遺傳學的前景精選(九篇)

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第1篇：遺傳學的前景范文

The Meaning of Examination Cause Body by Blood Spread Disease before Tranfuse

Key words:Tranfuse;Cause Body ;Spread

輸血是搶救生命和治療疾病的重要措施，但是輸血也可以引起經血傳播性疾病。目前輸血安全得到了更多的保障，采供血機構對無償鮮血者嚴格的篩選和檢測，成分輸血的貫徹實施，很大程度降低了病毒傳播的機率。在臨床輸血時，應該嚴格遵守衛生部臨床輸血技術規范，嚴把輸血指征，了解受血者輸血前狀況，避免患者的醫源性感染，減少醫療糾紛以及加強醫護人員自我保護都具有重要的意義。

1　材料與方法

1.1　研究對象　2005年6月至2006年7月，本院需要輸血的腫瘤患者，共計3 865人。

1.2　檢測試劑與方法　HBsAg，抗? HCV、梅毒抗體的檢測均采用ELISA，試劑盒均為廈門新創科技有限公司產品；抗? HIV檢測采用廈門新創科技有限公司和法國生物梅里埃產品。

1.3　儀器　HBsAg，抗? HCV、梅毒抗體的檢測均采用變色龍全自動酶免分析儀；抗? HIV檢測檢測應用BIO?RAD酶標儀和TECAN COLUMBUS洗板機。嚴格按照操作規程進行測定。

2　結果

本院3 865名需輸血的腫瘤患者輸血前4項經血傳播疾病的血清標記物檢測結果，見表1。

表1　4項血清標記物的檢測結果（略）

注：其中抗? HIV初篩陽性2例，經山東省疾病控制中心確認為陰性。

3　討論

安全輸血已成為重要的公共衛生問題，我國政府出臺了一系列的法律法規，加強了安全輸血的保障體系，使得血液的質量得到了強有力的保證，在很大程度上有效的預防了經血傳播性疾病。近年來，隨著人們法律意識越來越強，關于輸血產生的醫療糾紛也有增多的趨勢。為了明確患者是否為輸血傳播疾病的可能，我們完全有必要在輸血前對相關血清標記物進行檢測。由于我國是肝炎的高發國家之一，特別是乙肝病毒感染是我國輸血安全的主要威脅。一般人群的HBV攜帶率高達9.09%［1］，本文數據顯示，經血傳播疾病的血清標記物中，HBsAg的陽性率達到11.90％，要高于一般人群，這主要是本院收治了肝癌患者，其HBsAg的陽性率較高。對于標記物陽性患者人群，輸血前進行相關指標的檢測，既可以明確患者輸血前的狀況，有效預防醫療糾紛的發生，同時又可以讓醫務人員加強自我保護意識以及對醫療器械的嚴格消毒。醫務人員在診療護理患者過程中，經常接觸患者的體液，特別是標記物陽性的患者在穿刺、注射、創傷性檢查等中污染的銳器，都有可能造成對醫務人員的損傷，以致通過破損的皮膚造成感染。所以，此時醫務人員就要根據患者的檢測結果，進行有針對性的處理。在患者做創傷性檢查以及手術時，對于陽性血液污染的器械，醫務人員要對其進行嚴格的消毒，以消除對其他患者交叉感染的可能，但是常規檢測方法大多采用酶免的方法，對于ELISA檢測HBsAg,抗? HCV陰性的標本，HBV?DNA以及HCV?DNA檢測陽性率分別為3.23％，0.19％［2］。技術靈敏度的限制，當病毒處于窗口期時，將會造成漏檢。如果獻血員在獻血時體內病毒處于窗口期，將會漏檢，患者輸入該獻血員的血有可能將會造成感染；或者患者在輸血前體內病毒正處于窗口期，當機體抵抗力下降時，病毒大量復制而發病，也誤認為由于輸血造成的感染。目前用于丙肝篩選的方法均采用抗? HCV ELISA檢測，該方法第二代檢測試劑“窗口期”為82 d，第3代為70 d，而HCV?RNA檢測大約為11 d～13 d，HCV?cAg為12 d～14 d［3］。所以，有必要開發高效價的試劑盒以及更加敏感特異的方法，盡量縮短病毒檢測的窗口期，提高患者病原體的檢出率，有效預防經血傳播疾病?？傊?，加強輸血安全的保障體系，可以有效預防經血傳播性疾病的發生。同時，對輸血前患者的經血傳播病原體的常規檢測，減少輸血后感染造成的醫療糾紛以及加強醫務工作者自我保護，都具有重要的意義。

參考文獻:

［1］　梁曉峰，陳園生，王曉軍，等．中國3歲以上人群乙型肝炎血清學流行病學研究［J］．中華流行病學雜志,2005,26(9)：655?658．

第2篇：遺傳學的前景范文

簡而言之，以手機為載體進行信息傳播的工具即為手機媒體。手機媒體需要以手機作為信息以及接受的終端，其平臺就是手機上網，能在這一平臺上進行各種以音頻、文字以及視頻等形式的內容傳播移動傳播媒介。手機媒體有狹義和廣義之分，其廣義的手機媒體涉及到以往的手機短信、手機廣播以及手機報紙，同時也包括了手機新聞客戶端、手機視頻、手機新聞網頁以及社交媒體等各種形式。在通訊技術以及計算機技術不斷發展和普及的當今時代，手機其實就是一臺具有通訊功能的迷你電腦，同時也是網絡媒體的延伸。隨著科學技術的不斷創新，4G等新技術受到了廣泛的應用，手機娛樂游戲、新聞傳播、信息服務以及移動虛擬社區等各種附加功能會逐漸增加?？梢酝ㄟ^手機閱讀書籍、收看電視等，手機就是一張隱形大網，能將眾媒體進行整合。

2手機媒體的特點

1）手機媒體具有較強的移動性和即時傳播性。手機在當下是非常普及的生活日用品，甚至有“影子媒體”之稱，形容手機在人們的日常生活中無處不在，并機不離身。另外，手機也能將時間以及空間限制打破，極大縮短新聞的“時間差”，打破新聞“時空性”，新聞媒體報道更快、更新的新目標正在實現。

2）手機媒體的個性化傳播和接受模式。因為終端存在固有接收方式的限制，傳統媒體要完全實現個性化定制，尚且存在一定的困難，但是手機媒體就能實現傳播分眾模式。在大數據基礎之上，手機媒體能對用戶以及信息進行進一步的分析和分類，使受眾能接收到自己想要知道，或者喜歡知道的媒體信息。

3）手機媒體的多形式化。手機媒體能將文字、音頻、圖片、網頁、視頻、影像、實時語音以及電子郵件等功能進行整合，使之呈現功能一體化，充分滿足受眾的各種功能，在手機媒體中能將同一種內容整合呈現出不同的形式，以此實現最大化的傳播效果。

3手機媒體在新聞傳播學上的創新意義

1）手機媒體傳播格局的創新。新舊媒體在內容、形式上的融合進程，因為手機媒體的出現而得到了很大的進步和發展。在傳統媒體的基礎之上，手機等新興媒體在不斷的壯大；同時，傳統媒體也對新興媒體進行充分利用和整合，使之為己所用，加快了媒介融合進程。

2）手機媒體的信息傳播與接收方式的創新。隨著手機功能的不斷增加，大眾傳播成為手機媒體的一大功能。大眾傳播、人際傳播以及組織傳播被手機媒體融合為一體，也滲透著自我傳播。手機媒體既能實現先行方式傳播，還能實現非線性方式的點播以及下載，從而使異時性傳播和實時性傳播實現共存，受眾既可以通過手機媒體了解當前的新聞，又能了解過去的新聞。在手機媒體的傳播和接收中，受眾對信息的接受自主性以及選擇性在不斷的加強，人們可以進行信息的自由選擇、發送，能實現信息的及時互動性。受眾能通過手機媒體進行新聞、電影以及電視等各種多媒體節目信息的在線收看，還能將其與朋友分享，完成大眾傳播和人際傳播的全面對接。與互聯網連接的手機其互動性得到了有效的增強，因為其本身就較為注重互動性，能夠實現新聞信息傳播以及受眾的反饋。比如，人民日報在自己的微博上一條消息，關注人民日報的微博用戶就能接收到消息，沒有關注人民日報的用戶也能對其進行檢索，而且還能對微博進行評論以及轉發，這樣一來，就使用戶以及媒體的供給者之間的互動性得到極大的增強。

3）手機媒體新聞內容的創新。手機已經成為現代人必備的用品，新聞產品形態以及內容因為UGC而得到了極大的豐富，傳統媒體報紙也能通過手機報進行簡要報紙圖文內容的發送，也能將音視頻內容在手機網站上進行展示，還能將所要推送的內容通過手機App客戶端進行。另外，手機廣播也增加了和受眾溝通的渠道，能隨時通過手機廣播App客戶端進行廣播信號的接受，還能任意收聽各種網絡廣播電臺節目，同時也可以進行廣播微信公眾號的關注。而手機電視的創新和發展，其傳統的線性傳播方式缺點也得到了改進，能對電視直播進行隨時隨地的收看。傳統媒體已經打破了傳統新聞報道形式以及傳媒界原有的界限，各種傳播媒介的在不斷實現深度融合，當前的媒體進行全媒體運營中心的建立，也注重各方面資源的調度，受眾也能在全新聞形態產品的展現下，得到更為全面的感官體驗。手機網絡也經歷了2G、3G，到現在的4G，新聞信息的接收也因為移動互聯網以及手機媒體的發展越來越便捷，不斷出現“自媒體”“全媒體”等信息傳播渠道。用戶自制以及專業新聞生產共同承擔起了監視環境的社會責任。

4手機媒體在新聞傳播學上的發展前景

手機媒體是目前為止所有媒體形式中最快捷、最方便、最具有普及行的媒體平臺，有著非常巨大的發展空間。隨著手機各項功能的多樣化和科技化，手機的“媒體”地位也逐漸得以體現?，F如今手機微博、手機博客、手機支付、手機視頻以及各種和生活息息相關的手機App讓人們的生活越來越便捷、越來越舒適，手機媒體儼然已成為了人們生活中不可或缺的一部分。由于手機媒體的便捷性和及時性，使手機媒體在社會新聞的傳播中往往能夠搶先傳統媒體，在未來的發展中手機媒體必將成為新聞傳播的首選媒介，尤其是在重大自然災害預警和重大突發事件的處理等方面，這種需要第一時間讓大眾了解的新聞方面，手機媒體將更能體現它的價值所在。

伴隨著科學技術的不斷發展，手機技術也向著更加智能化、個人化和科技化的方向發展。4G大戰的硝煙未散，5G爭奪的號角，已經在全世界范圍內悄然奏響。無線技術的更迭帶給人們最直接的感受可以總結為一個字——“快”，那么未來的5G依然還是簡單的、速度上的慣性升級嗎？ITU（國際電信聯盟）給出的答案是：5G，不再單純地強調峰值速率，除此之外最少會帶來如下八個方面的改變：峰值速率達到20Gbit/s；終端用戶獲得的有效速率在100Mbit/s～1000Mbit/s；時延縮短至最少1ms；移動性可支持最高500km/h；連接密度最高可支持100萬鏈接/平方千米（面向廣連接場景）；能源效率節省100倍；頻譜效率提升5～15倍。5G時代的到來，為手機媒體的發展前景提供了無限的可能性，在新聞傳播體驗上畫面感覺更清晰，接受信息更迅速及時，獲取方式更自由等等。在通信領域流行一句話，1G、2G解決了人與人的連接，3G、4G完成了人與物的連接。而對于5G，業內人士和專家已經對萬物皆可聯的生活場景達成了基本共識。正如中國移動研究院副院長黃宇紅的描述是：未來5G將像我們的神經系統一樣，將為鏈接萬物提供一個安全可靠的網路，是突破物聯網大規模應用的關鍵。而以手機作為載體的手機媒體也將隨之得到空前的發展，并最終成為人們日常生活中獲取信息的重要途徑。

5總結

手機媒體的普及，使受眾與大眾傳媒接觸的要求降低，受眾在多媒體信息多渠道傳播下，有更多的自我選擇，能對新聞傳媒信息進行大量的接受。新聞媒介內部，手機媒體需要和通訊公司相互合作才能得到更好的發展，盡管兩者之間有共同的利益，但是兩者在利益分配和理念融合等方面的還存在一定問題，而這些問題對手機媒體的長遠發展有著較為深刻的影響。在當前這樣一個新媒體不斷出現的時代，受眾群體越來越專業化和細致化，媒體應該提升自身素養，對自身的新媒體能力不斷提高，以此利用新媒體不斷獲取信息，以此創造一個有利于新媒體健康發展的良好環境。

參考文獻

[1]樊暢.手機新媒體在新聞傳播學上的創新意義及發展前景[J].西部廣播電視，2016（13）：16.

[2]趙婷婷.手機媒體在創新新聞專業教學中的應用[J].新聞知識，2015（8）：89-90.

[3]張潔.新媒體環境下的營銷創新研究——以小米手機營銷為例[D].南京師范大學，2015.

[4]魏艷.新聞傳播學視角下的手機媒體[J].青年記者，2014（14）：65-66.

[5]魯帆.三網融合背景下手機媒體發展的幾條路徑[J].中國記者，2014（3）：76-77.

[6]蔣佶成.論我國手機媒體的拓展性發展思路——“四屏一云”打造移動媒體發展新趨勢[J].新聞界，2014（8）：50-54.

第3篇：遺傳學的前景范文

遺傳學是一門年輕的學科又是一門發展十分迅速的學科，是以基因為中心研究生物的遺傳、變異和進化規律的科學，是生命科學研究領域內十分活躍的帶頭學科。

目前，它的分支幾乎已經擴展到了生物學的每一個領域，成為生物科學的中心了。遺傳學是生物科學的核心，這提供了一個框架，使生命的多樣性及其過程在其中被理解為一個理性的統一體。其研究方向具有綜合性、交叉性、前沿性和適應性，我國科研和經濟建設對遺傳學專業人才的要求越來越大。主要到高等醫學院校和醫學科研機構等部門從事遺傳學相關學科的教學、科學研究及其與臨床相結合的醫學實驗研究工作。

就業方向：

第4篇：遺傳學的前景范文

關鍵詞：光遺傳學；上轉換納米粒子；近紅外光轉換器；光調控；離子通道；生理活動

0引言

精準調控生物分子以及生理過程，對于理解疾病的發生發展和實施有效的治療具有重大意義[1-2]。而離子通道作為細胞膜的主要成分，對于神經、肌肉等其它系統的電生理信號的傳導和整合起到關鍵作用，它的活化或功能障礙會影響正常生理及病理進程，比如大腦思維，肌肉收縮和離子通道病[3-5]。目前，常用于離子通道調控的策略有以下幾種：(1)化學分子作用，如離子通道激活劑或阻斷劑；(2)基因工程干預，如特異性地表達、敲除或沉默目的基因來影響通道蛋白的活性；(3)物理電刺激，作用于特定的電壓門控離子通道[6-9]。盡管這些方法都取得了一定的進展，但在實際應用中依然存在著許多挑戰。例如，化學藥物隨血液循環的非識別性積累及作用難以避免，這極大地限制了調控的空間分辨率[10]。再者，化學或遺傳擾動的不可逆性也阻礙了實際調控的時間準確性[7]。此外，盡管電學模式的物理刺激，尤其是對于深部大腦刺激而言，顯示出很好的時空準確性和應用價值。但是，實際操作中需要高侵入性地在深層腦組織植入電極或芯片，會造成潛在的臨床不良反應[11-12]。

因此，迫切需要開發精度高、損傷小的調控膜離子通道的有效技術。近年來，使用光來控制生物分子和生理過程已引起了廣泛關注[13-15]。其中一種新興的被稱作光遺傳學的生物技術被應用于神經科學領域，并且能高選擇性地，甚至在毫秒級的時間分辨率下實現神經功能的操控[16-18]。更重要的是，通過基因工程對光敏視紫紅質離子通道蛋白進行改造，使其在離子特異性以及光譜響應性2個方面進一步多樣化。這為推動光遺傳學在更復雜的生物體系應用的提供了機會，不僅在體外單細胞水平，還在自由活動動物上對腦回路介導的行為學進行調控[19-22]。然而，盡管這些技術取得了令人矚目的成就，但目前報道的光敏感視紫紅質蛋白，或其它用于膜通道調節的光遺傳學工具主要是在可見光區工作。由于可見光組織穿透性不足，生物體吸收和散射嚴重，這些因素極大地限制了光遺傳學在體內應用[18，23-25]。雖然有研究報道通過光學纖維或微型發光二極管植入可以做到深層腦組織刺激，但這種高度侵入性的手段會引起一定的安全隱患[26-27]。由此，開發新的光遺傳學技術，使其能夠在活體條件下無(微)創地、有效地調控深層部位膜通道具有重要意義。

值得注意的是，科學家們目前為實現體內有效的光遺傳學刺激做出了多方面努力，其中將光敏離子通道蛋白激發波長移至近紅外窗口(＞700nm)被認為有利于更深的組織穿透能力[24，28-29]。比如通過基因工程化的策略，目前不同突變視紫紅質離子通道蛋白的響應光譜已經從藍光紅移到黃光，甚至紅光區域，但這些光遺傳學體系仍局限在可見光波長范圍內(表1)[30-31]。此外，通過使用近紅外光響應納米材料作為光轉換器，進一步原位刺激光遺傳學工具，可以增強光穿透能力進而調控離子通道的活性[32-34]。其中，鑭系元素摻雜的上轉換納米粒子作為獨特的光學材料被選為潛在的光納米轉換器。該材料具有將近紅外光(如980或808nm)轉換為紫外、可見或近紅外區域的多種發射的性能(表2)，鑒于其較少的散射和更深的組織滲透深度，已被廣泛地應用于生物成像和納米醫學研究領域[35-39]?；诖?，近年來人們將鑭系元素摻雜的上轉換納米粒子與各種光敏離子通道蛋白結合，實現了近紅外上轉換的光遺傳學調控，并取得了顯著的研究成果[32，40-41]。

因此，我們聚焦于生物醫學研究中將近紅外上轉換納米轉換器用于光遺傳學調控的最新成果。首先，我們對特定功能的上轉換納米平臺與光敏離子通道蛋白結合的策略進行了總結；其次，詳細地介紹了上轉換光遺傳學的廣泛應用以及可改進的技術；最后，關于進一步推進該技術向臨床轉化并克服當前挑戰提出了建議和展望。

1開發上轉換納米粒子介導的近紅外光遺傳學平臺

通過匹配不同光敏視蛋白的激活波長，選擇適當的上轉換納米粒子作為近紅外光轉換器，這種組合策略可以靈活地實現特定離子通道的激活。2011年，Deisseroth等[53]在一項專利申請中首先提出了這個理念，并列舉了各種上轉換納米粒子與細胞膜上光響應視蛋白表達的神經元組合并進行光調控的方法。在2013年，Han等在一項基金申請里介紹了用于體內神經元無光纖操控的上轉換光遺傳學設計。此后在2015年，不同研究團隊分別報道了在體外體內成功地實現了上轉換光遺傳學調控的研究[54-55]。

例如，Yawo等[40]使用藍色發光(發射峰在450和480nm)的上轉換納米材料NaYF4∶Yb/Sc/Tm@NaYF4，在近紅外976nm激光照射下，可以有效地激活PsChR離子通道，并產生明顯的動作電位；另外，利用發出綠光(550nm)的NaYF4∶Sc/Yb/Er作為近紅外光轉換器，進而可用于激活表達細胞中的C1V1或mVChR1離子通道蛋白(圖1)。進一步地研究還證明，結合上轉換納米粒子的光遺傳學調控效果顯示了刺激的時間和功率依賴性。但是，該研究仍有待改進空間，比如上轉換發光效率，納米材料的生物安全性等方面。

(1)將上轉換納米粒子嵌入細胞可生長的膜載體。如圖2a所示，Lee等[54]制備了上轉換納米材料(NaYF4∶Yb/Tm@NaYF4)混合嵌入聚乳酸-羥基乙酸(PLGA)聚合物的薄膜。這種0.5mm厚的薄膜不僅可用于神經元接觸培養，還可以用作光遺傳學調節的基礎平臺，將近紅外激光轉換為藍光，隨后激活表達有藍色光敏通道視紫紅質的蛋白(ChR2)的神經元。更關鍵地是，該體系通過1、5和10Hz的980nm脈沖激光刺激，實現了毫秒級分辨率的神經元活化響應。此外，Yawo等[40]比較分析了不同接觸式細胞光遺傳學調控平臺的效率。根據圖2b所示，方法一將上轉換納米粒子與神經元直接接觸，而方法二在二者之間采用玻片間隔。實驗結果發現兩種方法均以激光功率依賴性的方式顯示出光刺激下向內性的膜電流響應。但是，在相同的近紅外激發功率下，方法一的效率明顯高于方法二，說明需要將上轉換納米材料盡可能靠近地放置于光敏通道蛋白的位置，因為光子的功率密度與距離的平方成反比。

(2)將上轉換納米粒子制成微光極。Shi等[57]首先將UCNPs包裝到玻璃微光極中，制成可植入的光轉換器將近紅外能量轉換為可見光，然后刺激具有不同ChRs表達的神經元(圖2c)。這些微型光學器件顯示出極好的長期生物相容性，并且可以遠程控制腦功能的調節，甚至用于復雜的動物行為學操控。

(3)直接利用細胞或生物體組織攝取上轉換納米粒子(圖2d)。該方法在目前研究中最為常用，將功能修飾的上轉換納米粒子與所要調控的細胞孵育，或者直接通過注射的方式進入特定組織器官，待納米粒子被有效攝入后，進行近紅外激光照射并實現光遺傳學調控。這種策略不僅可以達到亞細胞層面的精準光調控，而且在動物體內實驗方面也易于實施。但是，局限也很突出，比如難以操作，生物安全患等方面。

2近紅外上轉換光遺傳學體系在生物功能調控方面的應用進展

近紅外上轉換納米技術和光遺傳學的結合，從原理上克服了體內常用光遺傳學研究中遇到的局限性，包括激發光的低穿透性或者光源植入的侵入性，為神經細胞或非神經體系中膜離子通道的調控提供了巨大的機會[32]。這種靈活的光學操控技術在神經科學領域取得了一系列成果，并進一步證明了其更廣泛的適用性(表3)[34，69-70]。考慮到生物的內在復雜性，到目前為止，上轉換光遺傳學及其他調控技術，在詳細闡明基本的生理、病理方面的探索仍然處于最初期階段。因此，下面將著重討論目前在不同生物模型上，采用近紅外上轉換光遺傳學調節膜離子通道、鈣信號以及相關生物學活性方面的研究進展。

2.1神經細胞膜電位

將光活性蛋白用于刺激活化或抑制神經活動是近年來神經學研究中的一大創新。這種光遺傳手段由于具有較低的侵入性并且能夠在時間與空間尺度精確地調節神經活動，因而在神經學研究中具有較為廣闊的應用前景[23]。

早在2015年，Lee等[54]報道了通過UCNP進行神經調節的應用。該研究中視紫紅質離子通道蛋白通過生物工程的手段表達于神經元細胞中，在近紅外光(980nm)的照射下，這些神經元能夠在毫秒范圍內產生持續的神經脈沖信號。在之后的研究中，科研人員設計并制備了一系列發光性質不同的UCNPs，用于不同光敏離子通道的活化[15，31]。譬如，Han等[41]設計制備了IR806染料敏化的UCNP，通過800nm的近紅外光激發，實現了對紅光響應離子通道(ReaChR)的調節。實驗中，染料敏化的UCNP被包覆于聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)薄膜中，用于海馬神經細胞的培養。這些神經細胞能夠實現精確的時空調節，以光強度依賴性地方式被激活并產生神經信號。除此之外，在976nm激發條件下能發射綠光(550nm)的UCNPs(NaYF4∶Sc/Yb/Er@NaYF4)也被用于刺激離子通道C1V1或mVChR1以產生光電流。而對于表達PsChR的神經元，則可以通過發射藍光的UCNPs(NaYF4∶Sc/Yb/Tm@NaYF4)實現近紅外光遺傳學刺激。上轉換納米材料可調的光學性質和不同光敏離子通道蛋白的靈活搭配為近紅外光遺傳學體系提供了豐富多樣的選擇，極大地促進了后續在動物模型上的生理、病理研究。

2.2鈣信號通路

不同于常見報道的UCNP-ChR體系，Zhou和Han等[55]展示了另一種基于上轉換納米顆粒的近紅外光遺傳學平臺，被稱作“Opto-CRAC”(圖3a)。Opto-CRAC在細胞和活體環境中，通過近紅外光照射而發出藍光的UCNPs(NaYF4∶Yb/Tm@NaYF4)作用于經基因工程改造的光敏鈣離子通道蛋白，既可以選擇性地控制細胞內鈣離子的流入以及受此過程調控的基因表達，進而調節機體的免疫炎癥反應(圖3(b～d))。通過對光信號的調節(如激光的脈沖、強度)，該體系的光遺傳模塊LOVSoc能夠可逆地產生持久且周期變化的鈣離子信號。更為重要的是，Opto-CRAC介導的光致鈣離子信號通路活化可以引發免疫細胞的特異性生理響應。通過使用近紅外光激活光控-鈣通道，可以促進樹突狀細胞的成熟及抗原的呈遞，進而刺激T細胞的活化。通過這種手段實現了對細胞信號通路進行的精確操作，進而調控下游信號轉導，方便其在動物生理/病理研究中發揮作用。

此外，斑馬魚活體模型廣泛用于生命醫藥領域，比如生物造影，診斷治療及生理病理研究[61]。目前，關于近紅外光遺傳學調控在斑馬魚模型中的可行性研究被Xing等[62]報道。該工作巧妙地設計了808nm激發的上轉換光遺傳學體系，實現了對離子通道ChR2的調節以及鈣離子介導的腫瘤細胞命運調控(圖4)。更為重要的是，該體系揭示了在體外和活體條件下，通過近紅外光介導的離子通道的調節可引起細胞的凋亡，具有進一步在腫瘤治療方面的應用前景。

2.3線蟲行為學

除了能對細胞膜離子通道進行有效地調節外，在改進上轉換光遺傳學研究方面，Zhang等[58]通過利用準連續波的近紅外激發手段，提高了上轉換發光效率并在表達ChR2的線蟲體內成功地實現光遺傳學神經信號及行為學調控(圖5(a，b))。最近的一項研究中，Gao等[67]采用線蟲模型，借助近紅外激發綠光發射的UCNP對表達有Crimson光敏離子通道的不同神經元(運動神經元或中間神經元)進行調控，實現了對線蟲多種運動行為的控制(圖5c)。這些工作不僅揭示了增強UCNP的多光子發光效率的可能性，還通過近紅外光使線蟲產生了受觸動刺激的反應，展現出近紅外光光遺傳學這種非侵入性調控策略在不同活體動物模型應用上的優勢和靈活性。

2.4鼠神經活性及行為學

鼠類模型在生化、醫藥研究中作為一種最為普遍的動物模型，對于光遺傳學的轉化研究更具價值[30]。盡管深層組織的光學刺激在鼠類模型中很大程度上需要特殊的光學設施，以及復雜的實驗手術操作，但隨著光遺傳學和上轉換納米技術的發展，通過近紅外光進行小鼠腦部功能的光遺傳學調控已經成為可能。

Shi等[63]報道了一種基于UCNP的微型光極器件實現了遠程光學控制小鼠腦部神經元(表達有多種視蛋白如ChR2或C1V1)的目標(圖6)。機械激光投射系統通過發出的近紅外光，可以有效地控制鼠的不同腦部區域的功能并產生神經脈沖活動，譬如腦部紋狀體，中腦腹側蓋區以及視覺皮層。值得注意的是，在另一項工作中，Shi等[63]還通過設計制備不同光譜特征的UCNPs，實現了體外與體內條件下，神經細胞的多重刺激或抑制。上轉換光遺傳技術在小鼠神經活動刺激研究中的成功應用，極大地促進了基礎生理調控以及神經科學的發展。

另外，McHugh及Liu[66]探究了將UCNPs作為光遺傳調節器以微侵入注射式的方法調控小鼠腦部深層神經元功能的可能性(圖7)。該研究中，近紅外介導的光遺學傳刺激能夠引發腦部腹側被蓋區域多巴胺的釋放。在此基礎上，通過刺激腦部內側隔核的抑制性神經元，可以誘導產生神經振蕩。更為重要的是，研究中這種上轉換光遺傳體系還可以抑制癲癇小鼠海馬體中的興奮性神經元，實現記憶恢復，展現了其在神經疾病治療方面的巨大潛力。

除了腦部神經活動調控，上轉換光遺傳體系還被成功地應用于小鼠的脊柱神經調節并用以控制小鼠的行為活動。Shi等[61]用聚丙烯以及UCNP制成光極器件，植入小鼠脊柱不同部位中(圖8)。這些小鼠在已麻醉的情況下，通過近紅外光的刺激，可以由肌電圖觀測到其腿部肌肉的活動。而自由活動的小鼠，在光的刺激下其運動行為還能被有效地抑制。這種柔性器件與上轉換光遺傳學的結合，還展現出較好的生物相容性。在長達4個月的植入期內未引起明顯的炎癥，適用于動物行為學的長期跟蹤研究。

3近紅外上轉換光遺傳學技術存在的問題及改進策略

盡管上轉換光遺傳學前景廣闊，但目前仍然面臨著納米粒子生物安全性低，近紅外光上轉換效率低，以及持續照射引起的熱效應顯著等挑戰[32，71]。為了解決這些問題，科學家們已經從各方面入手來改進這項技術，以期實現更高效，更精確地生物功能調控，并進一步使未來的臨床轉化研究成為可能。

3.1提高上轉換效率

首先，上轉換納米材料的量子效率低是實現有效地光遺傳學調控的最大限制因素。到目前為止，在低于100W·cm-2的激發光功率密度下，近紅外到可見光上轉換效率最高僅約為5%，而考慮到實際應用中，生物機體對于輻射暴露的最大允許劑量(例如980nm，皮膚組織MPE(maximumpermissibleexposure)＜1W·cm-2)的限制，通常上轉換效率會遠遠低于1%[72]。對此，許多研究團隊提出了增強上轉換效率的不同策略，包括合成核-殼結構或表面修飾來控制局部環境的猝滅效應，利用敏化劑/活化劑來改善能量轉移效率，以及通過激發光源的工程化來促進光子轉移等[73-74]。

將增強上轉換發光效率的策略進一步應用于光遺傳學調控的研究已有報道。Shi和Wang研究團隊[65]最近通過合成核-殼-殼納米結構，并優化Yb3+離子的摻雜含量，實現了3倍于傳統核-殼結構納米粒子的上轉換發光增強，并將其進一步開發為一種可植入的光學傳感器，用于對表達eNpHR氯離子通道的小鼠大腦活性及行為學進行光遺傳學抑制。另外，Prasad等[59]在一項近紅外光遺傳學的工作中應用了新型的核-殼型上轉換納米粒子(NaYbF4∶Tm@NaYF4)，這種材料的發光強度比傳統NaYF4∶Yb/Tm@NaYF4納米體系發光約高出6倍。此外，Zhang團隊[58]通過使用準連續波作為激發光源來進行光遺傳學實驗，不僅提高了上轉換藍光發射，還降低了潛在的熱效應，從而實現了有效的光遺傳神經調控。

3.2控制熱效應

利用近紅外上轉換技術可以有效地激活深層組織中的光敏膜離子通道。但應該指出的是，大部分上轉換納米粒子在980nm激光照射下可能會導致局部組織的熱損傷[72]。為了避免這種熱效應，在實際上轉換光遺傳學調控中，大部分的研究只能通過合理控制激光的功率以及照射時間來控制。除此以外，將上轉換激發波長從980nm移至800nm，在很大程度上降低了機體組織水的熱響應，可以極大地減少激光引起的熱刺激[75]。例如，在Han等[64]的報道中，使用染料敏化的核/殼結構上轉換材料，可以在800nm近紅外光照射下激活海馬神經元中的離子通道蛋白(ReaChR)。

3.3改善生物相容性

在生物醫學乃至臨床應用中，無機金屬納米材料在體內的生物相容性或潛在毒性是一個重要的問題[76]。迄今為止，尚無詳盡的報道涉及上轉換納米粒子本身或用于表面功能化的相關試劑和配體的刺激性及長期毒性的研究，如免疫反應和誘變作用。但可以證實的是，上轉換納米材料的形貌尺寸、化學組成及表面修飾都影響其在體外和體內的安全性[76-80]。有一些常規的策略可以在一定程度上降低上轉換納米體系的毒性，比如制備超小尺寸納米粒子(＜10nm)以增強生物清除率[81]；選擇合適的配體進行表面修飾，例如聚乙二醇(PEG)、二氧化硅(SiO2)等安全性高的生物功能修飾劑；再者，通過增強上轉換發光進而降低納米材料的使用濃度，也是一種解決劑量依賴的毒性問題行之有效的方法[82-83]。另一方面，由于生物體本身沒有光遺傳學工具，而通過病毒或聚合物的基因轉染手段在體內表達光敏蛋白也具有一定的安全性顧慮。

3.4實現特異性調控

盡管通過上轉換光遺傳學在神經元或非神經元調節方面取得了初步成功，但是目前在實際應用中光控生理功能的效率還受限于調控的精確性。主要表現在以下幾個方面：

(1)光遺傳學工具的離子選擇性。目前廣泛使用的光敏感視紫紅質蛋白，尤其是陽離子通道蛋白(例如ChRs)，其激活后對Ca2+、Na+或K+等的細胞內流缺乏選擇性，因此難以做到精準控制生理信號。對于如何解決離子選擇性問題，有以下兩種可能的策略：一是對已有的ChRs進行基因工程改造，得到具有高離子選擇性的突變體，但至今還鮮有相關報道；二是結合其他現有的光遺傳學技術，構建離子選擇性好的光遺傳學工具。例如，基于特異性的Ca2+通道激活釋放的光遺傳學平臺(Opto-CRAC)，在體外和體內都體現出優秀的Ca2+信號調節能力[55，84]；另外，近年來報道的熱敏離子通道(TRPs)也極具潛力，有望實現高選擇性的Ca2+信號調控。

(2)光遺傳學調控的細胞/組織特異性。許多在細胞層面上的光遺傳學研究表明，上轉換納米轉換器盡可能地靠近膜離子通道蛋白，可顯著提高光子能量轉移的效率，對調控效果產生重要影響。目前已報道了不同的策略，被用于將上轉換納米粒子盡可能特異地連接在光敏蛋白表達的細胞膜上(圖9)。其中包括抗原-抗體結合的策略，將UCNPs定位于細胞表面，還可以通過糖代謝標記技術來共價連接。

而在動物層面，目前通過使用靶向的光基因遞送技術，如細胞/組織特異性慢病毒感染等可以實現特異性的光遺傳學調控[85-87]。但在實際的神經科學領域應用中，需要借助于腦定位注射來實現精確光遺傳學基因及上轉換納米體系在目的組織區域表達。由于大腦結構的復雜性，很難保證操作的精準度，這在光遺傳學研究中也是一個很大的挑戰。

(3)納米粒子靶向性。除此以外，上轉換納米粒子的靶向能力是遠程調控細胞/組織特異性離子通道的另一個限制因素[88-89]。例如，在深層腦區的光遺傳學操作中，納米粒子難以有效通過血腦屏障(BBB)，因而只能通過注射的方法來輸送上轉換納米顆粒。這種策略不僅增加了創傷性，還有可能引入一些潛在的不良反應。因此，開發完全無創的、可血液遞送的上轉換納米平臺，進而能夠用于腦部的近紅外光遺傳學體系將是未來研究的一大方向。

3.5標準化上轉換光遺傳學設備

最后，除了對上轉換納米轉換器和光遺傳學工具的改進之外，可靠的光學調控儀器以及信號記錄設備在實際的上轉換光遺傳學應用也亟待開發。迄今為止，用于上轉換材料光學表征的大多數儀器都是實驗室個人定制。此外，在動物模型中用于近紅外激光介導的光遺傳刺激、監測的專用儀器也非常有限[90-91]。因此，目前的上轉換光遺傳學研究的穩定性和重復性還不盡人意，亟待研發商用的、標準化的儀器(例如光譜儀，刺激器，顯微成像系統及膜片鉗設備等)?？傮w而言，由于近紅外上轉換光遺傳學是一個多學科、高度交叉的領域，學術界和工業界的任何建設性合作與整合都將有利于該技術的轉化應用。

第5篇：遺傳學的前景范文

關鍵詞：遺傳學；創新思維；創新能力；教學改革

中圖分類號：S-01文獻標識碼：ADOI：10.19754/j.nyyjs.20200815066

收稿日期：2020-06-25

基金項目：吉林大學本科教學改革研究項目（項目編號：2019XYB378，2019XYB372）；吉林大學本科創新示范課程項目（項目編號：2019XSF055）

作者簡介：胡軍，男，博士。研究方向：遺傳學和玉米遺傳育種方面的教學和科研；通信作者都興林，男，博士，教授，院長。研究方向：水稻遺傳育種方面的教學和科研。

引言

遺傳學是研究生命的遺傳與變異的科學，生物體性狀的傳遞和變異，基因的組織與表達，群體基因的結構與分子進化等無數讓人感興趣的科學問題的聚合，構成了一門生命科學中的重要學科——遺傳學[1]。同時，遺傳學還是一門與生產實際緊密聯系的基礎科學，遺傳學理論可以指導植物、動物和微生物育種工作，加速育種進程，提高育種工作的成效。遺傳學與醫學也有著密切的關系，開展人類遺傳性疾病的調查研究，探索癌細胞的遺傳機理，可為保健工作提出有效的診斷、預防和治療措施，因此無論是理論研究還是生產實踐，遺傳學都具有十分重要的作用[2]。

近20a來，步入“功能基因組時代”的遺傳學展現了巨大的新的生命力，利用結構基因組所提供的信息和產物，系統全面地分析基因的生物學功能，使人們對于遺傳與變異的認知在深度和廣度上都有了質的飛躍。遺傳學知識越來越豐富和復雜，與其它學科的結合與滲透，呈現交叉與前沿化的趨勢，而學科固有的知識體系框架亟待發展，傳統的教學方式方法、教學的組織形式與評價等方面亟待創新[3]。近年來，隨著高考改革的逐步推進，大部分高等院校都采用大類招生的模式，對于植物生產大類農學、植物保護、園藝等專業而言，生源質量和就業前景有下滑的趨勢。為適應學科發展和社會需求，在遺傳學的教學過程中強化學生創新意識和創新能力培養，培養具有卓越創新能力和優良專業素質的高質量人才，是適應遺傳學學科發展的需要，也是高等教育改革的必然趨勢[4]。

1遺傳學課程對學生創新能力培養的作用

遺傳學是吉林大學植物科學學院面向植物生產大類專業開設的一門重要的專業基礎課程，課程內容涉及面廣，包括經典遺傳學、分子遺傳學、群體和數量遺傳學等若干板塊。概念抽象，知識體系繁雜，通過本課程的學習可以培養學生的抽象思維、邏輯思維和創新思維。經典遺傳學的3大基本遺傳規律是以遺傳傳遞概率為核心的知識體系，具有嚴謹的邏輯推理過程，孟德爾首先提出了遺傳因子的概念，遺傳因子可以獨立分離和自由組合，彼此之間互不融合與干擾，顆粒遺傳相對當時達爾文泛生論所支持的融合遺傳而言，是創造性的思維[5]。另外，孟德爾所獲得的特定遺傳分類比例都需要觀測較大的樣本數量，而樣本量較小時，遺傳比例易受隨機因素的影響產生較大地波動，進一步引導學生在進行生物試驗研究時，應具備科學的數理統計方法。生命科學快速發展的今天，全基因組的高通量測序所獲得的海量基因信息，沒有適當的數理統計方法作為有力的分析工具，將會寸步難行。

DNA分子結構模型理論提出以后，促使遺傳學學科的發展進入了“快車道”。遺傳學研究也從揭示個體性狀遺傳和變異的奧秘，進一步深入分子水平研究基因的結構與功能、基因的作用與性狀的表達之間的分子機理。進入分子時代以后，DNA重組技術、高通量測序技術、PCR技術、基因編輯技術、全基因組關聯分析等為代表的眾多新技術和新方法的突破，使得分子遺傳學成為遺傳學科最有生命力和創造力的強勁增長點[6]。群體遺傳學側重孟德爾群體中等位基因和基因型頻率等遺傳參數的變化規律研究，與農業生產實踐關系密切。如，玉米是一種產量很高的糧食作物，也可為飼料加工和新能源生產提供原料，玉米種質資源種類豐富，科研人員對全球范圍內75份野生、地方特有及遺傳改良的玉米品系進行分子水平遺傳多樣性研究，揭示各個品系之間存在廣泛地染色體結構變異，還發現數百個具有強烈人工馴化和選擇信號的基因，這對于玉米新品種培育具有重要的指導意義[7]。

2教學過程中對學生創新能力培養的改革探索2.1培養學生的創新思維

培養學生的創新能力要培養學生的創新思維，創新思維是與習常性思維相對應的，按現有的程序、現有的模式、現有的經驗進行思維不能稱之為創新思維。思維活動是由思維結構所決定的，在長期學習和生活過程中所學習的知識和方法，所形成的觀點和經驗構成了思維結構的基本要素，這些要素是逐步累積于大腦之中的，這種思維結構有其穩固性和延續性，往往導致因循守舊的思維定勢[8]。在教學過程中，應注重啟發學生思維活動的批判性，對傳統的思維模式或傳統的理論體系不斷地進行反思與批判，反思前人設定的界限，突破舊有的或現有的知識框架，才能有所創新，創新思維的養成是一個在肯定中否定，在否定中不斷開拓前進的學習過程，即教導學生學會用懷疑的、批判的視角去審視前人的研究成果[9]。通過聯想、想象和類比等發散性思維方式，找尋事物之間原以為不存在的聯系，基于現實又超越現實，克服事物屬性的差異，讓思維在不同類屬事物間自由跨越。如，基因突變是自然界廣泛存在的一類現象，前蘇聯的遺傳學家瓦維洛夫提出了遺傳變異的同源系列法則，該學說認為了解到一個作物內具有的變異類型，可以預見在近緣的其它作物中也存在相似的變異類型，該學說現在得到了基因組學分子層面的證實，通過這個案例可以引導學生在更高的認知層次對基因突變的特征進行再認識。

2.2轉變教師的教學理念

傳統形式上的教學是教師傳授知識，學生接受知識，學生學習知識的深度、廣度、范圍是以教師為中心，以知識為本位的，而學生處于被動地位。這種傳統的灌輸式教學不利于學生創新能力培養，教學過程應該是教與學雙方的一個積極互動，是一個相互依存、不可分割的有機整體[10]。以培養學生創新能力為核心目標的教學，不再是教師的“一言堂”，教師應該努力營造一個學生思維活躍、暢所欲言，充分發揮學生創造精神的課堂氛圍，啟迪學生發現問題、提出問題，教師和學生一起分析問題、解決問題。鼓勵學生積極獨立地提出問題比解決問題更重要，對學生的獨立思考能力、創造性想象力的訓練價值是巨大的[11]。就遺傳學課程的教學而言，不以教授遺傳學知識點的數量多少為優劣，對遺傳學的學習不再只停留在概念的記憶和原理的理解層面，采用案例式教學等方法將多個知識點整合成一個案例，提高學生綜合運用所學知識分析和解決遺傳學問題的能力[12]。還可以給學生提供一些科學史或遺傳學領域的名人傳記等素材，了解前人做出重大科學貢獻時所處的時代背景、科研環境，在繼承前人的知識基礎之上，學習和領悟前輩科學家思考科學問題、解決科學問題的方式，進而儲備挑戰未知科學問題的創新能力[13]。

2.3激發學生的創新欲望

如果創新活動有趣且讓學生感興趣，那么學生一定會積極地參與進來，并且能抽出課余時間來完成各項試驗項目。動機和情感是保障學生持續進行創新性學習的必要條件，其可以保證學生以一種富有意義的方式來獲取創新活動所需要的知識與技能[14]。根據教育心理學原理，教師應該關注學生進行創新性學習或研究的內在動機，動機的重要性在于其涉及學生在專業領域的自我認知，在教師的引導下學生追求個人興趣和能力提升時會產生一種尋求并克服創新挑戰的本能傾向，進而激勵學生去做那些本來不一定要做的事情[15]。教師創設與課程知識點相關的問題情景，如，在介紹細胞的遺傳學基礎章節時，正常細胞的有絲分裂過程是將遺傳物質均等地分配到子細胞中，2個子細胞均獲得與親細胞相同的遺傳信息拷貝。而在一些特殊情況下，細胞的有絲分裂會出現異常，如果蠅幼蟲唾腺細胞中的染色體不分裂導致多線染色體的產生，細胞有絲分裂檢查點的功能缺陷與癌癥的發生密切相關，就上述問題更深一層次的機制機理可讓學生課后分組查詢相關文獻，進行延伸閱讀，學生間、師生間相互討論。每個人都有自己看待科學問題的獨特視角，互相啟發會將彼此的思維導向一個新的領域，在具有創造性的過程中滿足學生學習過程的情感需要，收獲友誼感與成就感。

2.4在科研實踐中提升創新能力

實踐出真知，荀子說：“不聞不若聞之，聞之不若見之，見之不若知之，知之不若行之?！奔执髮W年度“大學生創新創業訓練計劃”項目立項申報工作一般在6月中下旬完成，與大二年級學生遺傳學課程春季授課時間相符，在課堂上引導和鼓勵學生主動投入到科研實踐中去，積極申報創新創業項目。同時也會針對項目申報中的一些具體問題在課間或課后與同學進行交流，如研究方向的確定、學術文獻的檢索、方案的設計、實驗的開展、數據的處理、項目的規劃與實施等。筆者從事玉米遺傳育種科研工作，在課堂上也會介紹課題組的科研進展，科研過程中的收獲與經驗。如，在講述近交與雜交的遺傳效應時，玉米雜交種自交會使后代基因分離，群體性狀分化，出現自交衰退，帶領學生進入玉米育種試驗地考察玉米自交早代分離群體的性狀表現；在交流的過程中，對玉米遺傳育種感興趣并意愿從事相關研究的學生，指導其申報學校與玉米遺傳育種相關的大學生創新項目。如，作為指導教師帶領2014級農學專業的5位學生進行玉米數量性狀的遺傳效應分析與配合力測定試驗，相關試驗結果發表在《中國農學通報》[16，17]和《黑龍江農業科學》[18]等專業期刊上。如，在植物雄性不育性的利用及物種的形成方式等具體章節內容的教學過程中，針對授課學生的專業性質，以我國雜交水稻之父袁隆平院士和小麥遠緣雜交育種奠基人李振聲院士為例，介紹其科研成就，勉勵學生向本專業領域的榜樣學習，在科研實踐的廣闊舞臺上發揮自身的聰明才智，磨礪品行，增長才干，做出成績。

2.5更加科學合理的考核方式

鼓勵學生創新，注重學生創新能力的培養，課程教學效果的評價及課程的考試也應該進行相應調整。不應該沿襲以往的卷面成績占總評成績大部分比例的考核方式，閉卷考試的成績比重應在50%左右，提高平時成績和實驗成績的占比。平時成績可以參考出勤情況、章節的作業考評、查閱最新外文文獻并綜述形成小論文的成績、教學過程中提出問題和分析問題等專題討論時的課堂表現等。當然，教師也應充分理解學生憑借已有的知識和能力水平在創造性的思維過程中出現的不足，乃至錯誤，從不足和錯誤中學習有時還能獲得更好的教學效果。期末的卷面考試中降低選擇、判斷等客觀題的占比，不讓學生形成應付期末考試時死記硬背標準答案的思維習慣，而且以為標準答案就是唯一的、最佳的，在教育中充滿必然的結論是對學生創新能力的扼制[19]。提高無標準答案主觀題的占比，如論述3大遺傳學規律的實質，并談談孟德爾和摩爾根發現遺傳學的規律給予的啟發；再如芭芭拉·邁克林托克發表玉米“跳躍基因”的研究論文時，不被當時主流遺傳學家接受，認為簡直是天方夜談，請談淡其所發現的轉座因子的科研價值以及其事跡對從事科學研究的啟迪等。實驗課的成績考評除了參考實驗報告以外，要更加重視實驗操作者的過程性和規范性，以及在綜合性與設計性實驗中的綜合表現。

第6篇：遺傳學的前景范文

基礎醫學專業主要課程 人體解剖學、組織學與胚胎學、正常人體形態學實驗、細胞生物學、分子生物學、生物化學、醫學遺傳學、醫學生物學實驗、醫學微生物學、醫學免疫學、病原生物學與免疫學實驗、生理學、病理生理學、藥理學、基礎醫學機能學實驗、神經生物學、細胞與分子免疫學、分子遺傳學、分子病理學、內科學、外科學、婦產科學、兒科學、醫學統計學、預防醫學;普通心理學、醫學倫理學;基本原理、思想道德修養、法律基礎;英語、高等數學、醫用物理學、化學等。

基礎醫學專業就業前景 不得不說，基礎醫學專業的就業面是非常廣的，而且薪資待遇也是比較豐厚。但也要求本專業畢業生具有較全面的綜合素質、較強的創新精神、較好的學習能力以及外語和計算機應用能力。學生畢業后可以在高等醫學院校和醫學科研機構等部門從事基礎醫學各學科的教學、科學研究及基礎與臨床相結合的醫學實驗研究工作。如此看來，基礎醫學專業的就業前景還是很廣闊的。

基礎醫學專業培養能力 1.掌握基礎醫學的基本理論、基本知識;

2.掌握醫學實驗的分析、設計方法和操作技術;

3.具有基礎醫學科學研究的基本能力;

4.熟悉基礎醫學教學工作的基本原理和方法;

5.熟悉臨床醫學基本知識并了解臨床醫學的新進展和新成就;

6.掌握文獻檢索、資料查詢的基本方法，具有一定的科學研究和實際工作能力。

第7篇：遺傳學的前景范文

遺傳病種類繁多且各有其特點，若純粹照本宣科，介紹其臨床表現、發病率、遺傳學基礎等往往使得課堂氣氛沉悶，課堂教學缺乏生機與活力且效率不高。因此，教師在教學中可以采取結合臨床病例進行討論的教學方法。如在講授血友病時，通過播放一部香港電影《地久天長》中的片段，使學生產生一個懸念，劇中的青年作家小富為什么經常受傷，為什么有生命危險?從而希望知道這是一種怎樣的疾病?發病機制是什么?遺傳方式是什么?怎樣去治療?帶著這一系列的問題，我們的講解就會吸引學生的注意力，使其仔細聽講。最后，我們解開謎底，這是一種叫血友病(hemophilia)的遺傳性疾病，主要包括血友病A、B、C，是一類遺傳性凝血功能障礙的出血性疾病，主要臨床表現是反復自發性或在輕微損傷后出血不止。血友病A、B、C的發病機制分別是由于第VⅢ凝血因子、第Ⅸ凝血因子及第Ⅺ凝血因子的遺傳性缺乏。再結合我校遺傳資源庫中相關家系的臨床資料，讓學生參與，在教師的指導下繪制系譜，總結系譜特征。討論中要求每位同學將自己學習到的醫學遺傳學知識及收集到的有關資料進行整理、綜合和分析，最后經過推理得出自己的結論。從系譜分析中可以看出血友病A和B都是X連鎖隱性遺傳病，幾乎全部發生在男性身上，而血友病C為常染色體隱性遺傳病，男女均可患病，若臨床遇到女性血友病患者，應考慮為血友病C。該病的治療主要是輸入人血漿中提煉或通過重組技術合成的凝血因子，但到目前為止，血友病無法根治、會伴隨終身。我們在實際教學中發現臨床病例與理論知識比較，有其直觀性，生動性的特點，具有吸引力，在醫學遺傳學課中采用理論知識與臨床實踐相結合的教學方法可以使學生利用很短的時間就把抽象的概念和過程理解掌握。在教學中既活躍了課堂氛圍，又拓展了學生的思維，同時加強了學生的職業情感教育。但這種教學方法要求我們在備課時精選與教學內容緊密相扣的典型突出的病例，其次要注意的是在病例討論時要將重點放在該病的遺傳基礎及發病機制上，而講解患者的臨床表現及特征不應花費過多的時間。

適時關注科技動態，拓寬知識視野

使學生了解學術研究的最新成果、最新進展，可以不斷充實豐富教學內容，讓學生在課堂上學到更多的知識，并且啟迪心智，進一步激發學生探索高科技領域的創新熱情。如在講授人類基因組計劃(HGP)時，結合后基因組計劃中工業基因組學可以給學生介紹20世紀90年代英國羅斯林研究所的科學家利用體細胞核轉移技術培養出來“多利羊”的簡要過程，接著提出“是否可以克隆人”的問題，在課堂上展開討論，同時可以給學生介紹克隆技術的應用前景。通過“多利”這一案例的應用，學生興趣盎然，情緒高漲，發言積極踴躍。而在多基因遺傳病的教學中，結合我校皮膚病研究所先后發現白癜風、麻風病等復雜皮膚病易感基因，引出復雜疾病的基因定位、克隆有關的關聯分析，以及連鎖分析，以及當前科學界公認的搜尋復雜疾病易感基因最為有效的研究方法之一———全基因組關聯分析(genomewideassociationstudy，GWAS)等多基因遺傳病的研究方法。實踐證明，通過發生在身邊的最新科研動態來激發學生對本學科的關注和熱愛，有助于豐富課堂教學內容，彌補教材相對滯后的不足，不僅可以滿足學生對新知識的渴求，開拓學生的視野，開啟學生的智慧，增強學生的創新意識，還有助于提高學生的學習積極性。

第8篇：遺傳學的前景范文

關鍵詞：  胎兒  性別鑒定  x-連鎖遺傳   聚合酶鏈反應(PCR) 

    前言

    迄今,已發現的x連鎖遺傳病有200多種。包括x連鎖隱性遺傳病和x連鎖顯性遺傳病。常見的x連鎖隱性遺傳病有血友病、紅綠色盲、假肥大型肌營養不良（DMD），先天性丙種球蛋白缺乏癥等。此類病的致病基因由攜帶者母親傳給兒子。攜帶者女性與正常男性所生的男孩一半發病，一半正常，而女孩表型一般正常，為預防患兒出生，可保留女胎，流產男胎。而x連鎖顯性遺傳病遺傳性腎病、抗維素D佝僂病，男性患者與正常女性結婚，兒子正常，女兒都患病，通過性別鑒定，可保留男胎，流產女胎[1]。產前胎兒性別早期鑒定具有重要的社會意義。

    二、胎兒性別鑒定的標本種類  目前用于細胞遺傳學性別鑒定的標本有多種。（1）羊水：可以在妊娠16-20周，經羊膜腔穿刺抽取10ml左右，收集羊水細胞。（2）絨毛膜細胞：可以在妊娠6-12周，經陰道取絨毛膜細胞。（3）臍帶血：可以通過在B超引導下抽取臍帶血[2]。（4）孕婦母親外周血：近來有人發現采集6-41周孕婦母親外周血5ml-10ml，進行連續密度梯度離心富集胎兒紅細胞[3]。

     三、胎兒性別鑒定的方法：目前關于胎兒性別鑒定的方法主要有五種。（一）傳統的顯微鏡細胞染色質分析法[1,4]此種方法將胎兒細胞通過特殊甲苯胺蘭染色液或硫堇染色液和阿的平染色液染色，觀察細胞內有無X、Y染色體。核膜的內緣有無一塊染色較深、大小為1 um左右呈半月形的小塊，緊靠核膜，即為x小體。如果細胞核中有一發熒光的圓形或橢圓形的亮點，有如初秋夜空的北斗星，直徑約0.3um，即為Y小體，Y小體陽性診斷為男胎。此種方法不需要特殊的儀器，但結果受取材中細胞數、培養與染色效果及觀察細胞的數量有關，不易標準化，靈敏度不高。（二）B超技術 這種技術較為安全，通過B超儀直接觀察胎兒的生殖器，此方法有較高的準確性，但要求胎兒發育程度較高，生殖器基本形成，妊娠達4個月以上。（三）核型分析技術 通過收集羊水細胞并對其人工培養，進行染色體顯帶，性染色體XX型為女性；XY型為男性。此方法取材不方便，有較大的風險，且費時，必須由訓練有素的人員完成。(四)熒光原位雜交技術 (FISH) 有人根據母胎之間存在有微量血液交換，母親體內存在有胎兒來源的有核紅細胞，而且胎兒紅細胞的形態、核形、胞漿著色與母親紅細胞不同，并有特異的血紅蛋白γ和ε鏈，通過X、Y染色體特異熒光標記探針可鑒定胎兒紅細胞是來源于男性胎兒還是女性胎兒。此方法的特異性可達100%，靈敏度隨孕齡增加而增加[5]。但此方法需要較昂貴的流式細胞分析儀，操作也不易掌握，只有特定的科研人員能完成。但也有人[6]認為從母親外周血中抽取胎兒細胞進行產前診斷的可能性很小,因為胎-母轉移細胞數少，僅占母親細胞的0.0035%-0.008%胎兒有核紅細胞到達母體需要的妊娠的時間也在10周以上。（五）PCR（聚合酶鏈反應）技術  從醫學遺傳學的角度，性別是由個體性染體組成決定的，其中Y染色體起決定性的作用。這是因為Y染色體帶有決定因子。

90年代在Y染色體短臂上成功地定位和克隆了性別決定區（sex determine region of the Y hromosome,SRY）基因[7]，近年來的研究表明，性別的決定與分化是一個以SRY基因為主導的多個基因參與的有序而復雜的調控過程，已發現參與這一過程的基因至少有7種，即SRY，SOX9,某種原因AMH,WT-1,SF-1,DAX-1,MIS基因，這些都為胎兒性別鑒定奠定了分子遺傳學基礎。隨著PCR技術的成熟，許多科研人員試圖應用PCR技術進行胎兒性別的鑒定。主要有如下幾種方法：（1）利用羊水或絨毛細胞，擴增Y染色體特異基因片斷如SRY、DYZ-1、DYS14、DAZ進行定性分析[8,9]；（2）根據母親外周中含有少量胎兒細胞，提取母親外周血有核細胞（淋巴細胞），利用特異引物擴增Y染色體上特異系列，如果有Y染色體特異系列產物，胎兒即為男性，否則為女性[10]。（3）利用母親外周血血細胞或血漿，擴增X、Y染色體同源性基因如Amelogenin，利用擴增片斷電泳條帶數量進行定性分析，兩條帶為男性，一條帶為女性[11]。(4)最近有報道利用母親外周血漿[12,13]，采用熒光實時定量PCR（RQ-PCR）技術擴增Y染色體特異基因片斷如SRY進行胎兒性別鑒定的報道。Vecchione G[3]根據胎兒外周血血漿基因片段較母親短這一特點，通過一定密度梯度液進行分離后，用X染色體短串連重復序列對26例進行實時定量PCR分析，結果與傳統的染色體核型分析一致。

 展望

    建立一種胎兒性別鑒定常規方法具有重要的社會意義。作為常規方法，必須簡單、可靠、實用，價廉、安全。在上述諸方法中,無論是B超還是染色體核型分析，需妊娠時間較長（一般在16周以上），實施終止妊娠時，給孕婦身體影響較大[4]。經穿刺術采集標本，風險大、操作煩鎖，方法不易掌握，而利用胎兒紅細胞的方法又因為母親體內胎兒紅細胞僅占0.0035%-0.008%，存在靈敏度低的缺點。PCR技術由其技術原理和特點，在眾多方法中最具有優勢，它有較高靈敏度和特異性。但由于PCR敏感性高，會出現非特異擴增，或PCR體系的不合理會導致擴增失敗，都會影響實驗的準確度，但可以通過使用內參照或巢式PCR技術，很好地解決了非特異性擴增和假陰性問題[12]。目前報道中，由于標本來源、靶系列位點、引物系列、PCR類型的差異，診斷的特異性和靈敏度、準確度有所不同。有的研究樣本較少, 關于性別早期診斷的可靠性還沒見報道，PCR應用于胎兒性別鑒定是一種有前景但技術尚未成熟，有待進步探索。我們課題小組正朝此方向試圖探索進行胎兒早期性別鑒定的條件研究。相信，隨著研究的深入，一種安全、無創傷性、較高，且易于標準化和自動化的成熟PCR方法，將取代傳統方法，真正實現胎兒早期性別鑒定。

參 考 文 獻

第9篇：遺傳學的前景范文

齡成為可能。作為表觀遺傳學重要組成部分的dna甲基化，在機體生長、發育、衰老的過程中存在著動態變化過程．通過

檢測dna甲基化改變，有望構建與之相關的年齡變化模式，用以推斷個體年齡。本文著重介紹dna甲基化水平的改變與

個體年齡的相關性及其在判斷個體年齡方面的前景。

【關鍵詞】法醫物證；dna甲基化；年齡推斷；生物體衰老

【中圖分類號】d9l9．2

【文獻標識碼】a

【文章編號】1007—9297(20__)04—0284—05

當前在法醫學實踐中，對個體年齡的推斷主要是

依據人類學方法測量骨骼、牙齒等一些具有年齡相關

性的檢材．并根據相關模型進行計算。分子生物學的

飛速發展，開拓了人們的視野。借助于分子生物學理

論和方法．在細胞水平、分子水平發現一些可能與年

齡相關的遺傳學改變，如dna損傷修復能力、端粒的

長度、線粒體片段的缺失、dna甲基化水平、b一半乳糖

苷酶活性以及基因表達譜等。lll dna甲基化是表觀遺

傳學(epigenetics)的重要組成部分，在維持正常細胞

功能、遺傳印記、胚胎發育以及人類腫瘤發生中起著重

要作用．在衰老的過程中某些細胞會發生年齡相關的

變化，121例如某個cpg島的從頭甲基化會關閉一個基

因，使這個基因相關的生理功能喪失：同樣。甲基化的

丟失也會激活正常情況下沉默的基因．造成不恰當的

異位表達(ectopic expression)。必須指出，表觀遺傳研

究絲毫沒有降低遺傳學或基因組學的重要性，恰恰相

反，表觀遺傳學是在以孟德爾式遺傳為理論基石的經

典遺傳學和分子遺傳學母體中孕育的專門研究基因功

能實現的一種特殊機制的遺傳學分支學科。認識到表

觀基因組在發育、生長和衰老過程中存在著一個動態

變化的過程，以及體細胞的表觀基因組有重新編程的

可能性，有助于我們以新的觀點來探索衰老的機制，構

建年齡變化的模式。本文就dna甲基化與個體年齡的

相關性及其在判斷個體年齡方面的前景進行探討。

一

、概述

(一)表觀遺傳學和dna甲基化

遺傳學是與表觀遺傳學(genetic)相對應的概念。

遺傳學是指基于基因序列改變所致基因表達水平變

化，如基因突變、基因雜合丟失和微衛星不穩定等；而

表觀遺傳學則是指基于非基因序列改變所致基因表

達水平變化，如dna甲基化和染色質構象變化等：表

觀基因組學(epigenomics)~0是在基因組水平上對表觀

遺傳學改變的研究。甲基化是最重要的表觀遺傳修飾

形式。dna甲基化是生物體在dna甲基化轉移酶

(dnmts)的作用下，以s一腺苷酰一l一甲硫氨酸(sam)

為甲基供體，將甲基轉移到特定堿基上去的過程，

dna甲基化多發生在胞嘧啶，大多在一cpg一序列上。

胞嘧啶由此被修飾為5甲基胞嘧啶(5-methylcytosine．

5-mc)。這種dna修飾方式并沒有改變基因序列。但

它調控了基因的表達。

哺乳動物中．cpg序列在基因組中出現的頻率僅

有l％，遠低于基因組中的其他核苷酸序列。但在基因

組的某些區域中，cpg序列密度很高，可以達均值的5

倍以上，成為鳥嘌呤和胞嘧啶的富集區．形成所謂

cpg島。通常cpg島大約含有500多個堿基。在哺乳

動物基因組中約有4萬個cpg島，而且只有cpg島

的胞嘧啶能夠被甲基化，cpg島通常位于基因的啟動

子區或是第一個外顯子區 。人類基因組中大小為

100～l 000 bp左右且富含cpg二核苷酸的cpg島總

是處于未甲基化狀態．并且與56％的人類基因組編碼

基因相關。人類基因組序列草圖分析結果表明，人類

基因組cpg島約為45 000個．大部分染色體每1 mb

就有5—15個cpg島。平均值為每mb含lo．5個cpg

島，cpg島的數目與基因密度有良好的對應關系。健

康人基因組中．cpg島中的cpg位點通常是處于非甲

基化狀態，而在cpg島外的cpg位點則通常足甲基化的。這種

甲基化的形式在細胞分裂的過程中能夠穩定的保留。閣基因

調控元件(如啟動子)所含cpg島中的5-mc會阻礙

[作者簡介]李鑫(1974一)，男，山東淄博人，主檢法醫師，碩士研究生，主要從事法醫遺傳學研究。

法律與醫學雜志20__年第l3卷(第4期)

轉錄因子復合體與dna的結合，所以dna甲基化一

般與基因沉默(gene silence)相關聯；而去甲基化

(demethylation)往往與一個沉默基因的重新激活(re．

activation)相關聯。當機體衰老或呈病理狀態，特別是

腫瘤發生時，抑癌基因cpg島以外的cpg序列非甲

基化程度增加，而cpg島中的cpg則呈高度甲基化，

以至于染色體螺旋程度增加及抑癌基因表達的丟失。

一般說來，dna的甲基化對維持染色體的結構、x染

色體的失活、基因印記和腫瘤的發生發展都起重要的

作用?！?】

(二)dna甲基化的生物作用及特點

1．dna甲基化與基因表達

dna甲基化在維持正常細胞功能、遺傳印記、胚

胎發育過程以及衰老過程中起著極其重要的作用。研

究表明胚胎的正常發育得益于基因組dna適當的甲

基化。例如：缺少任何一種甲基轉移酶對小鼠胚胎的

發育都是致死性的。[31此外，等位基因的抑制被印記控

制區(icrs)所調控，該區域在雙親中的一個等位基因

是甲基化的。17]印記基因的異常表達可以引發伴有突

變和表型缺陷的多種人類疾病。甲基化抑制基因轉錄

主要通過以下機制來實現。

(1)直接抑制。cpg島甲基化真接干擾tf與調控

區dna 的結合． 例如camp反應元件結合蛋白

(creb)，ap一2，e2f，nfkb等tf不能與相應的dna

位點相結合。但有些tf如sp1，ctf與甲基化和非甲

基化位點都能結合，這表明甲基化單獨不足以阻止體

內tf與dna相結合。

(2)間接機制。近年來發現一些甲基化dna結合

蛋白如mdbp1，mdb2以及甲基化cpg結合蛋白如

mecp1，mecp2與甲基化dna特異結合，抑制基因轉

錄。其介導轉錄抑制的程度取決于甲基化密度和啟動

子的強度。如低密度甲基化可完全抑制一些弱的啟動

子，但對強的啟動子則收效甚微。

(3)dna甲基化還可通過影響染色體結構來抑制

轉錄。不僅甲基化啟動子區形成的核小體抑制體外起

始轉錄，而且mecp1與甲基化啟動子cpg位點結合

后，可引起染色質聚縮成非活性高級結構，以至于轉

錄因子不能與其相結合，從而抑制轉錄。

dna甲基化狀態并非固定不變．在許多哺乳動物

組織內，基因組甲基脫氧胞嘧啶水平隨老化而下降，

在鮭魚、小鼠、大鼠、牛與人類的腦、肝臟、大腸粘膜、

心臟和脾臟內發現dna脫甲基化作用。相反，大鼠肺

則不發生脫甲基化，大鼠。腎內甲基脫氧胞苷總含量增

加。這說明甲基化狀態隨老化而變化，即發生甲基化

· 285 ·

和脫甲基化，但總的說來，最常見的變化似乎是進行

性的脫甲基化。這些變化均可導致隨老化而發生的基

因表達變化。

2．dna甲基化與腫瘤的關系

研究表明，dna甲基化在腫瘤的發生、發展中起

重要作用。甲基化狀態的改變是引起腫瘤的一個重要

因素，這種變化包括dna甲基化總體水平降低和啟

動子等基因表達調控元件附近的cpg島局部甲基化

水平的異常升高，從而導致基因組的不穩定(如染色

體的不穩定、可移動遺傳因子的激活、原癌基因的表

達)和抑癌基因的不表達。如果抑癌基因中有活性的

等位基因失活，則發生癌癥的幾率提高，例如：胰島素

樣生長因子一2(igf一2)基因印記丟失導致多種腫瘤，

如wilm‘s瘤?！?j

3．dna甲基化與基因印記

基因組印記是性細胞系的一種表觀遺傳修飾，這

種修飾有一整套分布于染色體不同部位的印記中心

來協調。印記中心直接介導了印記標記的建立及其在

發育全過程中的維持和傳遞，并導致以親本來源特異

性方式優先表達兩個親本等位基因中的一個．而使另

一個沉默?；蚪M印記是可遺傳的，dna的甲基化在

基因組印記的分子機理中充當重要角色。dna高甲基

化是一個基因印記抑制信號，dna甲基化對控制印記

基因中父子和母子等位基因的不同表達具有重要作

用。[91

4．人類基因組dna甲基化的特點

dna甲基化的基本特征有：1)數量多、信息容量

大；2)可遺傳性：有絲分裂時分化細胞可以穩定地將

甲基化模式傳遞給子代細胞：3)相對穩定性，即在體

內．內外環境短時間變化不會引起細胞基因組甲基化

譜的改變；4)與snp標記毗鄰，提供不同層次信息，相

互補充。人類基因組dna甲基化還有自身特點。

(1)時空特異性。dna甲基化是記錄細胞分化歷

史、維持組織特異性基因表達的主要機制之一。有學

者認為，dna甲基化可能使分化細胞基因組重新編

程，通過dna 甲基化來控制基因的時空表達，調節發

育過程和各種生理反應。在不同組織或同一類型細胞

的不同發育階段，基因組dna上各cpg位點甲基化

狀態的差異構成基因組dna甲基化譜。組織特異的

dna甲基化譜是哺乳動物基因組的一個顯著特征。

細胞之間dna甲基化模式的差異是在個體發育

的過程中逐步形成的，并在以后的有絲分裂中保持不

變。在胚胎發育過程中，細胞的甲基化模式按一定方向

發生有規律地變化。成年個體，組織特異性基因形成組

· 286 ·

織特異性的甲基化模式。隨著年齡增長，基因組dna甲

基化總體水平不斷下降．特定dna片斷的甲基化程度

可以增高或降低。取決于組織細胞和基因種類。

(2)親緣特異性。在某些基因座，所有組織體細胞

都選擇性地將親代一方的等位基因甲基化．呈現親緣

依賴的等位基因甲基化模式。

(3)病理特異性。在病理狀態下，組織細胞的dna

甲基化譜發生特異性的改變。dna甲基化改變在許多

腫瘤的發生發展過程中發揮重要的作用。目前證實，啟

動子高甲基化是腫瘤抑制基因第三種常見的失活途徑。

二、dna甲基化與年齡相關性

分化細胞的穩定性是高等生物的基本特征之一。

然而，在衰老過程中某些細胞會發生年齡相關的變

化。例如，某種cpg島的從頭甲基化會關閉一個基因，

喪失與這個基因相關的生理功能；同樣．甲基化的喪

失也會激活正常情況下沉默的基因，造成不恰當的異

位表達。2o世紀8o年代初，wilson等測定了體外培養

的人、田鼠及小鼠成纖維細胞dna的5 甲基胞嘧啶

含量，發現均隨細胞分裂次數的增加而降低．且下降

速度以人、田鼠、小鼠的次序遞減．而永生化細胞系的

5 甲基胞嘧啶含量則保持相對穩定。以dna甲基化

酶抑制劑5 氮雜胞苷或5 氮脫氧胞苷處理人二倍

體成纖維細胞或某些腫瘤細胞，可使其增殖能力下

降，體外培養壽限縮短。因此，dna甲基化水平也可以

作為細胞分裂的“計時器”。體內實驗同樣發現基因組

整體甲基化水平有隨齡降低的趨勢。

在基因組整體甲基化水平降低的同時，衰老過程

中也伴有個別基因甲基化水平增高的現象。最早證明

與年齡相關啟動子cpg島的甲基化是人結腸組織雌

激素受體(estrogen receptor，er)基因，年輕個體中，幾

乎檢測不到er基因的甲基化，以后，隨齡逐漸升高。

另外。胰島索樣生長因子2(insulinlike growth facror，

igf2)、肌原調節蛋白myod1、體覺誘發電位組分

n33基因啟動子cpg島的甲基化水平在正常的結腸

組織中同樣隨齡升高。tra等用限制性界標基因組掃

描技術對t淋巴細胞20__個基因座的甲基化年齡變

化情況進行了調查，發現29個基因座有變化，其中23

個增加，6個降低。也許．這些特定基因的甲基化是更

好的衰老生物學標志。

陳培利等_10]利用人胚肺二倍體成纖維細胞(hu

man fetal lung diploid fibroblasts。2bs)進行體外培養。

發現其p16基因啟動子區及外顯子i處的dna甲基

化水平隨個體細胞代齡的增加而降低。他們首先將

2bs細胞在體外作常規傳代培養(規定3o代齡以內為

法律與醫學雜志20__年第l3卷(第4期)

年輕細胞，55代齡以上為衰老細胞，在31至54代齡

之問位中年細胞)。然后用有機法提取細胞dna，取各

組dna各llxg加入sinai約40u，25~c酶切過夜(smai

不具備甲基化修飾作用)。然后對p16基因外顯子i

及13-actin進行pcr擴增。

ll 二| ’。_ lll

l | _ __?一_l＼

‘l ＼_ _l’ _li ＼

_l＼ il 、

l i、

4 _ li 0_ _l

年輕細胞中年j田胞老年細胞

圍1不同代齡2bs細胞p16外顯于pcr擴增條帶的吸光度掃描值【’。

寰1 不同代齡2bs細胞pl6外丑于l殛i~-actinpcr擴增條帶的吸

光度掃描值

組別 n

灃：#以b—actin的值校正后結果；t檢驗，與年輕細胞相比， p<o．05

實驗結果(參見表1)表明，不同代齡2bs細胞

p16基因外顯子i上的擴增產物均低于相對的未酶切

的b—actin對照組，且其dna甲基化水平隨代齡的增

加而趨于降低，在年輕細胞中甲基化水平約為64％．

而在衰老細胞中僅為24％，降低約40％。在之后的研

究中，陳培利等在以2bs為模型的衰老研究中發現，

細胞分裂一次端區(即端粒)縮短50bp，抑制dna甲

基化則可導致細胞早衰。?】他們測定了去甲基化處理

后的2bs細胞的端區長度．研究表明老年2bs細胞衰

老表型更加明顯，端區長度較對照細胞縮短，而年輕

細胞則變化不顯著。從而推斷甲基化的改變可以影響

染色質的構象，從而可能改變端區結合蛋白與dna

的作用l1 1，后者可以進一步引起端區長度改變。

三、dna 甲基化檢測方法

隨著對甲基化研究的不斷深入，各種各樣甲基化

檢測方法被開發出來以滿足不同類型研究的要求。

dna甲基化可以從甲基化含量、甲基化水平、甲基化

模式和甲基化圖譜分析等多種途徑進行分析。甲基化

含量分析5mc在基因組中所占的總體比例：甲基化水

2 1 8 6 4 2 0

l n n

瓔輟 越

法律與醫學雜志20__年第13卷(第4期)

平分析單個cpg胞嘧啶甲基化的發生率，若同時分析

多個cpg位點，則可以制作甲基化水平圖譜；甲基化模

式分析一段單鏈dna上一組cpg的甲基化狀態組合。

根據研究目的，甲基化檢測方法分為：基因組整體水平

的甲基化檢測，特異位點甲基化的檢測和尋找新甲基化

位點。從研究所用的處理方法不同分為：基于pcr的甲

基化分析方法；基于限制性內切酶的甲基化分析方法；

基于重亞硫酸鹽的分析方法和層析法等。[31以下歸納

總結了主要的甲基化分析方法以及相關特性。

(一)基因組整體水平甲基化分析

高效液相色譜柱(hplc)及相關方法。hplc是一

種比較傳統的方法，能夠定量測定基因組整體水平

dna甲基化水平。它由kuo等1980年[131首次報道。

過程是將dna樣品先經鹽酸或氫氟酸水解成堿基，

水解產物通過色譜柱，結果與標準品比較，用紫外光

測定吸收峰值及其量，計算5mc／(5mc+5c)的積分面

積就得到基因組整體的甲基化水平。oefner等1992

年提出變性高效液相色譜法(dhplc)用于分析單核

苷酸和dna分子。鄧大君等20__年i141將其改進與

pcr聯用建：立了一種檢測甲基化程度的dhplc分析

方法。將重亞硫酸鹽處理后的產物進行差異性擴增。

由于原甲基化的在重亞硫酸鹽處理時仍被保留為胞

嘧啶，因此原甲基化的在pcr擴增時，其變性溫度也

相應上升。使pcr產物在色譜柱中保留的時間明顯延

長．這樣就可以測定出pcr產物中甲基化的情況。

這種方法的最明顯優點是：可用于高通量混合樣

本檢測．能夠明確顯示目的片段中所有cpg位點甲基

化的情況．但不能對甲基化的cpg位點進行定位。

其他基因組水平甲基化分析還有sssi甲基轉移

酶法，免疫化學法，氯乙醛法等。各具優缺點。

(二)特異性位點的dna 甲基化的檢測

1．甲基化敏感性限制性內切酶(ms—re—pcr／

southern)法

這種方法利用甲基化敏感性限制性內切酶對甲

基化區的不切割的特性．將dna消化為不同大小的

片段后再進行分析。 這是一種經典的甲基化研究方

法，其優點是：相對簡單，成本低廉，甲基化位點明確，

實驗結果易解釋；

2．甲基化特異性的pcr(ms—pcr)

herman等[161 1996年在使用重亞硫酸鹽處理的基

礎上新建的一種方法。它將dna先用重亞硫酸鹽處

理。這樣未甲基化的胞嘧啶轉變為尿嘧啶，而甲基化

的不變。隨后行引物特異性的pcr。檢測msp擴增產

物．如果用針對處理后甲基化dna鏈的引物能擴增

· 287 ·

出片段，則說明該被檢測的位點存在甲基化；若用針對

處理后的非甲基化dna鏈的引物擴增出片段．則說明

被檢測的位點不存在甲基化(見圖2)。[15·17]

． ／

5’衄_{2盈__ 平 盈3． 5-啪__曩墨|_唧h _霉疊__甲3·

— __． —

p1．m ri 一 一

圖2甲基特異性的pcr擴增(ms—pcr)示意i莩i。dna經重亞硫酸鹽處

理后。以處理后的產物作為模板．加入甲基化特異性的引物(primer 1)

或非甲基化的引物(primer¨)．進行特異性的擴增(如圖所示)，只有結

合完全的甲基化或非甲基化特異性引物的片段才能擴增出產物。[1s,1

(三)尋找新甲基化位點

1．限制性標記基因組掃描(rlgs)

costello等20__年報道的rlgs[ 81能對整個基因

組的甲基化狀態進行分析．發現新甲基化基因的方

法。這種方法聯合使用了限制性內切酶及二維電泳。

其過程是：先用甲基化敏感的稀頻限制性內切酶not

i消化基因組dna，甲基化位點保留，標記末端、切

割、行一維電泳，隨后再用更高頻的甲基化不敏感的

內切酶切割。行二維電泳，這樣甲基化的部分被切割

開并在電泳時顯帶，得到rlgs圖譜與正常對照得出

缺失條帶即為甲基化的可能部位。

2．聯合甲基化敏感性限制性內切酶的mb(com．

pare—ms)

srinivasan yegnasubramaniant 91 20__年報道了一

種新方法compare—ms．該法將mbd柱層析法與

ms—re聯用。互補了各自單用的弊處，能夠快速、敏感

的檢測dna甲基化情況(見圖3)。[19j

四、甲基化型分析的優勢以及存在的問題

(一)甲基化作為檢測對象的優勢

1．甲基化型既能反映有關基因功能狀態及與此相

連的多種疾病相關的豐富信息。叉具有簡單的“二元

化”性質，即令甲基化為“0”，非甲基化為“1”，就可以進

行數字化處理，便于開展大規模和自動化監測分析。

2．dna分子十分穩定。有可能將它和dna的snp

分析等置于同一個技術平臺。同時它又比rna和蛋白

質更便于保存和運輸。并可對已經石蠟、甲醛或乙醇預

· 288 ·

_f 簟

圖3 聯臺甲基化敏豫性限制性內切酶的mbd (compare-ms)示

意圍。用甲基化以外的位點的內切酶ia酶)與甲基化敏雅的內切酶(b

酶)聯用．則甲基化的dna鏈不被切開。非甲基化的切開．再行mbd

捕獲存在甲基化位點的dna片段。最后行實時pcr擴增并分析。f刪

處理的樣本進行分析，可以開發歷史上儲備的病理學資

料。

(二)存在的問題

目前還未找到dna甲基化改變與年齡之間的精

確的量化關系式。雖然人們對個體細胞的衰老及其基

因甲基化水平的改變有了初步的了解．但還在研究探

索二者之問的精確的量化關系。[201對使用dna甲基

化改變來推斷個體年齡的大小，仍需要進行大量的研

究和調查。

(三)付諸于實踐之前還必須解決的問題

1．確定表觀遺傳修飾與特定生理指標的相關性：

2證實將這些指標作為鑒別診斷的潛在可能性和

技術可行性：

3．通過一定規模的流行病學調查來驗證實驗室內

的表觀遺傳生理及病理發現在人群中的真實性。

五、dna甲基化在法醫學中判定個體年齡上的展

望

目前，研究dna甲基化水平改變與個體年齡的

相關性尚處于試驗階段，但已引起許多學者的關注。

人類表觀基因組協會(human epigenome con—sortium，

hec)于20__年1o月正式宣布開始投資和實施人類

表觀基因組 計劃(human epigenome project，hep)。

dna甲基化已經成為表觀遺傳學和表觀基因組學的

重要研究內容，hep的最終目標是就要確認這些dna

甲基化位點在人類基因組的分布與頻率，以指導和系

統研究dna甲基化在人類表觀遺傳、胚胎發育、基因

印記等發揮的作用。 借助于該計劃的實施和分子生

物學技術的發展，在法醫實踐中可以通過調查各年齡

段人群基因組dna甲基化分布以及相關頻率，建立

相關統計學模型，將來有望成為法醫個體年齡判定的

一項重要的生物學指標。(感謝西安交通大學醫學院第一附

法律與醫學雜志20__年第l3卷(第4期)

屬醫院婦產科、環境與疾病相關教育部重點實驗室鄭鵬生教授

和顧婷婷同學的支持和幫助。)

參考文獻

【1 j 馬宏，張宗玉，童坦君．衰老的生物學標志[j】．生理科學進展，20__，

33：65—69

[2】陳朝飛，房靜遠．衰老的表觀遺傳修飾研究[j】．上海醫學，20__，29

(1)：58～60

【3】dahlc，guldbergp．dnamethylationanalysistechniques[j】．biogerontology，

20__，4(4)：233~250

【4 ] bird a p．cpg—rich islands and the function ofdna methylation[j]．

nature，1986，321：209~231

【5 j depamphilis ml，zorbas h．identifying 5一methyic 08ine and related

modifications in dna genomes[j】．nucleic acids res．1998，26(10)：

2255～2264

[6】 黃慶，郭穎，府偉靈．人類表觀基因組計劃[jj’生命的化學，20__，24

(2)：101~102

[7】董玉瑋，侯進慧，朱必才，等．表觀遺傳學的相關概念和研究進展叨．

生命的化學，20__，22(1)：1~3

[8】feinberg a p，tycko b．the history of cancer epigeneticⅲ．nat rev

cancer，20__，4(2)：l43-153

[9】李素婷．真核生物dna甲基化狀態ⅲ．河北醫學，1999，5：85-88

[1o】 陳培利，童坦君，張宗玉．dna甲基化塒基因表達的影響及其在衰

老過程中的表現ⅲ．同外醫學分子生物學分冊，20__，22：155~168

[il】毛澤斌，張宗 ，童坦軍．dna去甲基化對細胞衰老的影響【j1l生物

化學雜志，l997，l3(3)：318 32l

[12】lustig aj，kurtz s，shore d．involvement of the silencer and usa

binding protein rap1 in regulation of telomere length[j】．science，

l 990．250：549~553

[13】kuo k c，mccune r a，gehrke c w，et a1．quantitative reversed—

phase high performanceliquid chromatographic determination of ma—

jor and modified deoxyribonucleosides in dna ⅲ．nucleic acids

res．1980．8：4763~4776

[1 4j 鄧大君，鄧國仁，呂有勇，等．變性高效液相色譜法檢測cpg島胞

嘧啶甲基化ⅲ．中華醫學雜志，20__，81(3)：158~161

[15】朱燕．dna的甲基化的分析與狀態檢測ⅲ．現代預防醫學，20__，

32(9)：1070~1073

[16】herman j g，graft j r，myohanen s，et a1．methylation—specific

pcr：a novel pcr assay for methylation status of cpg islands [j】．

proe natl acad sci usa，1996，93(18)，9821~9826

[1_7】沈佳堯，侯鵬，祭美菊，等．dna甲基化方法研究現狀[j】_生命的化

學．20__，23(2)：149~l5l

[1 8】hatada i，hayashizaki y，himtsune s，et a1．a genomic scanning

method for higher organisms using restriction sites∞landmarks [j]．

pmc natl acad sci usa，1991，88：9523—9527

[19】yegnasubramanian s，lin x，haffner m c，et a1．combination of

methylated—-dna precipitation and methylation—-sensitive restriction

enzymes(compare-ms)for the rapid。sensitive and quantitative

deleelion of dna methylation[j】．nucleic acids res，20__，34(3)：

el9

【20】lssa jp．aging，dna methylation and cancer[jl，cri rev oncool hematol，