分子生物学的前景范文
时间：2024-01-04 17:41:58
导语：如何才能写好一篇分子生物学的前景，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
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。
篇2
关键词：临床分子生物学检验；实习带教；实习生
近年来，随着分子生物学理论的发展和技术的成熟，利用分子生物学技术作为医学检验的重要检测手段，已广泛应用于检验学科的各领域[1]。目前，全国多家医院已建立了临床基因扩增检验实验室，不仅有力地推动了检验医学从细胞水平向分子水平、基因水平的发展，也为本科生临床分子生物学的实习提供了良好的平台。我院于2002年建立了临床基因扩增检验实验室，于05年开展检验系本科生的临床分子生物学带教实习。作为一名教师，从起步时的摸索阶段到如今的发展阶段，对学生如何尽快牢固掌握分子生物学在临床检验实践中的应用深有体会。在此，将对多年带教工作中的经验以及发现的问题进行总结和分析，希望能够为今后提高教师带教质量和保证学生实习效率给以借鉴。
1 制定带教计划和管理制度
新学年新生进入实验室之前，应根据学校制订的检验专业学生的实纲拟定学生实习计划并制订相应的规章制度。实习计划主要是明确学生在临床基因扩增检验实验室实习期间的要求和学习内容以及实习进程；规章制度主要包括实习生管理制度和考勤制度。同时教师需要对临床分子生物学检验工作必备的理论知识和专业知识提出具体的要求，强调理论联系实际在临床应用中的重要性。并在实习结束时做好考核记录，以便及时发现带教中的问题和不足，进一步改进带教方法，同时为学生实习综合考评提供依据。
2 岗前教育
实习生进入实验室时，应先介绍科室概况，人员结构、设备配置、工作特点。并对职业道德进行宣传教育，强调以人为本，树立以患者为中心，全心全意为人民服务的宗旨。同时也应加强法律意识的学习，增强法制观念，防范医疗纠纷和医疗差错的发生，以保证临床工作的顺利进行。教师应以身说法，通过平常工作中的经验，给学生讲述可能引起医疗纠纷的细节，并告知学生由于自己工作失误将会给医院、科室以及个人所带来的不良后果。
分子生物实验室的建立是有一系列严格要求和制度建立起的，所以在入科前，应要求学生仔细阅读实验室编写的质量管理手册，其中包括实验室管理文件、标准操作程序（standard operation proceed，SOP）和生物安全手册，让学生充分了解分子生物学实验室分区要求及各区的工作制度、传染病防治、实验室废物处理以及生物安全防治[2]。最后，详细介绍实验室各种仪器设备的使用说明和日常保养，并让学生养成登记各种记录的习惯。
3 细致观察，奠定实验基础
实习期的前3d可拟定为观察期，让学生带着问题去观察老师的工作，老师也可以在日常工作中遇到难点和疑点问题时，向学生提出适当的问题。学生回答问题时应让他们畅所欲言，老师再根据回答问题的情况结合解理论知识和老师的实践工作经验，给予学生正确答案，最终解决问题。同时，学生在几天的观察中熟悉了解临床基因扩增检验实验室的整个工作流程，为接下来的动手操作打好基础。
4 培养动手能力，增强质量控制意识
临床分子生物实验是一个繁琐复杂有序且细致的工作，从标本接收、血清分离、DNA提取、扩增分析到报告发送每一个环节都不得有误。且DNA扩增是成次方倍数增加的，所以为得到更精准的结果，就必须有较好的质量控制[3]。在实际工作中，许多教师会担心学生操作时出错， 凡事亲力亲为， 这样减少了学生动手机会， 独立操作能力得不到更好的发挥，失去了实习的真正目的。因此，我们在工作中应该尽量给学生创造机会，相信学生能力大胆放手让同学动手，但必须做好指导和监督工作。耐心的指导学生操作，即时纠正学生的错误，并由浅入深地讲述相关的理论知识和操作技能。同时，签发报告也是一个不能忽略的环节，每一张报告单都影响着每位患者的诊断治疗，要培养学生认真负责，一丝不苟的工作作风。从每个标本的接收、分检、患者信息的录入、检验、结果审核、报告签发、结果保存等每个环节都要细心认真有强烈的责任心，千万不能张冠李戴，不能有一丝的疏忽，否则将可能造成不可挽回的损失。
5 注意教师带教方式和态度
教师的带教效果依赖于教师的个人素养和教师对专业知识的掌握程度。教师在工作中应该严谨求实，一丝不苟，养成良好的工作生活习惯，起到为人师表、严以律己的表率作用。教师应该不断学习新知识、新技术，掌握该学科的最新动态及前沿，不断提高自己的业务水平。在带教的过程中多交流多沟通，取得学生的信任理解支持。这样，学生对你所带教的专业就会产生浓厚的学习兴趣，从而提高学习的积极性。在进行临床带教学习时， 教师要注意说话的语气及态度，不能因为学生刚开始工作不熟练或因临床工作繁重而对学生不耐烦，从而打击学生的积极主动性， 甚至伤害学生自尊。使得学生对带教老师的反感、憎恨或对抗而无情绪认真实习工作，导致实习质量严重下降。
6 存在的问题
由于开设的临床分子生物学实习刚刚起步，带教经验尚有不足，在整个带教过程中，因检验工作频繁琐碎， 且检验工作量不断加大，教师忙于应付日常的检验工作，使得带教时间和精力不足，从而忽视了对实习学生的理论讲授和操作示范， 使学生看得多，实践动手操作少，从而使其独立思考就更少。加之检验系学生分子生物学的理论基础较差，在实验室实习时间有限，导致实习期结束后学生不能完全熟练掌握分子生物学的临检技术[4]。总之，临床分子生物学检验实习带教目前还处于摸索和实践阶段，教师要不断提高自身业务素质，不断探索、实践总结，把带教工作开展得更有生气、更有效果。
参考文献：
[1]吕建新.分子诊断学在检验医学中的应用前景[J].中华检验医学杂志，2005，28（2）：137 139.
[2]周静，高丽枫，刘青妍. 分子生物学检验技术教学方法改革初探 [J]. 赤峰学院学报， 2012， 28（2）：213-214.
篇3
关键词：分子生物学；植物抗性基因；基因组
生物学研究正进入一个前所未有的新时期。大量数据、信息的获得，使得生物学研究各领域均有很大转变，其中包括植物抗性基因的研究。目前基因组研究已开始对植物生物学产生深远的影响，再过数年，人们将从当前的描述性研究很快过渡到从已有的大量数据信息中提出假说，经计算机模拟分析，最后针对性地设计实验来验证新的基因分析方法。实验将不再仅仅是分析基因――基因、蛋白质――蛋白质的相互作用，而是将获取大量的RNAs，蛋白质和相关代谢物等数据。
1 植物抗性基因研究现状
1.1 植物自身抗性基因以等位基因系和基因簇形式存在
经典遗传学研究表明，在不同植物品系的同一基因位点上可能具有等位基因，这些等位基因对各种病原具有不同的特异性。此外，抗性基因往往在某一特定区域成簇存在。事实上，在特定的染色体区域常常不能分辨抗性基因位点上真正的等位基因和有关联的成簇基因。利用具有不同抗性基因的植物进行杂交可以澄清这一问题。
1.2 植物抗性基因的作用机制
Flor是第一个在植物和病原中同时研究抗性遗传的植物病理学家，他研究亚麻和亚麻锈病病菌之间的相互作用。通过这些研究，他提出了基因对基因假说。研究表明，植物和病原的遗传组成和一株植物成功地进行防御是密切相关的。植物―病原相互作用的专一性是由病原的一个显性无毒基因产物和植物抗性基因产物间相互作用来决定的。因此，这两个产物之间特异识别是植物抗性作用的基础。这种识别触发了进一步的生理防御作用并导致超敏细胞死亡和对病原具有毒性的分子的积累。
1.3 植物抗性基因克隆
植物抗性基因的克隆目前主要采用转座子标记和定位克隆的方法，迄今为止，用这2种方法已克隆出22种抗性基因，其中用定位克隆方法得到16种，用转座子标记法得到6种。最近，有人又提出利用抗性基因类似序列（resistancegeneanalogs）通过PCR来特异扩增抗性基因的方法。
1.4 转基因改良植物胁迫耐性的困难及改进措施
尽管转基因改良植物胁迫耐性已取得一些进展，目前仍存在以下困难：目的产物表达量不够或时空表达不协调；目的产物翻译后修饰（加工或折叠）不适当，影响功能表达；目的酶所催化的代谢反应前体物质不足；细胞内目的酶活性受制于pH、温度及盐离子浓度等因素；有些目的表达产物对宿主细胞产生毒副作用等。进一步改进措施有以下几方面： ①选用来自近缘物种的目的基因；②构建高效表达体系；③表达产物的胞内区域化；④增加目的酶催化的前体物质含量；⑤目的产物翻译后修饰的调控；⑥抑制目的产物的副效应。
2 植物抗性基因研究趋势
基因的研究是指在许多基因同时存在的基础上对多个基因同时进行研究，分析各自与它们之间的结构与功能的相互关系。因而它至少涉及3个相关领域：结构基因组――主要关心DNA碱基序列水平上的基因结构；比较基因组――寻找种内、种属间产生基因结构差异的分子基础，以期获取与目的性状相关的基因；功能基因组――着重研究基因与其表达产物及功能活性的调控关系。结构基因组是其它领域的基础，比较基因组为功能基因组研究提供等位基因，蛋白质组则是在蛋白质水平上分析基因表达的功能基因组研究的派生分枝。生物信息学是在前面3者研究的基础上，获取、整理、综合分析提取大量已有复杂生物数据的新学科，对相关学科的研究有很大的推动作用。
基因组学（Genomics）的出现，使生物学研究进入一个新的时期，即由仅对一个基因的研究转向在基因组规模上同时对大量基因的结构和功能进行系统的研究。无论从思想上还是技术方法上，基因组学已经影响生命科学的各个领域，植物的抗逆性研究也不例外。利用基因组学的方法，不但可以挖掘大量的抗性基因，对其功能进行详细的研究，而且有助于全面理解植物的抗逆机理，为利用遗传工程提高植物抗性提供基础。
以基因组为研究对象的基因组学是常规的以基因为对象的分子生物学研究的一次飞跃。已有报道说明，基因组学方法在植物抗逆研究中的应用处于起步阶段，但随着基因组学研究的发展，我们获得大量与抗逆性有关的序列信息和生物功能信息，从而对植物抗逆复杂性会有更全面的理解。植物的抗逆性能往往不是由单基因决定的，而是由一系列相关的直接或间接作用的基因形成一个复杂的调控网络。在这个复杂的调控网络中，任何一个环节都可能是至关重要的。因而对植物抗逆性的提高，尤其对一些属数量性状的抗逆性，仅靠转移一个基因得到耐逆植物有一定的难度，转入一系列基因也许是必需的，即利用基因组工程，而不只是基因工程来提高植物抗性。基因组学的研究为植物抗逆遗传工程提供大量的全新基因，从而为抗逆育种提供了更广阔的前景。
3 展望
我们正经历一个快速发展的阶段，与几年前相比，已有许多那时想都不敢想的工具与能力。目前已开始从单个抗性基因的鉴定克隆转移到抗性基因表型的全面分析。可以预测，在不久的将来，不用通过实验鉴定，我们在计算机上通过序列比较和功能模拟分析，就能预测新克隆的抗性基因的功能。大规模的新方法、新技术的应用，将为我们获取新抗性基因并使之变成可操作利用提供机会。
参考文献
1 阎隆飞，张玉麟.分子生物学[M].中国农业大学出版社， 1997
篇4
一、人类基因组计划与基因组学
在荣膺1962年诺贝尔生理学医学奖的沃森(JamesDeweyWatson)、克里克(FrancisHarryComp?tonCrick)和威尔金斯（MauriceHughFrederickWilkins),于1953年发现DNA双螺旋结构之后。相继于1958年和1980年罕见地两次荣获诺贝尔化学奖的桑格（FrederickSanger),先后完整定序了胰岛素的氨基酸序列和发明很重要的DNA测序方法，这些划时代的杰出成就于20世纪后半叶完全“打开了分子生物学、遗传学和基因组学研究领域的大门”。于是20世纪80年代形成了基因组学，在随后20世纪90年代人类基因组计划实施并取得很大进展后，基因组学取得了惊人的长足进展。
基因（gene)是DNA(脱氧核糖核酸）分子上具有遗传特征的特定核苷酸序列的总称，系具有遗传物质的DNA分子片段。基因位于染色体上，并在染色体上呈线性排列。基因不仅可以通过复制把遗传信息传递给下一代，还可以使遗传信息得到表达。例如不同人种之间头发、肤色、眼睛、鼻子等不同，是基因差异所致。基因是生命遗传的基本单位，不仅是决定生物性状的功能单位，还是一个突变单位和交换单位。由30亿个碱基对组成的人类基因组，蕴藏着生命的奥秘。
基因组（genomes)是一个物种的完整遗传物质，包括核基因组和细胞质基因组。即基因组是生物体内遗传信息的集合，是某个特定物种细胞内全部DNA分子的总和。显然原先只关注单个基因是远远不够的，应当深入研究整个基因组，于是产生了基因组学。
基因组学（genomics)是专门从分子水平系统研究整个基因组的结构（以全基因组测序为目标）、功能（以基因功能鉴定为目标）以及比较（基于基因组图谱和序列分析对已知基因和基因的结构进行比较）的分支学科。基因组学着眼于研究并解析生物体整个基因组的所有遗传信息，突出特点是必须以整个基因组为研究对象，而不是只研究单个基因；同时还要研究如何充分利用基因在各个领域发挥作用。基因组学概括起来涉及基因作图、测序和整个基因组功能分析的遗传学问题。这门分支学科交叉融合了分子生物学、计算机科学、信息科学等,并以全新视角探究生长与发育、遗传与变异、结构与功能、健康与疾病等生物医学基本问题的分子机制，同时提供基因组信息以及相关数据系统加以利用，进而解决生物、医学和生物技术以及相关产业领域的有关问题[3]。基因组学的主要目标包括认识基因组的结构、功能及进化规律，阐明整个基因组所涵盖遗传物质的全部信息及相互关系，为最终充分合理利用各种有效资源，以提供预防和治疗人类疾病的科学依据。
人类基因组计划（humangenomeproject，HGP)的确立和实施极大地促进了基因组学的发展。人类基因组计划的提出，可追溯到寻求新方法解决日本广岛长崎原子弹幸存者及其后代的基因突变率检测低于预期问题。1984年12月美国能源部资助召开的环境诱变和致癌物防护国际会议,第一次提出测定人体基因和全部DNA序列，并检测所有的突变,计算真实的突变率。1985年6月，美国能源部正式提出了开展人类基因组测序工作，形成了“人类基因组计划(HGP)”的初步草案。历经几年酝酿与论证，1988年美国国会批准拨款，支持这一被誉为完全可以与“曼哈顿原子弹计划”、“阿波罗登月计划”并列相比美的宏伟科学计划。1990年正式启动后，陆续扩展成为美国、英国、法国、德国、日本和中国共同参加的国际性合作计划。2000年人类基因组工作框架图（草图）完成，是人类基因组计划成功的标志。
HGP这项规模宏大，跨国家又跨学科的大科学探索工程。旨在测定组成人类染色体（指单倍体）中所包含的30亿个碱基对所组成的核苷酸序列，从而绘制人类基因组图谱，并且辨识其载有的基因及其序列，达到破译人类遗传信息，解码生命奥秘，探索人类自身的生、老、病、死规律，揭示疾病产生机制以提供疾病诊治的科学依据。截至2005年，人类基因组计划的测序工作已经完成，但基因组学等研究工作一直在不断深人和扩展。例如，2006年启动了肿瘤基因组计划力求揭示人类癌症的产生机制以及癌症预防与治疗的新理念。当下已经迈进后基因组时代，从揭示生命所有遗传信息转移到在分子整体水平上对功能的研究（功能基因组学）。21世纪的生命科学以新姿态和新方法阔步向着纵深发展，同时有力推进了基础与临床医学、生物信息学、计算生物学、社会伦理学等相关学科的蓬勃发展。为促进这些相关学科及其应用的更好发展，尤其推动在人类健康与疾病、个性化医疗、农业、环境、微生物等诸多领域的广泛应用，自2006年以来巳经召开了十届国际基因组学大会（ICG)。第10届国际基因组学大会于2015年10月在中国深圳举行,特别就临床基因组学、生育健康、癌症、衰老、精准医疗、人工智能与健康、农业基因组学、合成生物学、生命伦理和社会影响、相关组学及生物产业等热点问题进行深人研讨，展现了相关组学的旺盛活力。
二、转录组学、蛋白质组学、代谢组学等与基因组学相辅相成
基因组学作为研究生物基因组的组成，组内各基因的精确结构、相互关系及表达调控的科学，又必须从系统生物学角度与方法，着眼于整体出发去研究人类组织细胞结构、基因、蛋白质及其分子间相互作用，并通过整体分析研究人体组织器官的功能代谢状态，从而才能更有效地探索解决人类疾病发生机制及其诊治与保健问题。
虽然人类基因组图揭示了人类遗传密码，而对生命活动起调节作用的是蛋白质。基因组研究本身不能体现蛋白质的表达水平、表达时间、存在方式以及蛋白质自身独特活动规律等。因此，自从基因和基因组学问世以后，分子生物学的组学大家庭中，不断延伸分化形成了相互密切关联的转录组学（tmnscrip-tomics)、蛋白质组学（proteomics)、代谢组学（metabo-lomics),以及脂类组学（lipidomics)、免疫组学（lmmu-nomics)、糖组学（glycomics)、RNA组学（RNAomics)等,这些相互密切关联的组学构成丰富的系统生物学以及组学生物技术基础。
转录组学是一门在整体水平上研究细胞中基因转录情况以及转录调控规律的分支学科。也即转录组学是从RNA水平研究基因表达的情况。转录组即一个活细胞所能转录出来的所有RNA的总和，是研究细胞表型和功能的一个重要手段。可见在整体水平上研究所有基因转录及转录调控规律的转录组学，乃是功能基因组学研究的重要组成部分。
蛋白质组（proteome)是指一个基因、一个细胞或组织所表达的全部蛋白质。而蛋白质组学研究不同时间、空间发挥功能的特定蛋白质及其群体;从蛋白质水平上研究蛋白质表达模式和功能模式及其机制、调节控制及蛋白质群体中各个组分。蛋白质组本质上指的是在大规模水平上研究蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白与蛋白相互作用等，由此获得蛋白质水平上的关于疾病发生，细胞代谢等过程的整体而全面的认识。基因组相对稳定，而蛋白质组是动态的概念。研究蛋白质组学是基因组学研究不可缺少的后续部分,也即生命科学进人后基因时代的特征。
代谢组学的概念源于代谢组，代谢组是指某一生物或细胞在一特定生理时期内所有的低分子量代谢产物。代谢组学则是对某一生物或细胞在一特定生理时期内所有低分子量代谢产物同时进行定性和定量分析的一门新分支学科。代谢组学以组群指标分析为基础，以高通量检测和数据处理为手段，以信息建模与系统整合为目标的系统生物学的一个分支。继基因组学和蛋白质组学之后新发展起来的代谢组学，是借助基因组学和蛋白质组学的研究思想，对生物体内所有代谢物进行定量分析，并寻找代谢物与生理病理变化的相对关系。基因组学和蛋白质组学分别从基因和蛋白质层面探寻生命的活动，而实际上细胞内许多生命活动是发生在代谢物层面的。因此有研究者认为“基因组学和蛋白质组学告诉你什么可能会发生，而代谢组学则告诉你什么确实发生了”。所以，代谢组学迅速发展并渗透到诸多领域，例如疾病诊断、医药研制开发、营养食品科学、毒理学、环境学、植物学等与人类健康密切相关的各领域。
三、放射组学在交叉融合中应运而生
2015年是伦琴发现X射线120周年，正如简明不列颠百科全书所评价：X射线的发现“宣布了现代物理学时代的到来，使医学发生了革命”W。近40多年来计算机科学技术的交叉融合，以X射线透射开始并不断拓展许多种类型的医学成像技术，又经历了数字化革命而呈现出跨越式发展。数字化医学影像学已经成为现代医学不可或缺的重要手段和必不可少的组成部分。医学影像学在保健査体、疾病预防、疾病筛査、早期诊断、病情评估、治疗方法选择、康复疗效评价等，以及生命科学研究方面发挥了越来越大的不可替代作用。随着多排螺旋CT、双源CT、能谱CT、磁共振成像（MRI)、单光子和正电子计算机断层显像（SPECT与PET)、图像融合一体机成像(PET/CT等等）诸多影像医学新设备、新技术、新方法层出不穷，医学影像学巳经从结构成像发展到功能成像，又迈向分子影像学的新阶段。尤其进人21世纪后，分子影像学方兴未艾地蓬勃发展，已经成为分子生物学的重要手段。当前数字化医学影像学所形成的大数据又密切关联到相关基因组学，应运而生了放射组学（radiomicsV）。如果说20世纪驱动医学影像学的发展主要是依靠物理学和计算机科学技术、电子工程科学技术等，而21世纪则迫切需要与医学、分子生物学（包括基因组学等诸多组学）等相关学科进一步深人交叉融合相辅相成。
放射组学（亦有称之为影像组学）、分子影像学完全是与基因组学、蛋白质组学等相关组学彼此关联并相互促进而不断发展的。整合各种技术实现运用影像学手段显示人体组织水平、细胞和亚细胞水平的特定分子,并能反映活体状态下分子水平变化，从而对其生物学行为在分子影像层面进行定性和定量研究，无论在人体保健与疾病的诊断治疗，或者在药物研究开发，以及在基因功能分析与基因治疗研究等方面，都凸显了巨大优势和良好前景。
包含分子影像学的数字化医学影像学迅速发展，可提供越来越丰富的多层次医学影像数据资料，显然必须加以深度发掘并充分利用这些极其庞大的数字化信息。通过放射组学研究，解码隐含在医学影像信息中的因患者的细胞、生理、遗传变异等多因素共同决定的综合影像信息，并客观且定量化将其内涵呈现在临床诊治、预后分析的整个过程，这无疑会成为临床医学具有重大意义的革命。应运而生的放射组学，就是致力于应用大量的自动化数据特征化算法将感兴趣区域（regionofinterest,R0I)的影像数据转化为具有高分辨率的可发掘的特征空间数据。数据分析是对大量的影像数据进行数字化的定量高通量分析，得到高保真的目标信息来综合评价肿瘤的各种表型（phenotypes),包括组织形态、细胞分子、基因遗传等各个层次。例如近期文献报道，放射组学可揭示肿瘤预测性的信号，能够捕获肿瘤内在的异质性，并与潜在的基因表达类型相关联。
美国的国家癌症研究所（NationalCancerInstitu?te,NCI),已经建立量化研究网络（quantitativere?searchnetwork,QIN)，旨在共享数据、算法和工具，以加速影像信息量化的合作研究网络U5]。他们将放射组学的建设及应用框架分为5部分:①图像的获取及重建;②图像分割及绘制；③特征的提取和量化；④数据库建立及共享；⑤个体数据的分析。当然这些均是很有挑战性的工作。
放射组学通过标准化的图像获取以及自动化的图像分析等,能为疾病的诊断、预后及预测提供有价值的信息。近期的研究还提示放射组学能有效预测不同患者中的肿瘤基因异质性等，可见放射组学有着广阔应用前景。四、发展相关组学更好共促精准医疗
从基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学等2直到新形成的放射组学，均是在相关学科交叉融合中，当条件与时机发展到一定程度而瓜熟蒂落催生。
这些相互关联的组学全部都兼备着学科分化以及整合的特色。学科交叉融合根据发展需要分化催生出4新分支，而所有这些组学分支学科又都从系统生物学角度出发，注重对形成的分支学科自身整体开展研I究。正是如此辩证统一的现代科技发展特点，如同DNA的螺旋结构一样在不断深化中而螺旋式上升，7推动科学技术向更深层次和更高水平发展。
篇5
关键词：化学 生命科学 生物科学
中图分类号：O-31 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）10（c）-0164-02
众所周知，化学是自然科学的基础，它贯穿于人类活动与环境的相互作用之中，与能源、材料、环境和人类生活紧密相连。随着现代科学技术的发展，化学又渗透到与人类健康密切联系的生命科学领域，而成为21世纪最富有拓展力和生命力的科学领域之一[1]。因此，化学又被称为是生命科学的语言。
1 化学在传统学科中的地位
化学被称为“中心科学”，在“数理化天地生”六门传统科学中的占据重要地位。什么是“化学”呢？化学是自然科学的一种，是在分子、原子层次上研究物质的组成、性质、结构与变化规律，创造新物质的科学。
化学不仅是重要的基础科学之一，也是一门以实验为基础的科学。化学作为基础学科在自身快速的发展的同时，也推动了其他学科和技术的发展。例如，核酸化学的研究成果使今天的生物学从细胞水平提高到分子水平，建立了分子生物学;对地球、月球和其他星体的化学成分的分析，得出了元素存在的规律，发现了星际空间有简单化合物的存在，为天体演化和现代宇宙学提供了实验资源，还丰富了自然辩证法的内容。在新物质的创新性研究中，要想得到精确的物质结构必须进行精准的化学实验。在我国古代，道家为寻求长生不老药炼制“不老仙丹”，甚至希望能“点石成金”，这些听起来似乎有些不可思议，但从理论上来讲，他们却成了研究物质化学变化的先驱。前人所用的研究方法即是“实验”法，只是限于当时科学和技术的发展水平，对物质组成的了解和实验技术的掌握尚不足，导致这些开创性的研究工作成为后人的“笑谈”。随着科技和人类认知的发展，作为我国四大发明的“火药”被发明。据记载，“火药”是炼丹的副产品。此外，陶器和玻璃的发明与制作都是古人在长期的生产活动中，利用化学反应进行的实践活动。著名化学家拉瓦锡，早在200多年前就用定量试验的方法测定了空气成分。这些在客观上为化学学科的建立积累了研究基础。
2 生命科学的研究范畴及发展前景
2l世纪是信息与生命科学的时代。那么，何为生命科学呢？生命科学是研究生命现象及其规律的科学。虽然至今学界对于生命的概念仍未有清楚的认识，但基本上，生命具有与化学成分同一性的特征，具备严整有序的结构，能够自我新陈代谢并产生应激性和运动等特征[2]。
就生命科学的起源而言，它并不是近代才产生的。在人类出现文明的初期，生命与非生命的差异就被人类认识到，并开始对生物进行观察、描述，留下了大量的材料。17世纪以前，由于科学技术水平的限制以及神学对人们思想的禁锢，古老的生物学始终停留在观察和描述阶段。到18世纪，伴随自然科学的发展，生物学的积累已经达到了一定程度，对生物进行分门别类的研究成为主要课题。19世纪，随着物理学和化学的发展，新技术被不断应用于生物研究，使生物学由描述性的学科发展成为实验性的学科。1838―1839年，德国植物学家施莱登和动物学家施旺分别通过对植物和动物细胞的研究，提出了细胞学说。这一学说的提出，使生命科学的研究由宏观水平深入到微观水平，对于揭示生命运动规律起到了不可估量的积极作用。1865年，遗传学的奠基人孟德尔发现了生物性状遗传的两个基本定律，标志着遗传学的诞生。20世纪初，美国遗传学家摩尔根在基因概念的基础上，进一步提出了基因定位于染色的基因学说，生物学的发展出现了质的飞跃。
到20世纪后半叶，生命科学在分子生物学领域取得了前所未有的突破。具体表现在学科分支细化和深化，各近代学科间的交叉加强，从而产生了一系列的边缘学科。如研究基因及其表达的分子遗传学，研究生物大分子的结构与功能、生物体内化学变化的生物化学等等。20世纪70年代以后，生物工程、克隆技术、PCR技术构成了现代生物技术的核心。
3 化学对生命科学的贡献
3.1 化学学科分类及研究内容
按照学科分类，现代化学包括无机化学、有机化学、物理化学、分析化学与高分子化学等五门学科。
无机化学研究的是除碳氢化合物之外的一切物质;有机化学研究的是所有的碳化合物;物理化学是应用物理的原理、方法研究化学的现象以便用数学的语言定量地描述化学的有关信息;分析化学是定性确定各种物质的组成、结构以及定量表示物质组分的含量;高分子化学是研究高分子化合物合成和反应的学科，包括各种聚合反应理论，新的聚合和改性方法、高分子基团反应等。
3.2 化学对生命科学的贡献
3.2.1 无机化学与对生命科学的贡献
早期化学领域的研究无不是以无机化学为基础的。如法国的拉瓦锡、英国的玻意尔和道尔顿、俄国的门捷列夫等，他们的研究都是以无机物质的变化、反应和性质为研究对象的。20世纪发展起来的各化学理论也是从研究无机物质的结构和价键开始的。无机化学在自身发展的同时，与其他学科的交叉与融合进一步加强。无机化学与生命科学交叉使人们不仅仅关注技术配合物与生物大分子相互作用及其模拟，而且从活性分子、活体细胞和组织等多个层次研究无机物质与生命体相互作用的分子机理，热力学和动力学平衡、代谢过程，同时，更加关注生物启发的无机智能材料在生物体自修复、生物信息响应和传导及生物免疫体系构筑中应用的研究[3]。
3.2.2有机化学对生命科学的贡献
有机化学学科是现代科学技术的重要基础学科，并已渗透到生命科学领域。有机化学在揭示物质结构的本质的同时，促进了生命科学等相关学科和边缘学科的发展，同时，生命科学又为有机化学的发展提供了丰富的研究内容。生物的多样性使有机化学的研究充满了活力，有机分子的生物功能也充分反映了两学科之间的同源和紧密联系。20世纪60年代，我国科学家在世界上首次合成了具有生物活性的蛋白质―― 牛胰岛素，随后80年代又合成了酵母丙氨酸转移核糖核酸，这是在揭示生物体生命过程的化学本质上取得的重大成就。
20世纪后半期，复杂生命现象的研究进入分子水平。从DNA的双螺旋结构到人类基因组计划，有机化学的理论和方法在生命科学的发展中起了重要作用。美国著名生物化学家、诺贝尔生理学和医学奖获得者阿瑟・科恩伯格指出：“现今分子生物学的成就其实属于化学”，“生命实际上是一个化学过程”，“人类的形态和行为就如同它的起源，它与环境的相互作用和它的命运一样，都是由一系列各负其责的化学反应来决定的”。可见，有机化学在生命科学的发展过程中起着非常积极的作用。
3.2.3 生物化学对生命科学的贡献
19世纪以来，化学理论和技术介入到生物学领域，建立起“生物化学”这一新学科。生物化学是的主要任务是了解生物的化学组成和它们的化学活动。生物化学从早期对生物总体组成的研究，进展到对生物的各种组织和细胞成分的精确分析，使得生物学研究逐渐从宏观的描述水平深入到微观的分子水平，极大地促进了生物科学的发展。
生命科学基础研究中最活跃的前沿包括：生物化学和分子生物学、细胞生物学、发育生物学、神经生物学、免疫学、生态学。由这些前沿引伸出的核心问题的探索包括：生命的起源，物种和生态系统的进化，遗传发育及其在基因组和表观基因组层面的调控、蛋白质的分类、结构与功能、细胞信号转导行为与脑的认知等[4]，这些核心问题都包含着急待解决的化学问题。生命科学和生物技术的研究与开发也成为了当今世界最为活跃的科技领域。
4 结语
生命活动的基础是生物体内物质分子运动，有学者认为可以“把生命理解成化学”。虽然，生命过程不能简单地还原为简单的化学过程，但研究生命过程的化学机理，从分子层次上来了解生命问题的本质，揭示生命运动的规律，将会对人类认识生命提供基础。作为本科学生，不仅要学习化学知识与技能，更重要的是通过学习过程训练科学方法和思维，培养科学精神和品德。
参考文献
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篇6
关键词：医学检验 进展 临床
医学检验是一门多学科交叉，相互渗透的新兴学科。近年来，随着科学和医疗卫生事业的发展，人们对疾病的认识越来越深入。为了准确诊断疾病，为临床治疗提供科学依据，检验工作者必须做出更准确的检验结果协助临床诊断和鉴别诊断各种疾病。医学检验范围十分广泛，其中有临床生化检验、临床微生物检验、免疫学、寄生虫学、形态学、血清学检验。
1医学检验的进展
1.1分子生物学技术的应用。分子生物学的进展给检验医学带来了巨大的变化，使得检验医学也从细胞水平进入了分子水平。将分子生物学技术应用到临床检验诊断学，对疾病诊断深入到基因水平，称为基因诊断。基因诊断技术主要包括核酸分子杂交技术、聚合酶链式反应（PCR）技术、基因多态性分析技术、单链构象多态性（SSCP）分析技术、荧光原位杂交染色体分析（FISH）技术、波谱核型分析（SKY）技术以及蛋白质组技术等。
1.2生物芯片技术。基因芯片的概念现已泛化到生物芯片、微阵列、DNA芯片，甚至蛋白芯片。基因芯片集成了探针固相原位合成技术、照相平板印刷技术、高分子合成技术、精密控制技术和激光共聚焦显微技术，使得合成、固定高密度的数以万计的探针分子以及对杂交信号进行实时、灵敏、准确的检测分析变得切实可行。
1.3流式细胞仪的应用。流式细胞仪（FCM）有别于普通细胞计数仪的方面在于它不仅能够进行细胞计数和简单的三分群或五分群，而且能够对细胞亚型进行检测。临床上，FCM主要应用于免疫学和血液病学方面。它克服了传统免疫技术难以准确定量的不足，可应用于外周血T淋巴细胞亚群的测定，对器官移植后的排斥反应进行监测；用于肺泡灌洗液中T淋巴细胞亚群的测定，能够快速、准确的测定细胞表面抗原的表达，为多种肺部疾病的诊断和发病机制提供重要信息。FCM还可同时检测T细胞总数、Th细胞和Ts细胞，结果准确、报告迅速，国外已用来进行HIV的常规检测。FCM在血液病方面主要是对白血病进行分型，可以克服传统免疫荧光镜检法中人为因素的干扰和细胞计数少等造成的误差，使之更为快速和精确。FCM还可进行淋巴瘤的免疫分型、白血病微小残留病变和化疗效果监测、骨髓移植和干细胞移植的监测等。用FCM检测活化血小板表面受体是近来血栓研究的一项重要技术。
1.4发光免疫分析技术。临床上，发光免疫分析技术主要应用于甲状腺疾病相关免疫检测、生殖内分泌激素检测、心肌蛋白的检测和贫血指标的检测等。该技术以其灵敏度高（可达10～18mol/L）、检测速度快、操作简便、所使用试剂对人体无危害的优点，成为非放射性免疫分析技术中最具有发展前景的方法之一。
1.5现场即时检验。随着急救医学的发展，在急诊科对危重患者的救治中快速检验很有必要。这种需求刺激了相关科学和技术的进步，给予了现场快速检验的新生。
1.6细菌耐药检测。由于抗生素的普遍使用，临床病原菌对抗生素的耐药情况越来越严重，并出现了ESBL、MRSA等广谱耐药菌。因此，尽早选择敏感的抗生素对控制感染和节约医疗成本至关重要。临床微生物室不仅需要分离鉴定感染标本中的病原菌，而且应该进行药物敏感实验，为临床医生选择抗生素提供依据。
1.7自动散射比浊分析的应用。散射比浊分析仪主要检测的是血浆、体液中的特定蛋白系列，包括免疫球蛋白系列、补体系统、急性时相反应蛋白系列、炎性反应蛋白系列、载脂蛋白系列、尿微量蛋白系列和小分子药物等。这些蛋白成分的检测，可为临床提供有效的病理生理指标，作为临床诊断、判断治疗效果和分析预后的依据。
2医学检验的临床应用
临床生物化学检验和试验数据主要用于：①揭示疾病的基本原因和机制，如动脉粥样硬化，糖尿病及代谢性疾病等；②根据发病机制，建立合理治疗，如针对苯丙酮尿症患者给予低苯丙氨酸饮食；诊断特异性疾病，如利用肌红蛋白、肌钙蛋白诊断心肌梗死；③为某些疾病的早期诊断提供筛选试验，如测定血中甲状腺素和促甲状腺素用以诊断新生儿先天性甲状腺机能减退症；④监测疾病的病情好转、恶化、缓解或复发等，如利用肝功能试验对肝脏疾患进行诊断和治疗监测；⑤治疗药物监测。即根据血液以及其他体液中的药物浓度，调整剂量，保证药物治疗的有效性和安全性；⑥辅助评价治疗效果，如测定血中癌胚抗原含量监测结肠癌的治疗效果；⑦遗传病产前诊断，降低出生缺陷病的发病率。
临床微生物学是检验医学的亚专业之一，其综合了临床医学、病原生物学和免疫学、临床抗生素学和医学流行病学等几方面的知识和技能，对感染性疾病进行快速、准确的诊断，密切结合临床提出及时有效的治疗方案，防止微生物产生耐药性和医院内感染的发生。
3 医学检验的局限性分析
3.1 非连续性的检验与疾病的不断变化性之间存在矛盾。检验是一时的行为、是非连续性的反映，所检查的结果只表现了疾病的瞬间；始终难以消除的是检验所具有的点的表现力与疾病变化的线的连续性之间的矛盾。因此，绝不能将检验的结果看成是疾病变化的全过程。
3.2 同一项检验结果有可能是这种病也可能是那种病。如果检验出来的症状与患者所患疾病是相一致的，那么根据检验的结果诊断疾病就不会出现差错，但往往存在同一项检验结果为多项疾病所共有的情况，X光线表现的特征就可见于完全不同的疾病。
3.3 医学检验的危险性。因病理检验需从患者身体摘取病变组织，因而危险性会时常降临，除非患者有严重的病情，离开这些检验结果就难以弄清病因，这样才能进行病理检验。
4总结
医学检验是医疗科技高度发达的情况下临床医师在诊断疾病过程中所依赖的重要手段，但鉴于检验结果的影响因素复杂多变。因此，需要提高检验师、护士和临床医师的责任意识和专业技术水平是医疗机构利用现代医疗科技正确诊断和治疗疾病的重要途径。
篇7
关键词:植物药材;ITS序列;DNA条形码鉴定
中图分类号:R285.5 文献标识码:A 文章编号:1673-7717(2010)04-0737-02
[FQ(9。25,X-W]
收稿日期:2009-11-26
基金项目:国家科技部资助项目(2005DKA21004);辽宁省教育厅资助项目(2009A496)
作者简介:许亮(1978-),男,辽宁沈阳人,讲师,博士研究生,主要从事中药生药的教学与科研研究。
通讯作者:康廷国(1955-),男,山东寿光人,教授,博士研究生导师,研究方向:中药品质评价与中药新药开发研究。Tel:041187586028,Email:kangtg@lnutcm.省略。
ITS(internal transcribed spacer)是核糖体DNA上的内转录间隔区,位于18S 和26SrDNA 基因之间,被5.8S 基因分为两段即ITS1和ITS2,见图1。ITS 区包括5.8S rDNA 在内的总长度为600-700bp,其中5.8S rDNA 的长度非常保守,一般为163bp 或164bp ,ITS1和ITS2 的长度也比较保守,但核苷酸序列变化较大,可以提供丰富的系统学信息。ITS1和ITS2作为非编码区,受外界环境因素的影响较小,承受的选择压力较小,进化速度较快,核苷酸序列变化较大,且其变异以相互独立的点突变为主,是rDNA中的中度保守区,可为属以下水平的研究提供较丰富的变异位点和信息位点的系统学信息。这使ITS序列十分适宜进行各种分子操作,已成为最广泛的应用于被子植物系统发育和进化研究的核基因标记之一,并取得了一系列重要进展[1-3]。
图1植物核糖体DNAITS的基本结构
1 ITS序列与植物DNA条形码鉴定的关系
DNA条形码(DNA barcoding)是利用一段标准的DNA序列作为标记来实现快速、准确和自动化的物种鉴定,类似于超市利用条形码扫描区分成千上万种不同的商品。已成为生物物种鉴定的新方向,受到世界40多个国家130多个组织中传统生物分类学家、分子生物学家和生物信息学家等多学科专家的关注。加拿大动物学家Paul Hebert首先倡导将条形码编码技术应用到生物物种鉴定中,他对动物界11门13320个物种的线粒体细胞色素C氧化酶亚基(Cytocheome c oxidase Ⅰ,COⅠ)比较分析,提出可以采用单一的基因片段来代表生物种,作为物种的条形码[4-5],因此他被称为DNA条形编码之父。但由于COⅠ基因在植物中的进化速率远慢于在动物中的进化速率,对于大多数植物不适合作为DNA条形码鉴定的编码基因。
ITS序列在被子植物中的长度变异很小,ITS1和ITS2的长度均不足300bp,PCR扩增及测序简单易行,特别是PCR直接测序法的诞生,极大地推动了ITS在被子植物科内,尤其是近缘属间及种间关系研究中的应用,成为系统与进化植物学研究中的重要分子标记[6],随着现代分子生物学技术的迅猛发展,使在分子水平上快速准确地鉴定中药材成为可能,应用ITS序列作为植物类中药材的DNA条形码,为有效遏制各种假冒伪劣药材提供了极为有力的先进的技术支持。
中药材鉴定方法如基原鉴定、性状鉴定、显微鉴定、理化鉴定、色谱法鉴定等,在中药材鉴定和评价其质量研究中发挥了重要作用,但随着现代分子生物学技术的快速发展,涌现了多种中药材DNA分子鉴定技术,DNA条形码技术具有4个显著的特点:①DNA 条形码直接利用DNA序列进行物种的鉴定,基于生物的基因型,具有独一无二的可重复性;②DNA条形码序列具有通用性,在不同物种之间具有可比性,在全球物种鉴定中可以形成统一的标准,也更利于对植物系统进化的研究;③DNA 条形码只需一对或几对通用引物;④在技术发展成熟的基础上,根据DNA 条形码鉴定技术设计生产“便携式中药鉴定分析扫描仪”,任何人可以实时完成物种鉴定工作[7]。
作为DNA条形码的编码基因应符合以下标准:①具有足够的变异性以区别不同的物种,同时具有相对的保守性;②必须是一段标准的DNA序列来尽可能的鉴别不同的种群;③应该包含足够的系统进化信息以定位物种在系统中的位子;④应该具有高度的保守性以便于通用引物的设计;⑤应该足够的短以便于有部分降解的DNA的扩增[8]。对于动物来源的药材可以根据COI基因设计通用引物,而对于植物来源的中药材ITS序列可以作为候选的编码基因。
2 ITS序列在中药材鉴别上的应用
由于ITS 区域具有较多的碱基信息,在长度上具有较好的保守性,因此该片段特别适合于属、组级的系统发育和分类研究。尤其能为中药材的分子鉴定提供依据。毛善国等[9],车建等[10]分别通过ITS序列的测定进行了番红花及其混淆品的有效鉴别研究。刘春生等[11]通过基于核DNA ITS序列对细辛药材的基源及分子鉴定进行了研究。闫坤等[12]通过ITS序列对地黄属种间的亲缘关系进行了研究。马玉花等[13]对中国不同地区的杜仲rDNA的ITS序列进行了分析测序。蔡金娜等[14]对中国不同地区的蛇床进行了rDNA ITS序列分析。宋葆华等[15]对中国苋属nrDNA的ITS序列分析并对其系统学意义进行了研究。武莹等[16]通过ITS序列鉴别了5种习用柴胡。郝明干等[17-18]采用rDNA ITS的序列分析对中药材白花蛇舌草进行了有效的分子鉴定。赵志礼等[19]进行了山姜属中药草豆蔻和益智nrDNA ITS区序列的测定。赵等[20]综述了核rDNA ITS序列在植物种质资源鉴定中的应用。赵志礼等[21]综述了核糖体DNA ITS区序列在植物分子系统学研究中的具有重要的价值。唐先华等[22]进行了睡莲类植物ITS nrDNA序列的分子系统发育分析。陈生云等[23]用nrDNA ITS序列探讨狭蕊龙胆属及其近缘属(龙胆科)的系统发育。李国强等[24]对中药蓼大青叶及其伪品的nrDNA ITS区序列进行了测定分析。ITS序列在生物学、分子生态学、生物进化的研究领域有着广泛的应用,陈士林等[7]学者认为植物来源的中药材可以根据rDNA ITS序列作为该药材的DNA条形码进行生物鉴定等。
3 基于ITS序列的植物类药材鉴定研究前景展望
随着分子生物学的飞速发展,人们将会对ITS区序列及其植物分子系统学价值有更广泛深入的研究。对于以ITS序列不能明显鉴别的植物药,可以通过与18S rDNA,叶绿体matK、rbcL和trnH-psbA等多个标记基因联合应用进行。目前植物总DNA的提取方法已比较完善,可从长期贮存的标本中进行提取、扩增与测序,使中药材的分子鉴别在方法学上得到保证。以ITS序列为编码基因,进行植物类药材的DNA条形码鉴别及进一步设计生产使用“便携式中药鉴定分析扫描仪”,必将前景广阔。
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篇8
关键词：微生物；血栓；溶栓药物
心肌梗死、动静脉血栓栓塞等心血管疾病是造成全球人口死亡的主要原因之一。目前临床上使用的溶栓药物主要是组织型纤溶酶原激活剂、尿激酶等纤溶酶原激活剂。尽管应用广泛，这些药物价格昂贵、对纤维蛋白的特异性较低、出血危险等限制了这些药物的使用，因此有待开发更为理想的溶栓药物。微生物是溶栓药物的重要来源，其种类繁多、代谢产物多样化、生长周期短、生产成本低等特点，为筛选新型溶栓活性物质提供了丰富的资源。
1 几种重要的微生物源溶栓药物
1.1链激酶 1949年研究人员从β-溶血链球菌的发酵产物中发现链激酶（Streptokinase， SK），其分子量为47kD，由414个氨基酸组成，是最早应用于临床的溶栓类药物。SK通过与纤溶酶原以1：1的比例结合成SK-纤溶酶原复合物，然后暴露活化位点，激活纤溶酶原成为纤溶酶，从而进行血栓溶解。临床应用表明SK有效且冠状脉开通率高，但因具有天然的抗原性而时有严重的免疫反应发生，且极短的半衰期极大的影响药效作用的发挥。
1.2 葡激酶 葡激酶（Staphylokinase， SaK）是由溶源性金黄色葡萄球菌分泌产生的一种由四种纤溶酶原激活因子构成的蛋白质家族，分子量均为16.5kD。SaK在血浆中同样是与纤溶酶原形成复合物，激活纤溶酶原成为纤溶酶并溶解血栓。大量动物血栓模型实验显示， SaK溶解动脉血栓的效果要明显优于SK。SaK具有极强的纤维蛋白特异性，当无纤维蛋白或血栓时，SaK-纤溶酶原复合物很快被2-抗纤溶酶灭活而不激活纤溶系统。虽然到目前为止尚未见SaK引起过敏反应的报道， 但SaK来源于细菌，仍然有着潜在的免疫原性。
1.3纳豆激酶 纳豆激酶（Nattokinase， NK）是在纳豆发酵过程中由纳豆枯草杆菌产生的一种丝氨酸蛋白酶，由Sumi等在1987年发现。NK的分子量为27.7kD，在pH6～12.5的范围内稳定，热稳定性好，甚至在酸性环境下酶活也不会完全丧失，并已经从枯草杆菌中获得了其基因aprN。在临床实验中，口服NK胶囊能明显缩短优球蛋白溶解时间。NK具有纤溶活性外，还纤溶酶原激活剂，对交联纤维蛋白有很强的水解活性，但对纤维蛋白原却并不敏感，所以不易引起出血。基于NK来源于食源性微生物，无任何毒副作用，原料来源丰富，因而有很大的开发价值。
2 来源于其他微生物的溶栓药物
2.1来源于链霉菌的纤溶酶 链霉菌是多数抗生素生产的重要菌种，次级代谢产物丰富，可同时分泌多种蛋白酶，且为非致病菌，因此研究该种菌产生的活性物质具有重要的实际意义。
中国医学科学院筛选到产多种纤溶活性成分的链霉菌Y4051，并分离出了单亚基多肽链蛋白酶SW-1，可以直接降解纤维蛋白和纤维蛋白原，但不具有纤维蛋白特异性，可能造成系统性纤溶，因此在使用上受到一定限制。Chitte等2由链霉菌SD-5分离出来一种纤溶酶原激活剂，其相对分子量为35kD，最适pH值和温度分别为8和55°C，它的一大优点是在工业上有可能在较低的成本下进行大规模生产。鞠秀云等3从链霉菌XZNUM00004发酵液中纯化得到丝氨酸蛋白酶SFE1，其相对分子质量为20kDa，最适pH和最适温度分别为7.8和35℃。SFE1纤溶活性高且有耐热的优点，能够快速水解纤维蛋白原的三条链。Mander等4分别从三株链霉菌菌株CS624、CS684和CS628发酵液中分离得到三种纤溶酶FES624、FP84和FP28，其中FP28的相对分子质量为17.6kDa，是目前为止报道的链霉菌产生的最小的纤溶酶，可在两小时内分别水解纤维蛋白原的三条链，体外动物实验表明其具有很好的溶栓活性，在未来可发展成为有前景的溶栓药物。Uesugi等5从链霉菌中得到一种丝氨酸蛋白酶SOT，体外实验结果表明，SOT的纤溶活性是纤溶酶的18倍，同时也具有纤溶酶原激活剂活性。SOT能够迅速水解纤维蛋白原的A（-和B（-链，与纳豆激酶具有纤溶协同效应，可作为一种有效的溶栓剂用来进行血栓的治疗。
2.2海洋假单胞菌产生的溶栓活性物质 海洋微生物具有耐高压、噬低温、耐盐等生理特性，被认为是获取具有新型理化性质物质的又一重要来源。刘晨光等从海洋假单胞菌中提取得到一种分子量21kD的纤溶酶，最适pH值和最适温度分别为8和50℃，且该酶具有降解苯甲酰-L-精氨酸乙酯盐酸盐的活性。对于该酶还需对其结构、催化特征以及毒理药效作用等作进一步研究，为进一步开发为新药和发酵工业生产提供科学依据。
2.3其他 天津科技大学分离出一株中国根霉 12#，刘晓兰等利用紫外线-氯化锂复合诱变的方式，得到酶产量较出发菌株提高32.9%的稳定高产正突变株，并通过固体发酵分离纯化得到分子量为18.0kD的纤溶酶，有直接降解纤维蛋白和纤溶酶原激活剂的的双重溶栓作用。Wodeuk等6从芽孢杆菌CK-114的发酵产物中分离纯化得到了枯草激酶CK，其分子量为28.2kD，最适pH值为7.0，且热稳定性较好，具有纤溶活性和促纤溶活性。目前CK已在许多动物模型中表现出较理想的体内溶栓效果。此外Lee等7还从密环菌发酵物中分离到具溶纤作用的金属蛋白酶，分子量为21kD，其最适pH值和温度分别为6和 33°C，能有效水解纤维蛋白原。
3 分子生物学研究
目前国内外正致力开发新一代溶栓剂，如用蛋白质工程手段分子改造，通过定点突变或改变相关结构域等手段提高对纤维蛋白的特异性、延长半衰期以及发展导向性溶栓功能等。
1992年Nadamura等8确定了纳豆激酶的基因序列和 氨基酸序列，为从基因工程角度提高纳豆激酶的产量和活性提供了可能。2003年彭勇等克隆了豆豉溶栓酶基因，又将α-淀粉酶启动子及信号肽与豆豉溶栓酶基因前肽及成熟肽序列融合，并将纯化标签His-Tag与豆豉溶栓酶基因融合，通过金属亲合柱进行纯化，简化纯化步骤，提高回收率。不同溶栓酶间存在很高的同源性，解析这些酶的空间结构并用生物信息学确定酶的功能氨基酸，可通过定点突变改造基因以提高酶比活和纤维蛋白特异性。利用 DNA 重排等定向进化手段来改造纤溶酶， 将可以提高纤溶酶产品的功效。
4 结论及展望
随着现代生物化学与分子生物学的发展，人们越来越关注微生物产生的溶栓活性物质，对产生大量蛋白酶的微生物进行筛选，并进行分离纯化、功能研究与开发，以及通过不同的分子生物学手段对蛋白酶结构及基因进行改造，重组表达出优化溶栓物质，降低副反应，获得工业化大规模生产，将成为这一领域今后的研究方向。
参考文献：
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篇9
关键词：药物筛选;分子印迹技术;高通量筛选技术;生物芯片技术;生物信息学技术
药物筛选是应用适当的方法和技术根据特定的目的对药物进行优选的过程。药物的种类很多，从大量的药物中找出对特定疾病有针对性治疗作用的药物是个复杂的过程。传统的药物筛选一般是采用生物学方法，也就是将药物与相应的病原作用，能够有效抑制病原生长或对已有病原有杀灭作用的即为有效药物。然而对于由病毒或细菌引起的具有强传染性的疾病此种方法是一项既繁琐，危险性大又对实验条件要求极高的工作。因此，应建立非生物学方法来替代传统生物学方法。所谓的非生物学药物筛选方法即在不接触传染性病原的情况下进行药物筛选。筛选的方法可以是间接的筛选药物，如分子印迹法、生物信息学法;也可以是获得病原的相应结合靶点来选取有效药物，如高通量筛选技术和生物芯片技术。本文将对非生物学药物筛选方法进行简要综述[1]。
1分子印迹技术
分子印迹技术也叫分子烙印技术或分子模板技术(molecularimprintingtechnique,MIT)，是一种模拟抗原与抗体相互作用的人工生物模板技术。分子印迹聚合物(molecularlyimprintedpolymers，MIPs)也就是由分子印迹技术制备出来的，具有高效、稳定、使用寿命长等优点。在对映体和异构体的分离[2，3]、固相萃取[4，5]、缓控释给药系统[6]、临床药物分析、膜分离技术[7]、模拟酶催化[8]、化学仿生传感器[9]等领域中MIPs都展现了良好的应用前景。MIPs的制备过程为：①在溶剂(致孔剂)中将模板分子和功能单体按照一定比例混合后一定条件下进行反应，通过共价键或非共价键作用形成可逆的模板分子-功能单体复合物;②加入交联剂、引发剂，使模板-功能单体复合物通过聚合反应在模板分子周围形成高交联的刚性聚合物;③将模板分子(印迹分子)从聚合物中洗脱解离出来，这样在聚合物的骨架上便留下了一个对模板分子有“预定”选择性的识别空位。空位中含有精确排列的与模板分子官能团相互补的由功能单体提供的功能基团[10]。分子印迹聚合物中的空位和模板分子形状、大小完全一样,从而实现对模板分子的特异性识别。印迹聚合过程如图1所示[11]。MIT具有分子识别性强、固定相制备简便快速、操作简单、性质比较稳定(耐酸碱、耐高温、高压等)、溶剂消耗量小、模板和MIPs都可以回收再利用等优点。
应用分子印迹技术，根据已筛选出的对相应病原有抑制作用的化合物作为模板建立生物法替代筛选模型。一方面可以避免与病原的直接接触，增强安全性;二是可以在普通实验室进行实验，实验条件要求低;三是有针对性的选择有效药物成分，缩短了筛选时间和实验强度;四是精确有效筛选。如中草药含的化合物结构类型多样，含量悬殊且许多成分是未知的，因此从中分离纯化有效成分是一项费时费力的工作，而且容易丢失微量的有效成分。为了尽快从中草药中寻找出高效的实体药物及各配方的有效成分，以及将中药推向国际市场并从中发现疗效显著的符合欧美市场要求的新药，就可以应用分子印迹技术来达到这个目的。谢建春等[12]以骆驼蓬种籽中抗肿瘤活性化合物哈尔满作为模板,用非共价键法制备了对哈尔满结构类似物哈尔明及哈马灵具有强亲和性的分子印迹聚合物。分离鉴定了骆驼蓬种籽甲醇粗提物中所含的哈尔明及哈马灵两种抗肿瘤活性成分。此实验结果说明了通过分子印迹技术能够有效地对中草药活性成分进行分离。实验还说明了通过分子印迹亲和色谱与质谱联用可以分离鉴定复杂成分中有效成分。这对于筛选已知药物的结构类似物无疑是种简单快速安全的方法。
2高通量药物筛选技术
高通量药物筛选(highthroughputscreening,HTS)是20世纪80年代后期发展起来的一项快速寻找新药的技术。筛选的对象是药物作用靶点，根据待选样品与靶点是否相互作用来判断待选化合物的生物活性。高通量药物筛选技术涉及自动化控制技术、细胞生物学技术、药理学实验技术、分子生物学技术和管理技术以及计算机计算等。随着各学科的发展及相应技术的成熟[13]，高通量药物筛选技术凭借其自动化操作系统和微量灵敏的检测系统，使其筛选速度快、规模大、用量小实现一药多筛。
高通量筛选的体外模型通常有分子水平模型和细胞水平的模型，分子水平模型主要分为受体模型、酶筛选模型和离子通道筛选模型。细胞水平药物筛选模型是以细胞功能为基础的筛选模型。各种模型筛选的原理有3个方面，一是待选化合物与靶点的作用。多数情况下药物与靶点相结合从而产生治疗作用。其作用原理如同受体-配体相互作用。可以与相应受体结合的化合物就有可能是有活性的成分;二是待选化合物对酶活性的影响。生物体内的许多生理生化反应都必须有酶的参与，加入待测化合物的同时测定酶的一些指标，以指标的变化为依据来评价化合物的作用。此种模型相对易于检测，被普遍使用;三是待测化合物对细胞的作用。通过化合物的筛选，了解整体细胞对化合物作用的反应。靶向细胞因子、生长因子、离子通道和G-蛋白耦联受体(GPCR)在细胞水平上的功能性检测中都取得了成功的进展[13]。(i)复合物化(ii)聚合(iii)去模板分子a.模板分子b.聚合前复合物c.聚合后复合物d.模板分子去除后的聚合物图1分子印迹聚合过程示意图据统计高通量药物筛选技术每天可以对数以万计的样品化合物进行筛选，应用得最多的是组合化学库。我国中药资源丰富，许多资源尚未开发。有部分中药及组方治疗作用明确，但大部分作用机理尚不清楚。从而限制了中药的发展及国际化的要求。由于中药有效成分具有多靶点的作用特点，故天然产物库的建立将为高通量药物筛选提供更多更全面的化合物[14，15]，同时中药有效成分的作用机理也会明确。罗弟祥等[16]用PTP1B(蛋白酪氨酸磷酸酶1B)抑制剂高通量筛选模型对17940个植物提取物和其组分进行了筛选，阳性率为2.85%[17]。另外针对肿瘤、2型糖尿病[18]、神经系统疾病、免疫系统疾病和感染性疾病等相关靶点明确的疾病，已经逐步建立和完善了以高通量分子筛选模型为初筛的筛选体系。随着生物化学、分子生物学、细胞生物学、蛋白质组学及基因工程等学科的发展，疾病的发病机理越来越明确。特别是对于一些病毒和病菌，它们的致病靶标也越发的清晰。只要针对相应的靶标进行筛选，就能够很快找到相应的有效药物，这样就可以减少操作的危险性，避免与相应病原直接接触，同时也加快了药物的筛选速度及筛选的精确性[19]。曹鸿鹏等[20]以神经氨酸酶(NA)为抗流感药物的作用靶点建立可用于高通量药物筛选的模型来筛选NA抑制剂，初筛发现12个化合物对流感病毒神经氨酸酶有可重复的抑制活性。高通量药物筛选过程是从药物作用靶点水平筛选药物即只是停留在分子细胞水平，而药物的作用多数是要全面分析。由于药物经过体内循环代谢到达靶点时的浓度及代谢物药效是有变化的，所以必须在筛选之后进行相应的组织器官和整体动物水平的药物筛选来确定药效。
3生物芯片技术
生物芯片(biochip)是指采用光导原位合成或微量点样等方法，将大量生物大分子如核酸片段、多肽分子甚至组织切片、细胞等生物样品以阵列式有序地固化于支持物(玻片、硅片、聚丙烯酰胺凝胶、尼龙膜等载体)的表面，组成密集二维分子排列，然后与已标记的待测生物样品中靶分子杂交，通过特定的仪器对杂交信号的强度进行检测分析来判断样品中靶分子的种类和数量[21]，从而实现对细胞、蛋白质、DNA以及其它生物组分的检测，把生化分析系统中的样品制备、生化反应和结果检测3个部分有机的结合起来，具有快速、高通量、高信息量、平行化、集约化、微型化、自动化、成本低、污染少、用途广等特点[22]。
生物芯片包括基因芯片、蛋白质芯片、芯片实验室(微全分析系统)、细胞芯片以及组织芯片等。另外根据原理还有组件型微阵列芯片、通道型微阵列芯片、生物传感芯片等新型生物芯片。药物通过不同的靶点作用于组织细胞，直接或间接地影响细胞内基因的表达及蛋白质的生成。通过对用药前后两组样品进行表达谱生物芯片检测，就可以反映出该药物作用后相应组织或细胞中基因表达谱及蛋白质等的变化，从而揭示药物的作用。生物芯片技术可以寻找药物靶标、进行毒理学研究、研究药物处理细胞后基因的表达情况、药物分析、中药研究、指导临床个体化用药、抗药性研究、建立生物技术平台等[23]。
托娅等[24]研究基因芯片筛选抗肿瘤血管生成中草药的相关基因，实验结果显示利用基因芯片技术可从基因水平解释中药的作用机制，为新药的开发提供理论依据。LiX等[25]采用微流体芯片技术检测中药成分对白血病细胞的早期细胞毒性，结果表明用此法不但能够缩短药物筛选的周期、降低实验成本而且还能解决传统技术中遇到的颜色和化学干扰问题。生物芯片技术使高通量药物筛选的单靶点单模型模式转变为同时对多靶点进行筛选的新模式，逐渐形成了超高通量药物筛选的概念。由于生物芯片体积小，包含的药物作用靶点多，从理论上讲，生物芯片技术和高通量药物筛选技术相结合，不仅可同时对大量化合物进行生物活性筛选，而且可同时对大量药物作用靶点筛选。随着分子生物学的发展而建立起来的分子水平的药物筛选模型，可以从更深入的层次评价药物的作用，从而可以为许多疑难病症提供新的治疗途径和方法。应用生物芯片大规模的筛选研究可以减少大量的动物试验，缩短药物筛选所用时间，增强实验过程中的安全性，从而带动药物的研究和开发。
4生物信息学技术
篇10
关键词：生物技术；创新；应用；发展
中图分类号：FQ81文献标识码：A
一、生物技术的基本特征
生物技术也称生物工程，它是在分子生物学基础上建立的、为创建新的生物类型或新生物机能的实用技术，是现代生物科学和工程技术相结合的产物。具体而言，生物工程技术包括转基因植物、动物生物技术、农作物的分子育种技术、纳米生物技术、重要疾病的生物治疗等；基因操作技术包括人类功能基因组研究、重要动植物功能基因组研究等；生物信息技术包括生物信息的获取与开发、加工与利用，以及结构基因组和蛋白质组学研究、药物筛选、小分子药物设计等；创新药物和产业化开发上，将重点建立完善的药物筛选体系、研制重要药物品种、实验室建设、药物制剂技术等。生物技术有五个方面的特征：
1、大科学工程研究方式的出现。20世纪八十年代中期开始的基因组的研究，使得生物技术的研究从作坊式转而进入了大科学的运作方式。基因组研究以人类基因组为代表，其研究对象是一个非常复杂的系统，要在整体上破译遗传信息，不可能用以前零敲碎打的方式，而是采用了其他学科的一些运作方式，包括大规模、高通量、信息化的工业运作方式。由于人类基因组计划对产业的巨大带动作用，引起实业界浓厚的投资兴趣，投资量逐年递增。
2、精细分析和广阔综合的统一。生物技术在分子、细胞、组织、器官、整体乃至群体的多层次、全方位研究，以及生物技术与数学、物理学、化学、信息科学的前所未有的整合，使得很多生命系统复杂问题的解决出现了可能。
3、科学进步和技术革命互为因果。生物技术的每一次突破，都与技术革命相关，科学与技术之间的界限也是越来越模糊了。
4、基础与应用的结合。生物技术与医学、农学有着不可分割的联系，是这些应用学科的基础，也能从应用学科中获取基础研究的源头活水。很多重大社会需求的问题会构成揭示自然规律的一些重大科学工程的出发点，如对艾滋病、肿瘤、人口控制、抗病虫植物等方面的研究。
5、产业化的速度大大加快。各种生物技术的发展，使得生物技术基础研究到实现产业化的距离较之以往大大缩短。
二、生物技术的创新前景
世界生物技术在21世纪的发展取决于技术平台的宽度和高度，预计未来将形成几个新的生物技术平台，这些平台的建立，将使生物技术的发展令人难以预测。
生物技术已有三个平台，即DNA重组、细胞培养和DNA芯片，已经取得了相当成果，培育出了新的生物技术产业。预计在本世纪还会形成几个新的平台。
1、基因组平台。目前已有数十种微生物和4种模式生物的基因组全序列已进入数据库，人类基因全序列草图也刚完成，这意味着有数十万计的基因及其编码的蛋白质可供基因工程和蛋白质工程的操作，从而大大扩展了生物技术的产业范围。
2、生物芯片平台。它是分子生物学与化学和物理领域的多种高新技术的交叉和融合。从DNA芯片延伸到含各种生物大分子的硅片最终将与纳米技术相结合，使离体操作的芯片发展成为可在活体内执行某种功能的组件。
3、细胞生物学平台。它是克隆动物和克隆组织器官的基础。
4、生物信息学平台。目前，生物信息学已经广泛用于基因组和蛋白质组的研究，但是随着大多数基因和蛋白质功能的阐明，将会出现一个新的发展前景，这就是在计算机上模拟细胞内和机体内的生化代谢过程，甚至模拟进化的历程，这将使生物学真正进入理论生物学的新时期。
5、神经科学平台。目前，国际上正在酝酿开发神经生物学的大计划。人类的高级神经活动如感觉、认知和思维终将在分子水平和细胞水平上被解析。除了可以预计的上述5个平台外，还会有新的平台出现，生物技术的发展前景是难以估量的。
三、生物技术的应用
生物技术作为21世纪高新技术的核心，对人类解决面临的食物、资源、健康、环境等重大问题将发挥越来越大的作用。大力发展生物技术及其产业已成为世界各国经济发展的战略重点。近十几年是世界生物技术迅速发展时期，无论在基础研究方面还是在应用开发方面，都取得了令人瞩目的成就，生物技术的研究成果越来越广泛地应用于农业、医药、轻工食品、海洋开发及环境保护等多个领域。生物技术将是21世纪的主导技术之一，甚至可能引发一次新的工业革命，对人类社会的生产、生活各方面必将产生全面而深刻的影响。
1、农业生物技术。近几年来，国际农业生物技术发展之快，对农业产业结构的改善和产量增加的作用之大，已引起世界各国政府和科学家的高度重视。农业生物技术领域中研究最活跃的是应用转基因技术，将目的基因导入动植物体内，对家畜、家禽及农作物进行品种改良，从而获得高产、优质、抗病虫害的转基因动植物新品种，达到充分提高资源利用效率、降低生产成本的目的。
2、海洋生物技术。海洋生物学与生物技术相结合，产生了海洋生物技术这一新的领域。海洋生物技术作为加速开发利用海洋生物资源、改良海洋生物品种、提高海产养殖业产量和质量、获取有特殊药用和保健价值的生物活性物质的新途径，越来越受到人们的重视，许多国家已将海洋生物技术作为21世纪发展战略的重要组成部分。
3、轻工、食品生物技术。轻工、食品行业是生物技术应用的重要领域之一，主要体现在以下三个方面：一是利用生物技术进行农副原料加工直接制成商品，如发酵制品、酿造等产品；二是以生物技术产品为基础，进行二次开发形成的新产业，如低聚糖加酶洗涤剂、高果糖浆等；三是以生物技术为手段对传统工艺进行改造，从而降低消耗、提高产品质量。
4、医药生物技术。医药生物技术是生物技术研究开发的热点，近十多年来一些发达国家投放大量的人财物力研究和开发医药领域的生物技术，已取得新的进展，其中基因治疗技术和新型生物药剂方面的开发应用最为广泛。
5、其他生物技术。随着世界生物技术的迅速发展，生物技术除广泛应用于农业、海洋、食品、医药等领域外，在其他诸如环境保护、石油化工等领域也开展了大量的研究工作。
四、生物技术产业发展趋势
生物技术的发展培育了一个完全崭新的、大有前途的产业领域。生物技术投资包括公共投资和私人投资。生物技术诱发生产力的提高是公共和私人部门投资于生物技术领域的主要动因。基因组产业将成为21世纪的朝阳产业，它的巨大经济效益吸引着投资商和企业向这一领域汇集。
从20世纪七八十年代开始，生物技术逐渐在整个自然科学的发展中占据了“龙头”地位。例如，20世纪末，美国的博士学位获得者中51%从事生物技术研究；在全球500强大公司的前50位中，生物制药企业有13家，其资本利润率接近20%，远高于信息产业。可见，生物技术对社会、经济的影响是非常重要的。
美国是现代生物技术发展较早的国家，生物技术产业已具有一定的规模，无论是在研究水平和投资强度、还是在产业规模和市场份额上，美国均领先于世界。美国拥有世界上约一半的生物技术公司和一半的生物技术专利；美国生物技术产品的销售额占全球生物技术产品市场的90%以上。
目前，60%以上的生物技术成果用于医药工业，用来开发特色新药或改良传统医药，由此引发了医药工业的重大变革。众所周知，医药业是一项高技术产业，生物医药则如皇冠上的宝石，耀眼夺目却有些可望而不可即。其原因是：它需要资金、技术大规模地投入。于是，一种能汇聚市场上一切偏好风险的投资者的资金，并将之投入到需要融资的企业中去的新型投资方式――风险投资就应运而生。
生物技术是21世纪最具发展前景的高科技产业。我国在部分领域，如人类基因组研究及疾病相关基因研究、植物基因图谱、转基因动物、基因芯片、干细胞研究有明显进展，取得了较好的成绩。据有关部门预测，未来几年中国生物技术产业的年均增长率不低于25%。虽然中国生物科技领域起步较晚，整体水平落后，但中国生物技术产业蕴含着巨大的发展潜力和美好的前景，它必将成为中国高技术产业中最具活力的成长点之一，并跻身于国际先进生物技术的前列。
（作者单位：1，2.武汉科技大学中南分校生命科学学院；3.武汉江夏区第一中学）
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