分子生物學(xué)技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢

胡原

（惠州衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 惠州 516001）

分子生物學(xué)技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢

胡原

（惠州衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 惠州 516001）

醫(yī)學(xué)各個學(xué)科與分子生物學(xué)正在廣泛地進行交叉和滲透，形成一些交叉學(xué)科，如分子診斷學(xué)、分子病理學(xué)、分子病毒學(xué)、分子藥理學(xué)等，大大促進了醫(yī)學(xué)的發(fā)展。本文主要介紹分子生物學(xué)技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的一些應(yīng)用及發(fā)展趨勢。

分子生物學(xué)；醫(yī)學(xué)；應(yīng)用

分子生物學(xué)技術(shù)是生命科學(xué)研究中最先進、最前沿的技術(shù)，而醫(yī)學(xué)是生命科學(xué)最重要的組成部分，醫(yī)學(xué)的發(fā)展需要分子生物學(xué)技術(shù)來推動。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)在基本解決常見疾病防治的基礎(chǔ)上，逐漸轉(zhuǎn)變研究方向，向生命和疾病的本質(zhì)去探究。醫(yī)學(xué)研究從宏觀走向微觀，從細胞水平發(fā)展到分子水平，都是為了更好地闡明生命和疾病的本質(zhì)是什么。本文主要介紹一些最新的分子生物學(xué)技術(shù)在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢。

1 醫(yī)學(xué)診斷中的放大鏡——PCR技術(shù)

群體性疾病在我國多次爆發(fā)——甲型H1N1流感、H7N9型禽流感等，給社會造成了一定的恐慌。這一方面是由于疾病的自身特點，另一方面是由于缺少快速有效的檢測手段。換句話說，這些病毒太小，我們用一般方法不能分辨。PCR技術(shù)是體外酶促合成特異DNA片段的一種方法，只需要很少量的樣本就可以把需要分析的DNA數(shù)量迅速擴大到數(shù)百萬倍，從而進行病原微生物的診斷。在這個過程中，PCR技術(shù)如同放大鏡一樣，使微小的病原微生物立刻現(xiàn)身。當(dāng)然，這僅僅是其中的一項應(yīng)用，該技術(shù)還用于產(chǎn)前診斷、癌基因檢測與診斷以及親子鑒定中。PCR技術(shù)發(fā)展迅速，特別是實時熒光定量PCR的出現(xiàn)，可以更加快速地得到準(zhǔn)確檢驗結(jié)果。研究表明，用實時熒光定量PCR的方法來檢測骨髓移植患者體內(nèi)的巨細胞病毒感染比傳統(tǒng)方法更敏感。此外，該方法還可以對HIV、乙肝、丙肝、人乳頭瘤病毒等病毒性病原體進行準(zhǔn)確的定量檢測[1]。當(dāng)然，由于儀器昂貴、操作復(fù)雜及環(huán)境要求較高，該方法的推廣受到一定限制。相信隨著PCR儀器的小型化和手提式化，這種儀器將不僅僅存在于高校實驗室中，還可以像血糖儀一樣出現(xiàn)在人們的生活中。

2 人類基因組計劃——了解人類的“藍圖”

人類基因組計劃從DNA角度揭示了人類的“藍圖”——23對染色體，31.647億堿基，3萬左右的基因。通過將患者的DNA與“藍圖”進行比較，可以發(fā)現(xiàn)疾病相關(guān)基因是否發(fā)生變異，從而進行常見疾病的遺傳風(fēng)險預(yù)測以及個體化用藥指導(dǎo)等。這是因為人類“藍圖”能告訴科學(xué)家正常或在一定條件下表達的全基因的時空圖。通過這個“藍圖”，科學(xué)家可以了解某一基因在不同組織、不同水平、不同時間的表達情況。有了正常的人類“藍圖”，就可以知道特定生理條件下（如受病原體、藥物、食物、外界刺激）和異常、病理情況下基因表達的差異，從而為醫(yī)學(xué)研究提供指導(dǎo)。

3 疾病治療的新思路——基因治療

美國已有多例基因治療的成功范例，例如4歲的謝爾德[2]由于遺傳原因缺乏一種與先天性免疫功能相關(guān)的酶，導(dǎo)致免疫功能喪失，只能生活在無菌隔離帳里。科學(xué)家將她缺乏的酶的基因通過基因治療方法導(dǎo)入其基因組中，彌補了遺傳缺陷，經(jīng)過治療，其免疫功能日趨健全，最終過上了正常人的生活。1995年，全球有100多個基因治療臨床方案，到了2004年這一數(shù)據(jù)增加到了987個。經(jīng)過醫(yī)生和科學(xué)家對基因治療中的關(guān)鍵基礎(chǔ)問題的研究以及政府監(jiān)管力度的加大，基因治療更加規(guī)范化和理性化。日益增多的臨床方案表明基因治療具有良好的應(yīng)用前景。我國在基因治療基礎(chǔ)研究和臨床試驗方面與國際并行，對血友病、單基因遺傳病、惡性腫瘤、心血管疾病、神經(jīng)性疾病和HIV等開展了基因治療基礎(chǔ)和臨床試驗研究，并建立了國家“863”計劃生物領(lǐng)域病毒基因載體研發(fā)基地，主要開展腺伴隨病毒載體研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。

4 長生不老，可能不是傳說

人類的壽命也掌握在人類基因組的“藍圖”之中。在人類基因組中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)一些影響壽命的基因，例如clock-1基因在線蟲中具有同源基因，如果破壞該基因，線蟲的壽命延長1.5倍[3]。另外，科學(xué)家還發(fā)現(xiàn)age-1、daf-2等基因受損也會延長壽命，而在人類基因組中就含有這些基因，但其卻沒有發(fā)揮功能，通過分子生物學(xué)技術(shù)活化該基因，從而可以延緩衰老。隨著細胞凋亡研究取得突破性進展，特別是人類線粒體基因組序列測序，科學(xué)家的注意力從核內(nèi)轉(zhuǎn)移到核外。一種關(guān)于線粒體影響壽命的假說指出，線粒體DNA發(fā)生劇烈變化——凋亡，會影響壽命[4]。這將是人類長壽研究的新熱點。

5 有了干細胞，人類就可以像機器人更換零件一樣更換器官

干細胞是人體組織、器官的細胞之祖，換句話說，這種細胞可以分化為各種人類器官。由于各種原因，患者某些器官發(fā)生衰竭，也就是關(guān)鍵“零件”壞了，需要更換，移植他人的或其他動物的器官，都可能發(fā)生排異——這些“零件”并不是那么配套。運用分子生物學(xué)技術(shù)，將患者細胞轉(zhuǎn)化為干細胞，再使干細胞分化為相應(yīng)的組織或器官，從而替代衰竭的身體“零件”。英國首次將3D打印拓展到人類胚胎干細胞上，并使得打印的胚胎干細胞仍保持細胞活性，也就是說不遠的將來，我們可以像定制衣服一樣，定制我們的器官。

6 喝著克隆羊的奶治病

克隆羊“多利”是分子生物學(xué)發(fā)展的里程碑，不僅給科學(xué)家?guī)砹藰s耀，也為該公司帶來了巨大的經(jīng)濟效益。“多利”這只克隆羊價值50萬英鎊——因為其羊奶中含有能夠治療囊性纖維變性的人體蛋白。這種囊性纖維變性的遺傳病患者壽命不超過31歲，且生前備受煎熬——體內(nèi)產(chǎn)生的粘稠的液體會阻塞很多器官的內(nèi)部通道，而服用“多利”的奶，既治療了遺傳病，又補充了營養(yǎng)。

7 分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢

60年前分子生物學(xué)先驅(qū)Watson和Crick向世人展示了DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)，分子生物學(xué)研究突飛猛進——中心法則，基因重組，表達調(diào)控，蛋白質(zhì)翻譯后加工、折疊、組裝、轉(zhuǎn)運，生物大分子相互作用、識別、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等界碑式的工作搭建了分子生物學(xué)“大廈”。人類基因組計劃的完成，標(biāo)志著生命科學(xué)研究轉(zhuǎn)向?qū)θ祟惿奶骄俊Ｒ鉀Q人的問題，分子生物學(xué)應(yīng)與基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)、預(yù)防醫(yī)學(xué)、檢驗醫(yī)學(xué)等密切結(jié)合，研究人體各種生理和病理狀態(tài)下的分子機制。正因為有了堅實的基礎(chǔ)研究作后盾，才有效推動了新的診斷、治療、預(yù)防方法的出現(xiàn)以及新的健康理念的發(fā)展。PCR技術(shù)作為分子生物學(xué)最常見且常用的技術(shù)，應(yīng)用于醫(yī)學(xué)檢驗中，縮短了診斷時間，提高了診斷精確度，為患者爭取了寶貴的治療時間。人類基因組計劃不只是告訴我們DNA的排列是什么樣的，而且告訴我們疾病、癌癥以及生命的本質(zhì)。雖然藥物繁多，但是都面對著治標(biāo)不治本的難題，基因治療給我們帶來了一線曙光，盡管仍存在各種缺陷，但是相信隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種問題都是可以解決的。

[1]曹芳芳，徐德順，沈樟.實時熒光定量PCR法與常規(guī)PCR法檢測沙門菌的比較[J].中國衛(wèi)生檢驗雜志，2008，18（12）：2775-2777.

[2]AndersonW F，Blaese R M，Culver K，et al.The ADA human gene herapy clinical protocol：points to considerresponse with clinical protocol[J]. Hum Gene Ther，1990（1）：331-362.

[3]Johnson F B，Sinclair D A，Guarente L.Molecular biology of aging[J]. Cell，1999（96）：291-302.

[4]Tang J，Zhang K C.Mitochondria and aging[J].China Journal of Modern Medicine，1998，8（1）：20-22.

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1671-1246（2014）19-0012-02