现代分子生物学在医学上的应用

1、. 现代分子生物学技术在医学检验中的应用（浙江海洋学院东海科学技术学院 C09生科 郑虹燕 学号：091303116）摘要：作为生命科学领域的带头学科，生物化学与分子生物学的理论与实验技术己日益渗透到医药学各学科中，作为医学检验的重要诊疗手段。进入21 世纪以来，分子生物学对于医学的发展已经起到了巨大的推动作用,并被广泛地运用于科学实验、临床疾病的发生与发展、疾病的诊断与治疗和药物的作用机理与新药的研发等研究领域。这是一个由理论向实践转化的重要跨越，实现了科学造福人类的目的。【关键词】 分子生物学 医学检验 疾病 技术The Application of Molecular Biology T

2、echnique 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 i

3、nto 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 deve

4、lopment 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 L

5、aboratory medicine Disease Technology分子生物学是以核酸、蛋白质等生物大分子为研究对象的学科，分子生物学技术即建立在核酸生化基础上的一类研究手段，现已广泛应用于医学检验中。研究内容也从DNA鉴定、扩展到核酸及表达产物分析，技术不断进步为原微生物检验、肿瘤诊断及评估、遗传病诊断、免疫系统疾病诊断提供重要依据和创新思路。下面，就分子生物学技术在医学上的几个方面的应用进行阐述。一、 PCR技术分子生物学技术的核心是聚合酶链反应(PCR)，由高温变性、低温退火及适温延伸等几步反应组成一个周期，循环进行，使目的DNA 得以迅速扩增，能在最短的时间内扩增。由此衍生出新P

6、CR技术，在医学上的临床诊断和治疗中意义重大。新PCR 技术，如实时定量PCR、原位PCR 技术、链置换扩增技术、连接酶反应( LCR) 等，与传统的培养鉴定、免疫测定相比具有特异性强、灵敏度高、操作简便、省时等特点。1、病原微生物检验PCR与传统的培养鉴定、免疫测定相比，其具有高的敏感性，较短的耗时和更广的适用范围。PCR通过向反应管中加入特异性引物可同时鉴定出单种或多种病原体，即便存在大量死菌也能得到准确结果，不受混合标本和微生物生长时间的限制。二、 分子生物传感器在医学检验中的应用分子生物传感器是利用一定的生物或化学的固定技术, 将生物识别元件( 酶、抗体、抗原、蛋白、核酸、受体、细胞、

7、微生物、动植物组织等)固定在换能器上, 当待测物与生物识别元件发生特异性反应后, 通过换能器将所产生的反应结果转变为可以输出、检测的电信号和光信号等, 以此对待测物质进行定性和定量分析, 从而达到检测分析的目的。分子生物传感器广泛应用于体液中的微量蛋白、核酸及小分子有机物等多种物质的检测，能够在体内实时监控的分子传感器可用于手术中和监护病人。在现代医学检验中, 这些项目是临床诊断和病情分析的重要依据。1、神经递质的检测如在Drosten等报道了检测神经递质的酶电报，将电极放置在神经肌肉接点附近可实时测定少量邻近的神经去极化后所释放的递质-谷氨酸。实现了测定的准确化和提高了效率。2、血清方面的检

8、测应用Skladal等用经过寡核营酸探针修饰压电传感器检测血清中的丙型肝炎病毒并实时监测其DNA的结构转录和聚合酶链式反应（PCR）扩增过程，完成整个监测过程仅需10 min，且装置可重复使用。Pctricoin等用压电传感器研究了破骨细胞生成抑制因子和几种相应抗体的相互作用，研发出可快速检验血清中OPG的压电免疫传感器。三、分子生物芯片技术在医学检验中的应用所谓的生物芯片是指将大量探针分子固定于支持物上(通常支持物上的一个点代表一种分子探针), 并与标记的样品杂交或反应, 通过自动化仪器检测杂交或反应信号的强度而判断样品中靶分子的数量。在检测病原菌方面, 由于大部分细菌、病毒的基因组测序已完

9、成, 将许多代表每种微生物的特殊基因制成1 张芯片。通过反转录可检测标本中的有无病原体基因的表达及表达的情况, 以判断病人感染病原及感染的进程、宿主的反应。分子生物芯片的技术通过不同的探针阵列和特定的分析方法均会使该技术具有多种不同的应用价值。如基因表达谱测定、突变检测、多态性分析、基因组文库作图及杂交测序等均为“后基因组计划”时期基因功能的研究以及现代医学科学及医学诊断学的发展提供了强有力的工具，在基因的发现、基因诊断、药物筛选、给药等个性化方面也同样取得了重大突破。1、 病原微生物检验由于大部分细菌、病毒的基因组测序目前已完成，现已将许多代表每种微生物的特殊基因制成了同一张芯片，人类可以通

10、过反转录技术检测到实验或临床标本中有无病原体基因的表达情况，判断并分析实验动物或临床病人的病原感染情况及感染的进程、宿主的反应情况等。相较于上面PCR技术在病原微生物检验方面，生物芯片技术则以其更高的灵敏性和高效率，同时检测出上百种病原微生物，可用于快速查找样本的耐药基因指导临床用药。2、 肿瘤及遗传病诊断通过基因芯片判定靶基因P53抑癌基因的突变，通过分子蛋白质组学、生物传感器和流式细胞术诊断肿瘤特异性标志物。在遗传病中，分子生物技术能识别患病家族基因存在的特定多态性，常用技术有DNA限制性片段长度多态性分析，单链构象多态性分析，荧光原位杂交染色体分析，酶基因调控和微阵列技术。四、 分子生物

11、纳米技术在医学检验中的应用1991年，在Unbounding the Future一书中，首次提出了“纳米医学”的概念。研究表明：利用纳米技术，很容易进入人机体细胞核，并于核内染色体进行组合，具有较高的特异性，不仅克服了目前基因诊断中面临的难题，而且还提高了基因诊断在实验室中得地位。Van Helden 等将抗体连接的纳米磁性微球与高效率的化学发光免疫测定技术结合而成的自动检测系统，已成功用于血清中人免疫缺陷病毒HIV-1和HIV-2的抗体检测。分子生物纳米技术即以抗体为基础，用免疫分析和磁性修饰的方法来检测免疫物质，通过酶、荧光剂、同位素把特异的抗体抗原与纳米磁性微球固定，为人类防治病毒性疾

12、病提供了有力的武器。以此为基础所产生的检测与传统微量滴定板技术相比具有简单、快速和灵敏的特点。1、 免疫系统疾病诊断如在人类免疫缺陷病毒的研究中，分子生物纳米技术即以抗体为基础，用免疫分析和磁性修饰的方法来检测免疫物质，通过酶、荧光剂、同位素把特异的抗体抗原与纳米磁性微球固定，既能自动检测人免疫缺陷病毒1型和2型抗体，以此针对人类的防治病毒性疾病提供有力的武器。 2、胰岛素等的检测用于人胰岛素检测的全自动夹心法免疫测定技术也已建立，其中亦用到抗体、蛋白纳米磁性微粒复合物和碱性磷酸酶标记二抗。应用纳米的小，更灵活的表达和接触。五、分子蛋白组学在医学检验中的应用虽然，现在我们在蛋白质功能方面的研究

13、还是极其缺乏的。但是无数病原体和人类基因组的测序成功为蛋白组学的研究打开了一扇大门，为蛋白组学的开发和应用提供了准确的基因序列编码框架，从而使人类更多的兴趣集中于应用蛋白组学研究，并发现新的早期诊断和早期监测的生物标志物、疾病的进程、加速药物研究的发展。目前相对集中的特定复合物的疾病研究领域已经渗入了分析蛋白复合物及蛋白蛋白相互作用的功能蛋白组学的方法。例如，利用亲合力消除分析和质谱分析及双向电泳发现心肌的蛋白激酶C( PKC) 与至少36 种多功能的蛋白质复合在一起。PKC 诱导产生的心肌蛋白与活力调整和还原的PKC 辅助蛋白的功能有关。六、 分子生物学技术在医学检验发展中的展望分子生物学是

14、一门正在蓬勃发展的新兴学科，并且新的技术和应用不断涌现。但真正适合临床检验常规应用的还不多。其主要原因除了有的新方法还不十分成熟以外，方法相对较复杂，商品化的药盒和专用设备价格高昂，患者难以承受。不过，在商业和科技的大发展下，相信在不久的将来，这个难题会不断被克服。以达到便民的目的！目前，定量PCR 和PCR 的全自动化是分子生物学技术在检验医学中的发展趋势。例如解决PCR 污染问题，可应用扩增与检测于一体的一次性试验卡。体外基因扩增技术除PCR 以外，还衍生出LCR，链置换扩增系统( SDA) ，转录扩增系统( TAS ) ，自限序列扩增系统( 3SR) 等技术也将由科研逐步进入临床领域。纵

15、观现代医学分子生物技术，前景是美好的。分子生物学方面的论文研究占据了一些医学期刊的大部分篇幅，新技术的应用也在不断涌现，并且，其在临床检验中的应用也越来越趋向成熟。七、 结论分子生物学让我们对微观的世界有了了解，使葡萄糖、蛋白质、核酸等这些看不到摸不到的，却是生命构成的物质进入人们的视线。同时，科技的进步，把他们带入我们的生活，让他们更好的为人类服务。与医学的结合，让人们以前想都不曾想的事情实现了，比如，亲子鉴定、癌症的防治、遗传病的治疗、疫苗的推广在合理的应用上，科技将不断造福人类。参考文献：1 范维珂. 人类基因组计划研究进展与分子病理学 J . 中国病理生理杂志, 2000, 16 ( 10) : 927- 9282 金国琴 上海中医药大学上海 中医药生物化学与分子生物学通讯3 侯天文, 尹晓琳, 陈兴等. 绿脓假单胞超广谱B内酰胺酶基因型分布 J. 中华检验医学杂志, 2003, 26( 9 ) : 546- 548.4 刘连新，麻勇 哈尔滨医科大学附属第一医院肝脏外科 中国实用外科杂志2012 年1 月第32 卷第1 期 1