分子生物學在醫(yī)藥中的研究進展及應用.(最新整理)

1、分子生物學在醫(yī)藥中的研究進展及應用韓靜靜摘要分子生物學是對生物在分子層次上的研究。這是一門生物學和化學之間跨學科的研究， 其研究領域涵蓋了遺傳學、生物化學和生物物理學等學科。分子生物學主要致力于對細胞中不同系統(tǒng)之間相互作用的理解，包括 dna，rna 和蛋白質生物合成之間的關系以及了解它們之間的相互作用是如何被調控的。分子生物學主要研究遺傳物質的復制、轉錄和翻譯進程中的分子基礎。分子生物學的中心法則認為“dna 制造 rna，rna 制造蛋白質，蛋白質反過來協(xié)助前兩項流程，并協(xié)助 dna 自我復制”。分子生物技術也稱之為生物工程，是現(xiàn)代生物技術的主要標志，它是以基因重組技術和細胞融合技術為基礎

2、，利用生物體或者生物組織、細胞及其組分的特性和功能，設計構建具有預期性狀的新物種或新品種以便與工程原理相結臺進行生產(chǎn)加工為社會提供商品和服務的一個綜合性技術體系，其內容包括基因工程技術、細胞工程技術、dna 測序技術、dna 芯片技術、酶工程技術等。現(xiàn)代分子生物技術的誕生以 70 年代 dna 重組技術和淋巴細胞雜交瘤技術的發(fā)明和應用為標志迄今已走過了 30 多年的發(fā)展歷程。實踐證明在解決人類面臨的糧食、健康、環(huán)境和能源等重大問題方面開辟了無限廣闊的前景。受到了各國政府和企業(yè)界的廣泛關注。是 21 世紀高新技術產(chǎn)業(yè)的先導。二十世紀生物醫(yī)學發(fā)展的主要特點之一是對生命現(xiàn)象和疾病本質的認識逐漸向分子

3、水平深入。dna 雙螺旋結構的發(fā)現(xiàn)為分子醫(yī)學和基因醫(yī)學的發(fā)展奠定了基礎。人們逐漸認識到，無論健康或疾病狀態(tài)都是生物分子及其相互作用的結果，生物分子中起關鍵性作用者為基因及其表達產(chǎn)物蛋白質，因此從本質上說，所有的疾病都可以被認為是“基因病”。近十年來，分子生物技術已成為醫(yī)學領域最有力的研究工具，以下從基因工程技術、人類基因組計劃與核酸序列測定技術、基因診斷與基因體外擴增技術、生物芯片技術在醫(yī)學研究中為了解疾病的發(fā)生發(fā)展機制，診斷和藥物研制、開發(fā)中的應用。關鍵詞：分子生物學 分子生物技術 醫(yī)藥 基因芯片 蛋白質組學第一章 文獻綜述31.1 分子生物學發(fā)展史31.2 分子生物學與現(xiàn)代醫(yī)學41.2.2

4、 分于生物納米技術在基因診斷中的應用51.2.3 分子納米技術在基因療法中的應用51.2.4 分子生物芯片技術在醫(yī)學檢驗中的應用51.3 藥學分子生物學51.4 分子生物學在中藥的研究61.4.1 中藥研究與基因組學61.4.2 dna 分子標記技術與中藥新藥研發(fā)61.5 分子生物學在生藥學中的研究71.5.1 藥用動植物遺傳多樣性的分子檢測與分子系統(tǒng)學研究71.5.2 代謝途徑基因工程與中藥材品質定向調控71.5.3 生藥分子藥理學形成與發(fā)展71.5.4 分子生物學技術的發(fā)展與分子生藥學方法的創(chuàng)新7第二章 分子生物學在醫(yī)藥中的應用82.1 分子生物學在醫(yī)學中的應用82.1.1 基因工程技術在

5、醫(yī)學中的應用82.1.2 基因芯片技術82.1.3 分子生物學在檢驗醫(yī)學中的應用92.1.4 分子生物學技術在病理診斷及研究中的應用92.1.5 蛋白質芯片在病理中的應用102.2 分子生物學在藥學中的應用102.2.1 基因芯片用于藥物篩選102.2.2 生物工程與生物制藥102.2.3 蛋白質組學在藥學研究中的應用11第三章 應用前景12參考文獻13第一章 文獻綜述1.1 分子生物學發(fā)展史第二次世界大戰(zhàn)之后 25 年，這個時期雖然可以用自然科學的許多領域的迅猛發(fā)展加以表征，但是發(fā)生了最深遠的和革命性的進展的是生物學領域。這些年里,分子研究和生物化學研究的成熟和一體化,達到了連本世紀頭幾十年

6、里最空談理論的機械論者都可能期望的深度和廣度。像胚胎學、遺傳學或進化論那樣的以前在組織、細胞或群體水平上作了研究的領域,逐步地表明在特定的大分子的分子結構方面具有共同的基礎。對于諸如蛋白質和稍后的核酸分子的結構和功能的研究,展示了探究生命系統(tǒng)微觀結構的新前景,并且顯示了生物學廣闊的領域之間的新聯(lián)系,而生物學各個領域之間的共同基礎,以前只是模糊地被人們推測過。當本世紀四十年代至五十年代人們弄清了核酸是主要的遺傳物質以及核酸通過指導蛋白質的合成而發(fā)生作用的時候,有關遺傳的研究再次成為二十世紀生物學中的一個革命性的和占有主導地位的領域。摩爾根學派的工作已表明基因可以看作是有形的染色體的片段,但他們沒

7、有試圖研究基因的分子性質或任何有關基因的生化功能。這個問題是確實存在的,但探討它卻是不成熟的和難以弄清的。因此,當適合于探討細胞內特定分子的相互作用的研究工具和技術變得有效時,遺傳學在二十世紀再次呈現(xiàn)出令人鼓舞的景象是不足為奇的。進入細胞水平生物化學遺傳學細胞生物學生物物理學微生物學 有機化學 物理化學生物學現(xiàn)在的“分子生物學”不僅包括結構和功能的要素,而且包括信息的要素。它關往生物學上的重要分子,比如蛋白質或核酸的結構,從這些分子如何在細胞的新陳代謝中起作用以及它們如何攜帶特定的生物信息的方面關注這些分子的結構問題。物理學和結構化學的方法比如結晶分子的 x 射線衍射,分子模型的建立,已經(jīng)應用

8、于分子結構的研究,同時生物化學也應用于確定細胞內部大分子如何彼此相互作用、大分子如何與小分子相互作用的問題。在歷史上,有三方面思路通向我們今天所知道的分子生物學的形成:1.結構方面與生物分子的結構有關,2. 生物化學方面:與生物分子如何在細胞新陳代謝和遺傳過程中相互作用的問題有關,3.信息方面:與信息如何從一代有機體傳遞到下一代并且信息如何轉譯為獨特的生物分子的問題有關1。相互促進相互滲透20 世紀中葉生物學引入生物大分子分子生物學圖一 分子生物學的發(fā)展過程在 19 世紀和 20 世紀隨著各個學科的發(fā)展，特別是生物化學、遺傳學、細胞生物學、生物物理學、微生物學、有機化學、物理化學的發(fā)展，各個學

9、科互相滲透，互相促進荷香交融， 而生物學的發(fā)展隨著這些學科在生物學中的應用已經(jīng)從物種、個體等層次上發(fā)展到細胞水平上，到了二十世紀中葉，隨著檢測儀器的快速發(fā)展，大分子如核酸、蛋白質等物質的鑒定， 使得生物大分子引入到生物學中，隨后發(fā)展成分子生物學，如圖一。二十一世紀是生物學的世紀，同時生物學中的核心是分子生物學，在現(xiàn)在分子生物學對整個社會及人類產(chǎn)生了重要的影響，分子生物學的核心就是通過生物的物質基礎核酸、蛋白質、酶等生物大分子的機構、功能及其互相作用等運動規(guī)律的研究來闡明生物分子基礎， 從而探討生命的奧秘，隨著現(xiàn)代技術的發(fā)展，特別是物理、化學、儀器分析的發(fā)展使得分子生物學的發(fā)展在分子水平上取得了

10、巨大的進步，人類可以通過研究核酸、蛋白質來闡述人類自身發(fā)展的困難及在醫(yī)學中可以解釋很多疑難雜癥。分子生物學的發(fā)展更加借助了現(xiàn)代社會十分關鍵的工具計算機，化學信息學通過計算機模擬確定蛋白質的結構，從而使研究者更加生動形象的了解蛋白質的內部結構。隨著分子生物學的快速發(fā)展，它已經(jīng)與其他學科結合，如生理學、微生物學、免疫學、病理學、藥理學、臨床醫(yī)學等，尤其在醫(yī)學中的應用，成為現(xiàn)代醫(yī)學的重要基礎，而且發(fā)展了很多分支學科，例如分子細胞學、分子病毒學、分子診斷學、分子治療學、分子病理學、分子藥理學、生物制藥等。本論文將重點研究分子生物學在醫(yī)學及藥學中的應用及研究進展。1.2 分子生物學與現(xiàn)代醫(yī)學分子生物學是

11、當前生命科學中發(fā)展最快的前沿領域，即是生命科學的領先學科，而且是與其他學科廣泛交叉于滲透的重要前沿領域使得現(xiàn)代生命科學的內涵和外延在不斷擴大。二十一世紀醫(yī)學發(fā)展的主要特點之一是對生命現(xiàn)象和疾病本質的認識逐漸向分子水平深入。隨著基因克隆技術趨向成熟和基因涌序工作逐步完善，后基因時代逐步到來。人們逐漸認識到無論健康或疾病狀態(tài)都是生物分子的相互作用的結果，生物分子起關鍵性作用。最近十年， 分子生物技術已成為醫(yī)學領域極其有力的研究工具基因工程技術、人類基因組計劃與核酸序列測定技術、基目診斷與基因體外擴增技術、生物芯片拄術、分子納米技術在醫(yī)學研究中如了解疾病的發(fā)生發(fā)展機制、疾病診斷和藥物研制與開發(fā)中得到

12、廣泛應用。同時，在結構基因組學、功能基因組學和環(huán)境基因組學逢勃發(fā)展的形勢下。分子生物醫(yī)學技術將會取得突破性進展也給醫(yī)學帶來了嶄新的局面，為醫(yī)學事業(yè)的發(fā)展提供新的機遇。分子生物技術已經(jīng)成為現(xiàn)代醫(yī)學的前沿和熱點。分子生物學在現(xiàn)代醫(yī)學中有很大的應用，分子生物學在發(fā)病機制和藥學研究中的作用、分子生物學在疾病診斷中的作用、分子生物學在疾病治療中的作用、分子生物學在醫(yī)藥工業(yè)中的作用等這是現(xiàn)在科學家研究的熱點。下面簡要介紹幾種分子生物學在醫(yī)學中的應用。12.1 分子生物傳感器在醫(yī)學中的應用分子生物傳感器是利用一定的生物或化學固定技術將生物識別元件(如酶、抗體、抗原、蛋白、核酸、受體、細胞、微生物、動植物組織

13、)固定在換能器上當待測物與生物識別元件發(fā)生特異性反應后，通過換能器將所產(chǎn)生的反應結果轉變?yōu)榭梢暂敵?、檢測的電信號和光信號等，以此對待測物質進行定性和定量分析，從而達到檢測分析的目的。分子生物傳感器可以廣泛地應用于對體藏中的散量蛋白、小分子有機物、核酸等多種物質的檢測。在現(xiàn)代醫(yī)學檢驗中這些項目是臨床診斷和病情分折的重要依據(jù)。能夠在體肉實時監(jiān)控的生物傳感器對于手術中或重癥監(jiān)護的病人都程有幫助。1.2.2 分于生物納米技術在基因診斷中的應用基因診斷是利用分子雜交及熒光技術檢測 dna 片段，已經(jīng)為基因診斷在臨床上的應用帶來了巨大的發(fā)展前景。研究表明，利用納米技術如利用金納米微粒結合雜交 dna 片段

14、，很容易進人機體細胞核，并與核內染色體組臺具有較高的特異性，可以克服目前基因診斷所面臨的一些困難和問題。進一步提高了基因診斷在實驗室中的地位?？茖W家通過超順磁性氧化鐵納米粒脂質體對肝癌的研究，提高了直徑 3nm 以下的腫瘤檢測率。結論表明，納米微粒對腫瘤早期發(fā)現(xiàn)、早期診斷具有重要意義。1.2.3 分子納米技術在基因療法中的應用基因治療是臨床治療學上的重大發(fā)展其基本原理是：質粒 dna 進入目的細胞后，可以修復遺傳錯誤，或可產(chǎn)生治療因子，如多肽、蛋白質、抗原等，納米技術能使 dna 通過主動靶向作用定位于細胞。將質粒 dna 縮小到 50200nm，帶上負電荷進入到細胞核，插入到細胞核 dna

15、的確切部位，起到對癥治療效果。同時分子納米技術能夠快速有救地確定基因序列、基因和藥物的體內走向、傳進和定位傳遞使臨床診斷和治療過程效率得以提高。同時無機納米顆粒體積小，可在血管中隨血液循環(huán)，通過血管璧進入各個臟器的細施中，作為新型非病毒型基因載體能有效介導 dna 的轉導并使其在細胞內高水平的表達，從而為基因表達， 功能研究及基因治療提供了新的技術和手段。1.2.4 分子生物芯片技術在醫(yī)學檢驗中的應用隨著分子生物學的發(fā)展及人們對疾病過程的認識加鐸傳統(tǒng)的醫(yī)學檢驗技術已不能完全適應微量、快速、準確、全面的要求。所謂的生物芯片是指將大量探針分子固定于支持物上(通常支持物上的一個點代表一種分子探針)并

16、與標記的樣品雜交或反應，通過自動化儀器檢測雜交或反應信號的強度而判斷樣品中靶分子的數(shù)量。在檢測病原苗方面由于大部分細菌、病毒的基因組測序已完成，將許多代表每種微生物的特殊基因制成 1 張芯片通過反轉錄可檢測標本中的有無病原體基因的表達及表達的情況以判斷病人感染病原及感染的進程、宿主的反應。由于 p53 抑癌基因在多數(shù)腫瘤中均發(fā)生突變因此其實是重要的腫瘤診斷靶基因2。1.3 藥學分子生物學分子生物學的新理論和新技術分子生物學與藥學的應用主要是藥物基因組學、藥物蛋白質組學與現(xiàn)代藥物的結合，藥物基因組學是主要以闡明藥物代謝、藥物轉運和藥物靶分子的基因多態(tài)性與藥物作用包括療效和毒副作用之間關系的一門科

17、學，是一門新興的研究領域。通過研究基因多樣性，可以指導藥物設計、開發(fā)新藥及合理用藥。藥物蛋白質組學是基因、蛋白質、疾病三者項鏈的橋梁科學，主要的研究比藥物基因組學更復雜。滲入藥學藥學研究領域化學誕生藥學分子生物學圖二 藥學與分子生物學的關系藥學、化學生命科學在過去幾十年，藥物得到全面發(fā)展，現(xiàn)在市場上大部分藥物都是化學藥物，藥物的合成都是通過化學制藥，通過有機化學和藥物化學合成出目標產(chǎn)物，通過篩選，選出具有藥物活性的，但是藥物通過化學合成得到，所以會有毒副作用，現(xiàn)在通過引進分子生物學應用到藥學中，得到新的研究方向即是藥學分子生物學，藥學分子生物學與化學、藥學、生命科學三部分，使得現(xiàn)在生物合成藥物

18、得到快速發(fā)展，如圖二。1.4 分子生物學在中藥的研究1.4.1 中藥研究與基因組學人類基因組學研究方法內容與中醫(yī)學的整體觀、辨證觀有很多相似之處。如基因組學研究是在過去對單個基因研究的基礎上認識到基因之間相互聯(lián)系的復雜性，即一種疾病可能由多個基因的改變所致，而同一個基因的不同表達狀態(tài)又可能造成多種疾病。尤其是從結構研究向功能研究方式的轉變，對基因之間相互聯(lián)系相互作用的日趨重視，反映出中醫(yī)藥學與基因組學在思維方法上的趨近特征，亦反映了分子生物學在中醫(yī)藥領域應用的依據(jù)和前景。近來中醫(yī)藥基因組學已成為一個非常熱門的話題，有關部門在研討是否將中醫(yī)證候基因組學、中藥藥效）基因組學等列入重點或重大研究課題

19、。試圖仿照人類基因組的研究模式，研究并構建中醫(yī)的某一個“證”或某一個中藥或方劑對人類基因組的影響和改變的全息圖或對應關系。利于發(fā)現(xiàn)新穎和高效藥物，亦可用于藥物療效的客觀評價。1.4.2 dna 分子標記技術與中藥新藥研發(fā)dna 分子標記技術，亦稱 dna 分子診斷技術，是指通過直接分析遺傳物質的多態(tài)性來診斷生物內在基因排布規(guī)律及其外在性狀表現(xiàn)規(guī)律的技術。dna 分子標記技術大致可分為兩大類：一類是以電泳技術和雜交技術為核心的分子標記技術，如 dna 指紋技術。另一類是 dna 擴增技術和電泳技術為核心的分子診斷技術。在進行新藥開發(fā)和中藥資料研究中常需了解中藥有效成分的分布規(guī)律，以便尋找和開發(fā)新

20、藥源。dna 分子標記技術可以像 dna 分子標記輔助性狀選擇一樣，以指導藥用有效成分方便、快速、正確地尋找與開發(fā)利用。利用分子標記技術，尋找與藥用有效成分連鎖的基因或直接應用控制該成分的基因標記，尋求新資源。1.5 分子生物學在生藥學中的研究1.5.1 藥用動植物遺傳多樣性的分子檢測與分子系統(tǒng)學研究遺傳多樣性是研究系統(tǒng)與進化及分類與鑒定的最根本的物質基礎。然而，對于絕大多數(shù)藥用動植物來說，其遺傳背景研究幾乎是一個空白3。利用 dna 分子遺傳標記和基因組序列分析技術，從居群、分子乃至基因水平上，準確刻劃藥用動植物遺傳背景差異和親緣關系， 進而構建基于葉綠體基因組基因和（或）核基因組基因序列分

21、析的重要藥用動植物系統(tǒng)發(fā)育樹，將是分子生藥學基礎研究的重心。1.5.2 代謝途徑基因工程與中藥材品質定向調控次生代謝產(chǎn)物合成途徑的基礎研究將越來越受到重視，特別是調控次生代謝產(chǎn)物的關鍵酶及其基因與抗病基因的定位、分離和克隆表達將尤為引人注目，并將成為分子生藥學研究中最富挑戰(zhàn)和前景的方向之一4。關鍵酶的確定和分離，不僅為利用生物技術手段操縱代謝途徑及中藥材品質定向調控提供科學依據(jù)，而且，更為生藥生源學研究打下堅實基礎。1.5.3 生藥分子藥理學形成與發(fā)展近年來，中藥藥理方法學研究進展頗快。隨著分子生物學與中藥藥理學的發(fā)展，生藥分子藥理學已現(xiàn)端倪。在分子和基因水平上，研究中藥有效成分或部位的作用機

22、理、闡明中藥藥性理論及其可能的物質，建立分子水平上的中藥活性檢測系統(tǒng)，或以受體和基因為靶點尋找新藥甚至開展基因治療，將成為分子藥理學的重要課題。而分子生物學技術特別是分子遺傳學和基因克隆技術，正是研究這一重要課題的關鍵性手段。受體和基因的結構與功能及其在藥物作用下的變化，中藥作用的受體機理與受體的藥理學特性表達，中藥對基因表達調控與基因水平上的藥物篩選，藥物代謝酶及其基因的分離確定與中藥誘發(fā)的基因結構異常分析等，將成為生藥分子藥理學研究中既富挑戰(zhàn)又有前景的新領域1.5.4 分子生物學技術的發(fā)展與分子生藥學方法的創(chuàng)新包括分子遺傳標記在內的分子生物學技術在生藥學研究中方興未艾，但目前應用研究主要表

23、現(xiàn)在生藥鑒定方面，在生藥學研究深度和廣度方面尚存在很大的局限性。此外，目前常用于生藥鑒定的 dna 分子遺傳標記技術有 rflp,rapd,ap-pcr，aflp 等。但與已出現(xiàn)的幾十種分子遺傳標記技術相比，只是其中的一小部分。隨著分子生物學的發(fā)展，一方面越來越多的分子生物學技術將滲透應用在生藥學研究中，另一方面新的分子生物學技術將不斷問世。第二章 分子生物學在醫(yī)藥中的應用2.1 分子生物學在醫(yī)學中的應用2.1.1 基因工程技術在醫(yī)學中的應用二十世紀七十年代初，由于基因重組技術得到發(fā)展，基因工程逐步發(fā)展成一套成熟的技術。將需要表達的產(chǎn)物的目的基因，經(jīng)分離、擴增、拼接人一定的載體，然后植入表達用

24、的菌體(大腸桿菌、酵母菌或真核細胞)，通過生物復制表達出所需的產(chǎn)物，經(jīng)分離純化，制成產(chǎn)品。這一過程從研究到工業(yè)化已逐步實現(xiàn)規(guī)范化，并與制藥工業(yè)結合起來，形成規(guī)?；a(chǎn)。通過分離細胞 mrna 逆轉并擴增（rt-pcr）目的基因，經(jīng)純化后用基因重組技術拼接入載體，轉錄載體菌，構建工程菌。用生物復制方法培育工程菌，從工程菌分泌液或包含體中分離表達產(chǎn)物，經(jīng)過變性和復性，取得表達產(chǎn)物的電泳圖譜或少量純品。經(jīng)分析鑒定證明表達產(chǎn)物是正確的。擴大至中試規(guī)模，確定各步工藝的條件至取得一定量的產(chǎn)品，進行審批所需的各項檢測及質控，并進行必要的生物驗證。擴大至滿足市場需要的生產(chǎn)規(guī)律，取得規(guī)律生產(chǎn)的效益。2.1.2

25、基因芯片技術基因芯片(genechip)又稱 dna 芯片、dna 微陣列，是將許多預先設計好的寡核苷酸或基因(cdna)片段作為探針，有序地、高密度地(點與點之間的距離一般小于 500km)排列在玻璃、硅片或尼龍膜等載體上，制成 dna 微陣列(dnamicroarmy)，將待測樣品 dnarna 通過 pcr rtpcr 擴增、體外轉錄等技術摻入熒光標記分子后，與位于芯片上的探針雜交，再通過激光共聚焦熒光掃描系統(tǒng)檢測探針分子雜交信號強度，并配以計算機對熒光信號進行綜合分析后，即可獲得樣品中大量基因序列及表達的信息，由于常用硅芯片作為固相支持物，且在制備過程運用了計算機芯片的制備技術，所以稱

26、之為基因芯片技術?；蛐酒N類較多，根據(jù)微陣列上探針的不同，可分為寡核苷酸芯片和 cdna 芯片兩類。寡核苷酸芯片是將寡核苷酸原位合成或合成后固定在芯片上，曝露于標記樣本 dna 雜交，根據(jù)雜交信號出現(xiàn)部位的寡核苷酸序列推測與其互補的 dna 序列?？捎糜诨虬l(fā)現(xiàn)、突變檢測、表達監(jiān)控和遺傳制圖等。cdna 芯片是將 cdna 固定在芯片上并曝露于一組標記探針，可用于大尺度篩選和基因表達的研究。按照用途可分表達譜芯片、診斷芯片、指紋圖譜芯片、測序芯片、毒理芯片等。基因芯片的制備方法也可基本分為兩類：一類是原位合成；一類是直接點樣。原位合成是指直接在芯片上用四種核苷酸合成所需的探針；而直接點樣是指

27、將已經(jīng)合成好的探針定位在芯片上，待分析基因在與芯片結合探針雜交之前必須進行分離、擴增及標記?；蛐酒夹g主要包括四個主要步驟：芯片制備、樣品制備、雜交反應及信號檢測和結果分析。根據(jù)樣品來源、基因含量及檢測方法和分析目的的不同，采用的基因分離、擴增及標記方法也各異。為了獲得基因的雜交信號必須對目的基因進行標記，目前采用的最普遍的是熒光標記方法。用計算機控制的高分辨率熒光掃描儀可獲得結合于芯片上目的基因的熒光信號，通過計算機處理即可給出目的基因的結構或表達信息。雜交條件的選擇與研究目的有關；多態(tài)性分析或基因測序時，每個核苷酸或突變位點都必須檢測出來；如果芯片僅用檢測基因表達，只需設計出針對基因中的

28、特定區(qū)域的幾套寡核苷酸即可。表達檢測需要較長的雜交時間，更高的樣品濃度和低溫度，這有利于增加檢測的特異性和低拷貝基因檢測的靈敏度。突變檢測需要鑒別出單堿基錯配，需要更高的雜交嚴謹性和更短的時間。2.1.3 分子生物學在檢驗醫(yī)學中的應用上個世紀八十年代中期。分子生物學技術闖世。這種以核酸生化為基礎的新技術自發(fā)現(xiàn)以來，它已經(jīng)成為醫(yī)學領域不可離開的最有價值的診療手段之一。做為檢驗醫(yī)學的最新方法， 它已廣泛應用于檢驗學科的各領域之中。分子生物學的核心技術是聚合酶鏈反應(pcr)，在pcr 問世后十幾年的應用中它又有了長足的發(fā)展，依托該技術衍生出的多種反應模式，如巢式和半巢式 pcr、錨定 pcr、恒溫

29、 pcr 等，此外探針雜交技術、酶切指紋圖分析技術、序列分析、各種核酸定量技術、生物芯片等都已廣泛應用于檢驗的臨床和科研工作中。除檢測方法的創(chuàng)造和改進外，用于檢測的試劑制備，走人了新的里程碑。上世紀末單克隆抗體技術的發(fā)展，使檢驗試劑特別是用于免疫專業(yè)上的試劑在質上有了飛躍進步；而依托分子生物學理論提出的基因生物工程技術，使我們對目的基因的克隆、構建、轉錄、表達成為實驗室可實施的技術，極大地提高了檢測試劑質量和應用范圍。分子生物學檢測方法涉足檢驗醫(yī)學的各專業(yè)領域。在臨床血液學中，血液病特別是白血病的分型，必需依賴分子生物學技術，已成為常規(guī)診療手段。而萁它出血性疾病為血友病的基因家系研究和優(yōu)生預測

30、在我國取得讓世人矚目的成績。在妊床生物化學中，酶類基因的調控，一些與人體生化反應有關的物質的甲基及其在疾病發(fā)生中的作用等均成為研究的熱點問題。在臨床微生物中，更是分子生物學最重要的用武之地，分子生物學的應用可謂百花齊放。對于些難于捕捉的病原微生物及新病原微生物的確認，分子生物學技術打開了識別它們的禁區(qū)，微生物的亞群分析對臨床治療和監(jiān)測提供了有應用價值的信息，涉及微生物種類之廣泛，應用之有效，信息之有時均達到前所未有的高度。在臨床免疫方面，涉及參與大體免疫反應的基因調節(jié)，人體各類自身免疫病在基因水平上的病因分析及調控表達都是分子生物學參與免疫檢測的契臺點?？傊肿由飳W技術在檢驗各專業(yè)學科中應

31、用的廣泛程度是任何技術所不能比擬的。2.1.4 分子生物學技術在病理診斷及研究中的應用目前，分子生物學技術廣泛應用于醫(yī)學各學科。應用到以病變組織或細胞的形態(tài)學觀察為主的傳統(tǒng)的病理學后，使得的病理學研究和診斷深入到基因水平，從遺傳學的角度揭開疾病的本質，為科研和臨床輔助診斷做出了巨大的貢獻。熒光原位雜交(fluorescencein situ hybridization，fish)在病理中的應用是應用熒光素等標記的探引與組織細胞中待測核酸反應形成雜交體，用熒光顯微鏡或激光共聚焦顯微鏡觀察信號表達主要用于分裂中期或分裂間期細胞核的染色體分析。fish 技術靈敏性高，克服了免疫組化中假陽性高的問題。

32、2.1.5 蛋白質芯片在病理中的應用蛋白質芯片，又稱蛋白質陣列或蛋白質微陣列，是指以用標記了熒光的蛋白質或其他分子作用于以蛋白質分予作為配基，有序同定在同相載體表面形成的微陣列，經(jīng)熒光掃描等測定芯片上各點的熒光強度，來分析蛋白質之間或蛋白與其它分子之問的相互作用。這是一種高通最、高靈敏度、高特異性且微型化的蛋白質分析技術，對疾病的早期病理診斷有一定的作用。2.2 分子生物學在藥學中的應用2.2.1 基因芯片用于藥物篩選如何分離和鑒定藥物的有效成分是目前新藥開發(fā)遇到的重大障礙，基因芯片技術是解決這一障礙的有效手段，它能夠大規(guī)模地篩選，在藥物和基因之間架起一座橋梁，從基因水平解釋藥物的作用機制，即

33、可以利用基因芯片分析用藥前后機體的不同組織、器官基因表達的差異，從而發(fā)現(xiàn)一組病癥相關基因和藥物效應基因作為藥物篩選靶標。如果用 mrna 構建cdna 表達文庫，然后用得到的肽庫制作肽芯片，則可以從眾多的藥物成分中篩選到起作用的部分物質。如果用 cdna 作為探針的基因芯片，則可進行反義寡核苷酸類藥物的篩選。或者，利用 rna ，單鏈 dna 有很大的柔性，能形成復雜的空間結構，更有利與靶分子相結合， 可將核酸庫中的 rna 或單鏈 dna 固定在芯片上，然后與靶蛋白孵育，形成蛋白質 rna 或蛋白質 dna 復合物，可以篩選特異的藥物蛋白或核酸，因此基因芯片技術和 rna 庫的結合在藥物篩選

34、中將得到廣泛應用。2.2.2 生物工程與生物制藥分子生物學理論和技術的發(fā)展極大地推動了藥物的研制。在傳統(tǒng)的化學藥物和中草藥之外，形成了生物制藥這一新興領域，生物工程的幾大領域均在生物制品方面取得了巨大進展。目前世界采用基因工程技術制備的多肽藥物已打 100 種以上，如人胰島素、人生長激素、干擾素、白介素、集落刺激因子等。蛋白質工程在過去主要采用化學方法對純化蛋白質進行結構改造，制備出有特殊功能的蛋白質，現(xiàn)在主要應用基因工程技術，從改造目的基因的結構入手，在受體細胞中表達不同結構的蛋白質。微生物工程又稱為發(fā)酵工程，是利用微生物特定性狀，使微生物產(chǎn)生有用物質或直接用于工業(yè)化生產(chǎn)的技術。用重組 dn

35、a 技術創(chuàng)造抗生素新品種已獲得進展。運用重組 dna 技術不僅可以創(chuàng)造新的抗生素而且可以提高產(chǎn)量。2.2.3 蛋白質組學在藥學研究中的應用2.2.3.1 蛋白質組學識別和驗證藥物作用的靶點新藥研究是一個不斷推陳出新的過程，新的藥物作用靶點就是體現(xiàn)其新穎性的標志之一。如果以人類主要的 100-150 種疾病進行粗略估計，人體內可能存在的藥物靶點約有3000-15000 個，而統(tǒng)計結果顯示，目前的藥物靶點不到 500 個，這說明還有大量的未知靶點等待我們去開發(fā)。大多數(shù)藥物靶點都是在生命活動中扮演重要角色的蛋白質，如酶，受體， 激素等。通過蛋白質組學的方法比較疾病狀態(tài)和生理狀態(tài)下蛋白質表達的差異，就

36、有可能找到有效的藥物作用靶點。蛋白質組學探索藥物的耐藥機制，抗生素自問世以來，使傳染性疾病的死亡率大大降低，挽救了無數(shù)人的生命。但是，越來越多的病原微生物出現(xiàn)耐藥性，給藥物特別是抗生素的應用提出了嚴峻的考驗。病原微生物、腫瘤細胞和機體的耐藥性的形成與多種蛋白質改變的關系更為密切，因而研究給藥后敏感細胞株和耐藥細胞株差異表達的蛋白質對于了解藥物的耐藥機制顯得尤為重要。2.2.3.2 蛋白質組學用于藥物作用強度及藥物毒理學研究新藥的主要藥效學評價的目的是明確受試化合物的作用強度和特點，與已知藥物相比有何特點，是否值得進一步評價。通常要求作出藥物的量效關系曲線，求出半數(shù)有效量（ed50） 再與已知的

37、同類藥比較。如果用蛋白質的表達水平來替代效應參數(shù)，將會使這一標準更加精確有效。蛋白質組學的另一應用就是研究藥物毒理學，方法是比較正常細胞和給藥后細胞的蛋白質表達豐度的變化。經(jīng)典實驗是在研究環(huán)孢素 a（cycloporine a，csa）的腎臟毒性時， 用csa 處理小鼠后，在2-de 圖譜上發(fā)現(xiàn)其腎臟蛋白中一種鈣結合蛋白下調5，而生理狀態(tài)下，這種鈣結合蛋白參與鈣離子的結合和轉運。當它在腎臟的表達豐度減弱時，就會導致腎小管鈣化，影響其他物質的代謝，產(chǎn)生腎臟毒性。目前，蛋白質組學用于研究藥物引起肝腎毒性的作用機制的例子不勝枚舉，fountoulakis 等6和 ruepp 等7就分別研究了對乙酰氨

38、基酚的肝臟毒性機制。經(jīng)過初步研究，已有學者嘗試用特異表達的蛋白質作為信號分子來研究藥物產(chǎn)生肝毒性的分子機制8。第三章 應用前景如此繁多的納米材料及納米產(chǎn)品將被納米技術拓寬應用領域，同時也為提高生物醫(yī)藥技術、尋找和開發(fā)生物醫(yī)藥材料、合成理想的藥物提供了充足的技術保證。未來發(fā)展目標是根據(jù)需要組合原子或分子制造植物和動物，將極大地沖擊以至改變人類傳統(tǒng)的生活和生產(chǎn)方式。生物納米材料應用分子生物學。生命有機體給了人們以啟示，通過細菌的不斷繁殖，可以看到，只要給予空間和一些普通的物質(如垃圾)。分子體系就能復制出它們本身。這就使我們想到，一個能收集原子并按照指令把它們裝配起來的裝置也可能再生。這也許需要一

39、臺計算機對它發(fā)出指令，還需要一盤程序帶來貯存這些指令，然而它自身就會復制出一臺一模- 樣的計算機和程序帶，從而復制出整個裝置來。每復制一次，再生體就增加一倍。這種幾何級數(shù)的增加只要幾個小時至幾天，一個極其微小的再生體就可能把 1 噸原料及某些燃料變成 1 噸幾乎能制造萬物的總裝配機。這些機器可能進一步用來制造其它產(chǎn)品，如小型計算機， 高強度金剛石纖維工業(yè)用合成肌肉供打碎巖石和分離純金屬用的分子機器等。生物學家已經(jīng)利用分于機器研究細胞，他們還用酶幫助鑒定化學藥物，用抗體標示蛋白質，利用病毒注射器把 dna 引入到細菌里去。隨著分子機器和計算機的更新?lián)Q代、快速發(fā)展，生物化學家將不再只是把細胞打碎，

40、他們將進行細胞的修補工作，用顯微鏡觀察并進行試驗。在研究細胞的結構和功能的基礎上，總有一天，生物學家將能給人體中的幾萬種分子都編出目錄，并畫出成百種細胞的結構圖來?？v觀現(xiàn)代醫(yī)藥學分子生物技術及產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其前景是美好的。專家預測伴隨人類基因組計劃的進程現(xiàn)代生物技術將臺使現(xiàn)代醫(yī)學在高技術的平臺基礎上飛速發(fā)展像當年工業(yè)革命一樣使人類的生括發(fā)生根本性的變化。2l 世紀是分子生物學繼續(xù)發(fā)展的階段還有不少技術熱點正在成熟如用轉基因動植物來生產(chǎn)生物工程產(chǎn)品；基于基因芯片技術中縮微芯片實驗室等；隨著分子生物技術研究的不斷進步和應用，隨著多學科變叉大科學時代的到來，分子生物技術將日益完善。可以預見在未來的幾年或幾十年內，分子生物技術將改變醫(yī)學的研究方式革新醫(yī)學診斷和治療，從而進一步促進人類健康水平的提高。參考文獻1. garland e.allen. 吳曉江.分子生物學的起源和發(fā)展史。20092. 張慧博。分子生物技術在現(xiàn)代醫(yī)學中的應用.china high technology enterprises.20073. 邱 芳，伏健民，金德敏。遺傳多樣性的分子檢測j.生物多樣性,1998,6(2),1434. 肖小河，賀承山，夏文娟，等 21 世紀我國生藥學研究的機遇與挑戰(zhàn)j.中國藥學雜志,1999，34（7）：3485. varela mc,arce a,greiner b. cyclospor