21世紀(jì)生物技術(shù)的發(fā)展

第第頁(yè)21世紀(jì)生物技術(shù)的發(fā)展

分開(kāi)來(lái)看，生物科學(xué)技術(shù)擁有眾多分支學(xué)科技術(shù)，現(xiàn)代生物學(xué)討論的熱點(diǎn)領(lǐng)域有：基因組學(xué)、生物信息學(xué)、抗體工程技術(shù)、組織工程學(xué)、干細(xì)胞討論、藥物分子設(shè)計(jì)以及行為科學(xué)、生態(tài)學(xué)等。

其中重要領(lǐng)域平臺(tái)的進(jìn)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)如下：

1、基因組學(xué)現(xiàn)狀與進(jìn)展趨勢(shì)

人類基因組計(jì)劃的實(shí)施將極大地促進(jìn)生命科學(xué)領(lǐng)域一系列相關(guān)科學(xué)的進(jìn)展，闡明基因的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系，細(xì)胞的發(fā)育、生長(zhǎng)、分化的分子機(jī)理等。這意味著生命科學(xué)從查找生物學(xué)上個(gè)別重要的基因進(jìn)展到整個(gè)基因組功能活動(dòng)規(guī)律的討論，實(shí)現(xiàn)了從局部到整體的轉(zhuǎn)變。目前進(jìn)展的最新趨勢(shì)就是將最近幾年進(jìn)展起來(lái)的很多新技術(shù)〔如高通量掃描，生物芯片，高密度單核苷酸多態(tài)性〔SNP〕遺傳圖譜，生物信息學(xué)等〕與知識(shí)融入到分子醫(yī)學(xué)、藥理學(xué)、毒理學(xué)等諸多領(lǐng)域，并運(yùn)用這些技術(shù)與知識(shí)大規(guī)模系統(tǒng)地從整個(gè)基因組層面去討論不同個(gè)體的基因差異與藥效的關(guān)聯(lián)，側(cè)重于了解有重要功能意義和掌握藥物代謝與處置的多態(tài)性基因，以求探明藥理學(xué)作用的分子機(jī)制以及各種疾病致病的遺傳學(xué)機(jī)理，從而最終達(dá)到精確指導(dǎo)開(kāi)發(fā)的目的。

由于新一代遺傳標(biāo)記物〔即單核苷酸多態(tài)性〕的大規(guī)模發(fā)覺(jué)，以及將其快速應(yīng)用于群體流行病遺傳學(xué)，也可大大推動(dòng)多基因遺傳病和常見(jiàn)病〔往往是多基因病〕機(jī)理的基礎(chǔ)討論，其討論結(jié)果又可以為制藥工業(yè)提供新的藥靶。

2、生物信息學(xué)現(xiàn)狀與進(jìn)展趨勢(shì)

生物信息學(xué)包括基因組學(xué)、結(jié)構(gòu)生物信息學(xué)、功能生物信息學(xué)和蛋白質(zhì)組信息學(xué)，核心是基因組學(xué)，包括基因組信息的獵取、處理、存儲(chǔ)、安排和說(shuō)明，首要任務(wù)之一是發(fā)覺(jué)新基因和新的功能；結(jié)構(gòu)生物信息學(xué)主要討論基因產(chǎn)物即蛋白質(zhì)和多肽的信息結(jié)構(gòu)；功能生物信息學(xué)主要指細(xì)胞反應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)有各種刺激后細(xì)胞基因表達(dá)轉(zhuǎn)變的功能信息，提供細(xì)胞類型、能夠表達(dá)的基因及其誘導(dǎo)劑等方面的詢問(wèn)；蛋白質(zhì)組信息學(xué)主要涉及蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，相關(guān)軟件的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，及蛋白質(zhì)組成員序列、結(jié)構(gòu)、功能、定位分類和蛋白質(zhì)連鎖圖的構(gòu)建，及蛋白質(zhì)功能結(jié)構(gòu)猜測(cè)等。

生物信息學(xué)的主要討論內(nèi)容有：〔1〕支持系統(tǒng)的'開(kāi)發(fā)討論，詳細(xì)包括數(shù)據(jù)庫(kù)的設(shè)計(jì)、建立和應(yīng)用；軟件開(kāi)發(fā)；網(wǎng)絡(luò)資源的開(kāi)發(fā)利用?！?〕生物計(jì)算與分析，詳細(xì)包括序列比對(duì)〔Alignment〕；基因識(shí)別與DNA序列分析；蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)猜測(cè)；分子進(jìn)化和比較基因組學(xué)。生物信息學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域包括有基因疾病的診斷；動(dòng)植物優(yōu)良選種；藥物討論與開(kāi)發(fā)等。

3、抗體工程技術(shù)討論概況

利用現(xiàn)代生物技術(shù)改造已有的抗體、構(gòu)建新的抗體或者是制備類抗體分子，稱為抗體工程。目前通常認(rèn)為抗體工程有三個(gè)階段：細(xì)胞工程抗體階段；基因工程抗體階段〔抗體基因組合文庫(kù)，噬菌體表面呈遞系統(tǒng)〕；類抗體制備階段，即抗體技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合或者模擬有機(jī)分子模型?；蚬こ炭贵w的技術(shù)途徑包括：人鼠嵌合抗體；人源化抗體；小分子抗體；胞內(nèi)抗體；抗體庫(kù)；轉(zhuǎn)基因動(dòng)物；轉(zhuǎn)基因植物。

4、干細(xì)胞討論現(xiàn)狀與進(jìn)展趨勢(shì)

隨著干細(xì)胞技術(shù)的突破以及干細(xì)胞本身所具有的特性，使得人類有可能在體外培育某些干細(xì)胞，分化為所需要的各種組織細(xì)胞以供臨床所需，或作為“種子”細(xì)胞用于組織工程。

〔1〕胚胎干細(xì)胞〔ES細(xì)胞〕討論進(jìn)展

應(yīng)用ES細(xì)胞進(jìn)行臨床組織移植的基本途徑為：自胎兒性腺或早期胚胎分別人ES細(xì)胞，經(jīng)體外擴(kuò)增后進(jìn)行基因修飾摒除移植排斥，在體外定向分化后移植給病人。

〔2〕組織干細(xì)胞討論進(jìn)展

目前已在成年動(dòng)物和人體組織器官中分別獲得了多種組織干細(xì)胞，如造血干細(xì)胞、骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞、神經(jīng)干細(xì)胞、肝臟干細(xì)胞、皮膚干細(xì)胞、腸上皮干細(xì)胞等。這些組織干細(xì)胞具有跨系、甚至跨胚層分化技能，可分化為骨、軟骨、肌肉、神經(jīng)、肝臟、脂肪等細(xì)胞類型。此外神經(jīng)干細(xì)胞和肌肉干細(xì)胞能轉(zhuǎn)變成血液細(xì)胞；脂肪基質(zhì)干細(xì)胞可變成骨和成軟骨細(xì)胞。

〔3〕造血干細(xì)胞討論進(jìn)展

造血干細(xì)胞具有自我更新、多向分化、重建長(zhǎng)期造血、采集和體外處理簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，因此是基因治療最抱負(fù)的靶細(xì)胞之一。通過(guò)細(xì)胞工程技術(shù)可在體外模擬或部分模擬體內(nèi)造血過(guò)程〔包括基質(zhì)細(xì)胞的支持和造血生長(zhǎng)因子的調(diào)控等〕。可在短期內(nèi)大量擴(kuò)增早期造血祖細(xì)胞及各階段的造血前體細(xì)胞；并可定向誘導(dǎo)擴(kuò)增大量的紅細(xì)胞、粒/巨噬細(xì)胞、巨核細(xì)胞/血小板、樹(shù)突狀細(xì)胞、NK細(xì)胞等功能血細(xì)胞和免疫活性細(xì)胞，滿意基礎(chǔ)討論及臨床應(yīng)用的需要。組織器官的缺損或功能障礙是人類健康所面臨的主要危害之一，也是引起人類疾病和死亡的最主要緣由。干細(xì)胞治療也幾乎涉及人體全部的重要組織和器官,也涉及人類面臨的大

多數(shù)醫(yī)學(xué)難題，如心血管疾病、自身免疫性疾病、糖尿病、骨質(zhì)疏松、惡性腫瘤、肌肉、骨及軟骨缺損、老年性癡呆、帕金森氏病、嚴(yán)峻燒傷、脊髓損傷和遺傳性缺陷等疾病的