分子生物學對生物醫(yī)學的影響

1、 論文題目：分子生物學對生物醫(yī)學的影響 學生姓名： 尹伊 學 號： 2015302214 專 業(yè)： 學科教學（生物） 授課教師： 鄭克剛老師 學 院： 生命科學學院 年 月 日 分子生物學對生物醫(yī)學的影響學號：2015302214 姓名：尹伊 專業(yè)：生物學科教學分子生物學是在分子水平上研究生命現(xiàn)象的科學。通過研究生物大分子(核酸、蛋白質(zhì))的結(jié)構(gòu)、功能和生物合成等方面來闡明各種生命現(xiàn)象的本質(zhì)。研究內(nèi)容包括各種生命過程，比如光合作用、發(fā)育的分子機制、神經(jīng)活動的機理、癌的發(fā)生等，這使得人們對生命的認識有了很大的進步。而生物醫(yī)學是綜合醫(yī)學、生命科學和生物學的理論和方法而發(fā)展起來的前沿交叉學科，基本任務

2、是運用生物學及工程技術(shù)手段研究和解決生命科學，特別是醫(yī)學中的有關(guān)問題。屬于生物科學的應用學科，與生物學知識尤其是分子生物學的知識息息相關(guān)。下面將從醫(yī)學的不同方面在闡述一下分子生物學對醫(yī)學的影響。1.分子生物學與中醫(yī)藥學中醫(yī)藥是我國的國寶,對中華民族的繁衍和發(fā)展做出了巨大貢獻,其治療和保健作用已為幾千年的實踐所證實，中醫(yī)藥學是經(jīng)歷數(shù)千年歷史發(fā)展起來的經(jīng)驗醫(yī)學。它與藥物開發(fā)、質(zhì)量控制、作用機理等方面都與分子生物學息息相關(guān)，在一定程度上推動著中醫(yī)藥學的發(fā)展。分子生物學在中醫(yī)藥學的具體應用主要有以下幾個方面。1.1中藥優(yōu)良品種的培育我國采用的中藥大多數(shù)為栽培品種,長期栽培出現(xiàn)品種品質(zhì)老化、病毒寄生蔓延

3、、種植費時費工、繁殖系數(shù)低等問題。運用分子生物學中基因工程技術(shù)和細胞工程技術(shù),一方面可對藥用植物品種實施遺傳改造、構(gòu)建新型的抗逆力強的優(yōu)良品種,以加強中藥高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗新品種的選育;另一方面,用基因工程技術(shù)培育出的抗病毒、抗蟲害的新型中藥能減少農(nóng)藥施用,杜絕農(nóng)藥和重金屬污染,保證中藥的安全性。同時,利用轉(zhuǎn)基因生物作為反應器,也可生產(chǎn)外源基因編碼的產(chǎn)物如水蛭素、干擾素和胰島素等1。1.2中藥的鑒定我國藥材資源豐富,藥用動植物約1萬余種,但目前使用的藥材來源復雜,時有互混、互代、以假充真現(xiàn)象存在,尤其是動物藥及破碎中藥的鑒定是中藥質(zhì)控的難點,蛋白電泳法和和核酸分析法作為新的分子生物學技術(shù)正在中藥

4、鑒定工作中廣泛應用。目前常用的核酸分析方法主要有限制性內(nèi)切酶片段長度多態(tài)性分析(RFLP)、隨機擴增多態(tài)性DNA(PAPD)、高特異性PCR擴增(PCR-RFLP)的特定片段的限制性位點分析、DNA序列分析、擴增片段長度多態(tài)性法(AFLP)、基因芯片技術(shù),這幾種技術(shù)鑒定中藥,可以不受藥物的形狀、劑型等外界因素和生物發(fā)育階段及器官組織差異的影響,直接、便捷、準確的鑒定中藥材2。任冰如等用RAPD技術(shù)對南北蒼術(shù)不同居群間的親緣關(guān)系做了鑒定,從DNA水平上證實了南、北蒼術(shù)親緣關(guān)系很近,差異很小,從而證實了北蒼術(shù)是南蒼術(shù)的變種,而非不同種3。羅志勇等運用AFLP技術(shù)成功的構(gòu)建出多態(tài)性豐富和重復性好的人

5、參、西洋參指紋圖譜,并運用計算機軟件對結(jié)果進行二維圖象處理,計算出不同樣品間相似度指數(shù),并從相似度指數(shù)發(fā)現(xiàn)西洋參與引種到我國吉林的西洋參的遺傳物質(zhì)基礎(chǔ)基因組DNA發(fā)生一定的變異,但變異程度小于人參與西洋參間的差異4。此外,DNA分子標記方法還可用于中成藥質(zhì)量分析。1.3利用分子生物學技術(shù)探討中藥作用機理中藥進入體內(nèi)發(fā)揮作用的基本環(huán)節(jié)是藥物分子與生命分子之間的直接或間接相互作用。中藥發(fā)揮作用必然會引起從遺傳信息到整體功能實現(xiàn)中多個層面的結(jié)構(gòu)與功能狀態(tài)的改變,而決定這些層面的結(jié)構(gòu)與功能的基礎(chǔ)是基因。近年來國內(nèi)有不少學者開展了中藥及復方干預基因表達的調(diào)控研究,初步證明中藥作用與其生物活性成分調(diào)控基因

6、的表達有關(guān)。我國學者曾對人參、黃芪、青蒿、淫羊藿、銀耳、靈芝等藥對體內(nèi)重要的細胞因子(IL-1、IL-2、IL-3、IL-6、TNF等)的基因表達調(diào)控機體的免疫反應做了探討5,如曹穎英等應用斑點雜交法研究表明淫羊藿苷(ICA)可促進刀豆蛋白(ConA)誘導的淋巴細胞IL-3mRNA,IL-6mRNA的表達,其促進作用具有一定的劑量依賴性,且它對IL-6mRNA表的作用大于對IL-3mRNA表達的促進作用,初步闡明ICA促進某些細胞因子產(chǎn)生的分子機制6。中藥的抗癌機制可能是通過調(diào)控cfos和P53、PC1-2、cmyc等基因的表達來誘導腫瘤細胞凋亡。綠茶抗氧化劑復合兒茶素對促癌劑12-氧-14-

7、烷佛波醇-13-乙酸酯(TPA)的影響有明顯拮抗作用,即復合兒茶素能抑制促癌劑引起的cfos、cmyc的基因表達,而對抑癌基因Rb表達有調(diào)控作用7。陳記藩等認為通痹靈使RA大鼠滑膜細胞TNF-mRNA表達水平降低,提示通痹靈治療RA作用機理之一是通過抑制滑膜細胞異常表達的TNF-mRNA,從而下調(diào)TNF-的產(chǎn)生8。1.4利用基因芯片技術(shù)篩選和開發(fā)新藥在后基因時代,隨著基因結(jié)構(gòu)和功能研究的突破,致病基因的發(fā)現(xiàn),藥物的研究的目標之一是在基因水平上尋找要用的靶標,通過比較藥物處理前后細胞基因表達的差異來推測篩選藥物作用的靶,從而找到“導向藥物”。目標之二是用基因芯片技術(shù)檢測藥物的毒性或副作用,進行毒

8、理研究。生物芯片技術(shù)所具有的高集成與組合化學相結(jié)合,為新藥研究的初篩提供超高通量篩選。目前,Gene logic inc公司用美國橡樹嶺研究所技術(shù)制作的流過芯片已成功用于藥物開發(fā)、靶標尋找。這將有利于確定中藥的有效活性成分和有效活性部位,為開發(fā)中藥新藥提供一個簡便、快捷的新途徑。2.分子生物學與醫(yī)學檢測醫(yī)學檢驗中常用的分子生物學技術(shù)分子生物學的核心技術(shù)是聚合酶鏈反應（PCR），十幾年的應用衍生出了多種新的PCR技術(shù)，如原位PCR技術(shù)、實時定量PCR技術(shù)、NASBA、TAS等。此外，生物芯片技術(shù)、序列分析技術(shù)以及核酸探究技術(shù)等技術(shù)都已廣泛應用于臨床的檢驗和科研工作中，并極大地完善了檢驗技術(shù)，在臨

9、床診斷和治療中的意義重大9。2.1聚合酶鏈式反應（PCR）的應用PCR是一種體外酶促合成特異DNA片段的方法，是分子生物學中最常用的技術(shù)。典型的PCR由高溫變形、低溫退火、適溫延伸三個步驟，作為一個循環(huán)周期，多次循環(huán)反應，使目的DNA得以迅速擴增。PCR不僅可以用于基因的分離、克隆和核苷酸序列分析等，還可以在突變體和重組體的構(gòu)建上靈活應用，以及基因表達調(diào)控的研究，基因多態(tài)性的分析，腫瘤機制的探索，遺傳病和傳染病的診斷等諸多方面。在其衍生出的新PCR技術(shù)（定時定量PCR、原位PCR技術(shù)等），與傳統(tǒng)的技術(shù)相比都具有靈敏度高、操作簡單、省時省力等特10。2.2分子生物傳感器的應用分子生物傳感器是利用

10、如酶、蛋白質(zhì)、DNA、抗體、抗原、生物膜、微生物、細胞等生物物質(zhì)作為識別元件固定在轉(zhuǎn)化器上，當待測物與生物識別元件發(fā)生特異性反應后，將生化反應轉(zhuǎn)通過轉(zhuǎn)化器將所產(chǎn)生的反應結(jié)果轉(zhuǎn)變成可定量的物理、化學信號等，從而進行生命物質(zhì)和化學物質(zhì)檢測和監(jiān)控。2.3分子生物芯片技術(shù)的應用目前，傳統(tǒng)的醫(yī)學檢驗技術(shù)已經(jīng)不能緊跟生物學的發(fā)展，達不到微量、快速及全面的要求。生物芯片技術(shù)把分子間特異性地相互作用作為原理，將大量探針分子固定于支持物上，通過縮微技術(shù)，實現(xiàn)對細胞、蛋白質(zhì)、基因及其它生物組分的檢測。解決了傳統(tǒng)醫(yī)學檢驗技術(shù)的復雜、自動化程度低、檢測目的分子數(shù)量少、低通量等不足。分子生物芯片的技術(shù)通過不同的探針陣列

11、和特定的分析方法均會該技術(shù)具有多種不同的應用價值。如基因表達譜測定、突變檢測、多態(tài)性分析、基因組文庫作圖及雜交測序等均為“后基因組計劃”時期基因功能的研究以及現(xiàn)代醫(yī)學科學及醫(yī)學診斷學的發(fā)展提供了強有力的工具，在基因的發(fā)現(xiàn)、基因診斷、藥物篩選、給藥等個性化方面也同樣取得了重大突破11。2.4分子生物納米技術(shù)的應用1991年，在Unbounding the Future一書中，首次提出了“納米醫(yī)學”的概念。研究表明：利用納米技術(shù)，很容易進入人機體細胞核，并于核內(nèi)染色體進行組合，具有較高的特異性，不僅克服了目前基因診斷中面臨的難題，而且還提高了基因診斷在實驗室中得地位。Van Helden 等將抗體

12、連接的納米磁性微球與高效率的化學發(fā)光免疫測定技術(shù)結(jié)合而成的自動檢測系統(tǒng)，已成功用于血清中人免疫缺陷病毒HIV-1和HIV-2的抗體檢測12。2.5分子蛋白質(zhì)組學的應用就目前而言，在蛋白質(zhì)功能方面的研究還是極其缺乏的。通過基因組測序，新發(fā)現(xiàn)的基因編碼蛋白質(zhì)的功能大部分都是未知的，對于那些已知功能的蛋白，它們的功能大多是根據(jù)基因功能類推得出的。因此，就由人預測，在隨著多種生物基因組測序的完成，人們的研究重點必將轉(zhuǎn)到蛋白質(zhì)的功能方面。除了上述的應用之外，分子生物學在靶向治療癌癥腫瘤、控制傳染病、治療病毒性疾病等臨床上面也發(fā)揮著重要的作用。因此分子生物學與生物醫(yī)學息息相關(guān)，它是深入研究分子生物學的基礎(chǔ)

13、學科，對醫(yī)學致病機理及藥物研發(fā)等來說是不可或缺的。相信在今后分子生物學與生物醫(yī)學的結(jié)合領(lǐng)域?qū)⒏鼮閺V闊，聯(lián)系應用也將更為密切。希望分子生物學技術(shù)能被充分利用到醫(yī)學乃至其他更為廣闊的領(lǐng)域，幫助人們更深入的了解生命，也更好的來造福人類！參考文獻：1周坤福.分子生物學與中藥開發(fā)M.北京:人民衛(wèi)生出版社,2000.184.2詹秀琴,王明艷.分子生物學技術(shù)在中藥鑒定中的應用及探討J.生物學通報,2001,36(11):3-4.3任冰如,賀善安,於虹,等.用RAPD技術(shù)評估蒼術(shù)居群間的親緣關(guān)系J.中草藥,2000,31(6):458.4羅志勇,周鋼,周肆清,等.AFLP法構(gòu)建人參、西洋參基因DNA指紋圖譜J

14、.藥學學報,2000,35(8):626.5陳蘇紅,王小紅,王升啟.中藥影響細胞基因表達的研究進展J.中國中藥雜志,2000,25(9):515.6曹穎英,鄭欣岳,張國慶.淫羊藿促進小鼠脾細胞IL-3及IL-6mRNA的表達J.第二軍醫(yī)大學學報,1998,19(2):199.7張秦燕,趙清正,程書均,等.綠茶抗氧化成分抑制促癌作用的機理研究J.中華腫瘤雜志,1992,14(5):352.8陳記藩,沈曉艷,趙會芳,等.通痹靈對佐劑性關(guān)節(jié)炎大鼠滑膜細胞TNF-mRNA表達的影響J.中國中醫(yī)基礎(chǔ)醫(yī)學雜志,1999,5(5):19.9 王海英：分子生物學技術(shù)在醫(yī)學檢驗中的應用進展.當代醫(yī)學，2011,17(6)10 uregir OO,Sahim FI,Yilmaz Z,et al.Fluorescent in situ hybridization studies in