簡(jiǎn)介:分子醫(yī)學(xué)與分子醫(yī)學(xué)技術(shù),周俊宜,基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生化教研室,分子醫(yī)學(xué)概述,生命的螺旋,從基因的角度重新認(rèn)識(shí)疾病,運(yùn)用基因技術(shù)預(yù)防和治療疾病、鑒定身份,器官再造,運(yùn)用基因技術(shù)防止新生兒疾病甚至設(shè)計(jì)更加“完美”的新生兒,培育新的動(dòng)植物品種雖然目前基因技術(shù)大多數(shù)尚待完善,其發(fā)展和應(yīng)用的前景卻未可限量,這使人們看到了可以擁有一個(gè)更加美好世界的可能性。但另一方面,隨著基因技術(shù)日益深入、廣泛地干預(yù)生命,許多人也產(chǎn)生了諸多憂慮,從倫理、道德、法律、社會(huì)的角度來(lái)重新審視基因技術(shù)的應(yīng)用。,分子醫(yī)學(xué),1994年2月,美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院NIH,卡普KARP,布羅德BRODER,癌研究,“分子醫(yī)學(xué)的新方向”,,,,1994年9月,NATURE雜志,“分子醫(yī)學(xué)研討會(huì)”,“分子醫(yī)學(xué)的挑戰(zhàn)”,,,1995年,美國(guó),分子醫(yī)學(xué)雜志正式創(chuàng)刊,,,標(biāo)志著現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)入分子醫(yī)學(xué)新階段,根據(jù)卡普等的定義,分子醫(yī)學(xué)的內(nèi)容包括,發(fā)現(xiàn)控制正常細(xì)胞行為的基本分子,弄清基因異常與疾病發(fā)生的關(guān)系,通過(guò)檢查和糾正這些異?;?qū)膊∵M(jìn)行診斷、治療和預(yù)防,分子醫(yī)學(xué)與傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)的主要不同在于前者對(duì)疾病的認(rèn)識(shí)和操作都是在分子和基因水平上進(jìn)行的。,分子醫(yī)學(xué)的基本內(nèi)容,疾病的分子機(jī)理疾病的基因診斷疾病的基因治療疾病的基因預(yù)防分子醫(yī)學(xué)的社會(huì)、倫理問(wèn)題,探索疾病的原因,是有效治療疾病的前提。目前,醫(yī)學(xué)對(duì)某些還缺少有效的治療方法,就是因?yàn)閷?duì)病因缺乏深入的認(rèn)識(shí)?;蚩茖W(xué)的發(fā)展,為人類從細(xì)胞內(nèi)部的微觀生理學(xué)和分子生物學(xué)水平上尋找病因提供了新的思路。,疾病的分子機(jī)理,維多利亞女王與尼古拉二世,英國(guó)女王維多利亞。她帶有血友病的基因,并將其傳給了她的兒女。血友病是一種遺傳性凝血障礙疾病,患者可能因很小的傷口而出血不止導(dǎo)致死亡。血友病在女性一般表現(xiàn)為隱性遺傳,較少發(fā)病,但會(huì)傳給后代;在男性則表現(xiàn)為顯性遺傳,顯示出病癥。維多利亞女王在科堡主持的一次歐洲王室成員集會(huì),與會(huì)者有17人是她的后裔,其中有她的孫女亞歷山德拉(21),她同俄國(guó)沙皇尼古拉二世結(jié)婚,導(dǎo)致他們的兒子患有血友病。,1949年波林發(fā)現(xiàn)鐮刀型細(xì)胞貧血癥(病人的紅血細(xì)胞為鐮刀形)與血紅蛋白結(jié)構(gòu)異常相關(guān)。,美國(guó)畢曉普和瓦慕斯等人的研究表明動(dòng)物體內(nèi)的癌基因不是來(lái)自病毒,而是由于在動(dòng)物的正常細(xì)胞基因中本來(lái)就存在一個(gè)龐大的癌基因族,正常情況下這些原癌基因是不活躍的,但當(dāng)受到病毒入侵或遇到物理、化學(xué)等因素作用時(shí),就可能被激活,突變?yōu)榘┗颉_@也就解釋了化學(xué)污染、吸煙、放射線輻射等因素致癌的原因。,,疾病的基因診斷,從廣義上講,大多數(shù)疾病都可以從遺傳物質(zhì)的變化中尋找出原因。而從技術(shù)上看,只要找到了與疾病相關(guān)的基因,基因診斷便立即可以實(shí)現(xiàn)。隨著“人類基因組計(jì)劃”的進(jìn)程,將大大加快疾病相關(guān)基因的發(fā)現(xiàn)與克隆,基因診斷將成為疾病診斷的常規(guī)方法。,單基因疾病的診斷一般可在臨床癥狀出現(xiàn)之前作出診斷,不依賴臨床表型;有遺傳傾向的疾病易感基因的篩查,如高血壓,冠心病,肥胖等。外源性病源體如病毒、細(xì)菌、寄生蟲等引起的傳染病,,美國(guó)前副總統(tǒng)漢弗萊HUMPHREY在1967年發(fā)現(xiàn)膀胱內(nèi)有一腫物,病理切片未發(fā)現(xiàn)癌細(xì)胞良性“慢性增生性囊腫”,未進(jìn)行手術(shù)治療。九年后,他被診斷為患有“膀朧癌”,兩年后死于該病。,1994年,研究者用靈敏的PCR技術(shù)對(duì)上述漢弗萊1967年的病理切片進(jìn)行了P53抑癌基因檢查,發(fā)現(xiàn)那時(shí)的組織細(xì)胞雖然在形態(tài)上還沒有表現(xiàn)出惡性變化,但其P53基因的第227個(gè)密碼子已經(jīng)發(fā)生了一個(gè)核苷酸的突變。就是這個(gè)基因的微小變化,使其抑癌功能受損,導(dǎo)致九年后細(xì)胞癌變的發(fā)生。這說(shuō)明,在典型癥狀出現(xiàn)之前的很長(zhǎng)時(shí)間,細(xì)胞癌變的信息已經(jīng)在基因上表現(xiàn)出來(lái)了,基因鑒定技術(shù),人體細(xì)胞有總數(shù)約為30億個(gè)堿基對(duì)的DNA,每個(gè)人的DNA都不完全相同,人與人之間不同的堿基對(duì)數(shù)目達(dá)幾百萬(wàn)之多,因此通過(guò)分子生物學(xué)方法顯示的DNA圖譜也因人而異,由此可以識(shí)別不同的人。所謂“DNA指紋”,就是把DNA作為像指紋那樣的獨(dú)特特征來(lái)識(shí)別不同的人。由于DNA是遺傳物質(zhì),因此通過(guò)對(duì)DNA鑒定還可以判斷兩個(gè)人之間的親緣關(guān)系。DNA鑒定技術(shù)是英國(guó)遺傳學(xué)家AJ杰弗里斯(1950-)在1984年發(fā)明的。由于人體各部位的細(xì)胞都有相同的DNA,因此可以通過(guò)檢查血跡、毛發(fā)、唾液等判明身分。,DNA指紋,只要罪犯在案發(fā)現(xiàn)場(chǎng)留下任何與身體有關(guān)的東西,例如血跡和毛發(fā),警方就可以根據(jù)這些蛛絲馬跡將其擒獲,準(zhǔn)確率非常高。DNA鑒定技術(shù)在破獲強(qiáng)奸和暴力犯罪時(shí)特別有效,因?yàn)樵诖祟惏讣?,罪犯很容易留下包含DNA信息的罪證。根據(jù)DNA指紋破案雖然準(zhǔn)確率高,但也有出錯(cuò)的可能,因?yàn)閮蓚€(gè)人的DNA指紋在測(cè)試的區(qū)域內(nèi)有完全吻合的可能。因此在2000年英國(guó)將DNA指紋測(cè)試擴(kuò)展到10個(gè)區(qū)域,使偶然吻合的危險(xiǎn)幾率降到十億分之一。,基因療法,即是通過(guò)基因水平的操作來(lái)治療疾病的方法。目前的基因療法是先從患者身上取出一些細(xì)胞(如造血干細(xì)胞、纖維干細(xì)胞、肝細(xì)胞、癌細(xì)胞等),然后利用對(duì)人體無(wú)害的病毒當(dāng)載體,把正常的基因嫁接到病毒上,再用這些病毒去感染取出的人體細(xì)胞,讓它們把正?;虿暹M(jìn)細(xì)胞的染色體中,使人體細(xì)胞就可以“獲得”正常的基因,以取代原有的異常基因;接著把這些修復(fù)好的細(xì)胞培養(yǎng)、繁殖到一定的數(shù)量后,送回患者體內(nèi),這些細(xì)胞就會(huì)發(fā)揮“醫(yī)生”的功能,把疾病治好了。,疾病的基因治療,一個(gè)外科庸醫(yī)正在從一個(gè)癡呆的精神病患者頭上取出“愚人之石”,該畫是16世紀(jì)博希所畫,以諷刺那個(gè)時(shí)代人們的無(wú)知。但在基因時(shí)代,如果真能取出致病的基因,那么這名患者也許就有救了。,,美國(guó)醫(yī)學(xué)家WF安德森等人對(duì)腺甘脫氨酶缺乏癥(ADA缺乏癥)的基因治療,是世界上第一個(gè)基因治療成功的范例。,1990年9月14日,安德森對(duì)一例患ADA缺乏癥的4歲女孩謝德爾進(jìn)行基因治療。這個(gè)4歲女孩由于遺傳基因有缺陷,自身不能生產(chǎn)ADA,先天性免疫功能不全,只能生活在無(wú)菌的隔離帳里。他們將含有這個(gè)女孩自己的白血球的溶液輸入她左臂的一條靜脈血管中,這種白血球都已經(jīng)過(guò)改造,有缺陷的基因已經(jīng)被健康的基因所替代。在以后的10個(gè)月內(nèi)她又接受了7次這樣的治療,同時(shí)也接受酶治療。經(jīng)治療后,免疫功能日趨健全,能夠走出隔離帳,過(guò)上了正常人的生活。,謝德爾,1999,1990年沃爾夫(WOFF)等發(fā)現(xiàn),將帶有甲型流感病毒核蛋白編碼基因的質(zhì)粒注射到小鼠肌肉內(nèi),可使小鼠能經(jīng)受致死劑量的甲型流感病毒的攻擊。這種裸露的DNA通過(guò)滴鼻和腸道也可以進(jìn)人細(xì)胞,并獲得成功的保護(hù)性免疫。這種具有疫苗作用的裸露DNA稱之為“基因疫苗”(GENEVACCINE)。,疾病的基因預(yù)防,基因疫苗不僅可用于病毒感染,還可用于防治腫瘤,其主要優(yōu)點(diǎn)為可以誘導(dǎo)很有效的專一性T殺傷性細(xì)胞,后者可以殺死腫瘤細(xì)胞?;蛞呙绲陌踩詷O高,一是無(wú)直接副作用,二是無(wú)間接副作用,不存在對(duì)人體的毒性,機(jī)體耐受性好,輸注疫苗不引起其它疾患。1995年4月,經(jīng)美國(guó)FDA批準(zhǔn)進(jìn)行了首例應(yīng)用基因疫苗的人體臨床試驗(yàn)。因而,可以看到其實(shí)際應(yīng)用已指日可待了。,愛滋病基因疫苗,時(shí)鐘基因與抗衰老,人類從公元3500年前就開始尋找長(zhǎng)生不老藥。老化的原因有多種因素,如蛋白質(zhì)損傷、DNA損傷、細(xì)胞膜損傷、細(xì)胞內(nèi)積累廢棄物、端粒縮短等。提升壽命上限的目標(biāo)可以通過(guò)多種方法實(shí)現(xiàn),除了治療疾病、均衡營(yíng)養(yǎng)、減少環(huán)境污染、適量運(yùn)動(dòng)等方法外,發(fā)掘控制衰老或長(zhǎng)壽的基因成為最有潛力的途徑之一。,“時(shí)鐘基因”破壞“時(shí)鐘1基因”(CLOCK1GENE)可使線蟲的壽命延長(zhǎng)15倍??茖W(xué)家們發(fā)現(xiàn),人類也有與時(shí)鐘1基因大致相同的基因?!澳挲g1基因”(AGE1)、“DAF2”等受損會(huì)延長(zhǎng)壽命的基因。人類的DNA中原來(lái)就有負(fù)責(zé)化解活性氧毒性的基因,我們也可以采取活化該基因的辦法,以防止老化。熱量限制可以延長(zhǎng)包括哺乳動(dòng)物在內(nèi)的許多物種動(dòng)物的生命周期。限制熱量攝入而延長(zhǎng)生命的現(xiàn)象與一種叫作SIR2基因有關(guān)?!拔疫€活著”基因一旦發(fā)生改變,就會(huì)使果蠅壽命延長(zhǎng)一倍。人體內(nèi)也存在這種基因,它是通過(guò)改變新陳代謝來(lái)發(fā)揮作用的。,DNA纏繞成的染色體末端,有稱做端粒(TELOMERE)的區(qū)域??刂浦?xì)胞的分裂次數(shù),端粒隨著細(xì)胞分裂每次變短,短到某個(gè)程度,細(xì)胞將不再分裂。人的一生中,細(xì)胞大約能分裂50~60次。因此端粒是控制生理壽命的生物鐘,而端粒長(zhǎng)短就成為表示細(xì)胞“年齡”的指標(biāo)。如果加入一種“端粒酶”阻止它縮短,就可使細(xì)胞保持年輕,人就像吃了“唐僧肉”一樣實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)生不老的夢(mèng)想。,分子醫(yī)學(xué)與傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)最根本的區(qū)別在于前者可在基因水平上對(duì)疾病進(jìn)行操作。對(duì)遺傳物質(zhì)的操作可能引發(fā)的后果一開始就是科學(xué)界和公眾關(guān)注的問(wèn)題。早在70年代初,基因重組技術(shù)剛開始出現(xiàn)的時(shí)候,以美國(guó)著名分子生物學(xué)家伯格(BERG)為首的11名科學(xué)家共同呼吁禁止開展基因工程的研究,并得到了美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院的贊同。,分子醫(yī)學(xué)的社會(huì)、倫理問(wèn)題,科學(xué)家們對(duì)自己的研究工作可能產(chǎn)生的嚴(yán)重后果公開喚起公眾的注意,這在科學(xué)史上還是第一次,說(shuō)明科學(xué)家對(duì)遺傳物質(zhì)的操作所取的態(tài)度是極其謹(jǐn)慎的。在那以后,利用基因工程技術(shù)在大腸桿茵中生產(chǎn)預(yù)定的蛋白質(zhì)分子被證明是無(wú)害可行的,因而在80年代以來(lái)得到了迅速的發(fā)展,但將基因操作直接應(yīng)用于人類疾病的治療則與一般的基因工程不可同日而語(yǔ)。,分子醫(yī)學(xué)常用技術(shù),,,基因獲取,獲取目標(biāo)基因常常是基因操作的首要步驟。常規(guī)方法有PCR法,基因文庫(kù)或CDNA文庫(kù)法以及化學(xué)合成法。應(yīng)根據(jù)具體的研究目的和實(shí)驗(yàn)條件選用合適的方法。,化學(xué)合成法,較短的基因(6080BP)用途PCR引物測(cè)序引物定點(diǎn)突變核酸雜交探針,基因文庫(kù),,,,,限制性內(nèi)切酶,,,,,,,,,克隆、轉(zhuǎn)化、培養(yǎng)、鑒定,基因組DNA,,基因文庫(kù),,,,,,,,,,,,引物,,引物,,,3’,5’,5’,5’,PCR技術(shù),基因組,,,,引物設(shè)計(jì)(1序列應(yīng)位于高度保守區(qū),與非擴(kuò)增區(qū)無(wú)同源序列。(2)引物長(zhǎng)度以1540BP為宜。(3)堿基盡可能隨機(jī)分布。(4)引物內(nèi)部避免形成二級(jí)結(jié)構(gòu)。(5)兩引物間避免有互補(bǔ)序列。(6)引物3’端為關(guān)鍵堿基;5’端無(wú)嚴(yán)格限制,PCR技術(shù)的基本過(guò)程,,模板DNADNTP引物BUFFER,,預(yù)變性,,模板DNADNTP引物BUFFER,TAQDNA聚合酶,,,循環(huán)儀,94OC5’,94℃55℃72℃,,,,,,,,,加樣孔,,電泳圖譜,PCR,PTPCR,,,DNAMARKER,,基因檢測(cè),對(duì)一個(gè)基因或一段DNA片段進(jìn)行檢測(cè)鑒定是分子醫(yī)學(xué)技術(shù)中最常用到的手段。包括電泳檢測(cè)、序列分析、分光光度分析等方法。,DNA分子的電泳檢測(cè),,,,,,,,,,,,電泳條帶,加樣孔,,,凝膠濃度與DNA片段大小電壓、電流與分辨率電泳緩沖液、上樣緩沖液電泳的時(shí)間與環(huán)境溫度凝膠板的制備,法國(guó)VL凝膠成像系統(tǒng),核酸定量和純度分析,共軛雙鍵對(duì)260NM波長(zhǎng)紫外光有較強(qiáng)吸收。,,BECKMANDU800核酸蛋白檢測(cè)儀,DNA序列檢測(cè),基因重組與基因工程,基因重組技術(shù)作為分子醫(yī)學(xué)中最重要、最基本的技術(shù)之一,是許多分子醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)施的基礎(chǔ),在基因診斷、治療和預(yù)防中具有舉足輕重的意義。,現(xiàn)代基因工程的創(chuàng)始人P伯格(美國(guó),1926-)在1960年以敏銳的科學(xué)預(yù)見力提出一個(gè)大膽的設(shè)想是否可以創(chuàng)造出一種人工方法,把外界的遺傳基因引入動(dòng)物體內(nèi),以達(dá)到改變遺傳性狀和治療某些疾病的需要呢1972年,伯格把兩種病毒的DNA用同一種限制性內(nèi)切酶切割后,再用DNA連接酶把這兩種DNA分子連接起來(lái),于是產(chǎn)生了一種新的重組DNA分子,首次實(shí)現(xiàn)兩種不同生物的DNA體外連接,獲得了第一批重組DNA分子,這標(biāo)志著基因工程技術(shù)的誕生。伯格因此獲得了1980年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。,1973年,美國(guó)斯坦福大學(xué)教授S科恩和加州大學(xué)舊金山分校教授HW博耶將兩個(gè)不同的質(zhì)粒(一個(gè)是抗四環(huán)素質(zhì)粒,另一個(gè)是抗鏈霉素質(zhì)粒)拼接在一起,組成嵌合質(zhì)粒,并將其導(dǎo)入大腸桿菌,當(dāng)該重組質(zhì)粒進(jìn)入大腸桿菌體內(nèi)后,這些大腸桿菌能抵抗兩種藥物,而且這種大腸桿菌的后代都具有雙重抗藥性。這表明“雜合質(zhì)?!痹诖竽c桿菌的細(xì)胞分裂時(shí)也能自我復(fù)制。,,科恩隨后以DNA重組技術(shù)發(fā)明人的身份向美國(guó)專利局申報(bào)了世界上第一個(gè)基因工程的技術(shù)專利。這標(biāo)志著自然界不同物種間在億萬(wàn)年中形成的天然屏障被打破了,人類可以根據(jù)自己的意愿定向地改造生物的遺傳特性,甚至創(chuàng)造新的生命類型。1977年,吉爾伯特(WGILBERT)分別將編碼胰島素和干擾素的DNA經(jīng)過(guò)體外重新拼接后,導(dǎo)入大腸桿菌中,分別使大腸桿菌合成了胰島素和干擾素。,基因工程問(wèn)世后的短短30年間,不僅催生了一個(gè)又一個(gè)基因工程的新成果,也催生了一個(gè)源于DNA研究的新興產(chǎn)業(yè),導(dǎo)致眾多的生命科學(xué)高技術(shù)企業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。到2001年年初,美國(guó)生物技術(shù)公司已有1400家,而這一數(shù)字還不包括為數(shù)更多的相關(guān)技術(shù)公司和傳統(tǒng)制藥公司,2000年底美國(guó)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的收入達(dá)到250億美元??梢院敛豢鋸埖卣f(shuō),基因工程對(duì)生物、醫(yī)藥和農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域都產(chǎn)生了革命性的影響,它對(duì)人們生活影響的深度和廣度早已超出了人們的想象。,,淡綠、橘黃、淺紅、金黃用這些天然彩色蠶繭絲無(wú)需染色而織成色彩斑斕的綢緞,兼具華美外觀和環(huán)保內(nèi)質(zhì)。通過(guò)基因重組法選育高產(chǎn)彩色繭蠶品種獲成功。,玫瑰的栽培歷史可以追溯到5000年前,但通過(guò)色素呈現(xiàn)出藍(lán)色的玫瑰卻從來(lái)沒有過(guò)。從藍(lán)色三葉草中提取制造藍(lán)色色素的基因,然后注入到玫瑰中,并成功地讓翠雀花素單獨(dú)顯色。,分,切,限制性內(nèi)切酶,,“分子手術(shù)刀”,限制性酶活性緩沖液甲基化底物性狀,,,“分子剪刀”的發(fā)現(xiàn)者,接,DNA連接酶,“分子針線”,,轉(zhuǎn),篩,基因載體宿主細(xì)胞克隆位點(diǎn),基因表達(dá),1ECOLI表達(dá)體系優(yōu)勢(shì)一種成熟的基因克隆表達(dá)的受體細(xì)胞繁殖迅速,培養(yǎng)代謝易于控制易于進(jìn)行遺傳操作和高效表達(dá),,不足之處1)缺乏適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)錄后和翻譯后加工機(jī)制。2)缺乏表達(dá)蛋白質(zhì)復(fù)性系統(tǒng),表達(dá)蛋白無(wú)特異性空間結(jié)構(gòu)。3)表達(dá)產(chǎn)物不穩(wěn)定,易被細(xì)菌蛋白酶降解。,2目的基因高效表達(dá),三個(gè)因素強(qiáng)化蛋白質(zhì)的生物合成抑制蛋白質(zhì)的降解恢復(fù)蛋白質(zhì)的空間構(gòu)象,3目的基因表達(dá)產(chǎn)物的檢測(cè),1)蛋白質(zhì)的PAGE,,對(duì)照樣品MARKER,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,2)表達(dá)蛋白生物學(xué)功能檢測(cè),,,,,,,,,淀粉酶基因表達(dá),4目的蛋白的分離純化,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,分子篩親和柱離子交換抗原抗體,,,,目的蛋白,,安瑪西亞快速蛋白純化儀(FPLC),基因探測(cè),核酸標(biāo)記同位素標(biāo)記非同位素標(biāo)記,核酸探針探針是一段人工合成的堿基序列,連接上一些可檢測(cè)的物質(zhì),根據(jù)堿基互補(bǔ)的原理,利用探針到基因混合物中識(shí)別特定基因,核酸雜交探測(cè)基因所依據(jù)的最基本的理論就是核酸堿基互補(bǔ)原則,最常用的方法就是核酸分子雜交,它應(yīng)用一段與目標(biāo)基因堿基互補(bǔ)的核酸作為探針去探測(cè)待測(cè)樣品,,DNA聚合酶Ⅰ,?32PDNTP,,,,DNA,,,,,,,缺口平移,,,,,5’CCCCAAOHCCCAACCCCAACCCCAAOHCCCAA3’3’GGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTTGGGGTT5’,DNA聚合酶Ⅰ,5‘3’聚合酶5‘3’外切酶,,,,,,,5’,5’,,,5’CCCCAACCC3’GTTGGG,,末端標(biāo)記物,?32PDNTP,5’CCCCAACCC3’GGGGTTGGG,,基因芯片(GENECHIP)基因芯片又稱DNA芯片或DNA微陣列。它高度集成成千上萬(wàn)的網(wǎng)格狀密集排列的核酸分子(也叫分子探針)?;蛐酒芸焖倨谱g人類基因組和檢測(cè)基因突變,目前,該技術(shù)主要應(yīng)用于基因表達(dá)檢測(cè)、突變檢測(cè)、基因組多態(tài)性分析和基因文庫(kù)作圖以及雜交測(cè)序等方面。它的出現(xiàn)給分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)及醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來(lái)新的革命,成為后基因時(shí)代最重要的基因功能分析技術(shù)之一。,應(yīng)用基因微矩陣芯片研究宮頸癌相關(guān)基因表達(dá),DNA微點(diǎn)陣已廣泛和流行的用于疾病診斷、基因組比較、以及新型癌癥的分類。,基因轉(zhuǎn)移,轉(zhuǎn)基因生物是指用實(shí)驗(yàn)方法導(dǎo)入的外源基因在染色體基因組內(nèi)穩(wěn)定整和并能遺傳給后代的一類動(dòng)物。自從1982年P(guān)ALMITER等首次將大鼠生長(zhǎng)激素基因?qū)诵∈笫芫研坌栽酥?,獲得了個(gè)體比對(duì)照組大一倍的轉(zhuǎn)基因“超級(jí)小鼠”以來(lái),這項(xiàng)高新技術(shù)受到各國(guó)重視,發(fā)展迅速,取得不少突破,全世界已申請(qǐng)的工程動(dòng)物專利達(dá)到80多項(xiàng)。,囊性纖維變性是一種遺傳病,患者體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生粘稠的粘液,阻塞肺部、胰腺和消化器官的內(nèi)部通道,大約有一半的患者活不過(guò)31歲。英國(guó)PPT公司培育了植入人體基因的克隆羊,羊奶中含有能夠治療囊性纖維變性的人體蛋白。維爾莫特所在的研究所曾向德國(guó)一家藥廠出售一頭這樣的轉(zhuǎn)基因羊,獲得50萬(wàn)英鎊。,“克隆”和“轉(zhuǎn)基因”之間最大的不同是前者紋絲不動(dòng)地保留了原來(lái)的遺傳性狀,而后者則改變了原來(lái)的遺傳性狀?!翱寺 笔菬o(wú)性繁殖,克隆動(dòng)物是不經(jīng)過(guò)生殖細(xì)胞而直接由體細(xì)胞獲得的新個(gè)體;而轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和普通動(dòng)物的區(qū)別只在于在受精卵或胚胎干細(xì)胞中轉(zhuǎn)入了另外的基因。如果能將克隆技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)結(jié)合起來(lái)的話,也許可以在短時(shí)間內(nèi)就得到許多一模一樣的擁有優(yōu)良性狀的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物。也就是說(shuō),轉(zhuǎn)基因動(dòng)物將不再是單個(gè)生產(chǎn),而是批量生產(chǎn)。這對(duì)于制藥或器官移植等領(lǐng)域來(lái)說(shuō)是一個(gè)很有潛力的發(fā)展方向,,克隆羊“多利”,,,,,,基因測(cè)序與信息技術(shù),基因測(cè)序是確定DNA雙股鏈上每個(gè)獨(dú)立結(jié)構(gòu)單元或堿基的確切順序的過(guò)程。測(cè)序經(jīng)常被稱為“破譯”,因?yàn)槠浣Y(jié)果就像解碼一樣。解碼結(jié)果包含數(shù)百頁(yè)和成千上萬(wàn)行4種字母的序列。這些字母表示4種不同的堿基,分別用它們的首字母A、T、C、G表示,其排列順序中蘊(yùn)藏著各種各樣的遺傳信息和生命指令。,生物信息學(xué)BIOINFORMATION是一門伴隨著基因組研究而產(chǎn)生的交叉學(xué)科。廣義地說(shuō),它是從事與基因組研究有關(guān)的生物信息的獲取、加工、儲(chǔ)存、分配、分析和解釋的一門學(xué)科。這個(gè)定義包含兩層意思,即對(duì)海量數(shù)據(jù)的收集、整理以及對(duì)這些數(shù)據(jù)的應(yīng)用。,基因組,指的是生物體內(nèi)的所有DNA,包括它的基因。人類基因組計(jì)劃要測(cè)定的是人體23對(duì)染色體中的所有DNA的序列,它由31647億個(gè)堿基對(duì)組成,共有3萬(wàn)至35萬(wàn)個(gè)基因。換句話說(shuō),生命天書是由30多億個(gè)字寫成的,如果將這30多億字排版到一張報(bào)紙上,那么大約需要20萬(wàn)頁(yè)紙才能排完這部巨著。由此可以想見,讀取這部巨著所要耗費(fèi)的時(shí)間將是如何的驚人。,解讀生命的“天書”人類基因組計(jì)劃,英國(guó)著名化學(xué)家桑格。他因測(cè)定出胰島素的氨基酸排列順序獲1958年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng),又因發(fā)明測(cè)定DNA序列的方法(即桑格法)獲1980年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng),美國(guó)分子生物學(xué)家W吉爾伯特因發(fā)明出另一種測(cè)定DNA序列的方法,與桑格分享1980年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。,美國(guó)生物化學(xué)家穆利斯、1993年因創(chuàng)建PCR技術(shù)獲諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。,根據(jù)桑格法開發(fā)的DNA自動(dòng)定序機(jī)使一周(24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn))解讀100萬(wàn)甚至幾百萬(wàn)個(gè)堿基成為可能。它為“人類基因組計(jì)劃”立下了汗馬功勞,,“人類基因組計(jì)劃”的主要任務(wù)包括找出人類DNA上的所有基因(當(dāng)時(shí)估計(jì)約10萬(wàn)個(gè),后來(lái)證實(shí)只有335萬(wàn)個(gè)),確定30億個(gè)堿基對(duì)的排列順序;建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù),進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,并分析此計(jì)劃可能帶來(lái)的人種、倫理及社會(huì)問(wèn)題;對(duì)一些動(dòng)物的遺傳組成進(jìn)行研究,包括大腸桿菌,果蠅和小白鼠等。,DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)體現(xiàn)著一種與和諧的大自然之美交相輝映的科學(xué)之美。DNA是螺旋狀的,生命科學(xué)的探索之路也是螺旋的。人體自身和大千世界還有數(shù)不清的未解之謎,正等待著人們進(jìn)行探索。讓我們續(xù)寫和創(chuàng)造永無(wú)止境的螺旋之美。,
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上傳時(shí)間:2024-01-05
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