抑制蛋白Survivin和Livin在人骨肉瘤组织中的表达及其临床意义。

1材料与方法

1.1材料

收集河南省平顶山市平煤医疗集团总医院病理科1998～2007年诊断骨肉瘤病例38例,术前均未进行放疗和化疗,其中男性23例,女性15例,年龄7～43岁,平均年龄21岁,所有患者均手术治疗,诊断明确,另选取20例骨软骨瘤标本作为对照组。兔抗人Survivin多克隆抗体购于Labvision生物公司(Rb-6),兔抗人Livin多克隆抗体购于武汉博士德生物公司(BA1743);免疫组化SP试剂盒及DAB显色试剂盒均购自福州迈新生物技术公司。

1.2方法

免疫组化染色采用SP法,4μm厚切片,EDTA抗原修复液进行抗原修复。所用抗Survivin抗体浓度为1∶100,抗Livin抗体浓度为1∶50。染色步骤按说明书进行,DAB显色,苏木素复染,透明封固,骨软骨瘤对照组与骨肉瘤组在相同条件下同时处理。

1.3阳性结果判断

以胞核和(或)胞质出现黄色或黄棕色染色为阳性细胞。随机观察10个高倍镜(400×)视野,每个视野计数100个细胞,共计数1000个细胞,阳性表达细胞数50%为3分(如封三图4和图5);阳性强度黄色为1分,棕黄色为2分,棕褐色为3分。将细胞阳性率与染色强度积分相乘:0分为表达阴性,1~3分为表达弱阳性,4~9分为表达强阳性。

1.4统计学处理

应用SPSS10.0软件进行统计学分析,进行x2检验。

2结果

骨肉瘤中Survivin和Livin的表达:Survivin和Livin均表达于骨肉瘤细胞浆内,Survivin和Livin在38例标本中阳性率分别为44.70%(17/38)和55.30%(21/38),Survivin和Livin的表达与患者年龄、性别、骨肉瘤亚型无明显关系,但与Enneking外科分期有关,Ⅰ～ⅡA期与ⅡB～Ⅲ期肿瘤表达率差异明显(P

3讨论

骨肉瘤是原发于骨组织的最常见的恶性肿瘤,发病年龄多位于11～20岁,其次为21～30岁。此类肿瘤恶性程度高,常危及患者生命。随着20世纪90年代基因治疗的兴起,开辟了肿瘤治疗的新途径。凋亡抑制基因,是一类对肿瘤细胞起抑制作用的基因。细胞的过度增殖和/或细胞凋亡受到抑制在肿瘤的发生与演进过程中发挥了重要的作用。IAPs是一组caspase抑制蛋白,在人类中包括8个成员:c-IAPl,c-lAP2,NAIP,XIAP,Ts-IAP,Apollon,Survivin和Livin,通过BIR结构与caspase结合并抑制caspase活性,发挥抗细胞凋亡的作用[1]。其中Survivin和Livin是IAP家族中新发现的两种蛋白,两者都可以直接或间接抑制caspase凋亡信号转导过程中的起始分子caspase-9的活化、活性以及效应分子caspase-3/-7的活性而阻断凋亡的发生过程[2,3]。另外,Survivin在有丝分裂期与纺锤体上的微管蛋白作用而调节细胞分裂,在G2/M期高表达,而在G1和S期迅速降解[4]。Survivin和Livin的表达具有特异性,在绝大多数分化成熟的组织(除胎盘等)不表达或低表达,而在胚胎组织以及大多数实体瘤组织中高表达[5,6]。

本研究中,Survivin和Livin均表达于骨肉瘤细胞浆,少量可见细胞核表达,同时有人发现Survivin胞核表达在部分肿瘤中临床意义高于细胞浆[7]。Survivin和Livin在38例标本中阳性率分别为44.7%(17/38)和55.3%(21/38)。Survivin和Livin的表达与患者年龄、性别、骨肉瘤亚型无明显关系,但与Enneking外科分期有关,Ⅰ～ⅡA期与ⅡB～Ⅲ期之间肿瘤表达率差异明显(P

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