若干現(xiàn)代生物科學(xué)技術(shù)

若干現(xiàn)代生物科學(xué)技術(shù)曾小龍人類基因組的含義和討論背景

人類基因組計(jì)劃是美國科學(xué)家于1985年領(lǐng)先提出的，旨在闡明人類基因組30億個(gè)堿基對的序列，發(fā)現(xiàn)全部人類基因并搞清其在染色體上的位置，破譯人類全部遺傳信息，使人類第一次在分子水平上全面地熟識自我。計(jì)劃于1990年正式啟動，這一價(jià)值30億美元的計(jì)劃的目標(biāo)是，為30億個(gè)堿基對構(gòu)成的人類基因組精確測序，從而最終弄清楚每種基因制造的蛋白質(zhì)及其作用。人類基因組計(jì)劃的意義人類基因組的破譯，基因藥物和基因治療成為現(xiàn)實(shí)。人類的整體健康狀況將會提高，二十一世紀(jì)的醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)將由此奠定。人類基因組計(jì)劃的意義人類基因組計(jì)劃是人類自然科學(xué)史上最偉大的創(chuàng)舉之一！它完全是為了全人類的進(jìn)展：帶來全人類的博愛，鼓勵全球科學(xué)家的自由參加而縮小發(fā)達(dá)國家與進(jìn)展中國家在科學(xué)技術(shù)上的差異，保證全人類對人類本身熟識即人類基因組DNA序列的公平共享。人類基因組計(jì)劃的意義討論基因組的全部基因，就有可能揭開生命的全部神奇?！叭祟惢蚪M計(jì)劃”建立的人類基因組圖，可以理解成“人體其次張解剖圖”，它將成為疾病的猜測、預(yù)防、診斷、治療及個(gè)體醫(yī)學(xué)的參照，將奠定二十一世紀(jì)乃至更長時(shí)期生命科學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與生物產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)人類基因組計(jì)劃的意義“人類基因組計(jì)劃”在討論人類過程中建立起來的策略、思想與技術(shù)，構(gòu)成了生命科學(xué)的新的學(xué)科基因組學(xué)，可以用于討論微生物、植物及其它動物。人類基因組計(jì)劃的熱點(diǎn)

人類基因組屬于全人類，誰來掌管我們的基因？怎樣來照料我們的基因？怎樣來討論我們的基因？怎樣來防止以基因知識來制造新的不公平與遺傳卑視？怎樣制止以基因差異而制造“種族選擇就性生物滅亡武器”？等等。這都是生物工程討論不行回避的現(xiàn)實(shí)問題。誰掌握了人類的神奇，誰就主宰人類世界！克隆的概念克隆一詞是英文單詞clone的音譯，它通常被意譯為無性繁殖系，指后代完全由一個(gè)細(xì)胞復(fù)制，具有完全相同的遺傳物質(zhì)?？寺〉幕驹?/p>

目前，生產(chǎn)哺乳動物克隆的方法主要有胚胎分割和細(xì)胞核移植兩種?？寺⊙颉岸嗬颉?，以及其后各國科學(xué)家培育的各種克隆動物，采納的都是細(xì)胞核移植技術(shù)。所謂細(xì)胞核移植，是指將不同發(fā)育時(shí)期的胚胎或成體動物的細(xì)胞核，經(jīng)顯微手術(shù)和細(xì)胞融合方法移植到去核卵母細(xì)胞中，重新組成胚胎并使之發(fā)育成熟的過程。與胚胎分割技術(shù)不同，細(xì)胞核移植技術(shù)，格外是細(xì)胞核連續(xù)移植技術(shù)可以產(chǎn)生無限個(gè)遺傳相同的個(gè)體。由于細(xì)胞核移植是產(chǎn)生克隆動物的有效方法，故人們往往把它稱為動物克隆技術(shù)。克隆的基本原理采納細(xì)胞核移植技術(shù)克隆動物的設(shè)想，最初由漢斯·施佩曼在1938年提出，他稱之為“奇異的實(shí)驗(yàn)”，即從發(fā)育到后期的胚胎（成熟或未成熟的胚胎均可）中取出細(xì)胞核，將其移植到一個(gè)卵子中。這一設(shè)想是現(xiàn)在克隆動物的基本途徑?？寺〖夹g(shù)的應(yīng)用前景

（1）培育優(yōu)良畜種和生產(chǎn)實(shí)驗(yàn)動物；（2）生產(chǎn)轉(zhuǎn)基因動物；（3）生產(chǎn)人胚胎干細(xì)胞用于細(xì)胞和組織替代療法；（4）復(fù)制瀕危的動物物種，保存和傳播動物物種資源?？寺〉臓幾h和存在的問題

“多莉”的誕生在世界各國科學(xué)界、政界乃至宗教界都引起了強(qiáng)烈反響，并引發(fā)了一場由克隆人所衍生的道德問題的商量。各國政府有關(guān)人士、民間紛紛作出反應(yīng)：克隆人類有悖于倫理道德。克隆的爭議和存在的問題克隆技術(shù)在理論和技術(shù)上都還很不成熟，在理論上，分化的體細(xì)胞克隆對遺傳物質(zhì)重編（細(xì)胞核內(nèi)全部或大部分基因關(guān)閉，細(xì)胞重新恢復(fù)全能性的過程）的機(jī)理還不清楚；克隆動物是否會記住供體細(xì)胞的年齡，克隆動物的連續(xù)后代是否會累積突變基因，以及在克隆過程中胞質(zhì)線粒體所起的遺傳作用等問題還沒有解決。在實(shí)踐中，克隆動物的成功率還很低。生出的部分個(gè)體表現(xiàn)誕生理或免疫缺限。即使是正常發(fā)育的“多莉”，也被發(fā)現(xiàn)有早衰跡象?；蚬こ痰母拍罨蚬こ叹拖窦夹g(shù)科學(xué)的工程設(shè)計(jì)，依據(jù)人類的需要把這種生物的這個(gè)“基因”與那種生物的那個(gè)“基因”重新“施工”，“組裝”成新的基因組合，制造出新的生物。這種完全依據(jù)人的意愿，由重新組裝基因到新生物產(chǎn)生的生物科學(xué)技術(shù)，就稱為“基因工程”，或者說是“遺傳工程”?；蚬こ淌巧锕こ痰囊粋€(gè)重要分支，它和細(xì)胞工程、酶工程、蛋白質(zhì)工程和微生物工程共同組成了生物工程。基因工程的方法

基因工程一般包括四個(gè)步驟：一是取得符合人們要求的DNA片段，這種DNA片段被稱為“目的基因”；二是將目的基因與質(zhì)?；虿《綝NA連接成重組DNA；三是把重組DNA引入某種細(xì)胞；四是把目的基因能表達(dá)的受體細(xì)胞選擇出來?；蚬こ痰膽?yīng)用

醫(yī)學(xué)上，已研發(fā)了外用重組人表皮生長因子衍生物噴劑“依濟(jì)復(fù)”。這種噴劑將顯著促進(jìn)創(chuàng)傷愈合，大大提高臨床治療水平，是中國基因工程制藥領(lǐng)域取得的又一項(xiàng)新成果?；蚬こ痰膽?yīng)用轉(zhuǎn)基因食品上，在實(shí)驗(yàn)室中，把動植物的基因加以轉(zhuǎn)變，再制造出具備新特征的食品種類。全部生物的DNA上都寫有遺傳基因，它們是建構(gòu)和維持生命的化學(xué)信息。通過修改基因，科學(xué)家們就能夠轉(zhuǎn)變一個(gè)有機(jī)體的部分或全部特征。轉(zhuǎn)基因食品的隱患毒性：一些討論學(xué)者認(rèn)為，對于基因的人工提煉和添加，可能在達(dá)到某些人們想達(dá)到的效果的同時(shí)，也增加和積聚了食物中原有的微量毒素。毒性：過敏反應(yīng)：對于一種食物過敏的人有時(shí)還會對一種以前他們不過敏的食物產(chǎn)生過敏。營養(yǎng)問題：外來基因會以一種人們目前還不甚了解的方式破壞食物中的營養(yǎng)成分。轉(zhuǎn)基因食品的隱患對抗生素的抵抗作用：當(dāng)一個(gè)外來基因加入到植物或細(xì)菌中去，這個(gè)基因會與別的基因連接在一起。人們在服用了這種改良食物后，食物會在人體內(nèi)將抗藥性基因傳給致病的細(xì)菌，使人體產(chǎn)生抗藥性。對環(huán)境的威脅：在很多基因改良品種中包含有從桿菌中提取出來的細(xì)菌基因，這種基因會產(chǎn)生一種對昆蟲和害蟲有毒的蛋白質(zhì)?；蛐酒母拍?/p>

基因芯片（GeneChip)）即DNA芯片（DNAChip)，是指利用現(xiàn)代探針固相原位合成技術(shù)、照相平板印刷技術(shù)、高分子合成技術(shù)等微電子技術(shù)把大量分子生物學(xué)技術(shù)（包括南北印跡技術(shù)、探針雜交技術(shù)、PCR等）簡略而微的固定在肯定狹小的空間內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)高速度、高通量、集約化和低成本的分析技術(shù)。基因芯片的概念現(xiàn)已泛化到生物芯片（biochip）、微陣列（Microarray）、DNA芯片（DNAchip），甚至蛋白芯片?；蛐酒挠懻撨M(jìn)展和進(jìn)展前景

基因芯片亟待解決的問題(1)基因芯片的特異性的提高；(2)樣品制備和標(biāo)記操作的簡化；(3)增加信號檢測的靈敏度；(4)高度集成化樣品制備、基因擴(kuò)增、核酸標(biāo)記及檢測儀器的研制和開發(fā)。基因芯片的討論進(jìn)展和進(jìn)展前景

對生物芯片討論人員來說，最終的討論目標(biāo)是對分析的全過程實(shí)現(xiàn)全集成，即縮微芯片實(shí)驗(yàn)室（laboratoryonachip）。這個(gè)實(shí)驗(yàn)室的成功是生物芯片討論領(lǐng)域的一大突破，它向人們展現(xiàn)了用生物芯片制作縮微實(shí)驗(yàn)室的可能。上述問題不僅是當(dāng)前和今后一段時(shí)期內(nèi)國內(nèi)外基因芯片技術(shù)討論的焦點(diǎn)，同時(shí)也是基因芯片能否從實(shí)驗(yàn)室討論推向臨床應(yīng)用的關(guān)鍵問題?；蛐酒挠懻撨M(jìn)展和進(jìn)展前景基因芯片技術(shù)在基因表達(dá)譜分析、基因診斷、藥物篩選及序列分析等諸多領(lǐng)域已呈現(xiàn)出寬闊的應(yīng)用前景，隨著討論的不斷深化和技術(shù)的更加完善基因芯片肯定會在生命科學(xué)討論領(lǐng)域發(fā)揮出其非凡的作用。從某種意義上我們可以這樣認(rèn)為：基因的結(jié)構(gòu)或種類決定物種；基因的功能或表達(dá)則決定生命，即生物的生、老、病、死?；蛐酒夹g(shù)將為我們供應(yīng)一條熟識生命本質(zhì)的捷徑。基因芯片的應(yīng)用

基因破譯染色體是DNA的載體，基因是DNA上有遺傳效應(yīng)的片段，構(gòu)成DNA的基本單位是四種堿基。由于每個(gè)人擁有30億對堿基，破譯全部DNA的堿基排列挨次無疑是一項(xiàng)巨型工程。與傳統(tǒng)基因序列測定技術(shù)相比，基因芯片破譯人類基因組和檢測基因突變的速度要快數(shù)千倍。基因芯片的應(yīng)用基因診斷通過使用基因芯片分析人類基因組，可找出致病的遺傳基因。將來人們在體檢時(shí)，由搭載基因芯片的診斷機(jī)器人對受檢者取血，轉(zhuǎn)瞬間體檢結(jié)果便可以顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。利用基因診斷，醫(yī)療將從千篇一律的“大眾醫(yī)療”的時(shí)代，進(jìn)步到依據(jù)個(gè)人遺傳基因而異的“定制醫(yī)療”的時(shí)代?；蛐酒膽?yīng)用基因環(huán)?；蛐酒筛咝У靥綔y到由微生物或有機(jī)物引起的污染，還能幫助討論人員找到并合成具有解毒和消化污染物功能的天然酶基因?；蛐酒膽?yīng)用

基因計(jì)算DNA分子類似“計(jì)算機(jī)磁盤”，擁有信息的保存、復(fù)制、改寫等功能。將螺旋狀的DNA的分子拉直，其長度將超過人的身高，但若把它折疊起來，又可以縮小為直徑只有幾微米的小球。因此，DNA分子被視為超高密度、大容量的分子存儲器?；蛐酒?jīng)過改進(jìn)，利用不同生物狀態(tài)表達(dá)不同的數(shù)字后還可用于制造生物計(jì)算機(jī)?；蛐酒膽?yīng)用

其他應(yīng)用藥物篩選和新藥開發(fā)基因功能討論農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)軍事和司法干細(xì)胞的概念

干細(xì)胞是指未成熟細(xì)胞，醫(yī)學(xué)界稱之為“萬用細(xì)胞”。它未充分分化，具有再生各種組織器官和人體的潛在功能。人體干細(xì)胞分為全能干細(xì)胞、多能干細(xì)胞和專能干細(xì)胞三種類型。所謂全能干細(xì)胞，就是可以分化成人體的各種細(xì)胞，這些分化出的細(xì)胞構(gòu)成人體的各種組織和器官，最終發(fā)育成一個(gè)完整的人。全能干細(xì)胞進(jìn)一步分化形成各種多能干細(xì)胞，多能干細(xì)胞經(jīng)過進(jìn)一步分化，成為專能干細(xì)胞。干細(xì)胞的討論和進(jìn)展前景

干細(xì)胞有以下特點(diǎn)：（1）干細(xì)胞本身不是處于分化途徑的終端。（2）干細(xì)胞能無限的增殖分裂。（3）干細(xì)