生物技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

1、生物技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用2001 年初，生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)便顯現(xiàn)出一片誘人的前景。人類基因組草圖的即將完成，帶動(dòng)各生物技術(shù)的不斷飚升。人們普遍認(rèn)為這將導(dǎo)致醫(yī)學(xué)與藥物研究的繁榮， 并會(huì)帶來滾滾的財(cái)富。隨著基因組測(cè)序的完成，許多科學(xué)家和投資者開始把目光投向生物技術(shù)向個(gè)學(xué)科的滲透，如今生物技術(shù)已經(jīng)在芯片、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都取得豐碩的成果。下面對(duì)生物芯片、基因治療及微生物的研究的基本問題作簡(jiǎn)單的介紹。（一）生物芯片?20世紀(jì)90年代初開始實(shí)施的人類基因組計(jì)劃取得了人們當(dāng)初意料不到的巨大進(jìn)展， 而由此也誕生了一項(xiàng)類似于計(jì)算機(jī)芯片技術(shù)的新興生物高技術(shù) 生物芯片。生物芯片主要是指通過微加工和微電子技術(shù)在固體芯片表面構(gòu)建微型

2、生物化學(xué)分析系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)生命機(jī)體的組織、細(xì)胞、蛋白質(zhì)、核酸、糖類以及其他生物組分進(jìn)行準(zhǔn)確、快速、大信息量的檢測(cè)。目前常見的生物芯片分為三大類：即基因芯片、蛋白芯片、芯片實(shí)驗(yàn)室或稱微流控芯片等。生物芯片主要特點(diǎn)是高通量、微型化和自動(dòng)化。生物芯片上高度集成的成千上萬密集排列的分子微陣列，能夠在很短時(shí)間內(nèi)分析大量的生物分子，使人們能夠快速準(zhǔn)確地獲取樣品中的生物信息， 檢測(cè)效率是傳統(tǒng)檢測(cè)手段的成百上千倍。使用基因芯片分析人類基因組，可找出癌癥、糖尿病由遺傳基因缺陷引起疾病的致病的遺傳基因。生物醫(yī)學(xué)研究人員可以在數(shù)秒鐘內(nèi)鑒定出導(dǎo)致癌癥的突變基因。借助一小滴測(cè)試液，醫(yī)生們能很快檢測(cè)病菌對(duì)人體的感染。利用

3、基因芯片分析遺傳基因，可以使糖尿病的確診率達(dá)到50以上。生物芯片在疾病檢測(cè)診斷方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，它可以在一張芯片上同時(shí)對(duì)多個(gè)病人進(jìn)行多種疾病的檢測(cè)。僅用極小量的樣品，在極短時(shí)間內(nèi)， 向醫(yī)務(wù)人員提供大量的疾病診斷信息，這些信息有助于醫(yī)生在短時(shí)間內(nèi)找到正確的治療措施。對(duì)腫瘤、糖尿病、傳染性疾病、遺傳病等常見病和多發(fā)病的臨床檢驗(yàn)及健康人群檢查，具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。（二）基因治療眾里盼她千百度，如今，基因治療已近走出實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)入實(shí)踐階段，如：癌癥的基因治療，腫瘤的基因治療屬于一種生物治療手段，是一大類治療策略的總稱。根據(jù)治療機(jī)理不同，目前至少可以分為以下幾方面：（ 1 ） 免疫基因治療：指的是通

4、過基因修飾的瘤苗或抗原呈遞細(xì)胞體內(nèi)回輸，或者免疫基因的直接體內(nèi)導(dǎo)入，激發(fā)或增強(qiáng)人體的抗腫瘤免疫功能，達(dá)到治療腫瘤的目的，它也是一大類治療的總稱。治療基因包括腫瘤相關(guān)抗原基因、細(xì)胞因子基因或者M(jìn)HC 基因等。（ 2）抑癌基因治療：抑癌基因的失活是腫瘤發(fā)生過程中重要的分子事件，研究證明，體內(nèi)導(dǎo)入野生型抑癌基因，替代缺失或異常的抑癌基因表達(dá)，可以達(dá)到抑制腫瘤細(xì)胞增殖的效果。目前研究較為深入的抑癌基因治療主要運(yùn)用P53、P16、 RB 基因等，其中又以P53 基因應(yīng)用最廣泛，許多治療方案已進(jìn)入臨床試驗(yàn)階段。（ 3）反義癌基因治療：癌基因是一類細(xì)胞增殖調(diào)控正信號(hào)基因，具有促使細(xì)胞增殖，阻止細(xì)胞分化的特點(diǎn)

5、，癌基因的激活是腫瘤發(fā)生過程中另一重要的分子事件。通過人工合成的寡核苷酸與癌基因編碼的mRAN 互補(bǔ)結(jié)合，可以抑制mRNA 的轉(zhuǎn)錄，達(dá)到封閉癌基因的目的。目前的治療方案主要采用反義MYC、NEU 、 K ras 基因等。（ 4）自殺基因治療：自殺基因是一種酶解前體藥物激活基因，其產(chǎn)物具有將無毒或低毒的前體藥物轉(zhuǎn)變?yōu)榧?xì)胞毒性藥物的特性。選擇性將自殺基因?qū)胨拗髂[瘤細(xì)胞內(nèi)并表達(dá)，同時(shí)給予前體藥物，并被酶解為細(xì)胞毒藥物，特異性殺傷腫瘤細(xì)胞。目前常用的自殺基因治療系統(tǒng)主要有胸苷激酶基因更替洛韋系統(tǒng)和胞喀呢脫氨酶基因/ 5氟一胞喀噬系統(tǒng)，其中后者的酶解產(chǎn)物為5 FU,它分子量小、易擴(kuò)散、毒性高，本身就是

6、許多惡性腫瘤的一線化療藥物。（ 5）抗血管生成基因治療：通過基因?qū)氩⒈磉_(dá)的手段，在體內(nèi)長(zhǎng)期維持一定水平的血管生成抑制因子，抑制腫瘤血管的生成，從而達(dá)到抑制腫瘤增殖、復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移。（ 6）其它基因治療：例如耐藥基因治療，即將耐藥基因?qū)牍撬韪杉?xì)胞，表達(dá)后盡可能地保護(hù)干細(xì)胞免受細(xì)胞毒藥物的骨髓抑制作用。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，和基因研究的不斷進(jìn)步，我們可以大膽的想象，癌癥必將在不久的將來被科學(xué)家攻克，不再危害人類。（三）微生物的研究?生物技術(shù)在微生物方面的研究，已經(jīng)深入到一定程度，并在眾多領(lǐng)域取得了舉世矚目的成就，為社會(huì)盈取了巨大的效益，特別是在農(nóng)林業(yè)尤為引人注目。人們熟悉一句話“朽木不可雕也”。 事

7、實(shí)上朽木變成廢物主要是某些微生物長(zhǎng)期作用的結(jié)果。木材主要由木質(zhì)素所組成，它是由20 30木質(zhì)部組成的植物產(chǎn)品，系芳香核的多聚有機(jī)物，特別是它的純品受生物降解非常緩慢。木質(zhì)素是木材工業(yè)或其加工業(yè)的大量廢棄物之一，每年工業(yè)處理木材產(chǎn)生的廢物形式的木質(zhì)素就有近 35 萬噸。其實(shí)它是一大類有用的生物資源，通過某些微生物可以得到充分作用。 如用它作原料制取醇類產(chǎn)品、潔凈生物能源和菌體蛋白質(zhì)產(chǎn)品，可飼用或民用。但是，微生物也可使木材腐朽、樹木枯萎，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。?已經(jīng)確定一些擔(dān)子菌類是引發(fā)木材腐朽的禍根，這是真菌侵害、長(zhǎng)期作用的結(jié)果。 這類真菌分為兩組：褐色致病菌和白色致病菌。前者主要破壞纖維素和半纖

8、維素成分，幾乎對(duì)木質(zhì)素不起作用，這些菌有Coniphora puteana， 綠色木霉， 它們含有強(qiáng)力的水解酶，分解木材多糖，脫甲基作用，酶系還破壞芳香環(huán)；后者首先對(duì)木質(zhì)素起作用，幾乎不使纖維素多糖受損害，這些菌有黃白臥孔菌、變色多孔菌、粗皮側(cè)耳。它們破壞木質(zhì)素形成白色物質(zhì)，是個(gè)氧化過程，脫去甲基，形成二酚，被二加氧酶分解了。?除上兩組真菌外，也發(fā)現(xiàn)既分解木質(zhì)素，又分解纖維素的真菌，稱之為軟腐真菌組，也可叫第三組，如球毛殼，隨著研究的深入，除分解木質(zhì)素的這些白腐擔(dān)子真菌之外，在真菌中還有子囊菌的代表如青霉和曲霉以及不完全真菌如鐮孢、 鏈格孢等均具有同樣的降解功能。在放線菌中有鏈霉菌和熱單胞菌，

9、細(xì)菌中有無色桿菌、農(nóng)桿菌、不動(dòng)桿菌、好氧單胞菌、諾卡氏菌、假單胞菌、黃單胞菌和微球菌等的參與。它們分解木質(zhì)素能力是微弱的，但其群體的作用也不可小視。?從上可以看出，分解木質(zhì)素的微生物中真菌是個(gè)強(qiáng)大的生物因子，它可以使木材腐朽化、樹木枯朽等，危害極大。如何防治它們的破壞性呢？就生物防治途徑而言，值得深入研究。（一）對(duì)付真菌可探究溶真菌細(xì)菌以及其它真菌的寄生物或其它拮抗體；（二）對(duì)付細(xì)菌則可尋找細(xì)菌的寄生物，最主要的是噬菌體和蛭孤菌的選育及其利用。（三）木材的防腐朽，微生物方法值得注意。研究人員發(fā)現(xiàn)一種微生物對(duì)木材及其制品具有防腐作用，只要將菌液涂刷在木材或木制品上就管用，菌液浸入木質(zhì)纖維中使其固化，對(duì)那些破壞木質(zhì)纖維的有害菌類的入侵帶來困難，因此， 幾經(jīng)菌液處理過的木材在高溫、潮濕和水中浸泡的環(huán)境中以及將它埋藏于地下60 年以上均不會(huì)腐朽，這種微生物改性木材很有開發(fā)前景?？傊?，微生物均有其雙重性，可用其益，去其害。如今生物技術(shù)完美的完成了兩