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分子生物學的應用范文1
關鍵詞： 分子生物學 經典實驗 教學應用
現代分子生物學在60余年的發展歷程中，許多已被公認的理論與機制是通過一些非常著名的經典的實驗發現或驗證的。比如證明DNA是遺傳物質的肺炎鏈球菌感染實驗、噬菌體感染實驗；又如DNA半保留復制機制的驗證及岡崎片段的發現等[1]。這些實驗設計精巧、論述嚴密，其中有的研究方法現在仍然在分子生物學的研究中使用。通過對這些經典工作的分析與回顧，可以為科研工作者提供解決問題思路提供幫助，也可以幫助本科及研究生在專業學習中了解研究方法，提高對相關理論的掌握程度。在實際教學中，許多教師以對研究實例的分析作為課堂教學的手段[2][3]。
但也有一些實驗并不像前述的那些例子那么眾所周知，特別是一些學科跨越較大、研究思路或方法已很少應用在現在的科研實踐中、非主要的理論成果等的理論證明過程中。這些結論在多數分子生物學的教科書中一般都是一句帶過或者根本不提及其研究的過程。但如果仔細分析這樣的一些研究論文，則仍然可以從不同角度幫助相關學科學習人員對該研究點的理解與掌握。
本文以三個教學實例為主線，探討經典實驗的分析在分子生物學課堂教學中的應用。
1.提高學生學習的興趣
生物學科理論知識的學習，尤其是《分子生物學》和《生物化學》，因其研究對象都是在分子水平上，看不見摸不著，很難形成感性認識。而且這兩個學科知識涵蓋面廣，理論框架繁復。特別是《分子生物學》主要講述分子的結構與作用機制，單純以傳統的課堂講授的方式授課，會給學生枯燥無味的感覺。另外，《分子生物學》部分內容在初中、高中的生物課程中都或多或少地有所涉及，國內外生物院系的相關專業許多專業基礎課如《普通生物學》、《遺傳學》等課程也與《分子生物學》有內容重復的地方[4][5]。這些重復的內容給學生“復習”的感覺。而單純通過增加學習的深度區分這些不同的課程的內容會加重煩躁的情緒。
通過引入一些經典實驗過程及其結果分析的內容，可以在很大程度上提高學生對相關領域的興趣，增進對這部分知識的了解。比如，“DNA是遺傳物質”的論點就主要是在幾個主要的實驗基礎上得到最后的確證的。在“分子生物學研究歷史”章節中，從最早的核酸發現開始，讓學生了解分子生物學發展之初的研究基礎與背景，引導他們通過討論及問答解決“驗證什么是遺傳物質”這一命題；然后將這一命題的驗證過程中包括肺炎鏈球菌感染實驗、噬菌體感染實驗等幾個重要的實驗設計思路、原理、討論一一闡述，并與學生的思路相比較。通過這種方法，可以有效地把純粹的理論學習置入該理論產生的時代，通過“偵破”式的線索游戲，提高學生的學習興趣。
另外，近年來諾貝爾生理與醫學獎及化學獎許多獎項都授予了與分子生物學相關的一些工作，如2012年山中伸彌的多能干細胞的誘導等；通過介紹這些工作，既可以提高學生的學習興趣，又可以把國際上的研究熱點與分子生物學的發展方向介紹給他們[6]，[7]。
2.啟發學習過程中的創新思維
隨著近年來基礎教育的改革，學生創新思維不斷得到發展，但應試的壓力迫使中學階段的教育在大多數的中學課堂遵循著以往的課堂講授的方式，學生也更適應“老師講，學生記”的灌輸式的教育方式。如何在本科專業教學中進一步啟發學生的創新思維是一項長期任務。
《分子生物學》本身是尚不完善的專業學科，新的知識新的發現和新的研究方法層出不窮。如小RNA的研究是近些年來分子生物學的研究熱點[8]。小RNA的干擾作用的研究歷史以故事的形式講述，繼而采用啟發的方式引導學生討論這一作用在研究中的應用[9]。通過這一啟發過程，學生會充分了解在現代生物學研究中理論與技術的相互促進發展，鼓勵他們對已有的知識充分思考，建立基礎研究與社會應用間的聯系，提高創新思維的主動性。
3.綜合不同學科知識，開啟學生進入科研殿堂之門
現代分子生物學在研究過程中綜合了生物化學、遺傳學、物理學、計算機科學等不同學科的技術與方法，目前的生物學研究也需要具備多學科知識的復合型人才。但限于實驗條件與各學校的特點，大部分的教學實驗室，尤其在多數地方性院校，幾乎不可能具備條件讓學生接觸所有相關的實驗過程，比如分子生物學最基本的放射性標記、分子雜交等。讓學生知道這些技術、了解這些技術的原理與應用范圍，對發展他們的科研思維具有重要意義。但僅通過幻燈片、多媒體等形式只能把這些方法的操作過程或儀器設備展示給學生，而不能讓學生了解這些方法具體能做什么、得到什么樣的結果、結果如何分析，等等。在經典的一些科研實例中，卻不乏綜合了多學科知識的精妙設計，對這些實例的分析可以具體地把其中使用的一些方法與技術的作用、結果分析等展示出來。
對于“mRNA的合成方向是5’―3’”這一過程的證明，早期發表的文獻中便使用了多種不同的方法[10][11]。包括同位素標記、細菌生長曲線繪制、RNA的提取與純化、RNA的濃度測定、RNA的堿水解等多種微生物學、生物化學的方法經過兩個實驗路線被串聯起來，簡單的方法卻得到了可信的重要結論[11]。通過分析，學生認識到科學研究過程中結果討論的嚴密性，認識到今天的許多成果與結論得來不易，改變他們“眼高手低”的惰性思想；另外，使他們認識到拓寬知識面在生活、工作中的必要性。
4.提高學生的檢索能力和邏輯思維能力
學生自主學習的能力是他們走上社會后應對復雜環境的有力武器，對自主學習能力的培養要貫穿于整個教學工作過程。在教學實踐中，一些細心的學生提出的一些有意義的問題，引導他們利用網絡和圖書館資源，通過檢索相關文獻，得出問題的答案；最后與老師的結果對比印證。這種方法在提高學生自學能力的同時，提高了他們文獻檢索的專業技能，為他們未來的工作提供了一種新的工作方法。
仍以“mRNA的合成方向是5’―3’”這一問題為例。有學生在學習轉錄一章的內容后，想了解這一結論是通過什么方法獲得的。但多個版本的《分子生物學》教學參考書中并沒有提及這個問題。通過一些中文搜索引擎，也只能得到一些對這個問題并不確切的回答，只能查閱到在證明這個問題的過程中利用C14標記U。學生提出問題：起始和終止都有U，沒辦法證明轉錄的過程就是從5’到3’??？
這個問題被作為課后作業布置給全班同學。在這個作業中，附帶提醒學生注意這一問題作為研究熱點所處的時間段，然后針對這個時間段通過學術檢索系統檢索最權威的文獻。結果學生通過谷歌的學術搜索搜到了1960年表的兩篇最相關的文獻[11]。討論后經過綜合，這一驗證過程可以描述如下：大腸桿菌在耗光培養基中所有的U后，0℃培養以放慢其mRNA合成的速度；加入放射性標記的U，在不同的時間點取細菌提取RNA，測定放射性摻入RNA的速度；用堿水解的方法從3’末端水解mRNA，最后檢測水解后的單核苷酸及RNA的放射性。如果轉錄是從3’向5’方向的，那么單核苷酸中的放射性與RNA中放射性的比值會隨著細菌培養時間的增加而減??；如果轉錄是從5’向3’方向，則這個比值會隨著培養時間的增加而增加。實驗的結果證明轉錄的方向是從5’向3’的。
通過這個作業，學生了解了專業文獻檢索中的一些方法，同時對前人工作中的邏輯推理過程也有了一定了解。另外，這個過程還幫助學生回顧了微生物培養中的生長曲線、RNA的生物化學性質等其他相關學科的知識。
總之，在《分子生物學》的教學過程中，充分利用經典實驗的分析，可以在多方面強化教學效果，提高學生學習與掌握分子生物學基礎知識與技能的能力。當然，這個過程要求任課教師充分了解學科發展歷史和前沿，也需要系統的教學參考書籍、教學方案及媒體的支持。這需要一線教學工作者付出巨大努力，結合自己的科研，建立適合分子生物學這一重要的專業課程自身特點的教學方法，為國家與社會的發展培養更優秀的人才。
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分子生物學的應用范文2
[關鍵詞]現代分子生物學技術；醫學檢驗
隨著基因克隆技術趨向成熟和基因測序工作逐步完善，后基因時代逐步到來。20世紀末數理科學在生物學領域廣泛滲透，在結構基因組學，功能基因組學和環境基因組學逢勃發展形勢下，分子診斷學技術將會取得突破性進展，也給檢驗醫學帶來了嶄新的領域，為學科發展提供了新的機遇。
1 分子生物傳感器在醫學檢驗中的應用
分子生物傳感器是利用一定的生物或化學的固定技術，將生物識別元件（酶、抗體、抗原、蛋白、核酸、受體、細胞、微生物、動植物組織等）固定在換能器上，當待測物與生物識別元件發生特異性反應后，通過換能器將所產生的反應結果轉變為可以輸出、檢測的電信號和光信號等，以此對待測物質進行定性和定量分析，從而達到檢測分析的目的。
分子生物傳感器可以廣泛地應用于對體液中的微量蛋白、小分子有機物、核酸等多種物質的檢測。在現代醫學檢驗中，這些項目是臨床診斷和病情分析的重要依據。能夠在體內實時監控的生物傳感器對于手術中和重癥監護的病人很有幫助。
Skladal等用經過寡核苷酸探針修飾的壓電傳感器檢測血清中的丙型肝炎病毒（HCV）并實時監測其DNA的結構轉錄和聚合酶鏈式反應（PCR）擴增過程，完成整個監測過程僅需10 min且裝置可重復使用。
Petricoin等用壓電傳感器研究了破骨細胞生成抑制因子（OPG）和幾種相應抗體的相互作用，研發出可快速檢驗血清中OPG的壓電免疫傳感器。
Dro-sten等報道了檢測神經遞質的酶電報，將電極放置在神經肌肉接點附近可實時測定并記錄鄰近的神經元去極化后所釋放的遞質谷氨酸。
2 分子生物芯片技術在醫學檢驗中的應用
隨著分子生物學的發展及人們對疾病過程的認識加深，傳統的醫學檢驗技術已不能完全適應微量、快速、準確、全面的要求。
所謂的生物芯片是指將大量探針分子固定于支持物上（通常支持物上的一個點代表一種分子探針），并與標記的樣品雜交或反應，通過自動化儀器檢測雜交或反應信號的強度而判斷樣品中靶分子的數量。
在檢測病原菌方面，由于大部分細菌、病毒的基因組測序已完成，將許多代表每種微生物的特殊基因制成1張芯片。通過反轉錄可檢測標本中的有無病原體基因的表達及表達的情況，以判斷病人感染病原及感染的進程、宿主的反應。由于P53抑癌基因在多數腫瘤中均發生突變，因此其是重要的腫瘤診斷靶基因。
Nam等人將硅基質上合成的寡核苷酸芯片用于血清樣品中的丙型肝炎病毒分型。3 分子生物納米技術在醫學檢驗中的應用生物活性物質的檢測有很多種方法，其中，以抗體為基礎的技術尤其重要。免疫分析加上磁性修飾已成功地用于各種生物活性物質和異生質（如藥物、致癌物等）的檢測。將特異性抗體或抗原固定到納米磁球表面，并以酶、放射性同位素、熒光染料或化學發光物質為基礎所產生的檢測與傳統微量滴定板技術相比具有簡單、快速和靈敏的特點。
Van Helden等將抗體連接的納米磁性微球與高效率、快速的化學發光免疫測定技術相結合的自動檢測系統，則成功地用于血清中人免疫缺陷病毒1型和2型（HIV-1和HIV-2）抗體的檢測。另外，用于人胰島素檢測的全自動夾心法免疫測定技術也已建立，其中亦用到抗體、蛋白納米磁性微粒復合物和堿性磷酸酶標記二抗。
4 分子蛋白組學在醫學檢驗中的應用
當前有關分子蛋白質組學的大量研究成果喜人，但一大部分結論是眾說紛紜、甚至是互相矛盾。一些經典的腫瘤標志物卻無法在當前以表面增強激光解析離子化-飛行時間質譜（SELDI-TOF-MS）技術為代表的蛋白質組學技術中體現出來?？赡艽嬖谝韵聨追矫娴膯栴}。一方面是SELDI-TOF-MS技術自身的限制性，包括敏感性、重復性以及使用當前設備對每個峰值蛋白確認的局限性；另一方面是實驗設計及對照組選擇是否恰當，某個蛋白組模式反映的是腫瘤的特異性，還是炎癥反應，或是代謝紊亂等無法定論；另一方面是不同實驗室結果可比性、標本處理過程的差異無法探究。只有這些問題得到解決， SELDI-TOF-MS技術在檢驗醫學中才能發揮革命性作用。
5 分子生物學技術在醫學檢驗發展中的趨勢
檢驗醫學中的分子生物學技術發展趨勢有二：一是定量PCR；二是PCR的全自動化，如應用擴增與檢測于一體的一次性試驗卡，可較好地解決PCR污染問題。除PCR以外的體外基因擴增技術如連接酶反應（LCR），鏈置換擴增系統（SDA），轉錄擴增系統（TAS），自限序列擴增系統（3SR），QB復制酶擴增系統等技術也將由科研進入臨床。分子生物學技術的標準化和質量控制引起了廣泛關注，特別是衛生部頒發的PCR實驗室管理辦法對PCR技術應用的健康發展起到了關鍵作用。為解決PCR交叉污染問題，從標本制備到檢測的全封閉系統及相應的自動化儀器已在國內逐步普及。
結語：通過對現代分子生物學技術在醫學檢驗中的作用的研究，可以證明，不管是從什么角度看待這兩門看似毫不相關的學科，其實有著莫大的聯系。二者如果能很好的結合運用，將會為醫學與生物學帶來許多好處，并且可以相互發展，相互進步。
參考文獻：
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分子生物學的應用范文3
【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(βamyloid precursor protein ，βAPP) 基因表達的抑制作用。結果發現，海風藤選擇性地抑制βAPP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（interleukin6，IL6）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IL6 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ET1mRNA 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，ET1和內皮素轉換酶（endothelinconverting 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ET1、ECE1的基因表達，減少ET1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，RTPCR）技術、差異顯示PCR （differential displayPCR ，DDPCR）、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 RTPCR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，RTPCR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 ，TNFα），IL6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RTPCR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?？赡苁峭ㄟ^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cmyc、抑制細胞凋亡的原癌基因Bcl2和造血刺激因子粒細胞巨噬細胞集落刺激因子(granulocytemacrophage colony stimutaing factor，GMCSF)基因表達的影響。結果表明，衰老時高表達的骨髓cmyc，明顯降低的Bcl2 和GMCSF，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cmyc的表達，促進Bcl2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Bcl2 和GMCSF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
RTPCR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RTPCR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］?？偟膩碚f，RTPCR是測量RNA樣品中低豐度mRNA時的最佳方法。
3 DDPCR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DDPCR。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DDPCR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，DDPCR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DDPCR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DDPCR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?；煊?。
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、RTPCR技術等考察“單基因”的技術，應用如DDPCR、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、cmyc、Bcl2、GMCSF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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分子生物學的應用范文4
PCR是一種在機體外部迅速擴大增加特定基因或DNA序列的方法,它是由美國科學家Mullis在1983年發明的。RT-PCR是從RNA拷貝擴增cDNA的一種方法,其具體操作過程是:首先反轉RNA并錄成cDNA,再經過PCR加以擴增,從而使它的敏感性得以有效提高,針對dotblot或Northernblot中含有的目的mRNA不高的問題,這一技術可以有效解決。例如:鄭小偉等人為了對二仙湯治療腎陽虛證的作用機理進行有效的闡釋,在各不相同的時間范圍內,研究了二仙湯對于患有腎陽虛的大鼠垂體促腎上腺皮質激素基因表達所產生的影響,最終的研究結果表明:二仙湯可以上調垂體組織ACTH的基因表達,而且用藥的時間如果被延長,那么其表達量就會得到增加,這可以反映出上調ACTHmRNA表達,是利用二仙湯對腎陽虛證進行治療的作用機理之一;β地中海貧血是一種具有遺傳性和溶血性的貧血病,補腎生血膠囊可以益髓、生血、補腎,對于治療雜合子患者效果比較顯著。為了對其分子機理進行揭示,吳志奎等人利用RT-PCR的相關技術,研究了使用補腎生血膠囊的患者的α、β和γ珠蛋白mRNA轉錄水平,最終得出的研究結果認為,補腎生血膠囊能夠有效地促進患有β地中海貧血的患者血紅和抗堿血紅蛋白,以及Hb珠蛋白鏈比的明顯增加,相應地升高了γ珠蛋白mRNA轉錄水平,這表明有關的補腎生血的中藥對于γ珠蛋白的轉錄與表達的促進是非成有力的,而且可以通過誘導促進HbF的合成,同時也代償了β珠蛋白基因所具有的缺陷。
2DDPCR技術
梁鵬等人于1992年創立了DDPCR技術,具體說就是一種利用PCR技術,對來源各異的mRNA樣品里面的多種cDNA基因一并進行擴充增加與表達的實驗方法。具體說就是:采用錨定反義和隨機正義這兩種類型不同的合成寡核苷酸引物,通過把具有不同來源的擴增cDNA產物的電泳帶譜進行對比,能夠發現表達存在差異的基因。在中藥作用機理研究的過程中,唐發清等人主要探索了益氣解毒片如何干預鼻咽癌患者細胞基因的表達,旨在立足于具有選擇性特征的基因表達水平,研究益氣解毒片對于鼻咽癌進行防治的機理,最終得出研究結論:益氣解毒片能夠在患者的機體外有效地抑制鼻咽癌細胞基因的表達,除此之外,也可以誘導某些特異基因的表達,最終控制鼻咽癌細胞的生長和發展。
3核酸分子雜交技術
核酸分子雜交技術在目前的分子生物學領域是最基本的,其主要的應用原理為:基于特定的條件,2條核酸單鏈(具有一定的同源性)通過堿基互補退火形成雙鏈。雜交的對象主要是待測核酸序列與探針,其中核酸被提取分離后在體外與探針進行雜交的被稱為印跡雜交,而在組織細胞內直接進行雜交被稱為原位雜交。在研究中藥作用機理的過程中常用的比較早的有印跡雜交、點雜交和原位雜交。例如:二仙湯主要用于婦女更年期綜合征的治療,屬于抗衰老的知名方劑,廖柏松等人利用核酸分子雜交技術,研究18月大的雌性大鼠下丘腦內阿片肽的基因表達水平,得出的研究結論認為:二仙湯組β內啡肽前體阿黑皮素原和腦啡肽原的mRNA水平得到了顯著的提高,與未衰老前的水平相當。因此,可以得出這樣的結論:二仙湯本身所具有的抵抗衰老的功能,是借助于增強抗氧化酶基因表達水平來實現的。
4DNA陣列技術
分子生物學的應用范文5
【關鍵詞】醫學分子生物學;教;課程設置
【中圖分類號】G424 【文獻標識碼】B 【文章編號】1006-1959(2009)10-0245-02
分子生物學是研究生物大分子的結構、功能及基因結構、表達與調控的科學,從分子水平探討生命現象的本質。醫學分子生物學是研究人體在正常和疾病狀態下生命活動及其規律,從分子水平開展人類疾病的預防、診斷和治療研究的一門科學。分子生物學已成為生命科學領域的重要基礎學科和前沿學科,廣泛滲透到醫學各學科領域,推動了醫學各學科的發展,使醫學科學從宏觀到微觀,從整體、細胞水平逐步進入了分子水平。醫學各專業的學生,有必要很好地學習有關分子生物學基礎理論,掌握必要的分子生物學實驗技術,了解當今分子生物學的研究進展。加強醫學分子生物學的教學,對培養具有廣博知識的復合型醫學高級人才具有及其重要的意義。近幾年來,我們對醫學分子生物學的教學進行了一些探索,取得較好的效果,積累了一些經驗,特總結如下。
1 優化課程設置
醫學教育的特點決定了醫學分子生物學不同于綜合性大學、農林、師范院校的課程,醫學分子生物學偏重于與臨床的結合,但又不能忽略基礎知識的強化。正確處理分子生物學基礎和臨床應用的教學是解決醫學分子生物學教學的關鍵[1]。為了和生物化學教學內容銜接,本課程不再講授基因信息傳遞,僅講授基因組的結構與功能,補充介紹網絡生物信息資源。著重介紹分子生物學的基本技術和新技術,如PCR和各種衍生的PCR技術、DNA序列測定、分子雜交、基因工程、基因芯片等,并兼顧介紹一些新的技術如RNAi等。聯系臨床介紹癌基因與抑癌基因、基因診斷與基因治療等。教師結合自身的科研經歷展開授課,使課堂教學生動,給學生留下的印象深刻,讓學生學有所獲、學有所樂。
分子生物學是一門技術性很強的學科,如果只學習理論知識而不做實驗,往往如空中樓閣,不知所云[2]?在堅持醫學分子生物學理論教學的同時,通過開設相關實驗將理論教學與實踐操作有機結合,有助于加深對醫學分子生物學理論的理解,增強學生的動手能力,使學生在教學過程中體會到所學知識的應用價值,提高學生的學習興趣。我們在保證總課時36學時不變的情況下,調整了教學時數的分配,壓縮理論課時,增加實驗課時。將理論課由28學時減少到18學時,實驗課由8h增加到18學時。將教師的科研成果應用于實踐教學中,利用獲得的重組DNA克隆作為實驗材料,連續開設了質粒DNA的提取、感受態細胞的制備、質粒DNA的轉化和篩選、核酸的體外擴增、DNA的瓊脂糖凝膠電泳共六個實驗。在實驗中著重介紹每個技術的原理和應用,利用實驗步驟中間隔的等待時間講解一些背景知識和需要補充的理論知識,使實驗課內容充實而飽滿。實驗完成后進行總結,分析成功的經驗和存在的問題,找到實驗失敗的可能原因,有利于學生學習知識和積累經驗,為今后的臨床及科研工作奠定基礎。
2 開展雙語教學
雙語教學是我國高等教育與國際接軌,迎接新世紀挑戰和教育改革發展的必然趨勢,也是當前教學改革的重點和熱點[3]。分子生物學進展極為迅速,其中大多數信息儲存在英文資料和文獻中,如果采用英文資料和課件進行講授,學生可更準確的把握其含義,并且可及時獲得分子生物學的最新進展,有助于高素質復合型高素質人才的培養。我們在參考相關專業教材的基礎上,選定了DNA序列測定、核酸分子雜交、PCR三章內容進行了雙語教學,制作了中文和英文兩個課件,教師采用英文課件授課,學生利用中英文兩個課件進行復習,使學生既掌握了基本技術,又強化了自身的英文水平,教師的整體教學水平也得到了提高。
3 完善考核體系
考試是督促學生學習的一個重要手段,考試目的是檢測教育教學的效果。醫學分子生物學是一門專業限選課,由于課時少,內容多,進展快,學生學習存在一定困難,有些學生并未引起足夠的重視。如果只注重閉卷考試,會導致學生死記教材,不注重查閱文獻和了解新進展,達不到創新性教育的目的。如果完全放棄閉卷考試,有些學生會放松對基本理論的學習,也達不到掌握基本知識和基本技能的效果[4]。為此,我們結合課程的教學特點,制訂了閉卷考試、實踐考核與撰寫綜述相結合的醫學分子生物學考核方案,規定閉卷考試成績總成績的70% ,文獻綜述占10% ,實驗成績占15%,平時成績占5%,將培養學生動手能力和思維能力全面地體現在考核成績中。并且在第一次開課就提出課程的考核方式和考核要求,讓學生在學習上引起足夠的重視。為防止學生直接下載或復印別人的同類文章,教師限定寫作內容,稿件一律用手寫,并附5篇以上文獻(含英文文獻2篇以上),抄襲稿件計零分。這種綜合考核方式使學生既能掌握醫學分子生物學的知識體系,又能準確把握醫學分子生物學的脈絡和發展動態,熟悉互聯網資源的查詢和利用,提高了學生的文獻查閱能力和英語水平,從而改變學生“讀死書、死讀書”的現狀。
經過幾年的教學探索,我們積累了一些教學經驗,初步建立了一套適于醫學生的醫學分子生物學教學體系,收到了較好的教學效果。當然,現有的教學中仍存在一些不足,需要進一步開展教學改革。我們將充分利用多媒體教學資源,擴大雙語教學內容,不斷豐富和更新教學體系,創新教學手段,增加分子生物學軟件使用的培訓,適當介紹國內外最新理論和技術,緊跟分子生物學不斷發展的步伐,以提高學生綜合素質為目的,逐步提高教學質量。
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分子生物學的應用范文6
本教材適合七年制和長學制臨床醫學專業學生用，也可作為醫學各專業研究生的選用教材。分子生物學的理論與技術已在醫學領域廣泛應用。學習醫學分子生物學這門課程，既要較系統地了解分子生物學的基礎理論知識和技術理論知識，同時也要了解分子生物學在醫學領域的應用和相關研究進展。本書介紹的醫學分子生物學知識包括5個方面的內容。第2章至第10章介紹與醫學密切相關的分子生物學基本知識，主要介紹基因和基因組的基本概念和基本特點，基因組核酸的復制與損傷修復、基因表達和功能蛋白質的形成與降解、基因表達的調控、細胞間通訊與信號轉導的基本概念和基本理論，細胞增殖與凋亡的相關分子生物學機制。第11章至第13章介紹基因操作的基本知識，主要介紹基因分析、基因功能研究和基因克隆與表達的有關基本知識和研究策略，這些知識是從事醫學科學研究、掌握醫學各學科研究進展、了解分子生物學在臨床醫學中的應用所必備的基礎知識。第14章至第18章介紹疾病相關的分子生物學機制，主要介紹基因和基因組、細胞間通訊和信號轉導與人類健康和疾病之間的關系。
【醫學分子生物學主要欄目】專家述評、論著、綜述、研究快報。
獲獎情況：1990年《國外醫學》系列第一次質量評比中獲三等獎
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