分子生物學的前景精選(九篇)

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第1篇：分子生物學的前景范文

關鍵詞：分子生物學；實驗教學；探索

中圖分類號：G642.0文獻標志碼：A文章編號：1674-9324（2018）14-0250-03

一、引言

分子生物學是從分子水平研究生命本質的一門新興邊緣學科，其核心內容是在核酸與蛋白質水平上研究基因的復制、表達及其調控，它的發展為人類認識生命現象帶來了前所未有的機會，也為人類利用和改造生物創造了極為廣闊的前景[1]。分子生物學實驗以生物化學、細胞生物學、藥理學為基礎，其基本理論知識和實驗技術已經融合到生命科學的各個領域，并帶動和推進了其他許多學科的發展。以吉林大學珠海學院化學與藥學系省級實驗教學示范中心為例，對分子生物學實驗進行探索和實踐。

二、傳統分子生物學實驗的現狀

（一）實驗課體系不夠完整

傳統的分子生物學實驗是將一個連續的實驗切割成多個獨立的實驗進行，如活化大腸桿菌、制備與轉化感受態細胞、DNA質粒提取、基因組DNA提取等，21世紀的今天分子生物學發展迅速，我們應該與實際相結合開展PCR、蛋白質印跡和Southern雜交實驗。訓練學生使其掌握每個實驗所涉及的理論知識、實驗操作技能，分子生物學實驗內容之間都有關聯度和銜接性，但是由于時間限制，連貫性差，不利于形成一個完整、科學、合理的實驗體系，不能對分子生物學實驗有全面的認識。

（二）教學方法過于單一

在大學中實驗課教學與理論課教學我們要區別對待，所以教師不能采用一味地灌輸、填充式的教學，要改變以教師為中心的教學方法，不能僅僅依靠黑板、粉筆為工具的教學手段。教師思想上也要相應地做出改變，改變單向傳遞信息的模式，要從多角度、多方面地實施教學，充分利用現代多媒體網絡技術，多種渠道傳遞信息。與學生課堂上討論問題是重要的教學環節。在實驗課堂引入分子生物學實驗相關問題，聯系身邊實踐和現代前沿的知識進行討論，是吸引學生學習積極性的重要措施，也是對實驗教師教學能力的考驗。實驗教學中進行的討論，最好是圍繞當天進行的實驗內容展開，而且是一環扣一環，以保證在討論中牢牢抓住學生的注意力，從而引發學生進一步的思考。

（三）分子生物實驗課成本高

分子生物實驗對設備性能要求高，大多數是進口的實驗儀器與實驗耗材，其價格偏高，巨大的資金預算會拖垮很多小型科研單位。實驗時間長，由于資源有限，實驗大部分以演示為主，由于分子生物學實驗內容比較抽象，實驗技術較難把握，學生沒有動手練習，實驗過程不能有真實的感受，降低了學生的動手能力。以“重組人白介素-18（rhIL-18）基因工程菌的構建”為例，涉及到的酶就有5種之多，如BglⅡ、PstⅠ、BamHⅠ、Taq酶、T4連接酶，相關的試劑盒：UNIQ-10柱式質粒抽提盒、DNA柱回收試劑盒。這些都無形中增加了實驗課的成本。

三、分子生物學實驗改革與實踐

（一）實驗資源優化分配

實驗資源的優化分配，需要從涉及到的學科和課程內容方面進行交叉對比，特別是以教學為目的開設的實驗室，要從學校學科發展的長遠角度考慮，將教學需要與科研需求進行整合，將一些單獨的、零散的規模較小的實驗室規劃為大型的、綜合性的實驗室，用這種方法來提高實驗資源的綜合利用效率。對于實驗資源需要建立共享平臺，合理分配各個專業的實驗資源和利用情況，并且根據實驗教學的需要進行合理的分配。例如風光光度計與藥學綜合實驗共享，無菌操作臺與發酵學實驗共享，通過手機app查看課程安排，將實驗室管理、資源管理、設備管理等信息共享，通過網絡這個平臺，加強教師和教師、教師與學生、學生與學生之間的信息資源共享，同時也有利于幫助管理人員更好地掌握實驗資源的建設和利用情況，并且根據需要進行適當的分配，以此實現實驗資源利用效率的最優化。同時，共享機制的建設也有利于消除專業之間的資源搶奪情況，有利于實現實驗資源的優化配置。

（二）實驗教學方法多元化

1.分子生物學實驗，具有實驗手段多元化，實驗過程精細化的特點，實驗中細節決定結果。而通過觀看錄像、虛擬仿真軟件等多媒體形式能夠把抽象的理論形象化，使實驗的整個過程變得真實、形象；利用多種感觀的刺激，使學生獲取更多的信息，給學生創造一個真實的學習情境，切實幫助學生獲得知識。

2.對實驗室無法開設的實驗，利用多媒體形式展示或操作軟件，拓展學生視野，使學生了解到更多較前沿的、先進的分子生物學實驗技術。

3.中心通過與本部（吉林大學）分子生物學精品課程網站進行實驗資源共享與交流，使學生可以在手機上與更多高水平的老師交流溝通，從而使學習的手段更加多元化、豐富化，發揮學校本部的資源優勢，從而達到資源共享的最優化。

4.實驗方法的優化。為了讓學生對分子生物學實驗能有一個整體的認識，將“重組人白介素-18（rhIL-18）基因工程菌的構建”實驗設計成一個連續4天的實驗：

（三）實驗考核體系的科學化、合理化

建立一個科學、合理的分子生物學實驗課考核體系，不僅可以客觀全面地評價學生成績，也可以更好地展示教學效果。實驗課的考核及評價體系可以分為4個方面：

1.平時成績（10分），包括實驗課平時表現、討論問題，課堂上的紀律，實驗藥品與器材的擺放。

2.實驗報告（25分），包括實驗的題目、實驗的原理、實驗的儀器、試劑、詳細的實驗步驟、實驗的注意事項等。通過上述的預習可以使學生對實驗的操作過程更加熟練，從而避免實驗中出現錯誤的、不規范的操作。實驗報告中要求學生體現出在實驗過程中存在的問題，實驗結果有否偏差。通過查找文獻資料、討論、分析，對這些問題做出合理解釋，并在教師的指導下得出正確的結論。

3.實驗操作（35分）。實驗操作的題目主要是對實驗過程中操作內容的高度總結；提問部分主要從實驗設計、實驗的過程、鑒定實驗結果等設計不同題目。

4.實驗理論考核（30分）。試卷類型多元化，如填空題、問答題、論述題等。

四、總結

分子生物學實驗課現在已經成為當今高等學校生命科學領域的一門十分重要的實驗課程，也是我們認識微觀世界與宏觀世界的一種方法，分子生物學技術在動物科學領域以及環境科學領域都發揮著重要作用。學生在分子生物學實驗中，要掌握相應的實驗原理、方法，形成一個完整的體系。

參考文獻： 

[1]朱玉賢，李毅，鄭曉峰.現代分子生物學[M].北京：高等教育出版社，2007. 

[2]趙曉剛.中學開展分子生物學實驗的探索與思考[J].生物學通報，2006，41（4）：37-38. 

第2篇：分子生物學的前景范文

一、游戲教學法

激發興趣，可以顯著提高學習的效果。然而對分子生物學的學習興趣并不會與生俱來。需要后天培養。學生在面對一門全新的學科，知識點多，抽象，理論性強，是難以產生有效的學習動機，更不用說學習興趣了。如果不針對這一問題進行探索破解，那么老師的教學工作就只能是事倍功半，甚至是無功而返。依據高等教育心理學理論，學習動機可分為外部學習動機和內部學習動機，兩者對于學生的學習都有強大的驅動力。外部學習動機是指個體由外部因素所引起的動機，例如分數、獎勵和懲罰等。其產生的學習驅動力不穩定，不持久，易受外部因素影響；而內部學習動機是指由個體內在的需要所引起的動機，例如求知欲、興趣和成就滿足感等。其產生的學習驅動力比較穩定，持久，不易受外界因素影響。而只有內部學習動機才能真正成為大學生學習的推動力（伍新春，1999）。然而在學生學習一門新課程時內部學習動機一般很難激發，而外部學習動機激發相對比較容易。在這方面我們主要嘗試游戲教學法。游戲教學法一般用于中小學校的課堂教學，在高校教學中鮮見報道，而在分子生物學教學中還未見報道。要采用游戲教學法，首先要知道游戲為什么能很快引起人們的興趣。在這方面每個人認識的角度會不同。在我看來，游戲內容本身并沒有什么特別之處，有的甚至很枯燥，內容玩法單一，如俄羅斯方塊、貪吃蛇等等。但就是這樣的游戲還是引起有些人廢寢忘食去投入其中，最大的奧妙在于，它可以讓人們在短時間內獲得勝利感、成就感和愉悅感，如游戲不斷有得分增長，有多種難度等級，你只要通關一級后，就可以玩下一級，得分會不斷累積升高。每一級都有一定的難度，而且級數越高，難度越大。而存在的難度恰恰可以有效激發人們挑戰的欲望。你可以通過短時間的熟能生巧就可以戰勝通關，從而獲得勝利感和愉悅感。而且游戲的方式是由易到難，循序漸進，不至于一開始就太難，怎么玩都無法通關，從而產生挫敗感，最后失去興趣。以上這些游戲玩法的思路，這種激發人們興趣的方法，可以很好地借鑒到分子生物學教學中。依據學習動機理論，游戲教學法首先可以用于激發學生的外部學習動機。方法可以采用游戲中的累積加分制，將課程最終得分按一定比例分解到平時得分中。平時得分可采用類似知識競賽的形式，每個人都是競賽的主體，將答案寫在紙上上交，老師現場直接打分進行累積并實時公示以刺激學生的學習斗志。該教學方法最大的改革是要突破目前分子生物學教學大綱中所規定的課程內容順序，知識點要有所講，有所不講（如核酸的復性動力學等）。對于二本和三本的高校學生，課程內容不需要大而全，過分追求反而導致學生對課程的印象除了覺得太難以外，腦子里什么都沒有留下來。因此有必要按照由易到難對課程內容進行重新梳理和凝練，使學生能在一開始學習專業知識時，就能在較短時間內掌握，并通過加分方式獲得勝利感和愉悅感，然后循序漸進地增加難度，不斷地激發他們戰斗和挑戰的欲望，然后又能在以前的基礎上，在較短時間內戰勝新的更難的考核等級，從而最終達到學通整個課程知識的目的。最大的難點在于為分子生物學教學內容設計不同級別難度的，而且能有效考核學生掌握程度的、能不斷刺激學生興趣和斗志的競賽知識點。

二、理論結合實踐

通過游戲教學法激發了學生外部學習動機，接下來就需要將它轉變為內部學習動機，使大學生真正擁有學習的推動力。所謂“師父領進門修行在個人”，個人認為“師傅領進門”的真正內涵是老師利用自己寬廣的理論知識和豐富的實踐經驗，向學生展示學習理論知識的魅力和價值在哪里？讓學生真正擁有學習的內部動機，學生真正擁有了學習推動力，學習本身就無需老師再累心了，學生自己就會自覺主動解決，最終可以達到事半功倍的效果。通過外部學習動機的驅動，學生有了一定的基礎知識后，就可以開始培養和激活他們的內部學習動機了。研究表明求知欲、興趣和成就滿足感可以引發內部學習動機。那么怎樣喚起學生的求知欲和成就滿足感呢？研究發現一定的環境和適當的情景能產生興趣。而人在生活和工作中面臨問題或任務，感到自己缺乏相應的知識時，就產生了探究新知識的認識傾向；這種情境多次反復，就會轉化為求知欲。因此我們認為給學生一個職場情景模擬可以有效地解決這個問題。比如學生都要畢業，都要面臨一個單位面試的問題，因此這個場景模擬可以這樣設置：你們到一家跨國生物技術公司應聘，公司給你們布置了一道面試題：如何大幅提高大腸桿菌生產氨基酸的產量，以色氨酸為例，設計具體詳細的工作方案。最終依據你們的方案決定你們的去留。這個場景可以模擬在講解色氨酸操縱子學說之前，也可以在此之后。顯然在學習之前模擬這個問題學生是無法回答的，但是你可以告訴他們，答案就在色氨酸操縱子學說這一節的學習中。這種方法的目的是通過這樣一個場景的假設，給他們一種感同身受的壓力，進而激活他們學習相關知識的積極性和主動性。在學習之后模擬這個問題，一般的學生也是很難回答的。但通過老師的一些提示和啟發，學生可以逐漸思考出答案。既鞏固和加深理解了之前所學的理論知識，而且還聯系了生產實際，拓展了學生解決問題的思路，使學生產生了學習的成就滿足感，不再覺得所學知識離他們的工作遙不可及。通過這種方法，使學生帶著問題來學習理論知識，可以大大提高學習的動力。當然也可以設置為你作為研究部門的負責人接到一個新的研究任務，你如何解決？依據前人研究成果，在這種情境模擬多次后，就會轉化為求知欲和成就滿足感，進而引發學生的內部學習動機，達到“師父領進門”的目標。在情景模擬時，學生可以輪流扮演面試官或面試生的角色，或者直接參與情景模擬的設計中。這樣帶有游戲性質的情景模擬也可以進一步增加學生參與的積極性，切實獲得一些實際的面試體驗或面試官心理，為將來的工作面試打下一定的基礎。職場情景模擬法將會有效地提高學生學習的興趣，然而對于老師就提出了更高的要求。分子生物學是一門實踐性非常強的學科，沒有豐富的科研實踐和較寬的知識面，是難以真正掌握的，自己沒有掌握又怎么能教會學生。所以教師除了要深入掌握分子生物學理論知識外，還要有豐富的生產實踐和科研經驗，這樣設計出來的情景才更加具體和逼真。

三、結語

第3篇：分子生物學的前景范文

關鍵詞：DNA計算 DNA算法設計 DNA計算機

DNA calculates and applies

Ye SongYe Zi

Abstract:On international,the DNA computer research continues “the hot spot”.Similarly has the widespread application in other aspects.Future mainly in tripartite to development and breakthrough.One is the DNA computation general purpose language design,can provide the method; Two so-called soft computations,unifies other computation model method,for example and neural network model union.Three with the molecular biology development close union,solves own virtual rating problem.

Keywords:DNA computation DNA algorithm design DNA computer

【中圖分類號】R-1 【文獻標識碼】a 【文章編號】1008-1879(2010)12-0008-01

1 DNA計算產生的背景

1946年，世界上第一臺數字電子計算機ENIAC在美國的賓夕法尼亞大學誕生。從此，電子計算機經歷了從電子管（1946－1956）、晶體管（1957－1964）、集成電路（1965－1970）到超大規模集成電路（1971－至今）四個發展階段。但是，量子理論已經揭示出計算機芯片制造的物理極限尺寸-0.08微米。然而，1994年在美國加利福尼亞大學的Adleman博士利用DNA分子序列計算NP完全問題方法帶給發展新型計算機的曙光［1］，美國、加拿大、英國、波蘭、德國、以色列等國家的著名研究機構和大學都相繼開展了這一領域的研究工作，我國在此方面的研究工作也已經展開，主要研究基地之一，華中科技大學許進教授領導的IDNA計算和分子計算機研究所。進行DNA計算系統的探索和研究，基于DNA芯片的DNA計算研究探索和分子生物計算中的膜計算研究。此外，國內還有東華大學和其他一些研究人員從事這方面的研究，但是大部分的結果都是綜述性的。

2 DNA計算的生物學基礎

DNA計算的本質是對其分子序列的各種操作完成問題的編碼描述與算法設計和實際生物技術模型來完成。因此每一個問題解決，都是小小DNA計算機模型的一次運行［2，4］。具體生物操作包括下列幾方面：

2.1 DNA分子序列雙鏈分離與結合復性,經設定溫度加熱與冷卻完成,通常在聚合酶鏈式反應（PCR）檢測中進行。

2.2 DNA序列鏈的切割與連接；分別由于內、外切酶與連接酶完成。

2.3 DNA序列長度與序列組成測量；聚合酶序列延長與Sanger末端終止方法測序及凝膠電泳技術確定序列長短。

2.4 DNA序列復制與重組標志，由PCR完成及熒光探針標志等。

3 DNA算法的生物模型

任何算法設計最終是依靠生物分子操作的執行并由實際的生物技術與方法完成。不同的操作技術與方法決定其計算的體系模型的不同。因此根據問題選擇需要的構造體系是關鍵。一般生物模型由下列分子計算組件構成［9］：

3.1 描述方式與結構，選擇雙鏈或者三鏈DNA分子序列［10］；

3.2 選擇操作表示計算內容模式，如粘貼與剪切方式不同,對于序列切割與分離的酶的選擇不同［2］。

3.3 結果識別與分離，分子信標，熒光探針序列的選擇［7］。

3.4 結果解或者答案的提取技術組件。其中PCR與凝膠電泳技術是必要的手段。

4 前景

國際上，DNA計算機的研究持續的“熱點”［8］。例如2001年11月，以色列的Weizmann研究所的Shapiro研制出由DNA分子和酶分子構成的生物計算機，它實質上是一種半自動化的可編程的有窮自動機。2002年2月，Suyama等研制出一臺用于基因表達分析的DNA計算機。同樣在其他方面有廣泛應用。未來主要在三方向發展與突破。一是DNA計算的通用語言設計，能夠提供方法性［4，11］；二所謂軟計算，結合其他計算模型方法，例如與神經網絡模型的結合［12，13］。三與分子生物學發展密切結合，解決自身實際能力問題［5，12］，例如DNA算法的實際準確性與誤差的限制，以及對生物學的反饋應用。

參考文獻

［1］ Adleman L. Molecular Computation of Solution to Combinatorial problems. Science. 1994,66 (11):1021-1024

［2］ 許進，王淑棟，潘強林（譯）.DNA計算［M］,北京,清華大學出版社

［3］ 2004. 殷志祥，圖與組合優化中的DNA計算. 科學出版社,2004

［4］ 王翼飛.計算分子生物學［M］.北京,化學工業出版社,2004

［5］ 孟大志，曹海萍. DNA計算與生物數學. 生物物理學報. 2002，18（2）：163－174

［6］ 李源,方辰,歐陽頎. 最大集團問題的DNA計算機進化算法. 科學通報,2004,49（5）：439-443

［7］ 張永有,程金平,朱艷冰. 分子信標及其應用研究進展,生命的化學,2002,2

［8］ Suyama A. et al. DNA Chips- Intergrated Chemical Circuits for DNA Diagnosis and DNA computers. Proc. 3rd International Micromachine Symp,1997:7-12

［9］ Head T,Kaolan P. D,Bladergroen R. R,et al. Computing with DNA by operating on plasmids. Biosystem,2000,57:87-93

［10］ 楊靜，殷志強.基于抗原中介三鏈DNA結構的0-1整數規劃.計算機工程與應用,2008,44(2):76-79

［11］ 黃育潛.DNA計算的基本代數原理(一)計算機學報,2008,3311(3):353-371

第4篇：分子生物學的前景范文

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5篇：分子生物學的前景范文

關鍵詞：DNA計算；計算模型；DNA計算發展前景

中圖分類號：TP311文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2011)04-0920-02

Analysis DNA Computing and its Development

XIAO Zhen-nan1, JIANG Han-yang1,2,WANG Xiang-wen1

(1.Department of Computer Science and Technology, Hunan Technological and Economic Vocational College, Hengyang 421001, China;2. Department of Computer Science, Hengyang Normal University, Hengyang 421000, China)

Abstract: In recent years, based on the biochemical reaction mechanism of DNA computing model by many different scientific disciplines within the field of scholarly concern. DNA computing has become the forefront of international scientific research within the field of a new hot spot. This paper discusses the principle of DNA computing, DNA computing summarized the characteristics, DNA computing model, and pointed out the study of DNA computing problems, and finally to the development of DNA computing prospect.

Key words: DNA computing; computing model; prospects of DNA computing

DNA計算利用DNA特殊的雙螺旋結構和堿基互補配對的原則對問題進行編碼，把要運算的對象映射成DNA分子鏈，在生物酶的作用下，生成問題的可能解即初始數據。然后按照一定的規則將原始問題的數據運算并行地映射成DNA分子鏈的可控的生化過程。最后利用現代生物技術等手段獲得運算結果。

1994年,Aldeman博士介紹了用DNA來解決復雜的數學問題想法。Aldeman是美國南加州大學的一名計算機科學家，在閱讀James Watson寫的《分子生物學的基因》得出了結論：DNA是有潛力的計算。Aldeman博士在實驗室采用現代分子生物技術，在試管中利用DNA分子解決了具有7個頂點的有向Hamihon回路問題(Hamilton pathproblem。HPP)，該研究開創了用DNA分子解決經典困難計算問題的先河。它的新穎性不在于算法。也不在于速度，而在于采用了迄今為止還沒有作為計算機硬件的生物工業技術來實現，并且開發了DNA潛在的并行性。隨著傳統電子計算機的制造工藝瀕I臨極限，DNA計算成為了傳統硅介質計算機的最有利挑戰者。這一研究成果引起了世界范圍內各個科學研究領域科學家的廣泛關注，繼而開辟了一個嶄新的研究領域--DNA計算。

目前，國內北京大學、上海交通大學、西安交通大學系統工程研究所和華中科技大學分子生物計算機研究所等高校、科研單位和計算機專家在DNA計算科學研究領域取得了很好的研究成果。其中上海交通大學Bio―X生命科學研究中心和中科院上海生命科學院營養科學研究所于試管中完成了DNA計算機的雛形研制。在實驗上把自動機與表面DNA計算結合到了一起，這在中國還是首次。

1 DNA計算原理

DNA計算的原理來自分子生物學的研究成果。DNA鏈的巨大并行性和Watson―Crick的互補結構使這樣的計算對解決一些問題。特別是一些傳統電子計算機還無法解決的問題，有了良好并且廣闊的發展前景。DNA計算原理圖如圖1所示。

DNA的來源廣闊．生物乃至人的體內就擁有大量的DNA鏈。DNA是由聚合鏈組成．通常這樣的鏈稱為DNA鏈，DNA鏈由核苷酸構成，核苷酸由4個不同的堿基：A(腺嘌呤)、G(鳥嘌呤)、C(胞嘧啶)、T(胸腺嘧啶)。而根據Watson―Crick互補雙鏈結構．這樣的堿基配對相互吸引：A與T連接。G與C連接。正如電子計算機由0和1的編碼來編寫和表示信息一樣，由字母表Σ={A、T、G、Cl組成的DNA單鏈可以看做是編寫和表示信息的方法．而基于DNA鏈的一些生物操作(PCR操作、親和層析、超聲波降解、磁珠分離、凝膠電泳等)可以認為對這個字母表的計算方式。這種計算，不僅是一種物理性質的符號變換，也是一種化學性質的變換，這種計算方式是前所未有的，是劃時代的。

2 DNA計算模型

DNA計算模型的研究已經引起了數學、計算機科學、生命科學等領域研究者的廣泛關注。DNA計算研究的最終目的是構造出具有巨大并行性的DNA計算機。在目前所獲得的DNA計算模型中，最能引起學者們興趣與關注的模型有如下幾種：粘貼模型、剪接系統模型、表面與芯片DNA計算模型、布爾電路模擬等。國內開始DNA計算的研究始于1996年。到目前為止，我國關于DNA計算的研究已經取得許多可喜的研究成果。如最小頂點覆蓋問題的Sticker模型，布爾電路模擬，DNA計算與遺傳算法，神經網絡算法的結合，DNA計算中的編碼等。

目前，DNA計算模型主要分為基于DNA分子結構特征的DNA計算模型和基于生物操作與實現的計算模型。

2.1 基于DNA分子結構特征的DNA計算模型

1) 基于DNA分子結構特征

粘貼模型是由Roweis等人于1996年提出來的。它是一種基于分子操作和隨機訪問內存的一種DNA計算模型，是一種通用計算機系統。粘貼模型采用單鏈和雙鏈的混合形式進行編碼，將一條長鏈劃分為若干段。其中有些是單鏈，有些是雙鏈，單雙鏈隨機分布。若用單鏈表示數據0，用雙鏈表示數據1，則一條這祥的一個長鏈可用來表示二進制數據。由于單鏈和雙鏈根據不同的生物操作可發生變化，因而DNA鏈相當于一個隨機數據存儲器。粘貼模型的優點是在運算過程中不需要DNA鏈的延伸，也不需要酶的作用，并且DNA鏈可重復使用。

2) 基于DNA分子結構特征的其它計算模型

除了粘貼模型外，目前研究比較熱的還有剪切系統模型、插入―刪除系統模型、發夾DNA計算模型、質粒DNA計算模型等。

2.2 基于生物操作與實現的DNA計算模型

基于生物操作與實現的DNA計算模型主要包括試管型、表面型兩種。

3 DNA計算的優點

1) 運算速度快

普通的計算機的運算速度為106次/秒，目前最快的超級計算機的計算速度為1012次/秒，而對于分子計算機，如果是兩個DNA的連接視為一次操作，又假定4*1014個邊DN斷有一半發生了連接反應，則分子計算機的運算速度為1014次/秒。

2) 低能耗

生化反應所需要的能量消耗很小, 完成同樣的運算DNA計算所消耗的能量是大型機的十億分之一。

3) 存儲容量高

DNA存儲信息的密度是1bit/nm3，而當前錄像帶的信息存儲密度僅為1bit/1212nm3。

4) 可以真正實現并行工作

傳統電子計算機主要是串行工作，而分子計算機可視為多CPU的并行工作，可以實現現有計算機無法真正實現的模糊推理和神經網絡運算功能。對于分子計算機，一個DNA分子相當于一個CPU，在1molDNA溶液中就含有1023個分子，則可以實現1023量級的并行計算。

5) DNA計算存在的問題

隨著生物技術的不斷發展，DNA計算將會被用來解決更多的實際問題，特別對一些復雜巨系統中的問題。它將會給數學、計算機科學、生物學、化學和工程等學科帶來飛速的發展。但DNA計算本身也存在一些問題網：

1) 沒有統一的操作

由于其本身的生物技術的多樣性，基于DNA計算的基本操作并沒有統一。通常在不同的解決方案里會提出同樣的操作名稱，但其對應的生物操作并不相同。對于研究者來講。在查閱相關資料時．不得不把更多的精力放在分子生物學操作上，這對于用DNA計算解決問題是不利的。特別是隨著問題規模的增大，所需要的DNA分子數目和各種酶的數量會呈指數增長，而生物操作錯誤和統計誤差的概率會被放大。

2) 自動化程度不高

在DNA計算中人的參與還是比較多的，隨著DNA計算研究的發展，現在已經出現了一些半自動的DNA計算機，但還是無法離開人類的參與，從某些角度上來講，也大大制約了DNA計算的發展。

3) 缺乏良好的人機對話界面

DNA計算機要想真正地取代傳統電子計算機，就目前而言，在人機對話界面上還有待改進，無法便利地輸入問題和獲得解，在這些方面還是無法離開傳統計算機。

4 DNA計算的發展前景

目前，關于DNA計算和DNA計算機的研究發展速度十分驚人。無論在理論研究上，還是實驗方式的研究上都有很大的進展舊。基于固體表面的DNA計算可不在溶液中進行。這項成果大大降低了DNA計算的出錯率。粘貼計算模型的出現使得在運算過程中不需要DNA鏈的延伸，也不需要酶的作用。并且DNA鏈可重復使用，對DNA鏈的增長起到了控制作用。

DNA計算應用廣泛。利用DNA計算可以解決某些NP完全問題；實現數據加密、解密；進行智能控制；解決生物化學、組合化學、醫學等領域問題；實現Boolean電路和數據流邏輯運算等。

DNA計算是跨學科的研究熱點。涉及到DNA計算的學科有生物學、化學、數學和計算機科學等。

DNA計算研究方向廣泛，涉及到DNA計算的的主要研究方向有DNA nanotechnology、表面實驗、算法設計和計算模型等。

5 小結

綜上所述，DNA計算的發展前景是非常廣闊的，隨著生物技術的發展，特別是越來越多的研究者的參與，DNA計算的研究將會出現一個嶄新的局面。很多制約現在DNA計算的問題慢慢會得到解決。雖然在很多方面，DNA計算還存在問題，但在特定的領域和復雜問題上，它已顯現出巨大的潛力。這一新領域的發展和研究值得關注和重視。

參考文獻：

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第6篇：分子生物學的前景范文

【摘要】 在文獻檢索的基礎上，對近10年來在中藥作用機理中主要應用的分子生物學技術——核酸分子雜交技術、反轉錄-聚合酶鏈式反應技術、差異顯示PCR技術和DNA陣列技術的基本原理、應用實例、優勢與不足做了概述，并對未來的中藥機理研究技術、方向和前景做了展望。

【關鍵詞】 分子生物學技術；中藥；作用機理

中藥自古以來就是我國人民防治疾病的主要武器，對中華民族的生存與繁衍起著不可忽視的作用，長期的醫療實踐累積了寶貴而豐富的經驗，并與中醫學共同形成了一套完整獨特的理論體系。但如何用現代科學技術語言闡釋其作用機理，提供科學依據，使其廣為世界接受是一重大難題。近年來，分子生物學技術的發展，不僅根本性地改變了生命科學的研究方式，也為中藥的作用機理研究提供了有力工具和良好的發展契機，使得中藥基因轉錄水平的機理研究成為可能。筆者對近10年來有關分子生物學技術在中藥基因轉錄水平作用機理研究中的應用綜述如下。

1 核酸分子雜交技術

核酸分子雜交技術是分子生物學的基本技術之一，基本原理是具有一定同源性的2條核酸單鏈在一定的條件下按堿基互補原則退火形成雙鏈。雜交的雙方是待測核酸序列及探針。其中將核酸提取分離后在體外與探針雜交的是印跡雜交，直接在組織細胞內進行的是原位雜交。

中藥作用機理研究中較早常用的有RNA印跡雜交(Northern blot)，點雜交（dot blot）和原位雜交。二仙湯是治療婦女更年期綜合征、抗衰老的名方，具溫補腎陽、瀉相火、調沖任功能。廖柏松等［1］采用Northern blot對18月齡雌性大鼠下丘腦內阿片肽的基因表達水平進行研究，結果表明，二仙湯組β內啡肽前體阿黑皮素原和腦啡肽原的mRNA水平明顯升高，達到未衰老前水平。沈小珩等［2］則從衰老過程抗氧化酶活性降低，且酶活性降低與其蛋白質基因表達水平降低平行的現象出發，采用分子雜交等技術考察二仙湯及其拆方對超氧化物歧化酶、過氧化氫酶基因表達水平及其活性的影響。結果表明，抗氧化酶活性顯著升高，且與其mRNA表達水平升高呈平行關系，提示二仙湯抗衰老是通過增強抗氧化酶基因表達水平而實現的。海風藤有祛風除濕、通經活絡的功效。韓恩吉等［3］采用Northern blot觀察它對人類神經母細胞瘤細胞系列淀粉樣前體蛋白(βamyloid precursor protein ，βAPP) 基因表達的抑制作用。結果發現，海風藤選擇性地抑制βAPP基因表達，為其防治阿爾茨海默病提供了一定依據。鄭欽岳等［4］應用dot blot研究了補血和血方四物湯對白細胞介素6（interleukin6，IL6）mRNA表達的影響，實驗表明，四物湯在0.01～1.00　ng/mL 濃度內可使IL6 mRNA的表達明顯增加。保心丸具有降脂、降低血漿內皮素、抑制血小板聚集等作用。 為進一步闡明保心丸抗實驗性動脈粥樣硬化（artherosclerosis，AS）的機理， 樊永平等［5］用原位雜交技術研究內皮素（endothelin，ET）和一氧化氮合酶(Nitric oxide synthase， NOS) 在AS家兔主動脈壁的基因表達。 結果證實，保心丸組ET1mRNA 的表達較模型組低， 而NOS mRNA 較模型組高， 提示保心丸調節血管內源性NO和ET之間的平衡可能是其抗實驗性AS的機理之一。精制血府膠囊是血府逐瘀湯的化裁精簡方，其抗心肌缺血療效明顯優于原方，為揭示其作用機制，證實其療效，王偉等［6，7］分別采用Northern blot和原位雜交等技術，研究其對于心肌缺血密切相關基因表達的影響，前者結果表明精制血府膠囊顯著提高缺血缺糖心肌細胞NOS mRNA表達水平，后者的精制血府膠囊組，ET1和內皮素轉換酶（endothelinconverting enzyme，ECE）1的mRNA表達較其它組明顯減少，且心肌細胞損傷也較其它組顯著減輕。因而推測精制血府膠囊可能是通過提高NOS表達、促進NO生成及抑制ET1、ECE1的基因表達，減少ET1生成，減輕其對心肌細胞的直接損傷，發揮保護心肌細胞的作用。

Northern blot 是用來測量真核生物RNA的量和大小及估計其豐度的實驗方法，并可從大量RNA樣本中同時獲得這些信息，但需要大量的材料，受RNA降解影響大，敏感性低。dot blot的不足之處在于點于同一張膜上同樣的樣品雜交信號有時不穩定，且一般要用純化的RNA樣品。原位雜交的優勢在于可對組織細胞中的核酸進行精確定位。核酸分子雜交是分子生物學基本技術，隨著反轉錄聚合酶鏈式反應（reverse transcription polymerase chain reaction，RTPCR）技術、差異顯示PCR （differential displayPCR ，DDPCR）、DNA陣列等優勢技術的出現、逐漸成熟而應用漸增，近5年應用基本的分子雜交技術研究中藥作用機理的報道已少見。

2 RTPCR技術

PCR是美國科學家Mullis于1983年發明的一種在體外快速擴增特定基因或DNA序列的方法，RTPCR是從RNA擴增cDNA拷貝的方法，即先將RNA反轉錄成cDNA，再用PCR擴增，使其敏感性大大提高，解決了dot blot或Northern blot中目的mRNA含量太低的問題，是目前中藥機理研究中最常用的分子生物學技術，從發表的文獻數量可以反映出來。

這方面的研究報道包括有Gumiganghwaltang (GMGHT)抗炎機制的研究， KIM S J 等［8］研究其在小鼠腹膜巨噬細胞中的抗炎機制，結果顯示，GMGHT以劑量依賴的方式降低了脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）誘導的腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor alpha ，TNFα），IL6和環氧酶2 mRNA表達水平，推測這是GMGHT減少炎癥的重要分子機制之一。為了闡釋二仙湯治療腎陽虛證的作用機理，鄭小偉等［9］考察了二仙湯不同時間對腎陽虛大鼠垂體促腎上腺皮質激素(adrenocortico trophic hormone，ACTH) 基因表達的影響。結果是二仙湯可以上調垂體組織ACTH基因表達，且表達量隨用藥時間延長而增加，提示上調ACTH mRNA表達是二仙湯治療腎陽虛證的作用機理之一。β地中海貧血是一種遺傳性溶血性貧血病，補腎生血方具有補腎、益髓、生血作用，用于治療雜合子患者療效明顯。為揭示其分子機理，吳志奎等［10］采用RTPCR等技術考察了用藥者的α、β和γ珠蛋白mRNA轉錄水平。結果發現，補腎生血膠囊能明顯提高β地中海貧血患者血紅蛋白（hemoglobin，Hb）和抗堿血紅蛋白（hemoglobin F），Hb珠蛋白鏈比增加，γ珠蛋白mRNA轉錄水平相應升高，說明補腎生血藥具有促進γ珠蛋白轉錄和表達，誘導HbF合成作用，代償了β珠蛋白基因的缺陷。益髓生血顆粒是補腎生血方的顆粒劑，易杰等［11］研究了其對β地中海貧血患者造血刺激因子干細胞因子（Stem cell factor，SCF）及人紅細胞生成素受體（erythropoietin receptor，EPOR）mRNA表達的影響。結果顯示，治療后，外周血EPOR、SCFmRNA表達明顯增強，因此推測益髓生血顆粒可能是通過影響SCF以及EPOR mBNA表達來促進骨髓造血，提高Hb、紅細胞的水平，達到治療β地中海貧血的目的。陳智松等［12-14］從此方的抗衰老及中醫腎生髓理論的角度出發，分別研究其對骨髓有核細胞中誘導細胞凋亡、促使機體衰老的原癌基因cmyc、抑制細胞凋亡的原癌基因Bcl2和造血刺激因子粒細胞巨噬細胞集落刺激因子(granulocytemacrophage colony stimutaing factor，GMCSF)基因表達的影響。結果表明，衰老時高表達的骨髓cmyc，明顯降低的Bcl2 和GMCSF，用藥后，前者表達水平明顯下降甚至不表達，后兩者表達明顯提高。因此認為補腎生血方通過抑制cmyc的表達，促進Bcl2表達，從而抑制骨髓細胞凋亡，延長細胞壽命，延緩了衰老，并結合有關的醫學成果，認為Bcl2 和GMCSF是腎生髓的本質相關基因。凌云彪等［15］研究清熱活血補益方(肝纖方)對大鼠肝臟Ⅰ型前膠原mRNA 的表達和膠原酶活性的影響。結果表明，以清熱活血補益方制備的含藥血清抑制了Ⅰ型前膠原mRNA 的表達，膠原酶的活性增加。提示此方抑制Ⅰ型前膠原mRNA 的表達，減少膠原的合成，同時提高膠原酶的活性促進膠原的降解，可能是其抗肝纖維化的部分機制。此外，蔡晶等［16］通過檢測雌激素受體(estrogen receptor，ER)α和βmRNA 表達量，考察了補腎陽中藥羊藿和補腎陰中藥女貞子對雄性大鼠杏仁核和皮質頂葉ER mRNA的調節表達差異，結果顯示，兩用藥組大鼠杏仁核、皮質頂葉ERαmRNA表達量無明顯變化， ERβmRNA 表達量都上調，且羊藿組高于女貞子組，說明補腎中藥可能是通過對ERβ的調節來發揮作用。

轉貼于

RTPCR的獨特優勢在于RNA純度不必很高，僅少量RNA模板即能滿足實驗所需，盡管實踐中RTPCR還遠達不到理論上能檢測到單一拷貝的RNA樣品的敏感度，但遠高于Northern blot。尤其適用于可獲得的mRNA數量有限和目的基因表達水平很低時測定基因表達的強度。只是擴增步驟中樣品間擴增效率的微小差異將極大地影響信號強度，使用內參照可以減少這一問題，但無法徹底排除［17］。總的來說，RTPCR是測量RNA樣品中低豐度mRNA時的最佳方法。

3 DDPCR技術

1992年，梁鵬等建立了一種對不同來源的mRNA樣品用PCR技術對其中許多的cDNA基因一起進行擴增和顯示的實驗方法，即DDPCR。該方法依賴2套不同類型的合成寡核苷酸引物：一套錨定反義引物與一套隨機正義引物。最后通過比較不同來源的擴增cDNA產物的電泳帶譜，能夠發現差異表達的基因。

中藥作用機理研究中應用DDPCR的報道有唐發清等［18］對有抗鼻咽癌作用的益氣解毒片干預鼻咽癌細胞基因表達的研究，旨在從基因選擇性表達水平探討其抗鼻咽癌的機理。結果表明， 益氣解毒片在體外能抑制鼻咽癌細胞基因的表達， 同時誘導一些特異基因的表達， 從而抑制鼻咽癌細胞的增殖。

相比以往的方法，DDPCR技術提供了幾方面理論上的優勢，如理論上能夠靈敏地檢測組織或細胞中表達量極低的mRNA樣品的差異表達，能鑒別特定組織或細胞來源樣品之間轉錄水平的mRNA定性和定量變化。這種優勢同樣可體現在中藥機理研究中，可同時顯示中藥作用后對多種基因轉錄的不同影響，將有影響的靶基因條帶回收，再擴增、克隆、測序，查詢確定是什么基因，是已知或未知序列，這樣就可以確定中藥起效可能源于影響那些基因轉錄。但這些優勢目前部分還停留在理論上，還有許多技術問題有待解決，如經DDPCR鑒定出來的超過半數的cDNA是假陽性條帶，靶細胞的總mRNA中的一部分不能被高水平擴增、造成丟失等［17］。盡管目前DDPCR應用在中藥基因轉錄水平的機理研究報道還很少，但毋庸置疑，其潛力巨大。

4 DNA陣列技術

DNA陣列技術是新發展起來的可同時分析數千個基因表達譜的技術。其原理同核酸分子雜交。在不同的文獻中的稱謂不盡相同，如基因芯片、DNA芯片、微陣列等，目前沒有明確區分，通常混用。

目前有零散的采用商用或自制微陣列研究中藥基因表達水平的報道。如周聯等［19］采用含2 048個基因的小鼠基因表達譜芯片檢測黃連解毒湯及其成分黃芩苷和鹽酸小檗堿對LPS造型的小鼠脾細胞基因表達的影響，結果復方的作用明顯優于有效成分的作用，但對具體基因表達影響的分析存在一定難度。王廣良等［20］用自制的包含24個細胞周期相關基因的cDNA微陣列，對抑制肝癌細胞增殖的4種中藥烏藥、青蒿、紫草和黃芪的抗腫瘤分子機制研究表明，4種中藥對細胞周期基因和損傷檢測點基因均有不同程度改變，表現為部分上調，部分下調，通過分子生物學技術進一步驗證了用其治療癌癥的合理性。

在中藥作用機理研究中，DNA陣列技術可以同時對使用中藥前后的數千個基因表達情況進行比較和差異分析；且具有所需樣品的用量極少、自動化程度高、被測目標DNA密度高的優點。但目前微陣列技術也存在許多問題，如其小型化和高通量的特點使得對外界和內部的變動都很敏感，因此宜采用取平均值并標準化操作的辦法，但目前尚無普遍認可的規則和標準來指導微陣列實驗，數據采集和分析方法及操作系統也存在很大不同［17］。此外，基因表達與調控研究的滯后，使得中藥機理研究中獲得的很多信息難于解釋；昂貴的制作費用也是一個限制因素。

5 展望

總體來講，中藥的作用機理研究應是多水平的，不僅包括基因轉錄水平，也包括轉錄后、蛋白質翻譯及翻譯后水平的調控上，對每個特定的中藥/中藥復方，可能不一定在各水平上都有影響，基因轉錄水平的機理研究主要就是考察對相關靶基因mRNA水平的改變，也是目前分子生物學技術在中藥機理研究中的主要應用范疇。中藥尤其是中藥復方的多成分多功效決定了其很可能對基因轉錄水平有影響，已完成的研究結果已證明了這一點。

中藥的機理研究通過應用分子生物學技術已深入到幾乎是最根本的基因轉錄水平，并在該水平上對中藥的療效獲得了一定解釋，但整體上還處于探索階段。已有的研究主要是應用如核酸分子雜交、RTPCR技術等考察“單基因”的技術，應用如DDPCR、DNA陣列等研究多基因的技術的報道較少。中藥調節機體平衡的特點決定了對基因轉錄的影響很可能是對多基因的協同影響，如對補腎生血方的系列研究已表明此方的功效與影響EPOR、SCF、cmyc、Bcl2、GMCSF基因表達有關。因此，應用研究多基因表達的技術考察對多基因的協同影響將是未來中藥基因轉錄水平作用機理研究的主要方向。相信隨著現有技術的不斷發展和完善、新技術的出現及多種技術相結合加上疾病細胞分子水平研究的深入，復雜的中藥作用機理會逐步得到闡釋，中藥的療效和可能發現的新功效將從機理上獲得科學依據，為中藥獲得像西藥一樣的市場準入權提供有力的支撐。 參考文獻

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第7篇：分子生物學的前景范文

【關鍵詞】靶向治療;同病異治;分子生物學;機理

【中圖分類號】R273【文獻標識碼】A【文章編號】1007-8517(2010)18-017-3

在個體化成為時尚的今天,有一種概念需要引起大家的注意:即癌癥的無效治療。在手術方面存在無效“開關”,在化放療方面也存在無效放療和無效化療,在分子靶向治療方面也同樣存在無效治療的問題。

進入21世紀,以細胞病理學為基礎的醫學模式逐漸向分子醫學模式轉變。腫瘤的基礎和臨床研究也在這一背景下不斷發展。主要表現在以下幾個方面:第一,臨床醫生按患癌分子分型對患者采取不同的治療策略。第二,根據藥物基因組學的研究成果實現個體化用藥,如根據患者的分子遺傳學特征、篩選易感基因以控制易感人群。第三,應用標志物開展的篩查和早期診斷,目前的趨勢是研究蛋白質芯片以檢查患者的血樣。各種癌基因表達譜的研究已檢出眾多癌相關基因,對不同個體、組織、細胞周期、發育分化階段、病變、刺激等條件的細胞內mRNA進行檢測,綜合分析和判斷,將某個或幾個基因與疾病聯系起來。另外,蛋白質組學技術的進步也為癌癥篩查提供了有效地工具。蛋白質組學技術可高通量地篩選腫瘤不同發展階段基因表達的蛋白質,發現大量有診斷價值的標志物,這有望提高篩查的特異性和敏感性。第四,更多有效的分子靶向藥物將被研發、上市。臨床醫師可有針對性地選擇這些靶向藥物,應用于有效人群。如檢測KRAS基因是否突變,可選擇恰當的患者使用TKI藥物。第五,應用藥物基因組學、代謝組學結果預測藥物治療的敏感性和患者的預后。我們應該相信,這一領域的研究對臨床醫生選擇最佳治療方案、提高藥物治療的有效率、避免嚴重毒性反應具有重要意義,也將開辟個體化治療的新紀元。

中醫認為,一病有數證,同一病證,可因人、因時、因地的不同,或因正邪消長、病情發展、病機變化、證型各異,治療時就應根據不同的情況,采取不同的治法。這就叫“同病異治”。有關同病異治這一治療原則早就存在于中醫理論體系之中。《素問?病能論》中論及“有病頸癰者,或石治之,或針灸治之,而皆已,其真安在?岐伯曰:此同名異等者也。夫癰氣之息者,宜以針開除去之;夫氣盛血聚者,宜石而瀉之。此所謂同病異治也”。此處即說明同為一種病,因其病所處階段不同,病機不同,而用不同藥物施治,這就是同病異治之理。中醫認為在疾病發生發展過程中,同時存在基本病機變化和相關病機變化的內容,即體內物質異常運動必然處于不斷的發展變化之中。對于患同一疾病的不同患者,它們雖然有相同的基本病機變化,但相關病機變化卻是多樣的,不盡相同的,這是由廣泛病理量變的不均衡性、多樣性決定的,是個人稟賦體質與后天所受多種因素(情志、六、病理實邪、飲食、勞逸、地理、氣候)長期緩慢影響的結果。在相關病機變化多樣性的影響下,疾病的具體病機變化內容就會有所不同,這樣對不同患者或者疾病的不同階段,針對具體病機變化的不同內容,相應的治療就是同病異治,“同病異治”現象反映出相關病機變化的多樣性對具體病機變化、具體病情有重大影響。例如:肺癌在治療前可分為:陰虛毒熱型,氣陰兩虛型,痰熱壅肺型,氣血瘀滯型,脾虛痰濕型,水飲內停型;手術后分為:肺氣虛型,腎不納氣型;放療后分為:肺燥陰虛型,痰熱壅肺型,熱毒傷肺型,氣陰兩虛型;化療后分為:脾胃受損型,肺脾氣虛型,氣血兩虛型,肺腎兩虛型。中醫的“同病異治”具有普遍性,還由于中醫對疾病的認識和診斷治療的方法是整體診察,司外揣內、見微知著等方法,是宏觀觀察,總體判斷,具有模糊性。然而腫瘤靶向治療的實踐研究,進一步表明中醫這一治療理念的科學性。

現代醫學隨著分子病理學的研究進展,人們越來越多的意識到腫瘤的異質性。例如:非小細胞肺癌(NSCLC),對于不同組織學或不同分子生物學特點的NSCLC的治療研究也逐漸增多。Scagliotti在2007年第12屆世界肺癌大會上報道了迄今為止最大樣本量的Ⅲ期隨機對照試驗,在1725例晚期NSCLC中比較培美曲塞/順鉑和吉西他濱/順鉑的療效,兩組總體生存均為10.3個月,作為非劣效研究培美曲塞/順鉑不差于吉西他濱/順鉑;但此試驗的一個重要點是該試驗是第一個預設不同組織學類型分析的Ⅲ期研究;在總體療效一致的情況下,在非鱗癌中的生存分別為12.6月和10.9月,有統計學差異;而在鱗癌中吉西他濱/順鉑好于培美曲塞/順鉑,中位生存分別為10.8月和9.4月。這也證實了不同組織學類型的NSCLC對不同藥物療效上的差異。這種差異應該是來自兩個方面:一是腫瘤分子生物學特點的差異,二是不同藥物的作用點的差異。基礎研究顯示這種療效差異和腫瘤組織的胸苷酸合成酶(TS)的表達有關,TS表達低則培美曲塞療效好,反之則相反。而非鱗癌的TS表達遠低于鱗癌的表達。作為NSCLC,同一基因的表達差異有時也決定了藥物的療效差異,在這方面研究最多的是DNA修復交叉互補基因1(ERCC1)和核苷酸還原酶調節因子1(RRM1)。基礎研究顯示ERCC1的表達水平常與鉑類療效呈負相關,而RRM1的表達水平則于吉西他濱療效負相關。Simon發表的隨機Ⅱ期試驗結果證實了根據相關基因的不同表達選擇性用藥的合理性,在該研究中,根據ERCC1和RRM1表達選擇用藥的客觀有效率,中位生存及1年生存率分別為13.3月和44%,明顯好于非選擇人群的研究。隨后Ccbo報道了第一個依據ERCC1mRNA表達水平的前瞻性Ⅲ期隨機對照試驗,在包括了444例晚期NSCLC的患者隨機入組,對照組使用多西他賽/順鉑標準方案,試驗組根據ERCC1的水平來選擇用藥。ERCC1低表達者選用方案同對照組;而ERCC1高表達組選用多西他賽/吉西他濱。主要終點為客觀有效率;結果試驗組有效率為50.7%明顯好于對照組39.3%,這在某種程度上也說明了這種選擇的合理性。再例如:EGFR突變型NSCLC具有不同的生物學行為,對EGFR-TKI尤其敏感。NEJGS002研究比較了EGFR突變患者使用吉非替尼與使用紫杉醇+卡鉑標準方案的療效,其主要終點為PFS。結果顯示,標準化療方案與吉非替尼治療的PFS差異顯著,分別為166天和317天。在EGFR突變患者中,吉非替尼治療患者獲得的緩解率在70%以上,與既往報道的結果相符,而紫杉醇+卡鉑標準方案的緩解率僅為30%左右。由上察知,現代醫學根據基因突變、受體和關鍵的酶的差異,進行個體化的“同病異治”與中醫不謀而合。

當然,由于中醫理論和西醫理論所基于的認識角度不同,所以病因、病位、病癥、病性乃至病名等概念在中西兩套理論中所賦予的含義有很大不同,但又互為聯系。如病因,中醫主要分為外感(如六、癘氣等)、內傷(如七情、勞倦、痰瘀、蟲等);西醫通常分為外來致病因素(機械、物理、化學、生物等),缺乏機體所必須的物質或條件(營養、內分泌等),機體本身反應性的改變(過敏等)。病位,中醫除了“五臟六腑”的概念外,還有氣、血、三焦、命門、六經、營衛、陰陽等獨特概念。病癥,包括患者自我不適之描述及醫生檢查之體征,如僅“發熱”一癥,西醫僅以體溫表為度,中醫即有高熱、低熱、潮熱、煩熱、晡熱等不同。體癥方面,中醫多通過望、聞、問、切手段而獲得,西醫多借助于一系列的現代化檢查、實驗設備而獲得。病性,中醫根據分析疾病陰陽、表里、寒熱、虛實以及氣血津液代謝失常等不同變化概括歸納為某種證型,而西醫多概述疾病過程中機體產生的形態結構、功能、生物化學等方面的變化。中醫辨證理論的獨特性,就是取決于構成中醫病證的基本要素具有一定的獨特性。

但是,無論是中醫“證(或病)”的概念,還是西醫“病”的概念,都是由病因、病位、病癥、病性、病名等幾個基本要素、基本環節構成,按照一般規律,由于某種致病因素發作于人體某些部位,表現出相應的癥狀與體征,醫生根據所收集的有關臨床資料,借助各種有效的方法手段,辨別疾病和性質(中醫多歸納為證型,西醫多歸納為病狀描述),最后冠以疾病名稱(下診斷)。因此,中醫的辨證(病)過程與西醫的診病過程,其實質是統一的,都是認識疾病的過程,都必須從最基本的辨癥狀(表現)入手,辨別疾病的病理變化過程。“同病異治”的方法正確處理了因、位、癥、性等之間辨證關系,它不僅是中醫治療的一個根本法則,同樣也充分體現在西醫的治療過程中,因此,“同病異治”可以作為中西醫結合的一個橋梁而深入研究。

近年來,中藥在腫瘤治療中的多靶點效應正在得到廣泛的認可。中醫藥對腫瘤的影響也從最初的免疫功能調節研究,發展到了今天的抗腫瘤血管生成,誘導細胞凋亡,抑制端粒酶活性等研究。隨著分子生物學理論不斷深入研究,中醫藥實驗研究的蓬勃開展,也使我們對中藥在抑制腫瘤生長,防止腫瘤轉移的分子機制有了初步的認識。如:1.抑制腫瘤血管生成:人參皂苷Rg3是人參根浸出液中的一種有效活性成分,具有抗腫瘤轉移作用。何芳等采用人肝癌Bel-7402細胞株,種植24只雄性裸鼠皮下,隨機均分成4組:聯合用藥組,Rg3組,三氧化二砷組及對照組。該實驗應用免疫組化法發現Rg3組腫瘤內微血管密度(MVD)的表達明顯低于對照組(P

隨著研究的不斷深入,惡性腫瘤的治療已由最初的細胞毒性藥物過渡到分子靶向調節治療。靶向治療的迅速發展已經改變了惡性腫瘤傳統的治療模式,并展示出良好的發展前景。然而,由于目前研究開發的靶向治療藥物主要針對單個靶點,而大多數惡性腫瘤都是多靶點多環節的調節過程,單一的阻斷一個受體或一條信號通路來治療惡性腫瘤是不客觀的。因此,如何進行多靶點聯合阻斷是分子靶向治療發展的新方向。中醫藥在治療腫瘤上有其特殊優勢。單味中藥和中藥復方具有多種有效成分,奠定了中藥多靶點、多環節、多部位效應的物質基礎,而中藥的多性味、多歸經和中藥分子的多樣性則顯示了傳統中藥多靶點效應的固有特性。因此,在中醫“同病異治、異病同治”理論指導下,結合分子生物學現代技術,深入研究惡性腫瘤中醫藥多靶點聯合治療的機制,將有希望成為腫瘤治療和抗復發、轉移的重要手段。

然而,中醫藥抗腫瘤由于中藥成分復雜,對其多靶點追蹤還是一個難題。多味中藥的不同組合及一味藥在多個方劑中抗腫瘤作用機制尚未能闡明。相比西藥的靶向抗腫瘤研究,在中藥多靶點治療腫瘤方面亦有諸多問題困擾著我們,如為什么單純中藥抑制腫瘤生長療效欠理想,針對同一靶點治療腫瘤,中藥的作用效力如何提高,如何多層面、多學科相結合將中藥復方抗腫瘤機制研究推向一個新的水平等。解決了以上問題,將可能在中藥抗腫瘤研究方面取得質的飛躍。靶向治療與同病異治的聯系將更加密切。

參考文獻

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426-427.

第8篇：分子生物學的前景范文

關鍵詞數量遺傳學;分子遺傳學;動物育種;研究進展

自20世紀80年代以來，隨著現代分子生物技術和信息技術的迅速發展，動物育種計劃和動物分子遺傳學研究取得了大量的突破性成果，國際上的動物育種已逐漸進入分子水平，從傳統的育種方法朝著快速改變動物基因型甚至是單倍體型的方向發展。

1數量遺傳學與動物育種

數量遺傳學選擇原理充分考慮了環境因素對微效多基因控制的數量性狀的影響力，從表型方差中剖分出基因型方差，通過運用資料設計和統計模型估計有關的遺傳參數，最后達到選種的目的[1-2]。數量遺傳學主要應用于估計遺傳參數、通徑分析和動物育種估計的模型方法等幾個方面。

1.1遺傳參數估計

從統計學上講，遺傳參數的估計可歸結為方差或協方差組分估計。從親子回歸、同胞分析到方差分析法;到了20世紀50年代，C R Henderson提出了針對非均衡資料的Henderson方法Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ;之后出現了極大似然法約束極大似然法、最小范數二次無偏估計法和最小方差二次無偏估計法以及貝葉斯估計等方法。目前，約束最大似然法是世界各國育種學家采用的主要方法。

1.2育種值估計

畜禽遺傳評定即評估畜禽種用價值的高低，是畜禽育種工作的中心任務。畜禽種用價值的高低是用育種值來衡量的，影響數量性狀表型值的是微效多基因的加性效應值(A)、等位基因之間的顯性效應值(D)和非等位基因間的上位效應值(I)。其中，只有基因的加性效應值即育種值能夠穩定的遺傳給后代，但是育種值不能直接測量，只能使用一定的統計學方法通過表型值對其間接加以估計，所以遺傳評定的主要工作就是對育種值的估計。畜禽的估計育種值是選擇種畜的主要依據，育種值估計的準確性在很大程度上影響著畜禽育種效果的好壞。用于育種值估計的方法概括起來主要有選擇指數法、群體比較法和混合線性模型法。

2分子數量遺傳學與動物育種

分子數量遺傳學是分子生物技術與數量遺傳學相結合的一門發展中的新的交叉學科，目前仍屬于數量遺傳學范疇[3-6]。現代分子生物技術的發展，使得從分子水平上研究數量性狀的基因成為可能。

2.1對QTL作出遺傳標記

目前對決定數量性狀的多基因還不能準確定位，但如果能找到一個可以識別的基因或基因組的DNA多態，或是一個染色體片段與這一目標性狀有密切的關聯，就可作為對目標性狀選擇的遺傳標記。遺傳標記還可應用于基因轉移、基因定位和基因作圖等研究。

2.2QTL的分離和克隆

分子數量遺傳學的目標是要分離和克隆決定數量性狀的基因，研究其結構和功能，最終達到從分子水平上改良數量性狀的目的。雖然在理論上可以將分子生物學領域發展的各種基因克隆技術用于QTL，但是數量性狀的遺傳表達一般涉及多個基因座位。例如，奶牛的產奶量既受繁殖和泌乳的內分泌系統基因的控制，又受消化酶系統基因的控制，情況相當復雜，很難把這些基因一一分離和克隆。但也可以根據已有的知識，通過對候選基因的篩選找出一個或幾個對某個數量性狀有較大效應的QTL，就可以對這個QTL用一般的基因克隆方法進行克隆，作為數量性狀的一個重要基因來研究。例如，有資料報道豬的雌激素受體基因可影響產仔數1.0~1.5頭。

3動物育種方法前景

動物分子育種是依據分子數量遺傳學理論，利用分子生物學技術來改良畜禽品種的一門新型學科，是傳統的動物育種理論和方法的新發展。從目前發展狀況來看，它應包含兩方面內容:以基因組分析為基礎的標記輔助選擇和以轉基因技術為基礎的轉基因育種。由于動物分子育種是直接在水平上對性狀DNA的基因型進行選擇，因此其選種的準確性會大大提高;同時轉基因技術的應用還能根據人們的需求創造出一些非常規性的畜牧產品[7-8]。可以說，動物分子育種是動物遺傳育種學科發展的必然，它將是21世紀動物育種的一種重要方法，對21世紀世界畜牧業產生巨大的影響。

4參考文獻

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[2] 李善如.遺傳標記及其在動物育種中的應用[J].國外畜牧科技，1997(1):29-33.

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[4] 李寧，吳常信.動物分子育種:一門發展中的新型學科[J].農業生物技術學報，1997，5(2):142-147.

[5] 陳宏.現代生物技術與動物育種[J].黃牛雜志，2000，26(4):1-5.

[6] 盛志廉，陳瑤生.數量遺傳學[M].北京:科學出版社，1999.

第9篇：分子生物學的前景范文

殼聚糖具有較為特殊的物理特性，例如黏滯性、黏彈性、親水性、分子表面帶有負電荷以及假性可塑性等，并且具有較為穩定的化學性質，與人體角膜房水的滲透壓相同，其光學性能較好，對視力無任何影響。目前，臨床主要應用殼聚糖作為眼用藥物緩釋劑、人工淚液、醫用黏彈劑等，還可用于抑制瘢痕組織形成藥物等。其具有較好的成膜性以及親水性，屬于天然的堿性多糖，在酸性介質中能夠膨脹并形成膠體黏稠物質，可有效阻止藥物的溶解及擴散，有效延緩釋溶，因而可用作藥物增效劑以及藥物緩釋載體[4]。因殼聚糖具有特異性的流變學性質，無免疫原性、無致熱源、無炎性反應、無菌無毒且化學性質較為穩定等，可作為黏彈劑，可有效維持前房深度所具有的穩定性，從而為手術操作提供充足的空間，避免造成角膜內皮發生機械性的損傷。此外，殼聚糖可選擇性地抑制纖維細胞的生長和增生，并且具有較好的高黏彈性，可抗粘連，同時便于營養物質的通過，從而滋潤組織，抑制瘢痕組織的形成。大量動物實驗研究證實其具有良好的角膜耐受性、組織相容性，對于眼部組織不會造成損傷、缺氧等，且無毒性，因此是一種安全可靠的機體用材料，用于眼科臨床具有廣闊的前景。

2透明質酸鈉在眼科臨床中的應用

透明質酸鈉是機體滑液以及結締組織的重要組成成分，是具有較高的黏度以及較好的生物相容性，無致癌性、致畸性以及毒性，能夠有效抑制炎癥反應，并防治粘連及肉芽組織的形成，可作為較好的植入材料。其是醫學領域較早應用的生物高分子材料，近年來，其醫學研究得到了較大的進步，將其制作成為不同劑型的藥劑而廣泛應用于骨科、耳科、眼科以及普外科等，且取得了較好的效果。透明質酸在經過改性以后，能夠以凝膠、流體、固體等多種物理形式被利用，且其流變性能將大大增加，在體內滯流的時間具有可控性。透明質酸以及其衍生物具有較好的生物相容性以及特異性的物理性能，使其在臨床中得到了廣泛的應用。郝念[4]等人通過動物實驗研究表明，經3個月生長后，交聯透明質酸材料與兔角膜基質的愈合情況良好，且術后未發生角膜炎癥反應以及新生血管等，病理檢查恢復良好，提示透明質酸材料用于眼科疾病治療具有較好的生物安全性以及組織相容性，是一種非常理想的眼科治療植入材料。近年來，臨床新研制出了兩種透明質酸的衍生物，一種是由透明酸苯酯形成的無紡布材料，其應用于重建軟骨組織工程可作為培養鼻中隔軟骨細胞的骨架材料；另一種是可用于青光眼開角型非穿透性手術的植入材料，可發揮輔助治療的作用，可有效促進房水的排出[5]。

3明膠在眼科臨床中的應用

明膠是一種水溶性蛋白質，主要分離自動物表皮組織或者結締組織的膠原部分。其能夠與戊二醛相交聯，并形成水凝膠，可作為致孔劑，將其經冷凍和干燥以后能夠形成多孔明膠支架。利用這種性質，可根據組織修復的要求以明膠設計理想的組織工程材料[5]。明膠最早是制作成為明膠溶液以后進行壓縮成形，并經自然干燥后采用戊二醛進行固定，最后經培養液沖洗以后可制作成為透明薄膜，主要用于角膜內皮細胞的接種。但由于這種膜比較薄，且其穩定性比較差，對于移植手術而言不適用。近年來，有研究者以明膠為載體，采用體外培養獲得的人角膜內皮細胞進行移植接種，可獲得較好的貼合效果。但因其直接將復合物植入前房中，并利用明膠的吸水性，待明膠載體吸水以后發生膨脹將而使移植角膜內皮與術處角膜內側相貼合，具有一定的潛在風險，例如可能引發繼發性的青光眼或者并發性的白內障等，但這仍為臨床利用明膠構建組織工程角膜基質提供了參考[6]。

4再生絲素膜在眼科臨床中的應用

目前眼科疾病治療中面臨的重要問題之一為缺乏角膜移植工體，而人角膜的應用存在一定的局限性。近年來，隨著分子生物學、細胞生物學、生物材料以及臨床醫學的快速發展，臨床構建組織工程角膜獲得了許多的新思路。絲素蛋白是家蠶蠶絲的重要組成成分，屬于一種天然高分子聚合物，其作為臨床手術縫線已經有100多年的應用歷史。由于絲素蛋白具有良好的生物相容性以及特異理化性質，且其免疫原性較低，目前已經作為一種新型生物材料在臨床中受到了廣泛的關注。利用改進及表面修飾等多種技術，可有效控制其分子結構及形態，從而拓展了絲素蛋白在組織工程以及生物材料等領域的應用范圍[7]。相關臨實驗研究證實，采用絲素蛋白作為原材料合成的膜狀材料生物相容性較好，且無免疫原性以及毒性，能夠在體內降解，非常適合細胞的生長，這為構建組織工程角膜支架提供了新思路。

5小結及展望