基因组学的特点范文
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篇1
[关键词]青年;缺血;脑卒中;影像;特点;病因
[中图分类号]R445
[文献标识码]A
[文章编号]1006-1959(2009)12-0213-01
青年脑卒中是年龄在45岁以下的成人所发生的脑卒中[1]。本文收集了我院神经内科1999年10月～2007年3月住院的青年缺血性脑卒中病人139例病例资料。就其影像学特点及其病因做一回顾性分析,现报道如下。
1 材料与方法
1.1 临床资料:收集1999年10月～2007年3月青年缺血性脑卒中139例,占同期神经内科住院脑卒中患者的4.87%(139/2856),其中男性88例,女性51例,男女之比1.73:1。年龄15-45岁,平均(37.49±5.59)岁。
1.2 分析方法:所有病例的诊断均符合1995年第四届脑血管病学术会议制订的诊断标准[2],且经过头颅CT和/或MRI证实为缺血性脑卒中。其中有8例行脑血管造影检查,所有病例均行超声心动图及颈动脉、椎动脉超声多普勒检查。
2 结果
2.1 出血性脑卒中的类别及性别分布:青年缺血性脑卒中占全部脑卒中的4.87%(139/2856),占青年脑卒中的53.05%(139/262)。男性88例,占63.31%;女性51例,占36.69%。脑血栓形成107例(男64例,女43例),占76.98%;脑栓塞32例(男22例,女10例),占23.02%。
2.2 CT或MRI结果:本组病例显示脑梗塞(病灶长径>1.5cm)78例,腔隙性脑梗塞61例;基底节区86例,大脑半球34例,脑干14例,小脑17例,其中多发56例。
2.3 超声心动图及颈动脉、椎动脉超声多普勒结果:超声心动图发现二尖瓣狭窄14例,心脏粘液瘤7例,房间隔缺损3例,肺动脉畸形2例,二尖瓣脱垂1例,卵圆孔未闭1例,均见大小不等栓子形成。超声多普勒见颈动脉或椎-基底动脉系统动脉硬化74例,并以动脉分叉处多见。
2.4 脑血管造影结果:8例行DSA检查,发现烟雾病3例,大脑中动脉狭窄2例,大脑前动脉狭窄1例,其余2例未见异常。
2.5 病因分析:139例青年缺血性脑卒中最主要的病因是动脉粥样硬化(74例,53.24%),其次是心源性栓塞(28例,20.14%),其他病因还有脑血管炎8例(5.75%),烟雾病、偏头痛性脑梗塞,真性红细胞性增多症各3例(2.16%),而34例(24.16%)的患者病因不清。
3 讨论
青年缺血性脑卒中的影像学特点比较鲜明,通过CT或MRI完全可以确诊;其病因较复杂,但通过体格检查、临床病史、以及血管造影等辅助检查多数患者可以找到病因,本资料共105例患者可以找到病因,分述如下:
3.1 动脉粥样硬化:本资料显示动脉粥样硬化是青年人缺血性脑卒中最多见的病因之一。动脉粥样硬化见于颈内动脉和椎-基底动脉系统任何部位,动脉分叉处多见,颅外大动脉斑块脱落引起脑栓塞,脑动脉粥样硬化斑块处常继发血栓形成而使管腔阻塞,引起脑梗死。
动脉粥样硬化形成的危险因素有很多[3],本组病例中高血压病61例(43.88%),是最主要的危险因素。高血压病其主要病理变化是小动脉内膜透明变性、纤维素样坏死、脂质沉积导致动脉粥样硬化。同时高血压又可加速动脉硬化的发展,导致血管壁的增厚、管腔狭窄,血液中的有形成分附着于血管病变处形成附壁血栓导致脑梗塞。高血压病又是脑卒中的独立危险因素。长期高血压引起脑深部白质及脑干穿通动脉壁脂质透明变性和闭塞,导致缺血性微梗死,缺血、坏死和液化脑组织由吞噬细胞移走形成腔隙,导致多发性腔隙性脑梗死。还有高脂血症,可增加血粘度。本组病例中高脂血症57例(41%),也是非常重要的危险因素。目前公认低密度脂蛋白胆固醇是导致动脉硬化的危险因素,其水平越高,动脉粥样硬化危险性越大。甘油三脂能加速动脉粥样硬化和血栓形成的进程,高水平胆固醇能导致动脉粥样硬化。其它还包括糖尿病、冠心病、吸烟或/和饮酒等都是动脉粥样硬化形成的危险因素。
3.2 心源性脑栓塞:本资料所示心源性脑栓塞28例,是青年缺血性脑卒中的主要病因。心源性脑栓塞是心源性栓子随血流进入颅内动脉使血管腔急性闭塞,引起相应供血区脑组织缺血坏死及脑功能障碍,常见于颈内动脉系统,大脑中动脉尤为多见。临床特点是多在活动中急骤发病,无前驱症状,局灶性神经体征在数秒至数分钟达到高峰,多表现为完全性卒中,早期可出现意识障碍且易复发。心源性脑栓塞的最常见原因是风心病,其次是心脏粘液瘤等。超声心动图是诊断栓子来源的最主要工具。
3.3 烟雾病(MoyaMoya病):本组资料发现烟雾病患者3例。烟雾病,是颈内动脉虹吸部及大脑前动脉、大脑中动脉起始部进行性狭窄或闭塞,颅底软脑膜动脉、穿通动脉形成细小密集吻合血管网的特征性异常脑血管疾病。其临床表现在儿童患者多为缺血型,这是因为脑底动脉主干管腔狭窄或闭塞早期侧支循环尚未完全建立。
篇2
【关键词】 全基因组扩增;多重置换扩增;肿瘤
1 多重置换扩增原理及特点
多重置换扩增已被证明既可应用于环状DNA模板扩增[4]也可被用于线性DNA模板[1]。多重转换扩增是一种非PCR,等温不需要经过热循环的基因扩增技术。使用独特的Phi 29 DNA聚合酶,对于模板有很强的模板结合能力,能连续扩增100 kb的DNA模板而不从模板上解离,平均片段长度>10 kb[2]。
多重置换扩增具有能直接分离样本和纯化样本均适用[3]、产量高且有长度保证[4]和无位点扩增误差等特点[5],保证了扩增产物的质量。
2 多重置换扩增应用于肿瘤研究及临床应用
多重置换扩增最先被应用于人类全基因组扩增[6],此后被更多地应用于真核细胞的研究,包括基因组测序和人类及灵长类的基因分型[7]、法医学中对低拷贝数DNA检验和混合斑中DNA扩增进行STR分型[8]等。以下将对多重置换扩增的肿瘤研究及临床的最新应用进展作详细说明。
2.1 肿瘤基因组学研究 MDA对于基因组或基因片段的均衡高效扩增用于癌症基因组学研究非常合适。因为为克服癌症细胞异质性,使实验结果准确可靠,常利用显微切割技术特异地选择靶细胞,所以获得的细胞数量有限。利用MDA对其进行扩增,即可得到足量DNA产物,从而满足基因组学高能量分析折需要。目前应用激光捕获显微切割(laser capture Microdissection,LCM)、MDA和微阵列比较基因组杂交(array-comparative genomic hybridization,aCGH)三项技术联合应用于癌症基因组学的研究。如研究前列腺癌的染色体变化,致力于发现早期前列腺癌[10];家族性胰腺癌及其癌前病变的全基因组等位基因的测定[11];国内亦有对于胃癌[12]、贲门癌[13]的杂合性丢失(1oss of heterozygosity,LOH)和抑癌基因的研究。
2.2 肿瘤流行病学研究 多重置换扩增可直接从全血、口腔细胞、组织培养细胞、血沉棕黄层细胞均匀地扩增人类基因组[3],因此可利用简单的样本进行大规模的肿瘤流行病学研究,对于明确肿瘤分型、人群发病情况等流行学特征有意义。如扩增口腔试子细胞DNA研究用于种群的乳腺癌基因分型[14]。
2.3 肿瘤的临床诊断应用 肿瘤基因组学中的LOH和微卫生不稳定性(microsatellite instability ,MSI)已经在多种恶性肿瘤中得到证实,如非小细胞肺癌、肾细胞癌、膀胱癌、乳腺癌、结肠癌、恶性黑色素瘤及口腔癌等[9]。目前,分析肿瘤细胞染色体上的LOH情况,已成为检测抑癌基因失活和定位新的抑癌基因的重要手段之一。由此可成为特异的肿瘤基因标志,进而设计出相应的临床诊断实验。
如扩增分析血清中DNA通过多位点杂合丢失诊断头颈部肿瘤[9];早期前列腺癌的诊断研究[10];对家族性胰腺癌及其癌前病变的诊断及预后研究[11];对临床样本线的粒体DNA进行扩增通过点突变进行癌症的诊断[15]。
3 结论和展望
综上所述,多重置换扩增作为一种高效、完整、均衡的全基因组扩增技术,其在肿瘤学研究和临床的应用潜力已被人们发觉。而MDA本身也一直进行技术改进,如选择MDA和填充片段MDA。通过与其他技术的联合应用,可以获得更优质的样本,从而提升肿瘤基因学的研究水平。同时,MDA为肿瘤的初筛实验和早期确诊实验提供了新希望,提高患者的生存率和生活质量。但目前利用MDA的临床诊断实验尚不多见,还有待于进一步研究。
参 考 文 献
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篇3
关键词 药物；微生物；放线菌；基因组学；研究；研发
中图分类号 Q939.93 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2014）21-0284-02
在临床药物学研发中，针对中药、化学药物及生物技术药物研究较多，而微生物药物方面的研究并不多。随着微生物次级代谢产物研究的增多，有关微生物新药的开发也越来越多，而且微生物药物还具有条件温和、易工业化生产及污染小等优点，加强微生物类药物研究和开发具有现实意义。
1 微生物药物的发展历程
人类认识微生物的历史悠久，但研究微生物药物的历史并不长，尤其是对微生物次生代谢产物方面的药物研究历史更短，至今不过70年。微生物药物中的青霉素是由英国的细菌学家在1929年发现的，20世纪40年代初学者Chain与Florey将青霉素应用到了临床治疗中。随后，从微生物次生代谢产物中发现了庆大霉素、红霉素、螺旋霉素及林可霉素等药物。随着医药学的发展，人们对疾病分子基础与药物作用机制越来越了解，还能在体外构建各类药物筛选的模型，极大地提升了微生物药物研制。微生物所筛选的生理活性物质中，除了抗生素外，在抗肿瘤用药、免疫抑制剂及酶抑制剂等领域也具有很大的药物开发价值。在近70年的微生物药物研究中，科学家从土壤、动物、植物、海洋中获取微生物，还有些微生物来自高寒、高温及高压等极端环境，而人类对微生物的了解仍然较少，还不到3%，在微生物代谢的产物当中，还存在着大量待开发的药物，需要人们进一步研究与开发。
2 微生物药物的特点
微生物药物是指微生物在生命活动过程中，产生的具有生理活性的次生代谢产物及其衍生物。近些年，随着其微生物次生代谢产物生理活性的研究，微生物中靶位确切的多糖及蛋白分子等活性物质被发现[1-2]。次级代谢产物难以用化学法进行合成，即使能合成也无法有效实现工业生产，若把小分子的物质进行化学修饰之后，可获得含有使用价值更高的微生物药物。与化学药物相比，微生物药物具有以下特点：一是微生物的生长周期较短，易选育菌种，易控制，可经大规模发酵进行工业化生产；二是微生物的来源非常丰富，筛选时不用特别考虑先导化合物，筛选几率也比较大；三是通过微生物药物合成改造，微生物药物生产能力得到很大提升，便于新微生物药物合成。微生物多样性使得临床医药的应用前景更为广阔。
3 微生物药物资源的研究
3.1 海洋微生物药物
在整个地球，面积最大的是海洋，海洋具有高压、高盐、高温及无阳光等自然特点。海洋中的微生物具有较特殊的遗传背景与代谢方式，可能产生功能及结构特殊的活性物质[3]。研究表明，海洋微生物中，近27%可产生抗菌类的活性物质，其分离出的代谢产物大多数含有生物活性。例如，Koyama等学者从海洋真菌中获得了新二萜药物。当前，从海洋微生物代谢产物当中，发现了很多结构特殊、新颖的活性物质，这些活性物质在陆地微生物中未发现过，因此海洋微生物药物是非常具有开发潜能的天然药物。
3.2 稀有放线菌微生物药物
多数活性物质源于普通的放线菌，但从普通放线菌当中获取新的活性物质几率下降，研究范围逐步拓展至稀有放线菌中。自20世纪50年代开始，有些稀有放线菌的代谢产物已应用到临床中，例如，庆大霉素、红霉素与安莎类等物质。目前，人类认知的放线菌种类不到实际种类的10%，放线菌微生物药物的研发还具有很大发展空间。
3.3 极端环境下的微生物药物
在高温、高酸、高盐及严寒等极端环境下，长期生长的微生物，其生理机制及基因类型均较为独特，代谢产物也比较特殊。现代所知的微生物药物资源种类占实际种类资源不到10%，而极端环境下的微生物更少，在极端环境中，更能发现未知的微生物药物资源。如近些年云南大学对青海及新疆等地区中极端环境下的微生物进行了系统研究，并获得了很多未知微生物，有效推进了微生物药物的研究和开发。
4 基因组学研究下的微生物药物开发
随着人类和微生物基因组学的深入研究，近5 000种蛋白或功能基因被认成潜在药物的靶标，这给微生物药物筛选及发现打下了基础，其药物靶标和基因组学研究发展紧密相关。根据统计可知，在2009年之前，整个世界有2 500余种病毒，其中，完成基因测序的真菌有100余种，细菌约600种。随着微生物基因组学计划和蛋白基因组学研究的不断深入，建起了相应的蛋白质数据库，对一些重大疾病的蛋白质结构进行了系统测定，剖析了蛋白质三维结构，并发现了一些具有药物作用的靶标[1]。从病原微生物看，功能性基因组的研究为致病基因及必需基因的确定奠定了基础，尤其是一般性病毒，整个基因组能编码约10个蛋白基因，而功能蛋白中4～6个是药物靶标。从细菌方面看，细菌基因组要比病毒基因多，细菌基因组多在4 Mbp左右，编码蛋白基因约数千个，独特必需基因有数百个，为潜在药物的靶标奠定了基础，对于真菌来说，有些致病真菌基因组已完全测序出来，因此具有真菌生长的基因为人类非同源基因预测提供了可能性，如假丝酵母基因组的序列当中，就发现了200余个基因，但人的基因组当中有些没有同源性，运用其潜在靶标可寻找到药物的靶点[4-5]。
5 我国微生物药物研发思考与展望
随着我国生命科技不断发展，医学领域对微生物资源越来越重视，微生物药物研发不断增多，其药物靶点不断被发现，在现代化学实体当中，超过10%为微生物药物，并且属于新衍生物研发。我国微生物资源非常丰富，但对微生物认识有限，尤其是海洋、植物及极端环境下的微生物研究较少，运用基因组学技术获取微生物衍生物中的药物，这已成为微生物新药获得的重要方式[6-8]。与发达国家比较，我国在微生物药物方面的研究比较欠缺，政府部门也应给予重视与支持，加强我国微生物药物方面的研究与开发，为人类的生命安全做出贡献。
6 参考文献
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篇4
个体化治疗是目前国外推行的“精准医学”中的一项主要内容。在个体化治疗中除了个体化用药和个体化监护等之外，还应包括个体化营养（或称个体化食疗）。
按照个人的基因选吃食物，就是根据营养基因组学的理论确定个人的饮食，也就是说，根据每个人的基因特点制定自己的食谱，即“看基因，定食谱”。饮食和各种食品成分是影响基因组、转录组、蛋白质组和代谢组的主要环境因素，由于它们之间所进行的、与人相伴终身的反应，决定着每个人的健康或疾病的情况。因此，根据“营养基因组学”的研究结果，量身定制食谱，使饮食适合自己的基因，做到“个体化营养”，才能增进健康，有利于对疾病的个体化治疗。
营养基因组学家指出，各国推荐的饮食金字塔因不能确切地针对每个人的营养需要，所以，不是最好的饮食方案。由于营养基因组学是针对每个人的不同基因图谱，故使人在许多方面都会有潜在的获益。如果人们在幼儿时期就进行基因检测，量身定制一套“聪明营养”的饮食方案，将会确保终身健康。
为了能更好地进行个体化营养，食品商家已在研究为不同基因型的人量身订做食品，消费者可以根据个人的基因型来选择食品，例如，在挑选早餐粟米片时，消费者可以根据其疾病基因，选择一种能够减低心脏病风险的粟米片。按照基因选吃食物，就能够真正做到个体化的饮食治疗，使人们的健康构筑在营养和基因的相互作用之上。
个体按体质选吃食物就是根据自己的体质类型选吃食物和选用食疗，这又称为“体质营养”。食物分为平性、温热和寒凉食物，平性食物主要有百合、白果、莲子、花生、李子、葡萄、黑白木耳、黑芝麻、土豆、无花果、榛子、黑豆、赤小豆、黄豆、豇豆、扁豆、洋葱、圆白菜、胡萝卜、香椿、白菜、青蒿、大头菜、黄花菜、黄鱼、海蜇、鲤鱼、猪蹄、猪肉、牛肉、甲鱼、鹅肉、鸡蛋、鹌鹑、鸽蛋、鹌鹑蛋、蜂蜜、牛奶等。温热性食物中的辣椒、芥子、花椒、鳟鱼、胡椒等为热性；荔枝、龙眼、石榴、樱桃、杏、栗子、胡桃仁、大枣、柿子、大蒜、生葱、向日葵、山药、南瓜、姜、小茴香、韭菜、鳝鱼、鲢鱼、虾、海参、羊肉、鸡肉、鹿肉等为温性食物。寒凉性食物主要有甜瓜、西瓜、香蕉、芒果、甘蔗、苹果、枇杷、荸荠、梨、梅子、菱角、番茄、木瓜、黄瓜、桑葚、冬瓜、苦瓜、白萝卜、丝瓜、茭白、莲藕、竹笋、蕨菜、慈姑、马齿苋、苦菜、芋头、淡豆豉、芹菜、海藻、紫菜、海带、螃蟹等。一般来说，热性体质的人宜吃寒凉食物；寒性体质的人则宜吃温热性食物。平性食物与其他 食物搭配时，会随着其他食物的性能而有所偏移，故要因人、因时、因地制宜地辨证选用。
篇5
关键词：高通量测序；农业生物技术；全基因组测序；重测序
中图分类号：Q503文献标识号：A文章编号：1001-4942（2013）01-0137-04
双螺旋结构的发现、遗传密码的破解、第一个完整基因组图谱的绘制完成[1]让科学家越来越认识到测序在生物学研究中的重要作用。作为最重要的分子生物学分析方法之一，DNA测序不仅为遗传信息的揭示和基因表达调控等基础生物学研究提供重要数据，而且在基因诊断和基因治疗等应用研究中也发挥着重要的作用。
1977年Sanger等发表了利用末端终止反应的DNA测序方法，使得大规模、自动化的DNA测序成为可能，并成功地测定了包括人类基因组、水稻基因组等在内的若干生物的基因组序列[2]。随着科学的发展，传统的Sanger测序技术由于成本过高、通量较低、耗时耗力等缺点，较大地限制了DNA测序的应用。自2005年以来，以罗氏公司的454技术、Illumina公司的Solexa技术和ABI公司的SOLID技术为标志的高通量技术相继诞生。高通量测序技术堪称测序技术发展历程的一个里程碑，该技术使得获得核苷酸序列数据的单碱基测序费用相对于Sanger测序急剧下降，可以对数百万个DNA分子同时测序，这使得对同一物种的转录组和基因组进行细致全貌的分析成为可能，随之也给基因组学研究带来了更多的新方法和新方案。目前，高通量测序技术已广泛应用于动植物全基因组测序、基因组重测序、转录组测序、小RNAs测序和表观基因组测序等方面。本文对高通量测序技术在农业研究中的一些具体应用进行了综述。
1全基因组重测序
全基因组重测序是对已知基因组序列的物种进行不同个体的基因组测序，并在此基础上对个体或群体进行差异性分析。全基因组重测序的个体，通过序列比对，可以找到大量的单核苷酸多态性位点（SNP）、插入缺失位点（InDel，Insertion/Deletion）、结构变异位点（SV，Structure Variation），通过生物信息学手段，分析不同个体基因组间的结构差异，同时完成注释。随着测序成本的降低及可拥有参考基因组序列物种的增多，基因组重测序已经成为动植物育种研究中迅速有效的方法之一，在全基因组水平上进行扫描并检测与重要性状相关的位点，对育种研究具有重大的科研与产业价值。
11利用重测序进行进化分析及SNP筛选
Lai 等（2010）[3]对6个玉米（Zea mays）骨干自交系进行了全基因组重测序，共发现1 273 124个单核苷酸多态性位点（SNPs）， 得到30 178个1～6 bp的插入缺失位点（InDels），新发现的这些SNPs和InDels提供了1个高密度的全基因组标记信息，同时也鉴定出数百个基因获得与丢失变异（Presence/Absence Variations， PAVs）。Jiao等（2012）[4]利用高通量测序技术对来自不同区域以及不同年代的278份玉米自交系基因组进行了系统分析，阐述了现代玉米育种过程中发生的基因组遗传变化规律，平均每个品系得到了2倍的数据，获得了13万亿个碱基对和27 818 705个单核苷酸多态性位点的信息量。Huang等（2010）[5]利用高通量测序技术结合自主研发的基因型分析方法，对517份水稻地方品种资源进行了约1倍深度的测序，获得了270 Gb数据，构建了高密度的水稻单体型图谱（HapMap），鉴定了大约360万个SNP位点。并利用373个籼稻品种对水稻株型、产量、籽粒品质和生理特征等14个农艺性状进行全基因组关联分析研究，通过连锁分析鉴定的位点可解释约36%的表型变异。Zheng等（2011）[6]对3个高粱（Sorghum bicolor）品系进行了全基因组重测序， 每株测序深度为12倍， 以已测的美国籽实高粱基因组序列为参考进行信息分析，发掘出1 057 018个SNPs、 99 948个1～10 bp长的InDels、 16 487个PAVs 和17 111 个拷贝数变异。同时， 在甜高粱和籽实高粱序列中鉴定出近1 500个序列结构差异基因，这些基因参与糖与淀粉代谢、木质素和香豆素合成、核酸代谢、胁迫应答和DNA 修复等生物学过程。
12利用重测序技术鉴定突变体突变基因
正向遗传突变与适应性进化是创造出带有希望性状的新变异有机体的有力工具和途径，高通量技术的出现，使突变体在亲本株系拥有参考基因组的情况下，可以快速准确地获得这个突变体的基因组信息，快速完成对突变位点的定位和鉴定。
Ashelford 等（2011）[7]对一个拟南芥突变体ebi-1的回交系进行基因组重测序， 随后又通过对突变体的表达数据进行调查使得候选SNPs数目得以有效缩小，最终成功鉴定出1个在AtNFXL-2基因中引起ebi-1突变表型的SNPs 位点。该研究证实利用回交系材料可以降低遗传背景噪音， 对其进行测序分析可有效减少候选SNPs 数目，利用二代测序技术直接对突变体和野生型测序成为鉴定突变体突变位点的直接有效的策略。主要的农艺性状是由多基因控制的，单个基因仅引起较小的表型效应，故而对其鉴定和克隆非常困难。Abe等（2012）[8]利用基因组重测序技术分析一个日本骨干水稻栽培品种Hitomebore的7个突变体，鉴定出来包含了淡绿色叶片及半矮生突变表型相关突变位点的唯一基因组区域，该突变位点平均初定位区域为21 Mb。结果显示，这种基于对一个分离群体中呈现有用表型植株的DNA混合后而进行的全基因组测序可以加速水稻及其他作物的遗传改良。
2全基因组de novo测序
全基因组de novo测序也称为从头测序，是直接对某个物种进行基因组全测序，然后利用生物信息学方法对序列进行拼接和组装，得到完整的物种基因组序列。基因组测序对研究物种的基因组和功能基因信息、阐明物种的进化及其生长发育具有重要的意义。植物基因组通常较大且结构复杂，利用Sanger测序来测定全基因组序列花费巨大且费时费力，大大地限制了基因组信息在农业中的应用效率，而高通量测序以成本低、通量高、快速等特点使物种全基因组测序成为可能。Huang等（2009）[9]完成的黄瓜（Cucumis sativusL）全基因组测序是世界上第一个完成全基因组测序的蔬菜作物，该工作的完成对黄瓜及其他近缘物种的遗传改良、基础生物学研究等具有重要的意义。 研究人员利用高通量测序技术结合Sanger方法对黄瓜进行了约72倍深度的测序，经过拼接与组装后获得了2435 Mb的序列，大概覆盖了黄瓜基因组728%的区域。熊猫（Ailuropoda melanoleuca）是第一次完全采用高通量测序技术完成基因组全测序的大型物种。苹果（Malus domestica Borkh）、金小蜂（Nasonia vitripennis， N giraulti和 N Longicornis）等多个物种的全基因组测序都是采用了新一代的测序技术。随着新一代测序技术的飞速发展，基因组测序所需的成本较传统技术大大降低，时间周期也大大缩短，大规模地物种全基因组de novo测序渐入佳境， 基因组学研究也迎来新的发展契机和革命性突破。
3转录组测序研究
转录组是指特定组织或细胞在某一功能状态下转录出来的所有RNA的总和，包括mRNA和非编码RNA。转录组测序是指通过新一代高通量测序技术对cDNA测序，利用统计相关reads数计算出不同mRNA的表达量，发现转录水平的SNP、新的mRNA等，该技术可以从表达水平、等位基因特异性表达、RNA编辑、含有重要信息的融合基因转录子、差异剪接等方面展开相关研究。Zhang等（2010）[10]用8种不同水稻（Oryza sativa L）样品的不同组织于不同时期混合建库，通过转录组技术分析了栽培稻的第1张转录组图谱，结果在水稻8种组织样品中检测到大约27 000个基因的表达和38 000个转录单元，证实了约9 000个基因发生可变剪接，同时鉴定出了234个由反式剪接产生的转录融合基因，表明融合基因比预期的更为普遍。Wu等（2010）[11]利用采集的接种霜霉病后4～8 d葡萄叶片混合样，通过Solexa技术测序获得了15 249个候选差异表达基因。这些研究结果表明，基于高通量测序的de novo转录组分析可在非模式动植物物种， 特别是在基因组大且复杂的物种中，可有效地用于新基因的发现和新分子标记的开发。
4外显子组测序
外显子组是指全部外显子区域的集合，该区域包含合成蛋白质所需的重要信息，涵盖了与个体表型相关的绝大部分功能性变异，能够直接发现与蛋白质功能变异相关的遗传突变。外显子组序列捕获及第二代测序是一种新型的基因组分析技术，可以将感兴趣的基因组区域定制成特异性的探针。相比于全基因组重测序， 外显子组和目标区域测序更加经济高效。 目前， 在医学基因组学研究领域，外显子组和目标区域测序技术已经应用到寻找人类各种疾病相关的致病基因和易感基因的研究中；而在动植物研究中，已有的报道主要集中在小鼠（Mus musculu）[12]中， 在大豆（Glycine max）[13，14]、牛（Bos taurus）[15]、果蝇（Drosophila melanogaster）[16]等物种中也有部分报道。
5小分子RNA测序
小分子RNA是一类长约20～30个核苷酸的非编码RNA分子，其介导的转录后基因调控是植物中的一种新型基因调控机制。它在植物生长发育和适应外界各种环境胁迫的过程中起着非常重要的作用。植物中小分子RNA数量巨大、种类繁多，而高通量测序技术的出现大大加快了它们的发现过程。Wei等（2009）[17]对飞蝗进行了小RNAs测序。通过与miRBase数据库比对鉴定出50个保守的miRNA家族， 并在没有飞蝗参考基因组序列的情况下， 通过生物信息分析技术发现了185个飞蝗特有的miRNAs家族。Moxon等利用454-FLX 法分析了番茄叶片和果实中的小分子RNA表达情况，结果表明：番茄miR390 和miR1917在果实中的表达量远高于在叶片中，而且miR1917的靶基因LeCTR1在番茄成熟过程中应答乙烯时表达量显著下调，因此认为这2个miRNA 可能参与了番茄果实的发育过程。
新一代测序技术的诞生对分子生物学的深入研究发挥了巨大的促进作用，以新一代测序技术为基础的转录组测序和全基因组测序相比，成本很低，数据量大，且不易受遗传背景限制，可构建丰富的表达基因数据库，为进一步研究提供重要基础和依据。除文中所阐述的几方面的测序外，还有表观基因组测序、降解组测序等多样的测序类型，本文中所罗列的试验实例，仅仅是高通量测序在农业研究中的部分案例。现在高通量测序已被广泛应用于以转录组测序等为代表的功能基因组学研究中。随高通量测序技术而出现的数字基因表达谱（DGE）测序、小RNAs 测序、降解组测序、DNA甲基化测序、染色质免疫共沉DNA 测序等新方法为科学家们进行分子生物学相关研究提供了更多的选择。总而言之， 高通量测序技术给基因组学研究带来了一个高效的新平台和巨大的发展机遇。
尽管高通量测序技术有诸多的优势，但其局限性也不容忽视。海量测序数据的产生及分析给研究者提出了巨大的挑战，如何充分挖掘隐藏在原始数据中的生物学意义及如何对数据进行分类、存档成为一个亟待解决的课题。高通量测序技术不适合小规模测序，传统的Sanger测序法无疑还是最佳的选择，将与高通量测序技术长期并存，在短期内还不会被淘汰。另外，高通量测序技术只是研究的开端，现在我们所能解释的生物学现象和机制还很有限，即使获得了基因组信息，如何去解释和应用它，仍是一个长远的问题。参考文献：
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篇6
信息、生物、新材料三大前沿领域
信息、生物、新材料是21世纪前30年发展最快、最热门的三大领域，它们集结了当今世界最强势的研究力量。但在这些关系未来发展的关键领域中，我国许多核心技术仍依赖追踪、模仿和引进国外技术，原始创新能力明显不足。
从更宽的视野来看，不仅仅是这三个领域的发展需要高扬“自主创新”的信心与勇气。实际上，整个中国科技正面临着前所未有的发展压力：对外要适应国际科技竞争的紧迫形势，对内要满足经济社会发展进程中的重大战略性需求。而原始创新能力和技术创新能力的薄弱，已成为当前和未来相当长时期内影响我国整体竞争力的极大障碍。
面向未来15年的《国家中长期科学和技术发展规划纲要》即将，科技部等有关部门正在着手制定科技“十一五规划”——关于中国科技“未来”的探讨与关注，在最近一年多来达到了前所未有的程度。就是在这样带着几分焦灼、几分期待、几分信心的探讨氛围中，“自主创新”成为人们关于中国科技发展的共识。
带着这个共识，再来看中国科技发展面临的“压力”，在很大程度上已经变成了未来发展的重大机遇。未来10年，中国在这三大领域中最有可能实现自主创新的关键技术群究竟有哪些？有限的科技经费究竟应当投入到哪些突破口？
下一代移动通信技术
移动通信是人类社会发展中的一大奇迹。2004年12月，全球（蜂窝）移动通信用户总数已达17亿以上，超过已有百年发展历史的固定通信用户数。过去10年，移动通信技术完成了由第一代模拟通信技术向第二代数字通信技术的过渡，当前正处于由其巅峰状态向第三代（3G）移动通信技术过渡的进程中。
目前，世界发达国家纷纷投入力量进行第三代及下一代移动通信标准、技术和产品的开发。
——3G移动通信：国际电信联盟（ITU－T ）批准为3G 的三大标准分别是欧洲的WCDMA，美国高通公司的CDMA2000和中国大唐电信的TD－SCDMA。3G已在全球30多个国家开始商用。
——增强型3G（Enhanced 3G）：为了克服3G 技术不能很好支持流媒体等业务的不足，国际电信联盟已在制定增强型3G技术标准。专家预测，增强型3G技术将进入商用。
——4G（或Beyond 3G）：下一代移动通信即所谓超3G（以下统称Beyond 3G）技术的研究是国际上的热点。Beyond 3G具有更高的速率与更好的频谱利用率。 欧盟、日本、韩国等国家已开始4G框架的研究，预期Beyond 3G技术可望在2010年后开始商用。
中国移动用户总数已达3.34亿，居世界第一，总体技术水平与国际同步，处于由第二代向第三代的过渡时期。我国3G移动通信技术已经具备了实现产业化的能力，我国大唐电信2000年5月提出的TD－SCDMA标准已成为国际电信联盟正式采纳的三大标准之一。此外，在国家“863”计划的支持下，开展了Beyond 3G技术的研究，预期该技术可望在2010年后开始商用。
Beyond 3G技术对我国经济社会发展和国防建设具有十分重要的意义。 德尔菲专家调查统计结果显示，我国研发水平比领先国家落后5年左右， 通过自主开发或联合开发，在未来5年可能形成自主知识产权。以华为、 中兴为代表的一批高技术通信设备制造业公司，在第三代移动通信设备（3G）等研发方面紧跟国际前沿，打破了国外公司对高技术通信设备的垄断，开始参与国际通信标准的制定，开发具有自主知识产权的核心技术，具备了参与国际竞争的能力，具备实现技术和产业跨越式发展的契机。
中国下一代网络体系
下一代网络（NGN）泛指以IP为核心，同时可以支持语音、 数据和多媒体业务的因特网、移动通信网络和固定电话通信网络的融合网络。
世界各国和国际通信标准化组织都在积极开展下一代网络的研究开发工作。国际电信联盟电信标准化部门（ITU－T）、欧洲电信标准化协会（ETSI）、互联网工程任务组（IETF）、第三代伙伴组织计划（3GPP）等，都在致力于下一代网络体系的研究。目前，美国、日本、韩国、新加坡以及欧盟都已启动了下一代互联网研究计划，全面开展各项核心技术的研究和开发。
我国在下一代网络的研究方面已取得了较大进展。“九五”期间，863计划建成了“中国高速信息示范网”（CAINONET）、国家自然科学基金委支持的“中国高速互连研究试验网NSFCNET”等重大项目，目前已开始基于NGN的软交换技术在移动和多媒体通信中的应用研究。中兴、华为等企业还推出了基于软交换的NGN解决方案；在下一代互联网研究上，中兴、港湾网络等推出的高端路由交换机，可应用于国家骨干IP网络建设，以及大中型宽带IP城域网核心骨干和汇聚。国内公司还开始自行设计高端分组交换定制ASIC芯片。我国已成为少数几个能够提供全系列数据通信设备的国家之一。
下一代网络技术对促进我国高新技术的发展，以及对改造和提升我国传统产业具有举足轻重的作用，对国家安全至关重要。从总体上看，我国互联网技术跟随国外发展，在技术选择上缺乏系统研究，走过一些弯路，至今与国外仍存在较大差距。无论网络用户规模、网络应用、网络技术或网络产品都尚有很大的发展空间。从全局着眼，应不失时机地开展中国下一代网络体系的研究、应用试验、关键技术研究和产品开发。不能像第一代互联网那样，技术、标准都是外国的，给国家安全造成隐患。
纳米级芯片技术
当前，集成电路的发展仍遵循“摩尔定律”，即其集成度和产品性能每18个月增加一倍，按照器件特征尺寸缩小、硅片尺寸增加、芯片集成度提高和设计技术优化的途径继续发展。
自上世纪90年代以来， 全球集成电路制造技术升级换代速度加快。 当前国际上CMOS集成电路大规模生产的主流技术是130nm， 英特尔等部分技术先进的芯片制造公司已在用90nm进行高性能芯片生产。2005年，美国AMD公司已开始量产90nm的高性能芯片，国际上对65nm技术的开发也已成功。伴随130nm到90nm技术的升级， 考虑到扩大生产规模和降低成本，大多数公司将使用12英寸替代8英寸硅基片， 这也必将带来半导体设备的大量更新。
近年来我国一些先进集成电路制造公司的崛起，使国内集成电路制造工艺技术与国际先进水平的差距有了显著的缩小，但整体水平仍与先进国家相差2～3代。目前，我国集成电路设计公司年设计能力已超过500种，主流设计水平达到180nm，130nm技术正在开发中，90nm技术的研发也开始着手进行。从产业发展看，我国集成电路已初步形成由十多家芯片生产骨干企业、十多家重点封装厂、二十多家初具规模的设计公司、若干家关键材料及专用设备仪器制造厂组成的产业群体，设计、芯片制造、封装三业并举的蓬勃发展态势。以中科院计算所为代表的研究机构和企业在CPU研发方面所取得的新进展，标志着我国集成电路设计具有较强能力，与国际先进水平的差距进一步缩小。目前我国芯片业大多集中在低端的交通、通信、银行、信息管理、石油、劳动保障、身份识别、防伪等领域，IC卡芯片所占比重一直占据芯片总体市场的20％左右。
世界第一颗0.13微米工艺TD－SCDMA 3G手机核心芯片10月9日在重庆问世
今后的IC是纳米制造技术的时代，而纳米级芯片技术是我国赶超国际的关键，它的成功将会是我国IC工业发展史上的重要里程碑和持续发展的动力，专家认为应优先发展。
中文信息处理技术
包括汉字和少数民族文字在内的中文信息处理技术，是汉语言学和计算机科学技术的融合，是一门与语言学、计算机科学、心理学、数学、控制论、信息论、声学、自动化技术等多种学科相联系的边缘交叉性学科。
随着互联网的发展，中文信息处理技术已渗透到社会生活的各个方面。1994年，微软开始进入中文软件市场，微软的WORD把国产WPS挤出了市场，继而Windows中文版又把国产中文之星挤垮。微软凭借其强大的优势地位，使国产的中文信息处理软件举步维艰。中文版的Windows、Office等占据了大部分的中文软件市场，使中文信息处理逐渐丧失了其特殊地位。
经过二三十年的努力，我国的中文信息处理，包括中文的编码、字型、输入、显示、输出等的基本处理技术已经实用化，目前正在逐渐摆脱“字处理”阶段，处于向更高级阶段快速发展的时期。包括中文的文字识别机和手写文字识别、语音合成、语音识别、语言理解和智能接口等技术的研究已获得进展。中文的全文检索、内容管理、智能搜索、中文和其他文字之间的机器翻译等技术也正在开发、研制，并取得了较大进展，涌现了联想、方正、四通、汉王、华建等公司。
随着中国加入WTO与世界各国交流的逐渐扩大以及网络信息时代的来临， 中文信息处理技术越发显得重要，其自动化水平的提高，将大大促进我国科技、国民经济和社会发展，同时使中华民族的文化在信息时代得到新的发展。未来无疑应当加强中文信息处理技术的研发投入与政策倾斜。
人类功能基因组学研究
20世纪末启动的人类基因组计划被公认为生命科学发展史上的里程碑，其规模和意义超过了曼哈顿原子弹计划和阿波罗登月计划。随着人类基因组、水稻基因组以及其他重要微生物等50多种生物基因组全序列测定工作的完成，国际基因组研究进入到功能基因组学新阶段。
功能基因组学已成为21世纪国际研究的前沿，代表基因分析的新阶段。它是利用结构基因组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，使生物学研究从对单一基因或蛋白质的研究转向多个基因或蛋白质同时进行系统的研究，是在基因组静态的碱基序列弄清楚之后转入对基因组动态的生物学功能学研究。从1997年迄今已发表的有关功能基因组学的论文数以千计，其中不少发表在《细胞》《自然》《科学》等国际著名刊物上。
目前功能基因组研究的重点集中在四个方面：一是基因测序技术研究。预计今后几年内，测序技术将继续发展，特别是有一些重要的改进将直接用于功能基因组的研究；二是单核苷多态性（SNP）以及在此基础上建立的SNP单体型研究；三是基因组有序表达的规律研究。主要包括基因的深入鉴定、基因表达与转录组研究、蛋白和蛋白质组研究、代谢网络和代谢分子研究、基因表达调控研究等；四是计算生物学和系统生物学研究。
近几年来，在国家“863”计划、国家重大科技专项等的资助下，我国功能基因组学研究取得了一系列进展。中华民族占世界人口的1／5，有丰富的遗传疾病家系资源，这是我国发展功能基因组研究的有利因素。“十五”期间，我国参与国际蛋白质组计划、国际人类基因组单体型图计划，高质量按时完成了项目中所承担的21号染色体区域的任务，建立并完善了中华民族基因组和重要疾病相关基因SNPs及其单倍型的数据库的建设，在国际一流杂志上发表了一批高水平学术论文，申报了一批国家专利，收集、保存了一批宝贵的遗传资源，并初步建立了遗传资源收集网络和资源信息库的采集管理系统，组建了一批国家级基地，培养了一支队伍，建立了一批技术平台。但总体而言，我国在功能基因组研究及应用方面的原始创新成果数量较少，还不能为医药生物技术产业的发展提供足够的知识和产品。
未来研究重点包括：
——功能基因组研究。重点开展植物功能基因组研究、人类功能基因组研究和重要病原微生物及特殊微生物功能基因组研究；
——蛋白质组学研究。蛋白质组学是一个新生领域，目前还处于初期发展阶段，仍有许多困难有待克服。我国应选择具有特色的领域开展研究；
——生物信息技术。我国的研究重点应集中在生物信息数据库的构建、生物信息的开发、加工、利用及生物信息并行处理方面；
——生物芯片技术及产品。通过微加工技术和微电子技术在固体芯片表面构建的微型生物化学分析系统，以实现对细胞、蛋白质、DNA以及其他生物组分的准确、快速、大信息量的检测。常用的生物芯片包括基因芯片、蛋白质芯片、生化反应芯片和样品制备芯片等。生物芯片的主要特点是高通量、微型化和自动化。我国生物芯片研究紧跟国际前沿，它将对我国生命科学研究、医学诊断、新药筛选具有革命性的推动作用，也将对我国人口素质、农业发展、环境保护等作出巨大的贡献。
专家认为，我国人类功能基因组学研究的研发水平比领先国家落后5年左右， 若能高度重视，充分利用我国已有的技术和资源优势，未来10年我国可能实现人类功能基因组学研究的跨越发展。
蛋白质组学研究
随着被誉为解读人类生命“天书”的人类基因组计划的成功实施，生命科学的战略重点转移到以阐明人类基因组整体功能为目标的功能基因组学上。蛋白质作为生命活动的“执行者”，自然成为新的研究焦点。以研究一种细胞、组织或完整生物体所拥有的全套蛋白质为特征的蛋白质组学自然就成为功能基因组学中的“中流砥柱”，构成了功能基因组学研究的战略制高点。
目前蛋白质组学的主要内容是建立和发展蛋白质组研究技术方法，进行蛋白质组分析。为了保证分析过程的精确性和重复性，大规模样品处理机器人也被应用到该领域。整个研究过程包括样品处理、蛋白质的分离、蛋白质丰度分析、蛋白质鉴定等步骤。
附图
自1995年蛋白质组一词问世到现在，蛋白质组学研究得到了突飞猛进的发展。我国的蛋白质组研究也在迅速开展，并取得了许多有意义的成果，中国科学家已经在重大疾病如肝癌，比较蛋白质组学的研究等方面取得了重要成就，在“973 ”计划的资助下，我国已经开始了二维电泳蛋白组分离研究、图像分析技术和蛋白质组鉴定质谱技术研究等。
如何抓住国际上蛋白质组学研究刚刚启动的时机，迅速地进入到蛋白质组学研究的国际前沿，是摆在我国生命科学研究发展方向上的一个重要课题。
目前我国在该领域的研发基础较好，只比先进国家落后5年左右。 蛋白质组学属科学前沿，专家建议结合我国现行的基因组研究及其他有我国特色或优势的领域开展研究，不要重复或追随国际已有的工作，而应走自己的路，未来10年内有可能取得重大科学突破。
生物制药技术
生物制药被称为生物技术的“第一次浪潮”，其诱人前景引起了全世界各国政府、科技界、企业界的高度关注。
在过去的30年间，全球生物技术取得了令人瞩目的成就。据美国著名咨询机构安永公司2004年和2005年发表的第十八和第十九次全球生物技术年度报告分析，2003年全球生物技术产业营收达410亿美元。目前已有190余种生物技术产品获准上市，激发起投资者对生物技术股与融资的兴趣。
近20年来，我国医药生物技术产业取得了长足的进步，据《中国生物技术发展报告2004》统计，我国已有25种基因工程药物和基因工程疫苗，具有自主知识产权的上市药物达9种，重组人ω－干扰素喷鼻剂2003年4月获得国家临床研究批文，可用于较大规模高危人群的预防。但总体上与世界先进水平相比还存在很大的差距，医药生物技术产品的销售收入仅占医药工业总销售额的7.5％左右。
为加快我国生物制药技术的发展，今后的研究开发重点是：
——生物技术药物（包括疫苗）及制备技术。围绕危害人民健康的神经系统、免疫系统、内分泌系统和肿瘤等重大疾病和疑难病症的防治与诊断，应用基因工程、细胞工程、发酵工程和酶工程等技术，开发单克隆抗体、基因工程药物、反义药物、基因治疗药物、可溶性蛋白质药物和基因工程疫苗，拓宽医药新产品领域；
——高通量筛选技术。目前，国外许多制药公司已把高通量筛选作为发现先导化合物的主要手段。典型的高通量筛选模式为每次筛选1000个化合物，而超高通量筛选可每天筛选10万多个化合物。随着分析容量的增大，分析检测技术、液体处理及自动化、连续流动以及信息处理将成为未来高通量筛选技术研究的重点；
——天然药物原料制备。目前，已经发现人类患有3万多种疾病，其中1／3靠对症治疗，极少数人能够治愈，而大多数人缺乏有效的治疗药物。以往多用合成药物，随着科技的进步，人们自我保健意识增强，对天然药物的追求与日俱增。当前世界各国都在加强天然药物的研发。
生物信息学研究
在生命科学的研究中，以计算机为工具对生物信息进行储存、检索和分析，对基因组研究相关生物信息获取、加工、储存、分配、分析和解释——上世纪80年代一经产生，生物信息学就得到了迅猛发展。其研究一方面是对海量数据的收集、整理与服务；另一方面是利用这些数据，从中发现新的规律。
具体地讲，生物信息学是把基因组DNA序列信息分析作为源头， 找到基因组序列中代表蛋白质和RNA基因的编码区；同时， 阐明基因组中大量存在的非编码区的信息实质，破译隐藏在DNA序列中的遗传语言规律；在此基础上，归纳、 整理与基因组遗传信息释放及其调控相关的转录谱和蛋白质谱的数据，从而认识代谢、发育、分化、进化的规律。另外生物信息学还利用基因组中编码区的信息进行蛋白质空间结构的模拟和蛋白质功能的预测，并将此类信息与生物体和生命过程的生理生化信息相结合，阐明其分子机理，最终进行蛋白质、核酸的分子设计、药物设计和个体化的医疗保健设计。
生物信息学的发展已经将基因组信息学、蛋白质的结构计算与模拟以及药物设计有机地连接在一起，它将导致生物学、物理学、数学、计算机科学等多种科学文化的融合，造就一批新的交叉学科。
科学家们普遍相信，本世纪最初的若干年是人类基因组研究取得辉煌成果的时代，也是生物信息学蓬勃发展的时代。据预测，到2005年生物信息的全球市场价值将达到400亿美元。
我国生物信息学研究起步较早。20世纪80年代末，国内学者就在《自然》上报道了免疫球蛋白基因超家族计算机分析的工作。目前，多家大学和研究机构也相继成立了生物信息中心或研究所，各种原始数据库、镜像数据库和二级数据库也已经逐步建立，同时我国还建立了相关的工作站和网络服务器，实现了与国际主要基因组数据库及研究中心的网络连接，开发了用于核酸、蛋白结构、功能分析的计算工具以及蛋白质三维结构预测、并行化的高通量基因拼接和基于群论方法开发的基因预测等多种软件。中国学者还运用自主开发的电脑克隆程序，开展了大规模EST 数据分析，建立了一系列基因组序列分析新算法和新技术，并在国内外著名科学杂志上发表了一系列论文，取得了引人注目的进展，尤其在人类基因组基因数目的预测上获得了与目前的实验事实相当吻合的结果，在国际上获得普遍认可。
农作物新品种培育技术
最近几年，农业生物技术的发展对农业产业结构调整产生的巨大影响，已引起各国政府和科学家的高度重视。农业生物技术领域研究中最活跃的是育种技术——应用现代分子生物学和细胞生物学技术进行品种改良，创造更加适合人类需要的新物种，获得高产、优质、抗病虫害新品种。这使得新品种层出不穷，品种在农业增产中的贡献率将由现在的30％提高到50％。国际水稻研究所已经培育出每公顷7500公斤的超级水稻，非洲培育出增产10倍的超级木薯。
我国该领域的基础研究和高技术研究取得了一批创新成果：如植物转基因技术、细胞培育技术、籼稻的全基因组测序、花粉管通道转基因方法等，使研制具有自主知识产权的转基因农作物新品种成为现实和可能。目前，已培育出亩产达到807.4公斤的超级杂交稻；2004年转基因抗虫棉的种植面积已占全国棉花种植面积的50％左右；利用细胞工程技术培育的抗白粉病、赤霉病和黄矮病等小麦新品种已累计推广1100多万亩；植物组织培养和快繁脱毒技术在马铃薯、甘蔗、花卉生产中发挥了重要的作用。
专家认为，我国农作物新品种培育的研发基础较好，整体科研技术与国外处于同等水平，只要充分利用资源，发挥优势，很可能在该领域取得突破。
纳米材料与纳米技术
纳米科技是上世纪末才逐步发展起来的新兴科学领域，它的迅猛发展将在21世纪促使几乎所有工业领域产生一场革命性的变化。纳米材料是未来社会发展极为重要的物质基础，许多科技新领域的突破迫切需要纳米材料和纳米科技支撑，传统产业的技术提升也急需纳米材料和技术的支持。
近年来，科技强国在该领域均取得了相当重要的进展。
在纳米材料的制备与合成方面，美国科学家利用超高密度晶格和电路制作的新方法，获得直径8nm、线宽16nm的铂纳米线；法国科学家利用粉末冶金制成了具有完美弹塑性的纯纳米晶体铜，实现了对纳米结构生长过程中的形状、尺寸、生长模式和排序的原位、实时监测；德国科学家巧妙地利用交流电介电泳技术，将金属与半导体单壁碳纳米管成功分离；日本用单层碳纳米管与有机熔盐制成高度导电的聚合物纳米管复合材料。
在纳米生物医学器件方面，科学家用特定的蛋白质或化合物取代用硅纳米线制成场效应晶体管的栅极用以诊断前列腺癌、直肠癌等疾病，成百倍地提高了诊断的灵敏度。另外，纳米技术在医学应用、纳米电子学、纳米加工、纳米器件等方面也有新进展。与此同时，国外大企业纷纷介入，推动了纳米技术产业化的进程。
当前纳米材料研究的趋势是，由随机合成过渡到可控合成；由纳米单元的制备，通过集成和组装制备具有纳米结构的宏观试样；由性能的随机探索发展到按照应用的需要制备具有特殊性能的纳米材料。
纳米材料和技术很可能在以下四个领域的应用上有所突破：一是IT产业（芯片、网络通讯和纳米器件）；二是在生物医药领域应用纳米生物传感的早期诊断和治疗，到2010年将给人类带来新的福音；三是在显示和照明领域的应用已有新的进展，纳米光纤、纳米微电极等已产生极大影响；四是纳米材料技术与生物技术相结合，在基因修复和标记各种蛋白酶等方面蕴育新的突破，预计2010年纳米技术对国际GDP的贡献将超过2万亿美元。
我国纳米材料研究起步较早，基础较好，整体科研水平与先进国家相比处于同等水平，部分技术落后5年左右。目前有300多个从事纳米材料基础研究和应用的研究单位，并在纳米材料研究上取得了一批重要成果，引起了国际上的广泛关注。据英国有关权威机构提供的调查显示，我国纳米专利申请件数排名世界第三位。
国内目前已建成100多条纳米材料生产线，产品质量大都达到或接近国际水平。与发达国家相比，我国的差距一是在纳米材料制备与合成方面尚处于粗放阶段，缺乏应用目标的牵引，集成不够；二是纳米材料计量、测量和表征技术明显落后于国外，对标准试样和标准方法的建立重视不够，对表征手段的建立投资不足；三是纳米材料的基础研究、应用研究和开发研究出现脱节，纳米材料研究缺乏针对性；四是学科交叉、技术集成不够。
链接：
信息技术正在发生结构性变革
目前，信息技术正在发生结构性的变革，在信息器件向高速化、微型化、一体化和网络化发展的同时，软件和信息服务成为发展重点。大规模集成电路正快速向系统芯片发展；移动通信技术正在向第三代、第四展，将提供更优质、更快速、更安全的服务，并带来巨大的经济利益；电信网、计算机网和有线电视网三网融合趋势进一步加快，无线网络成为世界关注的重点；全球化的信息网络将像电力、电话一样为社会公众提供各种信息服务，越来越深刻地改变着人们的学习、工作和生活方式，也将对产业结构调整产生重大影响。
微电子技术、计算机技术、软件技术、通信技术、网络技术等领域的发展方兴未艾，极有可能引发新一轮产业革命。
大显神通的新材料
高性能结构材料是具有高比强度、高比刚度、耐高温、耐腐蚀、耐磨损的材料，对支撑交通运输、能源动力、电子信息、航空航天以及国家重大工程起着关键性作用。
新型功能材料是一大类具有特殊电、磁、光、声、热、力、化学以及生物功能的材料，是信息技术、生物技术、能源技术和国防建设的重要基础材料。当前国际上功能材料及其应用技术正面临新的突破，诸如信息功能材料、超导材料、生物医用材料、能源材料、生态环境材料及其材料的分子、原子设计正处于日新月异的发展之中。
信息功能材料发展的重点是磁性材料、电子陶瓷材料、压电及光电(磁)晶体、高性能封装材料等方面。超导材料的主要特征是零电阻和排磁通效应，是20世纪留给人类开发核聚变能、高效运输工具、低耗传输电能和精密探测器件的新型功能材料。
篇7
Research, Merck Research Laboratories,
Rahway, New Jersey
Lene Lange, Department of Molecular
Biotechnology, Novozymes A/S,
Bagsvaerd, Denmark (Eds.)
Advances in Fungal
Biotechnology for Industry,
Agriculture, and Medicine
2004, 445pp.
Hardcover EUR 157.50
ISBN 0-306-47866-8
Kluwer Academic Publishers
Jan S. Tkacz, Lene Lange编
不断完善的分子生物学技术为真菌研究和真菌产品的进一步开发提供了很好的技术支持。长期从事生物制品研究的美国科学家Jan S. Tkacz和丹麦科学家Lene Lange，以及其他的39位专家，系统收集了工业、农业、医药真菌相关资料，撰写出版了本书，这对帮助真菌工作者了解世界真菌研究动态，促进真菌学科深层次发展具有重要意义。
全书包括四个部分和一个关键词索引，各部分末尾均附有详细的参考文献目录。第一部分遗传学技术，包括4个小节：1．真菌实用分子分类；2．丝状真菌基因组学；3．真菌生物技术的分子工具盒；4．农杆菌的转化。第二部分特殊的（次生）代谢物质，包括4个小节：5．信息阶段的真菌聚乙酰合酶；6．多功能聚乙酰合酶的其它功能；7．无核糖体的肽合成；8．类异戊二烯:基因群与化学问题。第三部分酶与绿色化学，包括5个小节：9.丝状真菌的差异表达与蛋白分泌物；10.真菌蛋白的人工进化；11．生物催化与生物转化；12．丝状真菌的有机酸产生；13．真菌的风味与香气。第四部分寄主与真菌的相互作用，包括3个小节：14.人的真菌病原物：分子生物学的作用；15．植物病原物与寄主的分子相互作用；16．木本共生菌根的结构与功能基因组。
本书作者结合自己的成功研究经验，对真菌生物学与生物技术文献和资料进行了系统的整编和强化。该书的重点不是一般的研究历史回顾，而是选取典型的科学问题进行详细的阐述，如：分子分类、基因组学、真菌分子生物技术工具、真菌分子互作、现代生化以及人工进化等。本书系统性强、取材新、具有明显的时代特点，可供从事微生物学、生物技术研究和技术开发人员参考，也可供大专院校的教师和研究生阅读。
谢明，副研究员
（中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所）
篇8
病理学
病理学是研究人体疾病发生原因、机制、规律以及疾病过程中机体形态结构、功能变化的一门学科。许多学者运用病理学方法对慢性胃炎中医证候进行研究。胡玲等从炎症的角度研究慢性胃炎脾胃湿热证的发生机制，发现核因子-B和热休克蛋白70这两种因子的相互作用可形成脾胃湿热证。肖政华等认为慢性胃炎证候的发生与各种炎性细胞释放的细胞因子造成胃黏膜损伤有关。高碧珍等探讨了慢性胃炎不同证候胃黏膜病理变化及其与细胞增殖指数的关系，从细胞增殖的角度阐明本病同病异治的基础和依据。
微生态学
研 究 显 示，慢 性胃炎证 候 的 形成 与幽门螺 旋 杆 菌（helicobacter pylori，HP）感染有一定关系。熊哲锟发现湿热是HP生长、繁殖的病理基础。姜力也认为HP感染与脾胃湿热证密切相关。冯春霞发现脾胃湿热证患者胃黏膜损伤程度比脾虚证患者严重，而且脾胃湿热证伴HP感染患者的胃黏膜炎症情况更加严重，但认为HP只是加重湿热程度的因素。柯晓等则提出截然相反的结论，认为慢性胃炎的证候虚实变化与HP感染无关。
免疫学
中医理论认为脾为之卫，说明脾具有协助机体抵抗外邪的生理功能，这点与人体免疫系统的作用十分相似，故脾虚就可能出现免疫功能紊乱。罗云坚等发现慢性胃炎脾虚证患者外周血白细胞中CD9、CD164、PF4、RARB基因表达下调，IGKC、DEFA1、GNLY基因表达上调，说明脾虚证的发生与免疫相关。陈晴清认为HP感染可能启动了胃黏膜局部免疫反应，导致辅T淋巴细胞亚群的平衡失调，这或许是脾胃湿热证缠绵难愈的病理机制之一。
生物化学
张声生发现在慢性胃炎脾胃虚弱证脾虚痰湿证脾胃湿热证的演变过程中，胃泌素（gastrin，Gas）逐渐升高，脾胃湿热证组升高明显，认为此时发生了质的变化，提示Gas可能与痰湿有关，并且与湿热关系更为密切，Gas可能是证从热化的一项指标，而降钙素基因相关肽可能与证从寒化较为密切。另外，刘卫红等的实验结果显示慢性胃炎不同证候患者的一氧化氮、超氧化物歧化酶和前列腺素E2水平具有显著性差异。刘晓秋等发现慢性胃炎脾虚证患者总唾液糖蛋白及唾液淀粉酶N-聚糖结构发生了显著变化，提示这可能与脾虚证患者酸刺激后唾液淀粉酶活性低下及脾功能低下有关。
分子生物学
近年来，分子生物学的发展较为迅速，该学科从分子水平研究生物大分子的结构与功能，以此阐明生命现象的本质。目前，众多学者从细胞凋亡的角度探讨慢性胃炎证候的形成机制。任健等认为Bcl-2和Bax的改变可能是慢性胃炎肝郁证的生物学基础。徐珊等的研究显示慢性萎缩性胃炎不同中医证型与胃黏膜细胞增殖调控基因蛋白（PCNA、EGFR及C-myc）的表达存在一定的相关性。另外，还有学者探讨了水通道蛋白、三叶因子1和细胞间黏附分子1、环氧合酶-2、TFF1-MUC5AC-EGRFR及MEK/ERK相关通路等与慢性胃炎证候形成的关系。
基因组学
随着人类基因组测序工作的完成，越来越多的医学研究热点转移到了基因组学。目前对于证候的研究也已经达到了基因水平。陈蔚文等研究发现脾气虚证在营养物质代谢及免疫调节相关基因表达上明显呈下调趋势。杨泽民指出B3GNT1、ST、RAB等15个基因可能与脾虚证密切相关。陈晴清推测HLA-DQA1*0103基因可能是脾胃湿热证的易感基因，而HLA-DQA1*0601基因可能是该证的保护性基因，进一步说明脾胃湿热证存在着一定的免疫遗传学基础。
蛋白组学
蛋白组学以蛋白质组为研究对象，分析细胞内动态变化的蛋白质组成成分、表达水平与修饰状态，在整体水平上研究蛋白质组成与调控的活动规律。王忆勤等对慢性胃炎湿证患者的血清蛋白质谱进行分析，发现湿证患者的蛋白质表达谱质荷比为3.2、6.4和8.1D，出现高表达趋势。徐珊等欲通过蛋白表达调控的变化及其规律建立微观辨证指标体系，为证候的动物基因模型复制提供思路。王济国对患者唾液的蛋白质谱进行检测，初步筛选出了可用于临床病证结合诊断的特异性生物标记物，并探索建立了病证结合的诊断模型。
代谢组学
代谢组学是继基因组学、蛋白组学之后的第三大组学，它通过代谢物中所隐含的信息揭示生物学事件发生的原因和经过。因为其倾向于一系列事件的最终结果，因而更能够准确反映机体的状态，这点与强调整体性的中医学之间有明显的相似性。童宁宁对受试者的唾液进行代谢组学检测，发现湿热蕴脾证组患者的白氨酸、苯丙氨酸、丙酸盐等10种物质的含量与对照组比较有明显差异。郑丽红也认为脾气虚证和湿热蕴脾证患者唾液中的代谢网络与正常组存在明显差异：脾气虚证患者唾液中的钙、镁、磷、尿素氮、乳酸、乙醇含量明显增高，而钠明显降低；湿热蕴脾证患者唾液中的镁、磷、谷草转氨酶、甘油三酯、醋酸盐和丙酸盐含量明显增高等。
评价与建议
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关键词：台湾地区 基因组医学 科技计划
2000年人类基因组计划工作草图完成。次年2月，工作草图的具体序列信息、测序所采用的方法以及序列的分析结果公布。当时全世界的科学家都意识到一个全新的科技世纪已经开启，同时也认识到致力于基因组功能的研究已经是大势所趋。许多研究显示，人类的一般疾病与遗传疾病和基因变异有相当的关联。研究基因序列，使人类有机会对生命个体有更深的了解，除了可以搜寻疾病基因，进行研究预防、诊断和治疗的方法之外，同时也可以经由物种间的基因相互交叉比对，进一步了解环境与进化的关系。
随着对基因学研究的进展，科学家提出了一个医学研究的新概念――基因组医学。它是以人类基因组为基础，将生命科学与临床医学整合在一起，使基因组的研究成果迅速高效地转化并应用于临床医学实践，是后基因组时代最重要的研究方向。因为基因组研究不仅提供科学家们窥探自然，以及了解生命基础奥秘的方法，同时所衍生的知识，包括使用的技术（如基因芯片和生物信息技术等）与所开发的产品（如疫苗、诊断药剂和治疗医药等）都可以产生很高的经济价值，并有可能为生物技术产业拓展新领域带来曙光，世界各国无不视此为生物技术产业发展的重大机遇。
在当局的推动下，我国台湾地区也将生物技术及其相关领域列为了科技研发和产业化推动的重点领域。台湾“国科会”最先设立的6个“国家型”科技计划，即：“防灾”、“农业生物技术”、“电信”、“制药与生物技术”、“基因组医学”和“数字典藏”科技计划，其中三个计划项目都涉及生物技术相关领域，目的是通过加大对包括基因技术在内的生物技术发展的投入，从而在台湾创造出新的产业或者推动现有传统产业的升级改造。
一、台湾推动基因组医学“国家型”科技计划的背景
台湾“行政院”于1995年通过了《加强生物技术产业推动方案》，确定有关医、农等生物技术产业为政府全力推展的重点，并由“行政院科技顾问组”协同各部会进行横向整合组成生物技术产业指导小组。1996年举行的全台第五次科技会议将医学方面的生物科技推动列为主要议题，同时通过决议将基因医药相关的研究整合成跨部会的大型合作计划。为此，台湾“国科会”和“卫生署”于1998年起开始推动“基因医药卫生科技尖端研究计划”，整合台湾医学中心与研究单位的近百位科学家、医师投入“基因医学”研究行列，针对基因组基础研究、基因治疗、基因药物开发、遗传疾病、实验动物供应、环境毒理遗传基因与科技对伦理、法律、社会影响等进行研究。
台湾“国科会”于2002年设立基因组医学“国家型”科技计划（台湾称为“基因体医学”），2003年开始执行。该计划整合跨部会资源，由“国科会”、“经济部”和“卫生署”共同参与执行。计划的目标以基因组研究为基础，运用人类基因组序列中所隐含的知识，发展疾病预防、诊断与治疗技术，同时结合基础研究、动物模型测试、临床试验等技术，完成台湾基因组医学科技的开发，进而通过技术转移、业界发展等力量，建立具有国际竞争力的医学科技产业。计划的第一期为时三年（2003―2005年），主要目标是构建完善的基因组研究基础设施；计划第二期（2006―2010年）的目标是“集中资源，以特定疾病研究为导向，加速成果导入医学生物技术产业”。基因组医学“国家型”科技计划于2010年正式结束。
二、基因组医学科技计划概况
1.一期计划的总体情况
基因组医学“国家型”科技计划规划有短、中、长期阶段性目标。第一期计划执行期为三年，由“国科会”推动实施。计划第一期的目标着重于基因组研究的基础建设及自由探索基因组相关研究。规划范围则是包含：基因组医学、蛋白组学与结构基因组学、生物信息学以及伦理、法律、社会的影响（ELSI）四个领域。包括：探讨基因多形性与常见重要疾病感受性的相关性，鉴定及分析与台湾人体常见重要疾病相关的新基因，应用基因技术预防或治疗台湾人体常见重要疾病，开发新的基因科技进行基因组的分析与测序，开发新而灵敏的基因诊断试剂与治疗模式，评估基因科技对伦理、法律与社会的冲击影响，以及建立核心设施与研究团队等。目标推动如下：
（1）基因组医学：寻找三种疾病的10个分子目标；对无机砷的人类易感基因更进一层的了解；台湾人体特殊病毒的宿主易感/抵抗基因的鉴定；建立台湾地区特殊族群基因库及相关性状数据库；建立台湾人体疾病诊断用的遗传体数据库；建立特殊疾病的单核苷酸多态性（SNP）、蛋白质图谱等可作为未来临床诊断与个性化疾病诊断的参考；建立台湾人体疾病的相关基因及危险因子；建立台湾人体疾病的辅疗法；建立基因治疗临床试验使用的GMP/GLP设施；建立台湾人体疾病的动物模型3～5个；在ENU突变小鼠中发现3～5个疾病基因及其机转与导向化合物（Lead compounds）的筛选；及利用移植人类癌细胞和免疫细胞的NOD/SCID作人类治疗基因的功能鉴定。
（2）生物信息：结合基因组研究加速其进展，促进医学科技产业的发展；建立台湾人体重要疾病的基因医药数据库；建立人类遗传疾病并维护加值数据库；建立基因组知识经济基础；培养高质量的生物信息研发人才。
（3）蛋白组与结构功能：完成3个细胞膜蛋白的结构，有助于新药的开发；设立低浓度转录因子蛋白组的研究程序，作为医疗途径；建立3个逆境蛋白质，以及嗜热蛋白质的功能图；了解传染病有关的蛋白质；以台湾有关的细菌或病毒的蛋白组，发现新的蛋白质折迭模式。
（4）伦理、法律、社会影响：建立相关学术研究所需的基础架构，及国内外相关研究社群的互动网络；建立基因组医学科技的议题发展追踪与信息交换；建立基因组医学科技的意向调查与分析；建立基因组医学科技的学术论坛与社会教育；对基因科技发展及其在伦理、法律和社会方面所造成的冲击背景信息与讨论议题通俗化。
（5）核心设施：建立全台基因组医学高速核心设施及高科技研究团队，服务基因组研究计划；加速台湾研究计划执行效率。
（6）产学合作：开拓创新研究成果的知识产权，协助申请与维护专利权益；建立产学合作及GLP/GMP规格设施；加速进行癌基因/细胞治疗的临床试验；推动岛内基因与蛋白诊断产品的商业化发展；培育研发人才，促进产业活力。
2.二期计划的总体情况
为了聚焦并吸引产业界的投入，计划第二期设定的目标是：“集中资源，以特定疾病研究为导向，加速成果导入医学生物技术产业”；以台湾本地重要的四大疾病（肝癌、肺癌、高遗传性疾病与传染病）为聚焦主题，持续加强创新研发与基因组医学对伦理、法律与社会的影响，同时建设核心设施以支持基因组研究，提供基因组研究所必须的基础设施与技术，进一步加强与产业界和各国间的合作与交流，将本计划的研究成果迅速导入生物技术医疗产业，提升国际能见度。
计划第二期较第一期更具有整合性，加强了各行政主管部会的直接参与。“国科会”补助上游的基础研究计划，建设营运核心设施，提供必需的基础建设与技术支持；依据研究领域及导向，计划实施分为肝癌组、肺癌组、传染病组、高遗传性疾病组、创新研发组、伦理法律社会影响组（ELSI）、产学合作组及国际合作组。“卫生署”的重点在法规、遗传咨询、与国民健康相关的癌症、传染病以及中医药基因组相关研究，推动“肺癌基因组研究及临床应用”、“基因组医学的健康服务应用”、“建立台湾病原体基因数据库”、“中医药基因组相关整合性研究”及“建立严谨的基因组医学临床试验与相关产品的评估与审核机制”等五大研究项目，希望从法规及公共卫生层面，重要的卫生医药问题。“经济部”则从较具产业发展潜力的基因药物技术等方面进行规划，建立产业发展所需的重要环境，并同时以业界科专机制补助生物技术医药业者投入基因组相关研发与应用，以研发带动周边产业发展，创造生物医药产业经济效益。
各专业组的研究范围包括：
（1）肝癌组：寻找肝癌致病基因，研究开发检验试剂及检测设备，致力于早期诊断与治疗的成效，整合并建设台湾肝癌资料库技术平台，并延伸到乙型、丙型肝炎，以期成为未来亚洲最大的肝癌资料库。
（2）肺癌组：利用基因组学或分析流行病学等相关技术，进行肺癌遗传流行病学、药物基因组学等研究，探讨致病因子与肺癌转移机制，涉及个性化临床诊断与治疗策略，并利用已建立的肺癌临床研究网络提供防治肺癌的有效工具。
（3）传染病组：探讨肝炎病毒、登革热病毒、肠病毒、克雷伯氏肺炎杆菌及肺结核分枝杆菌的致病基因及致病机制，研究新颖的抗病毒策略，并结合“卫生署”行政单位，使研究成果落实到公共卫生领域以开展疾病防治。
（4）高遗传性疾病组：研究多种高遗传性疾病的致病基因（如精神性疾病、糖尿病、先天性心脏病、自闭症及代谢症候群等），建立公共卫生研究及公共卫生应用的互动管道，发展相关筛验工具及预防性医疗，增进民众健康。
（5）创新研发组：结合“基因组医学”、“蛋白组与结构生物学”、“生物信息学”，并鼓励其他具有创新性的研究，如系统生物学、肝细胞及中医药相关的基因组研究。
（6）伦理社会法律影响组：推动台湾有关人类基因资料库ELSI议题的研究，与欧美、亚洲地区学者进行学术交流与合作，共同打造基因组医学研究及其产业化所需的ELSI环境。协同行政机构建立台湾基因或遗传咨询机制及相关法规的订立与改革。
（7）国际合作组：鼓励岛内学者与其它国家研究学者在与基因组医学相关课题上开展研究合作，提升台湾基因医药领域的研究品质及国际能见度；通过科技交流，间接促进与国际制药或生物科技公司的实质性合作。
为提升生物技术产业的经济效益，加速基础研究成果商品化，基因组医学计划鼓励学界与业界的互动与合作，使业界即时掌握基因组医学研究的重要进展。为积极促进产学双方合作，与生技制药“国家型”科技计划合作进行“桥接计划”，整理并挑选具有产业发展前景的成果，进行专利及市场分析，进一步协助计划主持人研拟商业模式规划及取得知识产权保护。同时，由医药品查验中心针对研发所需的医药法规提供咨询，以解决商品化过程中所遭遇的问题，推动产业化的进程。
3.计划各阶段的执行结果
基因组医学“国家型”科技计划在致病基因的发现步骤、功能及致病机转的研究、开发疾病的动物模型、基因芯片技术、基因细胞治疗方法、疾病预防方法等方面都取得了明显的成效。
第一期计划的重要成果如下：
（1）砷与移行细胞癌的毒理基因组研究：证据显示二甲基砷酸盐（DMA）可能为膀胱癌的致癌砷种类，且细胞还原能力降低可能和致癌有关；建立体外培养及裸鼠膀胱癌形成模型，发现第九号染色体缺失及第四号染色体增幅现象；和砷代谢有关的砷输送蛋白基因OATP-2、MRP1及MRP2，呈现显著单一碱基多型性区域和膀胱癌相关基因，包括雄激素接受体及血红素氧化酵素-1，显示遗传多形性区域。
（2）肠病毒整合性计划：完成建构第一阶段肠病毒数据库，包含4，000多种从GenBank所收集的肠病毒序列及解析，并建立鉴定肠病毒71型的特异序列比对区域图谱；找出157种寄主易感基因，包括趋化激素接受体、细胞凋亡、干扰素及补体相关途径的基因；于细胞培养中显示可利用RNAi抑制病毒复制；TNF-α启动子的遗传多型性和肠病毒71型的易感有关。
（3）利用核磁共振技术，完成3个幽门螺旋杆菌蛋白质构造研究；建立高效能蛋白质表现系统；建立X光高分子结晶技术；以昆虫细胞─杆状病毒系统表现具活性的幽门螺旋杆菌蛋白质；鉴定出一种幽门螺旋杆菌的酸诱导蛋白质，可促进其生长及活动。
（4）中医药基因组相关研究计划：进行过敏性鼻炎患者中医寒热体质类型与基因及蛋白质表现、中医寒与热性体质实用药对细胞基因表现；收集完成病人相关数据、各种辩证指标记录的统计资料分析，并建立起基因的多样性分析模式。
（5）发现DNA甲基转移酶（DNMT）的过度表现与台湾地区“非小细胞肺癌”有关，且与许多抑癌基因5'CpG island过度甲基化、cytosine突变亦有关。
（6）完成正常人类肝蛋白组图谱的建立，及人类/小鼠胚胎干细胞蛋白组图谱的建立。
（7）基因药物开发完成多项活体外分析系统的建立，包括：重组腺病毒rAd/AGL载体病毒颗粒感染GSDIII病人初级培养细胞的方法、蛋白质转染系统、重组蛋白质AGL在细胞内的功能分析；完成腺病毒活体递送方法的建立与活体内分析系统，确认基因递送方法与递送载体在动物体内组织分布的相关性；并建立了活体内基因转录分析与蛋白质功能分析法，提供基因载体活体递送系统的基盘分析技术。
第二期计划的执行情况
基因组医学“国家型”科技计划第二期的规划延续了第一期的成果，第二期计划的重要成果如下：
（1）重要致病基因、蛋白质的发现
a.药物不良严重反应的基因：包括最常引起台湾人体发生致命药物过敏（史蒂文生琼森症候群）的抗颠痫用药（Carbamazepine）的危险基因，降尿酸药（Allopurinol）引发严重过敏反应的危险基因等。
b. 家族性肝癌的基因：乙型肝炎导致家族性肝癌的连锁相关分析，证实在第4对染色体长臂（4q）上，有1个基因座的LOD score在3.5。
c. 肺炎杆菌的致病基因：发现克雷伯氏肺炎杆菌，它是造成院内泌尿道感染、肺炎感染以及免疫机能不全病患肺炎、败血性休克的常见致病菌，还会造成菌血症，化脓性肝脓疡及脑膜炎等。
（2）关键动物模型的建立：先后建立了肝癌的动物模型、糖尿病致病动物模型、代谢疾病的动物模型、乙型肝炎的土拨鼠及基因转殖鼠模型等。
（3）肝癌、肺癌、高遗传、创新研发、ELSI五组研究成果
a.乙型肝炎病毒的HBx基因参与活化：男性荷尔蒙信息传递路径，经由活化基因的表现，可能增加肝细胞的癌化能力。未来将有可能就此信息传递路径，发现肝癌的重要标靶分子，而应用于临床预防或治疗上。
b.完成台湾肝癌病患（约800例）临床数据及组织样本的合成网创设，提供肝癌研究的共同资源库。
c.完成台湾人体肺癌病患临床数据库、组织、血液检体的收集，提供肺癌相关研究学者的研究共同资源。此外，发现的致病或转移因子，可应用于肺癌诊断、治疗、或预后评估等。
d.抑癌基因HLJ1的发现：抑癌基因（HLJ1）可预测肺癌病人存活及复发，本研究发现可应用于临床检验试剂、药物开发与生物技术服务相关产业。
三、核心研究设施的建设及相关产学合作计划
基因组医学“国家型”科技计划在管理过程中还增加考虑了相关核心设施的统一建设管理，以及促进产学合作。
本计划开始后就规划了相关核心研究设施的建设问题，对研究项目所需购置的高速、贵重仪器进行“整合资源”和“统一管理”，解决了重复购置、人员与管理等问题。为基因组研究所需的核心设施涵盖的领域包括了以下五项：动物疾病模型、表现型鉴定及造影核心设施，临床样品研究与组织库，基础基因组研究设施，蛋白组血与结构基因组研究设施，生物信息核心设施。
在本计划执行过程中，还在产学合作方面特别加以推动。如：符合台湾生物技术产业所需并且具有商品化潜力的技术和产品，包括药品、疫苗、检验试剂、生物医药技术、基因治疗方法、保健食品开发及基因咨询服务等；促进台湾生物技术信息发展的产业；办理产学合作计划的审查及后续项目追踪管理和考核；促进参与产学合作厂商对相关法规与知识产权的了解，利用产学说明会开展产学合作辅导；协助导入核心研究设施至产业界，提高业界的生物技术研发水平；协助推广本计划产生的优秀研究成果，营造学术界与产业界对话机会，扶助研究计划主持人所属机构申请与获得专利，协调与产业界完成技术转让事宜并建立与相关部会的良好合作与互动。
参考文献
[1] 罗勇.台湾科技计划的管理及其特点分析[J].科技管理研究， 2013（22）： 38-42
[2] 基因组医学“国家型”科技计划[EB]，http：//nrpgm.sinica.edu.tw/content.php？cat=agtc，（2013.1.10）
篇10
后基因组时代，网络提供了丰富的生物信息资源，网络资源已成为教学内容必要的补充。笔者结合免疫学知识的讲授，介绍相关的网络免疫数据库page=immunology)。网络资源的利用，延伸了课堂教学，开阔学生的学习思路，培养学生的参与意识。例如，在介绍免疫分子的同时，介绍国际免疫遗传信息系统，IMGT，)［12］。这是一个综合性免疫学数据库，收集了人和其它脊椎动物的免疫球蛋白(Ig)、T细胞受体(TCR)、主要组织相容性复合体(Majorhistocompatibilitycomplex，MHC)、免疫球蛋白超家族(IgSF)、HMC超家族(MhcSF)、免疫系统相关蛋白。笔者让学生在课后练习通过搜索IMGT结构数据库，获得Ig和MHC的二级与三级结构图、Ig-抗原肽复合物和MHC-抗原肽复合物的三级结构图。通过这些练习，帮助学生认识免疫分子如何与抗原相互作用。又如，讲抗原表位时，介绍了一些免疫表位数据库如免疫表位数据库。IEDB数据库不仅收集了已发现的所有B细胞表位和T细胞表位，而且提供免疫表位预测与分析服务。表位的准确预测对获取基于表位的高效抗体至关重要。笔者让学生在课后用IEDB网站预测蛋白质抗原表位。
免疫学原来很精彩
免疫学具有一定的理论深奥性、抽象性，素来被学生认为比较难学。后基因组学内容的补充，无疑使学生对免疫学的理解更加困难。照本宣科式的讲授方式是后基因组时代免疫学教学方法中的大忌。笔者通过采用讲故事、形象化讲解、探索过程的介绍、将免疫学知识与日常生活中的事物关联等方式，激发学生对免疫学知识的学习兴趣和对免疫学研究的激情，并加深学生对免疫学知识的理解。同时，注重学生科学精神的培养与科学素养的提高。讲故事式授课笔者在授课时，采用类似讲故事的方式，以环环相扣的问题引出各种涉及到课堂教学的内容。这些问题犹如一个个悬念，使学生听起来有所期待，并激发他们思考。这种不断提问、循序深入的方式增加了师生之间的互动和交流，缓解了以往填鸭式教学造成的学生课堂注意力无法持续集中、易疲倦的心理状态。下面以MHC为例说明。MHC是免疫学中难以理解但非常重要的概念。笔者在授课时将MHC的发现、生理功能、结构的研究等内容以时间为主线，采取讲故事的方式讲授MHC。早在20世纪初就已经发现组织不相容现象，即同一种属不同个体间组织移植会产生排斥反应。那么，MHC基因是如何发现的?MHC基因的发现，得益于免疫遗传学的发展。1936年，P．Gorer在小鼠移植瘤研究中发现了血型抗原Ⅱ，并发现该抗原与移植瘤移植排斥反应有关。Gorer将该抗原称为H-2抗原。1948年，G．C．Snell发明了人工培育同类系小鼠(Congenicmice)的方法，并用同类系小鼠确定了小鼠MHC基因座在染色体上的位置。不久，Gorer从英国Lister研究所不远万里来到Snell所在的美国缅因州Jackson实验室，利用Jackson实验室提供的近交系小鼠(Inbredmice)确定了H-2基因座在染色体上的位置。Snell意外地发现，小鼠MHC基因座与H-2抗原的基因座竟然是一样的，因此称小鼠主要组织相容性基因座为H-2。1958年，J．Dausset在人白细胞上发现了与小鼠H-2具有同样功能的人类的白细胞抗原，并命名人MHC为人白细胞抗原(Humanleukocyteantigen，HLA)。介绍MHC的发现后，顺理成章地介绍小鼠及人的MHC的分布、结构、定位、遗传特点。MHC是在组织器官移植的研究中发现的，但是组织器官移植是一种非自然现象，那么，MHC的生理功能究竟是什么呢?MHC基因复合体在适应性免疫应答中起重要作用。MHC递呈抗原肽激活T细胞的证据，最初来自于B．Benacerraf的研究。1963年，Benacerraf发现了免疫应答的基因(Immuneresponsegenes，Irgenes)。Ir基因与MHC基因座紧密连锁，并编码Ⅱ类H-2分子的α和β链。进一步研究发现Ir基因参与向辅T细胞递呈抗原，并在辅T－B细胞相互作用中发挥重要的作用。此外，MHC对细胞毒性T细胞(CytotoxicTlymphocyte，CTL)的抗原识别功能起限制性作用，称为MHC自身限制性。那么MHC自身限制性是如何发现的呢?1974年，两位博士后研究员R．M．Zinkernagel和P．C．Doherty在澳大利亚国立大学Curtin医学院邂逅相遇，因兴趣相投，决定合作研究T细胞对病毒的特异性。他们发现病毒感染小鼠后，激活的CTL不能杀伤未感染或被不同病毒感染的小鼠。此外还意外发现CTL只能杀伤带有相同H-2单体型的病毒感染细胞，而不能杀死感染同一种病毒但带有不同H-2单体型的靶细胞。这是由于H-2基因型控制了T细胞的抗原特异性。那么，MHC的特异性是如何决定的呢?1987年，P．J．Bjorkman等首先借助X射线晶体衍射技术弄清了人Ⅰ型MHC分子HLA-A2的立体结构。例如，在介绍抗体之前，先介绍抗体研究过程中一系列震撼人心的发现:1890年，E．A．vonBehring成功用含有抗白喉毒素的动物血清治疗白喉，开创现代血清疗法的先河;1897年，P．Ehrlich提出了抗体与抗原相互作用的侧链理论假说;20世纪20年代，M．Heidelberger和O．Avery发现抗体是蛋白质及抗原能被抗体沉淀;1937年，A．Tiselius发明了电泳技术，并通过电泳方法证明了抗体活性是存在于丙种球蛋白(γ球蛋白);1948，A．Fagreaus发现抗体是由B细胞产生的;1957年，F．Burnet提出了抗体形成的克隆选择学说;1959年，G．Edelman和R．Porter解析了抗体的基本结构;1975年，S．Tonegawa从基因水平阐明抗体多样性的遗传学基础;C．Milstein和G．Kohler发明了单克隆抗体技术，证实了Burnet的一个细胞克隆产生一种特异性抗体的假说。这些重大事件，见证了人们对抗体认识的不断深化、不断完善的过程。围绕这些重大发现，我们不光看到了大师们敏锐的观察力、丰富的想象力、强烈的怀疑和批判精神、震撼的创造力，也看到了大师们的冒险与探索精神。正是通过无数次艰难的探索，才建立了免疫学完整的知识体系，并造就了免疫学研究的辉煌。笔者认为，传授科学知识固然重要，但介绍人类探索科学奥秘的过程也非常重要。因为通过介绍知识探求过程，可以让学生感知科学探索历程的艰辛与漫长，对培养学生探索和创新精神、提高科学素养有积极作用。在讲免疫学知识探索过程时，还介绍了获得诺贝尔奖的免疫学研究成果。自从1901年Behring第一个获得免疫学诺贝尔奖到2011年B．A．Beutler，J．A．Hoffmann和R．M．Steinman获得第111界诺贝尔生理学或医学奖，免疫学研究一共创纪录地十七次获得了诺贝尔奖。通过介绍免疫学领域诺贝尔奖获得者及其主要成果，让学生了解免疫学的探索是一个充满巨大挑战与机会的领域，同时让学生感受到探索科学奥秘的乐趣和喜悦，从而激励学生从事免疫学研究的激情。与日常生活关联对与日常生活相关的知识，学生自然感到比较贴近，学起来也有兴趣。因此，授课时，注重将免疫学知识与学生生活实际相关联。这是比较容易做到的，因为没有一门基础课像免疫学那样与人体的健康密切相关。例如，免疫细胞的介绍比较枯燥无味。为了提高兴趣，介绍血常规化验单，让学生明白掌握免疫细胞的分类与功能对看懂血常规化验单有帮助。又如，介绍Ⅱ型超敏反应前，先提出:新生儿黄疸与新生儿溶血症是怎么回事?并指出，要揭开新生儿溶血症的秘密需要学习Ⅱ型超敏反应发生机制。又如，如果直接介绍MHC，学生可能会感到陌生，但对器官移植的排斥反应比较熟悉。因此在讲MHC前，先提问:器官移植的排斥反应是怎么回事?并指出接下来讲授的内容就是为了帮助学生从理论上理解这个现象。这样，激发了学生学习MHC的兴趣。
小结
