現(xiàn)代分子生物學(xué)在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用.doc

現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)在醫(yī)學(xué)檢驗中的應(yīng)用（浙江海洋學(xué)院東?？茖W(xué)技術(shù)學(xué)院 C09生科 鄭虹燕 學(xué)號：091303116）摘要：作為生命科學(xué)領(lǐng)域的帶頭學(xué)科，生物化學(xué)與分子生物學(xué)的理論與實驗技術(shù)己日益滲透到醫(yī)藥學(xué)各學(xué)科中，作為醫(yī)學(xué)檢驗的重要診療手段。進(jìn)入21 世紀(jì)以來，分子生物學(xué)對于醫(yī)學(xué)的發(fā)展已經(jīng)起到了巨大的推動作用,并被廣泛地運用于科學(xué)實驗、臨床疾病的發(fā)生與發(fā)展、疾病的診斷與治療和藥物的作用機(jī)理與新藥的研發(fā)等研究領(lǐng)域。這是一個由理論向?qū)嵺`轉(zhuǎn)化的重要跨越，實現(xiàn)了科學(xué)造福人類的目的?！娟P(guān)鍵詞】 分子生物學(xué) 醫(yī)學(xué)檢驗 疾病 技術(shù)The Application of Molecular Biology Technique in Laboratory Medicine（Zhejiang Ocean University east science and technology academy graduate student ID:091303116 Zheng Hongyan C09 Biology Science）Abstract: As the leading science life sciences, biochemistry and molecular biology of theoretical and experimental technology has penetrated into all disciplines of medicine, as the important means of diagnosis and treatment of laboratory medicine. Enter since twenty-first Century, molecular biology for medical development has played a tremendous role in promoting, and is widely used in scientific experiments, clinical occurrence and development of disease, diagnosis and treatment of disease and the mechanism of action of drugs and the research and development of new drug research. This is a change from theory to practice the important crossing, realized science to the purpose of the benefit of mankind. Key words Molecular Biology Laboratory medicine Disease Technology分子生物學(xué)是以核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子為研究對象的學(xué)科，分子生物學(xué)技術(shù)即建立在核酸生化基礎(chǔ)上的一類研究手段，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)檢驗中。研究內(nèi)容也從DNA鑒定、擴(kuò)展到核酸及表達(dá)產(chǎn)物分析，技術(shù)不斷進(jìn)步為原微生物檢驗、腫瘤診斷及評估、遺傳病診斷、免疫系統(tǒng)疾病診斷提供重要依據(jù)和創(chuàng)新思路。下面，就分子生物學(xué)技術(shù)在醫(yī)學(xué)上的幾個方面的應(yīng)用進(jìn)行闡述。一、 PCR技術(shù)分子生物學(xué)技術(shù)的核心是聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)，由高溫變性、低溫退火及適溫延伸等幾步反應(yīng)組成一個周期，循環(huán)進(jìn)行，使目的DNA 得以迅速擴(kuò)增，能在最短的時間內(nèi)擴(kuò)增。由此衍生出新PCR技術(shù)，在醫(yī)學(xué)上的臨床診斷和治療中意義重大。新PCR 技術(shù)，如實時定量PCR、原位PCR 技術(shù)、鏈置換擴(kuò)增技術(shù)、連接酶反應(yīng)( LCR) 等，與傳統(tǒng)的培養(yǎng)鑒定、免疫測定相比具有特異性強(qiáng)、靈敏度高、操作簡便、省時等特點。1、病原微生物檢驗PCR與傳統(tǒng)的培養(yǎng)鑒定、免疫測定相比，其具有高的敏感性，較短的耗時和更廣的適用范圍。PCR通過向反應(yīng)管中加入特異性引物可同時鑒定出單種或多種病原體，即便存在大量死菌也能得到準(zhǔn)確結(jié)果，不受混合標(biāo)本和微生物生長時間的限制。二、 分子生物傳感器在醫(yī)學(xué)檢驗中的應(yīng)用分子生物傳感器是利用一定的生物或化學(xué)的固定技術(shù), 將生物識別元件( 酶、抗體、抗原、蛋白、核酸、受體、細(xì)胞、微生物、動植物組織等)固定在換能器上, 當(dāng)待測物與生物識別元件發(fā)生特異性反應(yīng)后, 通過換能器將所產(chǎn)生的反應(yīng)結(jié)果轉(zhuǎn)變?yōu)榭梢暂敵?、檢測的電信號和光信號等, 以此對待測物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析, 從而達(dá)到檢測分析的目的。分子生物傳感器廣泛應(yīng)用于體液中的微量蛋白、核酸及小分子有機(jī)物等多種物質(zhì)的檢測，能夠在體內(nèi)實時監(jiān)控的分子傳感器可用于手術(shù)中和監(jiān)護(hù)病人。在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)檢驗中, 這些項目是臨床診斷和病情分析的重要依據(jù)。1、神經(jīng)遞質(zhì)的檢測如在Drosten等報道了檢測神經(jīng)遞質(zhì)的酶電報，將電極放置在神經(jīng)肌肉接點附近可實時測定少量鄰近的神經(jīng)去極化后所釋放的遞質(zhì)-谷氨酸。實現(xiàn)了測定的準(zhǔn)確化和提高了效率。2、血清方面的檢測應(yīng)用Skladal等用經(jīng)過寡核營酸探針修飾壓電傳感器檢測血清中的丙型肝炎病毒并實時監(jiān)測其DNA的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄和聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）擴(kuò)增過程，完成整個監(jiān)測過程僅需10 min，且裝置可重復(fù)使用。Pctricoin等用壓電傳感器研究了破骨細(xì)胞生成抑制因子和幾種相應(yīng)抗體的相互作用，研發(fā)出可快速檢驗血清中OPG的壓電免疫傳感器。三、分子生物芯片技術(shù)在醫(yī)學(xué)檢驗中的應(yīng)用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(biāo)記的樣品雜交或反應(yīng), 通過自動化儀器檢測雜交或反應(yīng)信號的強(qiáng)度而判斷樣品中靶分子的數(shù)量。在檢測病原菌方面, 由于大部分細(xì)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(zhuǎn)錄可檢測標(biāo)本中的有無病原體基因的表達(dá)及表達(dá)的情況, 以判斷病人感染病原及感染的進(jìn)程、宿主的反應(yīng)。分子生物芯片的技術(shù)通過不同的探針陣列和特定的分析方法均會使該技術(shù)具有多種不同的應(yīng)用價值。如基因表達(dá)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(xué)科學(xué)及醫(yī)學(xué)診斷學(xué)的發(fā)展提供了強(qiáng)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。1、 病原微生物檢驗由于大部分細(xì)菌、病毒的基因組測序目前已完成，現(xiàn)已將許多代表每種微生物的特殊基因制成了同一張芯片，人類可以通過反轉(zhuǎn)錄技術(shù)檢測到實驗或臨床標(biāo)本中有無病原體基因的表達(dá)情況，判斷并分析實驗動物或臨床病人的病原感染情況及感染的進(jìn)程、宿主的反應(yīng)情況等。相較于上面PCR技術(shù)在病原微生物檢驗方面，生物芯片技術(shù)則以其更高的靈敏性和高效率，同時檢測出上百種病原微生物，可用于快速查找樣本的耐藥基因指導(dǎo)臨床用藥。2、 腫瘤及遺傳病診斷通過基因芯片判定靶基因P53抑癌基因的突變，通過分子蛋白質(zhì)組學(xué)、生物傳感器和流式細(xì)胞術(shù)診斷腫瘤特異性標(biāo)志物。在遺傳病中，分子生物技術(shù)能識別患病家族基因存在的特定多態(tài)性，常用技術(shù)有DNA限制性片段長度多態(tài)性分析，單鏈構(gòu)象多態(tài)性分析，熒光原位雜交染色體分析，酶基因調(diào)控和微陣列技術(shù)。四、 分子生物納米技術(shù)在醫(yī)學(xué)檢驗中的應(yīng)用1991年，在Unbounding the Future一書中，首次提出了“納米醫(yī)學(xué)”的概念。研究表明：利用納米技術(shù)，很容易進(jìn)入人機(jī)體細(xì)胞核，并于核內(nèi)染色體進(jìn)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 等將抗體連接的納米磁性微球與高效率的化學(xué)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。分子生物納米技術(shù)即以抗體為基礎(chǔ)，用免疫分析和磁性修飾的方法來檢測免疫物質(zhì)，通過酶、熒光劑、同位素把特異的抗體抗原與納米磁性微球固定，為人類防治病毒性疾病提供了有力的武器。以此為基礎(chǔ)所產(chǎn)生的檢測與傳統(tǒng)微量滴定板技術(shù)相比具有簡單、快速和靈敏的特點。1、 免疫系統(tǒng)疾病診斷如在人類免疫缺陷病毒的研究中，分子生物納米技術(shù)即以抗體為基礎(chǔ)，用免疫分析和磁性修飾的方法來檢測免疫物質(zhì)，通過酶、熒光劑、同位素把特異的抗體抗原與納米磁性微球固定，既能自動檢測人免疫缺陷病毒1型和2型抗體，以此針對人類的防治病毒性疾病提供有力的武器。 2、胰島素等的檢測用于人胰島素檢測的全自動夾心法免疫測定技術(shù)也已建立，其中亦用到抗體、蛋白納米磁性微粒復(fù)合物和堿性磷酸酶標(biāo)記二抗。應(yīng)用納米的小，更靈活的表達(dá)和接觸。五、分子蛋白組學(xué)在醫(yī)學(xué)檢驗中的應(yīng)用雖然，現(xiàn)在我們在蛋白質(zhì)功能方面的研究還是極其缺乏的。但是無數(shù)病原體和人類基因組的測序成功為蛋白組學(xué)的研究打開了一扇大門，為蛋白組學(xué)的開發(fā)和應(yīng)用提供了準(zhǔn)確的基因序列編碼框架，從而使人類更多的興趣集中于應(yīng)用蛋白組學(xué)研究，并發(fā)現(xiàn)新的早期診斷和早期監(jiān)測的生物標(biāo)志物、疾病的進(jìn)程、加速藥物研究的發(fā)展。目前相對集中的特定復(fù)合物的疾病研究領(lǐng)域已經(jīng)滲入了分析蛋白復(fù)合物及蛋白蛋白相互作用的功能蛋白組學(xué)的方法。例如，利用親合力消除分析和質(zhì)譜分析及雙向電泳發(fā)現(xiàn)心肌的蛋白激酶C( PKC) 與至少36 種多功能的蛋白質(zhì)復(fù)合在一起。PKC 誘導(dǎo)產(chǎn)生的心肌蛋白與活力調(diào)整和還原的PKC 輔助蛋白的功能有關(guān)。六、 分子生物學(xué)技術(shù)在醫(yī)學(xué)檢驗發(fā)展中的展望分子生物學(xué)是一門正在蓬勃發(fā)展的新興學(xué)科，并且新的技術(shù)和應(yīng)用不斷涌現(xiàn)。但真正適合臨床檢驗常規(guī)應(yīng)用的還不多。其主要原因除了有的新方法還不十分成熟以外，方法相對較復(fù)雜，商品化的藥盒和專用設(shè)備價格高昂，患者難以承受。不過，在商業(yè)和科技的大發(fā)展下，相信在不久的將來，這個難題會不斷被克服。以達(dá)到便民的目的！目前，定量PCR 和PCR 的全自動化是分子生物學(xué)技術(shù)在檢驗醫(yī)學(xué)中的發(fā)展趨勢。例如解決PCR 污染問題，可應(yīng)用擴(kuò)增與檢測于一體的一次性試驗卡。體外基因擴(kuò)增技術(shù)除PCR 以外，還衍生出LCR，鏈置換擴(kuò)增系統(tǒng)( SDA) ，轉(zhuǎn)錄擴(kuò)增系統(tǒng)( TAS ) ，自限序列擴(kuò)增系統(tǒng)( 3SR) 等技術(shù)也將由科研逐步進(jìn)入臨床領(lǐng)域?？v觀現(xiàn)代醫(yī)學(xué)分子生物技術(shù)，前景是美好的。分子生物學(xué)方面的論文研究占據(jù)了一些醫(yī)學(xué)期刊的大部分篇幅，新技術(shù)的應(yīng)用也在不斷涌現(xiàn)，并且，其在臨床檢驗中的應(yīng)用也越來越趨向成熟。七、 結(jié)論分子生物學(xué)讓我們對微觀的世界有了了解，使葡萄糖、蛋白質(zhì)、核酸等這些看不到摸不到的，卻是生命構(gòu)成的物質(zhì)進(jìn)入人們的視線。同時，科技的進(jìn)步，把他們帶入我們的生活，讓他們更好的為人類服務(wù)。與醫(yī)學(xué)的結(jié)合，讓人們以前想都不曾想的事情實現(xiàn)了，比如，親子鑒定、癌癥的防治、遺傳病的治療、疫苗的推廣在合理的應(yīng)用上，科技將不斷造福人類。參考文獻(xiàn)：1 范維珂. 人類基因組計劃研究進(jìn)展與分子病理學(xué) J . 中國病理生理雜志, 2000, 16 ( 10) : 927- 9282 金國琴 上海中醫(yī)藥大學(xué)上海 中醫(yī)藥生物化學(xué)與分子生物學(xué)通訊3 侯天文, 尹曉琳, 陳興等. 綠膿假單胞超廣譜B內(nèi)酰胺酶基因型分布 J. 中華檢驗醫(yī)學(xué)雜志, 2003, 26( 9 ) : 546- 548.4 劉連新，麻勇 哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院肝臟外科 中國實用外科雜志2012 年1 月第32 卷第1 期