功能基因組學研究進展

1、動物醫(yī)學進展,2004,25(4:32236P rogress in V eterinary M edicine功能基因組學研究進展莊金秋,賈杏林(山東省濱州畜牧獸醫(yī)研究所山東省畜禽用蜂膠疫苗研究開發(fā)推廣中心,山東濱州256618中圖分類號:Q343.1文獻標識碼:A文章編號:100725038(20040420032205摘要:21世紀是生物時代和信息時代,基因組學的研究已從結構基因組學轉向功能基因組學,對于基因功能的研究也由單一基因轉向大規(guī)模、批量分析。文章對功能基因組學及相關學科的概念作了概述,介紹了功能基因組學的研究內容與研究方法,主要包括應用差異顯示反轉錄PCR、基因表達序列分析(S

2、A GE、微點陣、蛋白質組學和生物信息學等研究基因組表達概況、基因組多樣性和模式生物學等。關鍵詞:結構基因組學;功能基因組學;蛋白質組學;模式生物體;生物信息學隨著人類基因組計劃(H GP的順利進行,生物醫(yī)學研究已進入后基因組時代(po st2genom e era1?；蚪M學的研究發(fā)生了翻天覆地的變化,已從結構基因組學(structu ral genom ics過渡到功能基因組學(functi onal genom ics。功能基因組學以揭示基因組的功能及調控機制為目標,功能基因組學的研究是21世紀國際研究的前沿,也是最熱門的研究領域之一。從1997年迄今,已發(fā)表的有關功能基因組學的論文數(shù)以

3、千計,其中不少發(fā)表于國際上最著名的一些雜志,如Cell、N atu re、Sci2 ence等。中國國家自然科學基金近幾年來在生命科學領域的重大、重點項目、國家重點基礎研究發(fā)展計劃(973計劃、國家高技術研究發(fā)展計劃(863計劃以及國家杰出青年科學基金項目中的相當一部分就是屬于功能基因組學的研究項目224。文章簡要介紹功能基因組學的研究進展,尤其是功能基因組學的主要研究內容和研究方法。1功能基因組學相關概念基因組(genom e這一概念于1924年提出,用于描述生物的全部基因和染色體組成5?；蚪M學(genom ics由美國科學家T hom as Rod2 erick于1986年提出,是指對所

4、有基因進行基因組作圖(包括遺傳圖譜、物理圖譜、轉錄本圖譜,核苷酸序列分析,基因定位和基因功能分析的一門科學6,并將其作為一個新創(chuàng)刊的雜志名。結構基因組學(structu ral genom ics是基因組學的一個重要組成部分和研究領域,它是通過基因作圖、核苷酸序列分析以確定基因組成、基因定位的一門科學。結構基因組學代表基因組分析的早期階段,以建立生物體高分辨率遺傳、物理和轉錄圖譜為主。比較功能基因組學(com parative genom ics是在基因組圖譜及序列測定的基礎上,對已知的基因和基因組結構進行比較,以了解基因的功能、表達機理及物種進化的學科7。功能基因組學(functi onal

5、 genom ics被稱為后基因組學(po stgenom ics,是利用結構基因組學提供的信息和產物,發(fā)展和應用新的實驗手段,通過在基因組或系統(tǒng)水平上全面分析基因的功能,使得生物學研究從對單一基因或蛋白質的研究轉向多個基因或蛋白質同時進行系統(tǒng)的研究的一門科學。功能基因組學代表基因組分析的新階段,以高通量、大規(guī)模試驗方法、統(tǒng)計與計算機分析為主要特征6。功能基因組學的近期目標是采用高通量、大規(guī)模、自動化的方法,加速遺傳分析進程;長遠目標是避開傳統(tǒng)遺傳分析的局限,采用系統(tǒng)化的途徑及數(shù)據(jù)采集方法闡明復雜的生物學現(xiàn)象。2功能基因組學的主要研究內容2.1基因功能的研究方法基因的功能主要包括:生物化學功能

6、,如作為蛋白質激酶對特異的蛋白質進行磷酸化修飾;細胞學功能,如參與細胞間和細胞內的信號傳遞途徑;發(fā)育的功能,如參與形態(tài)建成等8。當然,對于一段DNA序列的功能分析可以簡單地利用軟件(如BLA STN n和BLA ST x與GenB ank中公布的基因序列進行同源性比較。直接研究基因的功能可以通過如下途徑:研究基因的時空表達模式,確定其在細胞學或發(fā)育上的功能,例如在不同細胞類型、不同發(fā)育階段、不同環(huán)境條件下以及病原菌侵染過程中m RNA和 或蛋白質表達的差異;研究基因在亞細胞內的定位和蛋白質的翻譯后調控等;利用基因剔除(knock2ou t技術進行功能喪失(lo ss2of2functi on分

7、析或通過基因的過量表達(轉基因進行功能獲得(gain2of2functi on分析,進而研究目的基因與表型性狀間的關系;通過比較研究自發(fā)或誘發(fā)突變體與其野生型植株在特定環(huán)境條件下基因表達的差異來獲取基因功能的可能信息。這可以啟發(fā)我們研究、探索新的功能基因組學的研究方法9。2.2基因組的表達及時空調控的研究細胞的轉錄表達水平能精確而特異地反映其類型、發(fā)育階段以及反應狀態(tài)。因此,功能基因組學的一個主要研究內容,就是全方位的研究生物體的基因在不同條收稿日期:2003212230作者簡介:莊金秋(1978-,女,山東濰坊人,研究實習員,主要從事獸醫(yī)分子生物技術及畜禽用蜂膠疫苗的研究與開發(fā)工作。件、不同

8、狀態(tài)下的表達水平及形成這種特定的表達狀況的調控機理。近年來發(fā)展起來的DNA芯片和c DNA微陣列技術能夠在細胞水平上檢測基因組的表達情況,通過比較不同生理條件下、不同發(fā)育階段的基因組表達水平,可以從宏觀上研究基因組的表達和調控規(guī)律。隨著檢測技術的不斷發(fā)展,不久的將來,有望達到檢測1個拷貝 細胞的表達水平,區(qū)分基因的不同剪接方式,甚至檢測單個細胞的基因組表達特征的能力。2.3蛋白質組(p ro teom e及蛋白質組學(p ro2 teom e and p ro teom ics研究蛋白質組(p ro teom e是由澳大利亞學者W asinger 等10于1995年提出的,是指全部基因表達的全

9、部蛋白質及其存在方式,是一個基因、一個細胞或組織所表達的全部蛋白質成分。蛋白質組學研究不同時間和空間發(fā)揮功能的特定蛋白質群體,從蛋白質水平為探索蛋白質作用模式、功能機理、調節(jié)控制、藥物開發(fā)、新陳代謝途徑等提供理論依據(jù)和基礎11。蛋白質組學旨在闡明生物體全部蛋白質的表達模式及功能模式,內容包括鑒定蛋白質表達、存在方式(修飾形式、結構、功能和相互作用方式等是在生物體或其細胞的整體蛋白質水平上進行的,從一個機體或一個細胞的蛋白質整體活動來揭示生命規(guī)律12。由于蛋白質具有多樣性、可變性和復雜性,而且低表達蛋白質難以檢測等因素,導致其研究的艱難性?？傮w上,蛋白質組等的研究可以分為兩個方面,即蛋白質表達模

10、式(或蛋白質組成研究,蛋白質功能模式(目前集中在蛋白質相互作用網(wǎng)絡關系研究。對蛋白質組研究可以提供如下信息:從基因序列預測的基因產物是否以及何時被翻譯;基因產物的相對濃度;翻譯后被修飾的程度13。從蛋白質組的定義看,蛋白質組內蛋白質的數(shù)目應該等于基因組內編碼蛋白質的基因數(shù)目(準確地說是OR F的數(shù)目。但在生物體內這樣的蛋白質組是不存在的,從基因表達的角度看,蛋白質組中蛋白質數(shù)目總是小于基因組中開放閱讀框(OR F,open reading fo rum的數(shù)目。但從蛋白質修飾的角度看,蛋白質的數(shù)目又遠遠多于基因組中OR F的數(shù)目?；蚪M基本上是固定不變的,而蛋白質組是動態(tài)的,具有時空性和可調節(jié)性

11、,能反映某基因的表達時間、表達量,以及蛋白質翻譯后的加工修飾和亞細胞分布等。因此,功能蛋白質組學(functi onal p ro teom ics的概念是指在特定時間、特定環(huán)境14和實驗條件下15,基因組活躍表達的蛋白質。功能蛋白質組只是總蛋白質組的一部分。功能蛋白質組學研究是介于以個別蛋白質為研究對象的傳統(tǒng)蛋白質研究和以全部蛋白質為研究對象的蛋白質研究之間的層次,是細胞內與某個功能有關或某種條件下的一群蛋白質。2.4基因組多樣性的研究生物多樣性是普遍存在的自然現(xiàn)象。人和動植物是具有多態(tài)性的生物群體。不同群體或個體在對疾病的易感性、抗性及其他生物學性狀(如對同一藥物的反應性方面的差別,是進化

12、過程中基因組與內、外環(huán)境相互作用的結果。因此,基因組多樣性的研究不僅對了解人和動植物的起源、進化、人和動物的遷徙等具有重要意義,而且對整個生物醫(yī)學都將產生重要的影響16。在全基因組測序基礎上進行基因組水平再測序來直接識別序列變異,以進行多基因疾病及腫瘤相關基因的研究,將成為功能基因組學研究的熱點13。2.5模式生物體基因組研究鑒定基因功能最有效的方法是觀察基因表達被阻斷或增強后在細胞和整體水平所產生的表型變異,因此需要尋找模式生物體(m odel o rgan is m13。利用模式生物基因組與人類基因組之間編碼順序和結構上的同源性,可以克隆人類疾病基因,揭示基因功能和疾病分子機制,闡明物種進

13、化關系及基因組的內在結構17。模式生物基因組具有以下規(guī)律:模式生物基因組一般比較小,但編碼基因的比例較高,重復順序和非編碼順序較少;其G+C%比較高;內含子和外顯子的結構組織比較保守,剪切位點在多種生物中一致;DNA冗余,即重復;絕大多數(shù)的核心生物功能由相當數(shù)量的o rtho lo2 gou s蛋白承擔;Syn teny連鎖的同源基因在不同的基因組中有相同的連鎖關系。模式生物體的研究在人類基因組的研究中占有非常重要的地位。盡管模式生物體的基因組結構相對簡單,但由于它們許多生理、生化過程具有很大程度的保守性,因而可以通過對不同模式生物體的基因組信息的比較,加深對人類基因組結構和功能的了解。從原核

14、生物到真核生物,從單細胞生物到多細胞生物,基因組呈現(xiàn)出明顯的由簡單到復雜的趨勢?；蚪M的信息含量由小到大,基因的數(shù)量由少到多,基因的平均長度由1kb到3070kb。其中基因的平均長度可能是衡量基因組功能復雜度最重要的指標。例如,線蟲大約有18000個基因,而果蠅的細胞數(shù)要比線蟲多十倍以上,基因數(shù)目卻只有約13600個,僅從基因數(shù)目上看很難理解這種現(xiàn)象。但是,比較兩種生物基因的平均長度,可以看出線蟲基因的平均長度為5.3kb,而果蠅基因的平均長度為10kb,顯示出兩者在進化上的差別。由于基因在功能上的保守性,在模式生物體上進行基因剔除(knock2ou t,可以為研究人類基因的功能提供線索。國際

15、上已構建了酵母所有基因的缺失突變體。隨著線蟲和果蠅基因組測序的完成,對這兩種生物的類似研究也將開始?；蛱蕹呀浽趯υS多基因功能的研究中取得了進展,但這種方法也存在著許多限制因素。大多數(shù)基因的功能可以被別的基因代償,許多基因在被剔除后并未產生明顯的表型改變。近年來發(fā)展起來的條件性基因剔除(conditi onal knock2ou t,可以根據(jù)需要在不同發(fā)育階段或不同組織器官中對基因進行選擇性剔除,因而得到日益廣泛的應用。除了用同源重組技術制造基因剔除模型,也可以利用化學誘變劑或插入突變等方法隨機誘導產生基因突變,再針對表型發(fā)生變化的個體利用快速基因定位法識別突變基因。德國科學家率先應用突變誘

16、導劑ENU對斑馬魚和小鼠胚胎干細胞(ES細胞進行大規(guī)模隨機致突變和表型篩查,取得了很大成功。近年來,也有人嘗試33莊金秋等:功能基因組學研究進展利用組合化學方法對蛋白質進行化學“剔除”,即利用化學試劑激活或失活一種蛋白質,從而研究它的生理功能4。由于生物體存在著廣泛的功能冗余或代償,上述的幾種功能缺失突變分析手段都受到限制。因此,在模式生物中提高基因的表達水平,觀察其表型變化,也是研究基因功能的一種重要手段。3秀麗新桿線蟲功能基因組學研究的優(yōu)秀模型秀麗新桿線蟲是一種個體細小(成蟲僅1mm左右、完全營自由生活的線蟲,全身透明,其兩性體由959個體細胞組成18。秀麗新桿線蟲本身不具有醫(yī)學或經濟價值

17、,但它卻是研究眾多生物學過程、生命現(xiàn)象的十分優(yōu)秀的模型生物。1998年,秀麗新桿線蟲的基因組全序列在Science雜志上發(fā)表19。該線蟲的基因組大小為97m b,預測有編碼基因19717個。其中,大約35%在人體具有同系物,大約58%是線蟲特有的20。因此,秀麗新桿線蟲不僅可作為研究寄生蟲的優(yōu)秀模型,而且也可作為研究其他生命活動、生命現(xiàn)象及其異常的優(yōu)秀模型。秀麗新桿線蟲的基因組全序列不僅是功能基因組學研究的豐富資源,而且其本身也是功能基因組學研究的優(yōu)秀模型。Sydney B renner等用秀麗新桿線蟲作為模型在研究器官發(fā)育及細胞程序性死亡的基因調節(jié)方面做出了突出貢獻,從而榮獲2002年度諾貝

18、爾生理學、醫(yī)學獎5。4功能基因組學的研究方法基因的時空差異表達是有機體發(fā)育、分化、衰老和抗逆等生命現(xiàn)象的分子基礎?；蛟诓煌M織、不同器官以及不同環(huán)境條件下的差異表達特征為研究基因的功能提供了重要的信息。V elcu lescu等21將在特定組織或細胞內轉錄的所有基因及其表達豐度稱為轉錄組(tran scri p tom e。在轉錄水平上進行的基因表達差異分析實際上就是進行轉錄組研究。經典的減法雜交(sub2 tractive hyb ridizati on、差式篩選(differen tial screen2 ing、c DNA替代差異分析(rep resen tative differen

19、ce analysis,RDA以及m RNA差異顯示(differen tial dis2 p lay等技術已被廣泛用于鑒定和克隆差異表達的基因,但是這些技術不能勝任對大量的基因進行全面、系統(tǒng)的分析。因此,基因表達序列分析(serial analysis of gene exp ressi on,SA GE、c DNA微陣列(c DNA m i2 croarray和DNA芯片(DNA ch i p等能夠大規(guī)模進行基因差異表達分析的技術應運而生9。4.1差異顯示反轉錄PCR技術差異顯示反轉錄PCR(DDR T2PCR技術是由L iang和Pardee22等發(fā)明的。它是以分子生物學上最廣泛應用的兩

20、種技術PCR和聚丙烯酰胺凝膠電泳為基礎。其基本原理是:以一對細胞(或組織的總RNA 反轉錄而成的c DNA為模板,利用PCR的高效擴增,通過5端和3端引物的合理設計和組合,將細胞(或組織中表達的約15000種基因片段直接顯示在DNA測序膠上,從而找出一對細胞(或組織中表達有差異的c DNA片斷。同其它方法相比較,DDR T2PCR具有周期短,功能多,靈敏度高,所需RNA量少(大約100個反應僅需1g m RNA23和重復性高等優(yōu)點。但是, DDR T2PCR技術實施起來存在著假陽性率高、凝膠中單條c DNA帶成分不均一、所獲c DNA僅代表m RNA 3U TR(非翻譯區(qū)、一些低拷貝數(shù)m RN

21、A不能有效呈現(xiàn)等問題9。4.2基因表達序列分析基因表達序列分析(serial analysis of gene exp res2 si on,SA GE技術的主要理論依據(jù)是,來自c DNA3端特定位置的一段911bp長的序列能夠區(qū)分基因組中95%的基因24。這一段基因特異的序列被稱為標簽(SA GE tag。通過對c DNA制備SA GE標簽并將這些標簽串聯(lián)起來,然后對其進行測定,不僅可以顯示各SA GE所代表的基因在特定組織中是否表達,而且還可以根據(jù)各SA GE標簽所出現(xiàn)的頻率作為其所代表的基因表達豐厚程度的指標。應用SA GE技術的一個前提條件是GenB ank中必須有足夠的某一物種的DN

22、A序列資料,尤其是EST序列資料。4.3微陣列分析DNA微陣列(m icroarray assay或DNA芯片(DNA ch i p技術是近年來發(fā)展起來的又一新的分子生物學研究工具。DNA(c DNA微陣列和DNA芯片在原理上相同25。二者的基本思想都是首先利用光導化學合成、照相平版印刷以及固相表面化學合成等技術,在固相表面合成成千上萬個寡核苷酸“探針”(c DNA、EST或基因特異的寡核苷酸,并與放射性同位素或熒光物標記的來自不同細胞、組織或整個器官的DNA或m RNA反轉錄生成的第一鏈c DNA進行雜交,然后用特殊的檢測系統(tǒng)對每個雜交點進行定量分析,用于分析DNA突變及多態(tài)性、DNA測序、

23、檢測同一組織細胞在不同狀態(tài)下或在同一狀態(tài)下多種組織細胞基因表達水平的差異、發(fā)現(xiàn)新的致病基因或疾病相關基因等多個研究領域。二者的優(yōu)點是可以同時對大量基因,甚至整個基因組的基因表達進行對比分析。c DNA微陣列技術是Schena26等提出的,其主要優(yōu)點是:靈敏度高,m RNA豐度低至10萬分之一仍能被檢測出;可使用幾種不同顏色的熒光染料標記探針,這樣在同一張陣列膜上進行一次雜交實驗就可以同時分析不同細胞間或不同環(huán)境脅迫下基因表達的差異。但是,c DNA微陣列的主要不足是成本非常高,如需要機器人點膜和特殊的信號檢測分析系統(tǒng),點在玻璃片上的assay不能重復使用等。近來,胡玉欣等27采用c DNA 文

24、庫直接建立c DNA陣列,建立了一種簡單的、可普遍應用的鑒定基因表達及定向克隆的方法。DNA微陣列或DNA芯片幾乎可用于所有核苷酸雜交技術的各個方面。而且在同時比較各組織或同一組織在不同狀態(tài)下成千上萬個基因的表達狀況、DNA序列分析等方面具有更大的優(yōu)越性。4.4研究蛋白質組的技術(1蛋白質組分析主要涉及兩個步驟。蛋白質的分離和蛋白質的鑒定。用于蛋白質分離的技術主要有雙向凝膠電泳(22di m en si onal gel electropho resis,22D E,其43動物醫(yī)學進展2004年第25卷第4期(總第132期原理是細胞抽提物在電泳過程中蛋白質個體首先依據(jù)所帶電荷然后依據(jù)分子大小被

25、分離。這種方法的最大缺點是重復性差,使得幾乎不能同來自其他實驗室的資料進行比較,需要將蛋白質加以分離鑒定。用于蛋白質鑒定的技術有生物質譜技術(b i o logical m ass spectrom e2 try,BM S、用Edm an降解法測N段序列及氨基酸組成分析等13。其中質譜技術應用最廣,發(fā)展較快。其基本原理是使樣品分子離子化后,根據(jù)不同離子間的質荷比(m z的差異來分離并確定相對分子質量28?，F(xiàn)在有人將質譜技術與同位素標記方法相結合來定量分析蛋白質表達水平的差異、分析鑒定蛋白質組中的膜蛋白。與此同時,一種更先進的基于芯片技術的蛋白質檢測方法抗體與蛋白質陣列技術(an tibody

26、and p ro tein array tech2 no logies也在迅速發(fā)展,可望能夠快速并且平行定量分析蛋白質的分布29。此外大規(guī)模酵母雙雜交技術也正在發(fā)展成為蛋白質組功能模式研究的主要手段30。(2蛋白質組研究技術體系包括:樣品制備;雙向聚丙烯酰胺凝膠電泳(22di m en si onal po lyacrylam ide gel electrop ho resis,22D PA GE;蛋白質的染色;凝膠圖像分析;蛋白質分析;蛋白質組數(shù)據(jù)庫。其中三大關鍵是:雙向凝膠電泳技術、質譜鑒定,計算機圖像數(shù)據(jù)處理與蛋白質數(shù)據(jù)庫12。(3蛋白質組分析的意義及應用。蛋白質組提供的信息無法單獨從核

27、苷酸序列進行精確定位。蛋白質組分析能不依賴于DNA序列信息而進行,而且反過來又有助于對基因組的進一步了解。它有效地補充了差異顯示、微點陣、表達序列標簽(EST分析、直接或間接消減雜交、染色體連鎖分析及核酸測序等研究基因組的方法15。與蛋白質組分析相關的一個領域是癌發(fā)生學(car2 cinogenesis。對一個特定細胞基因組表達的所有蛋白質進行質量和數(shù)量分析,可確定全部蛋白質表達譜。Rob in son等31用蛋白質組分析的方法鑒定了UVB誘導的黑色素瘤細胞系在不同階段蛋白質表達模式。4.5生物信息學(b i o info rm atics1990年啟動人類基因組計劃和其它的生物基因組研究以來

28、,產生了大量的數(shù)據(jù)。而事實上不僅僅是核苷酸和蛋白質序列的數(shù)據(jù)在迅速增長,各種生物的特征基因和蛋白質結構的數(shù)據(jù)量也將飛速增長。而且由于生物學學科本身所固有的多樣性、復雜性和生物學的社會性,使數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出相當?shù)膹碗s性。面臨這種數(shù)量和復雜性的巨大挑戰(zhàn)及計算機信息管理技術的飛速發(fā)展,一門新興的交叉學科生物信息學(b i o info r m atics誕生了。生物信息學以DNA和蛋白質為研究對象,以計算機為主要工具,發(fā)展各種軟件,對日益增長的DNA和蛋白質的序列和結構信息進行收集、整理、儲存、發(fā)布、提取、加工、分析和發(fā)現(xiàn)。它由數(shù)據(jù)庫、計算機網(wǎng)絡和應用軟件三大部分組成32。應用生物信息學可獲取一

29、段DNA序列的功能信息,其方法是將該DNA序列與數(shù)據(jù)庫中收集的DNA序列進行同源性比較,用相關軟件進行核苷酸及氨基酸序列的同源性比較。生物信息學關注的研究熱點包括:序列對比、基因識別和DNA序列分析、蛋白質結構預測、分子進化、數(shù)據(jù)庫中知識發(fā)現(xiàn)(Know ledge D iscovery in database, KDD。這一領域的重大科學問題有:繼續(xù)進行數(shù)據(jù)庫的建立和優(yōu)化;研究數(shù)據(jù)庫的新理論、新技術、新軟件;進行若干重要算法的比較分析;進行人類基因組的信息結構分析;從生物信息數(shù)據(jù)出發(fā)開展遺傳密碼起源和生物進化研究;培養(yǎng)生物信息專業(yè)人員,建立國家生物醫(yī)學數(shù)據(jù)庫和服務系統(tǒng)7。20世紀末,生物學數(shù)據(jù)

30、的大量積累將導致新的理論發(fā)現(xiàn)或重大科學發(fā)現(xiàn)。生物信息學是集數(shù)據(jù)庫與知識發(fā)現(xiàn)的研究,對生命科學帶來革命性的變化,對醫(yī)藥、衛(wèi)生、食品、農業(yè)等產業(yè)產生巨大的影響。5結語綜上所述,功能基因組學時代已經來臨,上述各種研究功能基因組學的方法各有優(yōu)缺點,但相輔相成。隨著基因組研究的不斷發(fā)展和深入,我們不僅需要完善現(xiàn)有的研究手段,而且必須發(fā)展、探索一些新的基因功能的研究技術,同時加強國際間的學術交流和材料交流,建立共享基因組數(shù)據(jù)庫,以最終闡明生物基因組的結構和功能。我國科學家已獨立自主地完成了多種生物包括水稻基因組全序列的測定33。我國是一個遺傳資源大國,無論是在人群及其疾病,還是在動、植物及其病蟲害方面,都

31、有自己獨特的資源優(yōu)勢。應充分、合理地利用這些遺傳資源,在功能基因組學的研究中做出貢獻4。參考文獻:1W oych ik R P,K lebig M L,Justice M J,et al.Functi onal genom icsin the po st2genom e eraJ.M utati on R esearch,1998,400(122:3214.2黎裕,王天宇,賈繼增.植物功能基因組學的發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢J.生物技術通報,2000,(4:6210.3衛(wèi)劍文,吳文言,鐘肖芬,等.海洋生物功能基因組研究J.高技術通訊,2000,(10:85290.4朱全興,林瑞慶,宋慧群.功能基因組學

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34、芝華,等.功能基因組學的研究內容與方法J.生物化學與生物物理進展,2000,27(1:628.14Co rdw ell S J,Basseal D J,B jellqvist B,et al.Characterizati on ofbasic p ro teins from Sp irop las m a m elliferum using novel i m mobil2 isd pH gradientsJ.E lectropho resis,1997,18(8:139321398. 15H umphery2Sm ith L,Co rdw ell S J,B lack stock W P.P

35、 ro teom e re2search:comp lem entarity and li m itati ons w ith respect to the RNAand DNA wo rldsJ.E lectropho resis,1997,18(8:121721242.53莊金秋等:功能基因組學研究進展動物醫(yī)學進展,2004,25(4:36239P rogress in V eterinary M edicine動物實驗“3R”方法的發(fā)展概況蘇志杰(中南大學湘雅醫(yī)學院實驗動物學部,湖南長沙410078中圖分類號:Q952331文獻標識碼:A文章編號:100725038(2004042003

36、6204摘要:在生物學和醫(yī)學的實驗教學和科研工作中,動物常被用作實驗對象。長期以來,實驗動物科學者一直面臨著動物實驗倫理學和如何避免及減少動物受傷害的途徑和措施問題。減少、替代和優(yōu)化動物實驗的“3R”理論的提出,為解決這些問題提供了有效的途徑和方法。文章綜述了“3R”理論的形成與發(fā)展,以及現(xiàn)代“3R”理論研究的概況,并提出我們的工作對策。關鍵詞:實驗動物;減少;替代;優(yōu)化動物實驗是以動物為載體,在特定的條件下進行特定的處理,以得到預期的目的和結果的過程。它推動了整個生命科學的發(fā)展。隨著科學技術和人類文明的進步,對動物實驗的要求達到更高的水平,使動物實驗的目的不只局限于給出科學方法、結論,還要有

37、助于促進人對動物的熱愛和尊重之情,動物福利作為一個不可回避的問題,始終貫穿于不同層次的生命科學研究過程中1。3R理論的提出,緩解了科學工作者和動物保護主義者的矛盾,為科學研究贏得社會公眾信任創(chuàng)造了條件,爭取了時間,從而促進了科學技術的進步,同時也體現(xiàn)了對社會未來發(fā)展的關注和對人類社會美好生活的追求。1動物實驗對人類的貢獻早在公元前,一些古代醫(yī)藥學較發(fā)達國家和地區(qū)就開始利用多種動物進行實驗觀察,例如。古羅馬為研究收稿日期:2003212202基金項目:湖南省科技廳實驗動物專項基金資助作者簡介:蘇志杰(1968-,男,湖南瀏陽人,實驗師,主要從事實驗動物和動物實驗管理。16陳竺,黃薇,付剛,等.人

38、類基因組計劃的現(xiàn)狀與展望J.自然雜志,2000,22(3:1252133.17吳學軍,柴建華.比較基因組學和人類基因組研究J.生物工程進展,2000,20(1:57259.18Boag P R,N ew ton S E,Gasser R B.M o lecular aspects of sexualdevelopm ent and rep roducti on in nem atodes and sch isto som esJ.A dvances in Parasito logy,2001,50:1532198.19T he C.E legans sequencing conso rtium

39、.Genom e sequence of thenem atode C.E legans:A p latfo r m fo r Investigating B i o logyJ.Science,1998,282:201222018.20B laxter M.Caeno rhabditis elegans is a nem atodeJ.Science,1998,282:204122045.21V elculeacu V E,L in Zhang.Characterizati on of the yeast tran2scri p tom eJ.Cell,1997,88:243.22L ian

40、g P,Pardee A B.D ifferential disp lay of eukaryo tic m essengerRNA by m eans of the po lym erase chain reacti onJ.Science,1992,257:967.23李長綠.應用差異顯示反轉錄PCR技術對豬肌肉生長與肉質的初步研究D.碩士學位論文,北京:中國農業(yè)大學,2001:16. 24V elculeacu V E,L in Zhang.Serial analysis of gene exp ressi onJ.Science,1995,270:484.25何志巍,姚開泰.DNA微陣

41、列(或芯片技術原理及應用J.生物化學與生物物理進展,2000,26:507.26Schena M,Shalon D.Q uantitative monito ring of gene exp ressi onpatterns w ith a comp lem entary DNA m icroarryJ.Science,1995,270:467.27胡玉欣,韓暢.用c DNA陣列鑒定基因表達J.科學通報,1998,43:2635.28李寧,許紅韜.蛋白質組研究的現(xiàn)狀與展望J.生物技術通訊,2000,11(4:281.29D alton R,A bbo tt A.Can reschears find reci pe fo r p ro teins andch i p sJ.N ature,1999,402:718.30楊齊衡,李林.酵母雙雜交技術及其在蛋白質組研究中的應用J.生物化學與生物物理學報,1999,31(3:221.31Robinson E S,Doo ley T P,W illiam s K L.UV2induced m elanom acell lines and their po tential fo r p ro teom e analysis:a reviewJ.JEx