基因支持着生命的基本构造和性能。下面是我为大家精心推荐的关于基因的生物科技论文 范文 ,希望能够对您有所帮助。
基因研究
引起人们大惊小怪的,就是让父母能够有意识选择孩子遗传特性的技术。在可预见的未来,除了用基因方式医治少数遗传疾病,如囊肿性纤维化外,改变基因的成人还不可能出现。改变成人的基因还不是人们敢于轻易尝试的技术,要恢复或加强成人的功能,还有许多更简单、更安全、也更有效的 方法 。
胚胎选择技术是指父母在怀孕时影响孩子基因组合的一系列技术的总称。最简单的干预方法就是修改基因。这不是一种大刀阔斧的变更,因为它要获得的效果就像筛选各种胚胎、选择具有所需基因的胚胎的效果一样。事实上,这种胚胎筛选程序已经在胚胎植入前的基因诊断中 应用了。这种技术已经用了十几年,但还在试验,在未来5到10年将臻于成熟。随着这些技术的成熟,可供父母选择的方案会大大增多。
再进一步将出现对生殖系统的干预――即选择卵子、精子、或更可能的是选择胚胎的第一细胞。这些程序已经在动物身上应用,不过使用的方式对于人类还缺乏安全性和可靠性。
对人类比较可靠的一种方法也许是使用人造染色体。这项技术听起来像是不可置信的科幻电影,但已经用在动物身上了。人造染色体植入老鼠身上,连续几代被传了下去。人造染色体也用在人体细胞培养中,在数百次细胞分裂中都能保持稳定。因此,它们可以充当插入基因模块的稳定“平台”。这些被插入的基因模块包括在适当时候让基因兴奋或休息的必要控制机制,就像在我们46个染色体中的正常基因的激活或休息,取决于它们所处的生理 组织类型,或取决于它们遇到的 环境状况一样。
当然,为安全起见,需要早期介入才能使焦点集中。你不能去修改一个在胎儿发育过程中生理组织不断变化时被激活的基因,因为我们对这一过程所知甚少,有可能发生不想要的或灾难性的副作用。所以,在人体内使用人造染色体的首次尝试,多半要让被植入的基因处在“休息”状态,到成人阶段才在适当的生理组织中被“激活”。
执行这种控制的机制已经用在动物实验中,实验的目的是观察特定基因在发育成熟的有机体中的作用。当然,在体内存在着始终控制基因的机制。不同类的基因在不同的生理组织内的不同地点和时间被激活或休息,这对未来的基因工程师来说是幸运的,因为与我们现有的基因相 联系的已证实的调节结构可以复制下来,用以执行对植入基因的控制。胚胎选择的目标
预防疾病可能是胚胎选择的最初目标。这类可能性也许不久就会远远超出纠正异常基因的范围。例如,最近的研究显示,患有唐氏综合症的孩子,癌症的发病率降低了近90%。很可能是三体性21(即染色体21的第三个复制品,具有增强基因表达水平的作用,导致智力迟钝和其他唐氏综合症的症状)对癌症有预防作用。假如我们能鉴别出染色体上的哪些基因对癌症有预防作用,会怎么样呢?基因学家也许会把这类基因放在人造染色体上,然后植入胚胎,使癌症发病率降低到唐氏综合症患者的水平,又可以避免复制染色体21上其他基因所引起的所有问题。许多其他类似的可能性无疑都会出现,有些可能性几乎肯定是有好处的。
人造染色体的使用可能会进行得很顺利,尤其因为染色体本身在用于人体前可在实验室环境中进行试验。它们可以在动物身上试验,成功后在基本相同的条件下用于人体。如今,每一种基因疗法都是重新开始的,所以不可能获得绝对的可靠性。
如果有明确的基因修改案例显示这样做是有意义的,似乎是安全的,不可能更简便更安全了,那么人们就会对它们表示欢迎。尽管如此,目前还没有足够的证据说明值得这样做。未来基因治疗专家会产生各种各样的想法,他们会进行试验,观察这种疗法是否可行。如果可行的话,我们就不应该拒绝。例如,降低癌症和心脏病的发病率,延缓衰老,是每个人都非常需要的增进健康的手段。
用基因延长寿命
防止衰老是个非常有意义的科研领域,因为这件事似乎很有可能做到,而且是绝大多数人所强烈需要的。如果能通过揭开衰老过程的基本程序,发现某种手段能使我们开发药物或其他对成人有效的干预手段,那么人人都会需要。
胚胎工程可能比对成人的基因疗法更简单,更有成效。因为胚胎中的基因会被复制进身体的每一个细胞,能获得具体组织的控制机制。所以很可能对胚胎的干预 措施 对成人是行不通的。这样一来,父母很可能把怀孕看作赋予孩子健康条件的机会――一次不可错失的机会。
如对衰老生物学的研究投入资金,会极大地加速“衰老治疗”。如今,这个领域资金非常缺乏。许多资金都用于研究治疗老年病的方法上,没有用来搞清楚衰老的基本过程,而许多老年性疾病(如癌症、心脏病、早老性痴呆症、关节炎和糖尿病)都是由这一过程引起的。能加速衰老防止研究进程的另一件事,就是提高这个领域的形象。这个 工作已经开始了,但非常缓慢。吸引年轻的科研人员和严肃的科学家进入这个领域是至关重要的。抗衰老(即延长孩子的寿命)可能将是生殖干预的重要目标,但不是唯一的目标。为孩子谋最大福利是人类的天职。事实上,全球民意测验已经显示,在被测的每一个
国家都有可观的人数对增强孩子的身体和脑力健康感兴趣。他们考虑的不是如何避免某些疾病,而是用干预手段改善孩子的容貌、智力、力量、助人为乐精神和其他品质的状况。一旦技术达到可靠程度,许多人都需要这类干预手段。甚至那些没有这方面压力的人也会这么做,目的是不让孩子处于劣势。当然,人们会很小心,因为他们并不想伤害孩子。总之,如果干预手段失败,他们就得忍受其结果,承受犯罪的感觉。是一个不受欢迎的选择吗?
社会也许并不欢迎某些父母的选择。在美国性别选择是合法的,但在英国和其他许多国家就是非法的。不少人认为,尽管西方国家并没有出现严重的性别失衡,很难说父母的选择伤害了谁,但这个程序在美国也应该是非法的。另一个即将来临的决定是父母是否因为大量基因疾病而进行筛选。父母们不久就能够选择孩子的身高和智商,或选择性情气质的其他特点――容易患病的机制也许不久就会在基因解读中表现得清清楚楚。
胚胎选择技术的第一批希望所在是基因测试和筛选,即选择某种胚胎而不是另一种。一开始,让许多人接受这个技术是困难的,但要控制它几乎是不可能的,因为这种胚胎本来就可能是完全自然形成的。这样选择也许是令人苦恼的,但不会发生危险,我猜想它们给我们带来的好处比问题多。有些人担心这样一来会失去多样性,但我认为更大的问题在于父母所选择的胚胎可能会产生一个有严重健康问题的婴儿。那么是否应该允许父母做这样的选择呢?例如,失聪群体掀起了一个极力反对耳蜗移植的运动,因为耳蜗移植伤害了聋哑 文化 ,把聋哑视作残疾。大多数非聋哑人正是这样看待他们的。有的聋哑父母表示,他们要使用胚胎选择技术来确保他们的孩子继续聋哑。这并不是说他们拿出一个胚胎来毁坏它,而是选择一个能造成一个聋哑婴儿的胚胎。
这造成了真正的社会问题,因为社会必须承担这类健康问题所需的医疗费用。如果认为父母的确有权作这样的选择,我们根本没有理由去重视健康儿的出生而轻视有严重疾患的婴儿,那么我们将无法控制这类选择。但如果我们认为存在问题,并极力想与之进行斗争的话,我们会发现这种斗争是很有前途的。
放开手脚,取消禁令
关于由人体克隆产生的第一例怀孕事件见报后不久,美国总统乔治?W?布什就表示支持参议院的一份提案,该提案宣布所有形式的人体克隆皆为非法,包括旨在创造移植时不会被排斥的胚胎干细胞,即治疗性克隆。我认为这种禁令下得为时过早,也不会有效果,而且会产生严重的误导。就是说,这个禁令无疑是错误的。它根本无法实质性推延再生性克隆的问世,我认为这种类型的克隆将在10年内出现。这个禁令把 政治、宗教和 哲学因素注入了基础研究,这将是个危险的案例。这个禁令的立法理念把更多的关注赋予了微乎其微的小小细胞,而对那些身患疾病、惨遭折磨的人却视而不顾。这个禁令用严厉的刑事惩罚(10年监禁)来威胁胚胎科研人员,这在一个妇女在妊娠头三个月不管什么理由都有权堕胎的国家里,简直是不可思议的。
美国对胚胎研究的限制,已经对旨在创建再生 医学的生物技术的 发展产生了影响。这些限制延缓了美国在这个领域的前进步伐,而美国在生物医学的科研力量是全球首屈一指的。如今这类科研已转移到英国和其他国家去了,例如新加坡,正在为一项研究胚胎干细胞的庞大 计划提供资金。这种延误之所以非常不幸,是因为本应发生的好事如今却没有发生。对多数人来说,10年或20年的延误不是个大问题,但对于演员迈克尔?J?福克斯(Michael )以及其他帕金森氏病和早老性痴呆症患者来说,却是生与死的问题。
对各种再生可能性的无知,往往会引起人们的恐惧。但这种无知却不能成为公众政策的基础,因为公众的态度会迅速改变。25年前,体外受精着实让人们猛吃一惊,体外受精的孩子被称作试管婴儿。现在我们看到这些孩子与他小孩没什么区别,这个方法也已成为许多没有孩子的父母的明确选择。
不管是出于意识形态还是宗教原因,把新技术加以神秘化,把它当作某种象征来加以反对,都不会有效推迟即使是最有争议的 应用。这种反对态度只会扼杀本可以转化为人人支持的生物医学新成果的主流科研。
人类克隆会在某个国家实现:很可能是以暧昧隐秘的方式实现,而且甚至在确认安全之前就实现。抗议和禁止也许会稍稍推迟第一个克隆人的诞生,但这是否值得花费严肃的人类立法成本呢?
不管我们多么为之担心,人类胚胎选择是无法避免的。胚胎选择已经存在,克隆也正在进行,甚至直接的人类生殖工程也将出现。这样的技术是阻挡不了的,因为许多人认为它能造福于人类,因为它将在全球数以千计的实验室里切实进行,最重要的是,因为它只是解除生物学的主流生物医学科研的一个副产品。
对于迅速发展的技术,我们要做的重要的事,不是预先为它设立条条框框。务必要牢记,同原子武器相比,这样的技术是没有危险性的。在原子武器中,稍有不慎,众多的无辜旁观者即刻就会灰心烟灭。这些技术仅对那些决定挺身而出使用
他们的人才具有危险性。如果我们把关于这些技术的现在的希望和恐惧带进将来,并以此为基础进行预先控制,从而扼杀它们的潜力的话,我们就只能制定出非常拙劣的法律。今天,我们并没有足够的知识来预测这些技术未来会出现什么问题。
比较明智的方法是让这项技术进入早期 应用,并从中学些东西。性别选择就是现实世界的 经验 能告诉我们一些事情的极好例子。许多人想要控制性别选择,但与不发达国家不同,在发达国家,自由选择性别并没有导致性别的巨大不平衡。在美国,父母的选择基本上男女平衡的,女孩占微弱优势。以前有人认为,如果给了父母这种选择权,会出现严重问题,因为男孩会过剩。但事实并非如此。这种危险是我们想象出来的。有些人认为,父母不应该对孩子拥有这种权力,但他们究竟担心什么,往往非常模糊。在我看来,如果父母由于某种原因的的确确需要一个女孩或男孩,让他们了却心愿怎么会伤害孩子呢?相反的情况倒的确值得担心的:如果父母极想要一个男孩,结果却生了个女孩,这个“性别错误”的孩子可能就不会过上好日子。我相信,让父母拥有这种选择权,只有好处没有坏处。
我们还可以想象出有关性别选择的各种麻烦事件,编出一系列可能发生的危险 故事 。但如果将来事情发生了变化,性别不平衡现象真的出现了,我们再制定政策处理这类特殊问题也不迟。这要比现在就对模糊的恐惧感和认为是在戏弄上帝的思想观念作出反应,无疑要明智得多。这是民主化的技术吗?
阻止再生技术的行为使这些技术造成 社会的极端分裂,因为阻止行为仅仅使这些技术为那些富裕的人所用,他们可以非常容易地绕过种种限制,或者到国外去,或者花大钱寻求黑市服务。
其核心是胚胎选择技术,如果处理恰当,它可以成为非常民主化的技术,因为早期采取的各项治疗措施可以面向各种残缺者。把智商在70到100(群体平均数值)的人向上提高,要比把智商从150(群体百分比最高值)提高到160容易得多。要让本已才智卓绝的人再上一层楼,那非常困难,因为这必须改善无数微小因素的复杂的混合配备状况,正是这些因素合在一起,才能创造出一个超人来。而改善退化的功能则要容易得多。我们并无超人的案例,但我们却有无数普通人为佐证,他们可以充当范例,引导我们如何去修改一个系统,使之至少达到正常的功能。
我觉得,人们以为我们是平等的创造物,在法律面前人人平等,于是就认为我们大家都是一样的。其实不然。基因抽奖可能是非常非常残酷的。你去问问行动迟钝的人,或问问有这样那样基因疾病的人,他们是不会相信什么基因抽奖是多么美妙公平这种抽象言论的。他们就希望自己能更健康些,或者获得某些方面的能力。这些技术的广泛应用,就在许多方面创造了一个平等的竞技场,因为那些本来由于基因原因处于劣势的人也有了竞争的机会。
另一个问题是,这些技术就像其他技术一样, 发展很快。在同代人之间,富人和穷人的应用差距不会很大,而在两代人之间的应用差距却会很大。如今,甚至比尔?盖茨也无法为他的孩子获得某种在25年后中产阶级也认为是很原始的基因增强技术。
所谓明智的一个重要因素,就是要懂得什么我们有权控制,什么无权控制。我们务必不要自欺欺人,以为我们有权对是否让这些技术进入我们的生活进行选择。它肯定会进入我们的生活。形势的发展必然要求我们去使用这些技术。
但在我们如何应用它们、它们会如何分裂我们的社会,以及它们对我们的价值观会产生什么影响等问题上,我们的确有某种选择余地。这些问题我们应该讨论。我本人对这些技术是满怀希望的。它们可能产生的好处会大大超过可能出现的问题,我想,未来的人类在回顾这些技术时,会觉得奇怪:我们在这么原始的时代是如何生活的,我们只活到75就死了,这么年轻,而且死得这么痛苦难过。
政府和决策者不应该对这些研究领域横加阻挠,因为由于误用或意外所造成的伤害,并不是仅有的风险。能够挽救许多人的技术因为延误而使他们继续遭受痛苦,也是一种风险。
当务之急是倾全力获得足够的安全性,防止意外的发生,而要做到这点,协调者看来要牺牲许多间受影响的人的安全。疫苗的例子就是这样。疫苗有许多年没有进展,因为引起诉讼的可能性很大。如果那个孩子受了伤害,会产生巨大的后果。然而很明显,对接受疫苗接种的全体人而言,是非常安全的。
我认为人们对于克隆也是同样的问题。它在近期可能会影响最多一小部份人。在我看来,拒绝会改变数以百万患者命运的非常有可能的 医学进步,振振有词地宣称这是对人类生命的尊重,这是一种奇怪的逻辑。
失去人性还是控制人性?
另一种祁人之忧,认为任意篡改生物机制有可能使我们失去人性。但是,“人性”究竟是与某些非常狭隘的生物结构有关,还是与我们接触世界的整个过程、与我们之间的相互作用有关呢?例如,假如我们的寿命增加一倍,会不会使我们在某种意义上“失去人性”呢?寿命延长必然会改变我们的生活轨迹,改变我们的互动方式,改变我们的 组织制度、家庭观和对 教育 的态度。但我们还是人类,我敢断言我们会迅速适应这些变化,并会对以往没有这些变化的生活觉得不解。
如果原始的狩猎者想象自己生活在纽约城,他们会说在那样的地方他们可能不再是人了,他们认为那不是人的生活方式。可是今天我们大多数人不仅把纽约的生活看作是人的生活,而且是大大优于狩猎生活。我想,我们改变生物机制所发生的变化也是如此。
目前人类还处在进化的早期阶段,至多是青少年期。几千年后,未来的人类来看我们这个时代,会认为是原始的、艰难的同时充满希望的时代。他们也会把我们这个时代看作是人类发展的特殊的光荣的时刻,因为我们为他们的生活打下了基础。我们很难想象即使一千年后的生活会是什么样子,但我猜想我们现在的生物重组会大大影响未来的人类。
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李宝键教授在“展望21世纪的生命科学”一文中谈到基因组研究计划研究重要性时,引用《Scinence》上“第三次技术命革”中的一句话:“下一个传大时代将是基因组革命时代,它正处于初期阶段。”在当前的研究水平上,只要涉及生命体重要现象的课题,几乎离不开对基因及其作用的分析。2000年6月26日,英美两国首脑会同公私两大人基因组测序集团向世人正式宣告,人基因组的工作草图已绘制完成。科学家把这作为生命科学进入新时代的标志,即后基因组时代(post-genome era)。因此有必要对基因组及其研究内容和进展作一个了解。1基因组学及其研究内容基因组(GENOME)一词是1920年Winkles从GENes和chromosOMEs组成的,用于描述生物的全部基因和染色体组成的概念。1953年Watson和Crick发现DNA双螺旋结构,标志分子生物学的诞生,随着各学科的发展,当前生物学研究进入新的进代,在生物大分子水平上将不同的研究技术和手段有机的结合以攻克生物学难题。基因组研究可以理解为:(1)基因表达概况研究,即比较不同组织和不同发育阶段、正常状态与疾病状态,以及体外培养的细胞中基因表达模式的差异,技术包括传统的RTPCR,RNase保护试验,RNA印迹杂交,但是其不足是一次只能做一个。新的高通量表达分析方法包括微点阵(microarrary),基因表达序列分析(serial analysis of gene expression,SAGE),DNA芯片(DNA chip)等;(2)基因产物-蛋白质功能研究,包括单个基因的蛋白质体外表达方法,以及蛋白质组研究;(3)蛋白质与蛋白质相互作用的研究,利用酵母双杂交系统,单杂交系统(one-hybrid system),三杂交系统(thrdee-hybrid system)以及反向杂交系统(reverse hybrid system)等。1986年美国科学家Thomas Roderick提出了基因组学(Genomics),指对所有基因进行基因组作图(包括遗传图谱、物理图谱、转录图谱),核苷酸序列分析,基因定位和基因功能分析的一门科学。因此,基因组研究应该包括两方面的内容:以全基因组测序为目标的结构基因组学(structural genomics)和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学(functional genomics)。结构基因组学代表基因组分析的早期阶段,以建立生物体高分辨率遗传、物理和转录图谱为主。功能基因组学代表基因分析的新阶段,是利用结构基因组学提供的信息系统地研究基因功能,它以高通量、大规模实验方法以及统计与计算机分析为特征。随着1990年人类基因组计划(Human Genome Project,HGP)的实施并取得巨大成就,同时模式生物(model organisms)基因组计划也在进行,并先后完成了几个物种的序列分析,研究重心从开始揭示生命的所有遗传信息转移到从分子整体水平对功能的研究上。第一个标志是功能基因组学的产生,第二个标志是蛋白质组学(proteome)的兴起。2 结构基因组学研究内容结构基因组学(structural genomics)是基因组学的一个重要组成部分和研究领域,它是一门通过基因作图、核苷酸序列分析确定基因组成、基因定位的科学。遗传信息在染色体上,但染色体不能直接用来测序,必须将基因组这一巨大的研究对象进行分解,使之成为较易操作的小的结构区域,这个过程就是基因作图。根据使用的标志和手段不同,作图有三种类型,即构建生物体基因组高分辨率的遗传图谱、物理图谱、转录图谱。遗传图谱通过遗传重组所得到的基因在具体染色体上线性排列图称为遗传连锁图。它是通过计算连锁的遗传标志之间的重组频率,确定他们的相对距离,一般用厘摩(cM,即每次减数分裂的重组频率为1%)来表示。绘制遗传连锁图的方法有很多,但是在DNA多态性技术未开发时,鉴定的连锁图很少,随着DNA多态性的开发,使得可利用的遗传标志数目迅速扩增。早期使用的多态性标志有RFLP(限制性酶切片段长度多态性)、RAPD(随机引物扩增多态性DNA)、AFLP(扩增片段长度多态性);80年代后出现的有STR(短串联重复序列,又称微卫星)DNA遗传多态性分析和90年代发展的SNP(单个核苷酸的多态性)分析。物理图谱物理图谱是利用限制性内切酶将染色体切成片段,再根据重叠序列确定片段间连接顺序,以及遗传标志之间物理距离[碱基对(bp)或千碱基(kb)或兆碱基(Mb)的图谱。以人类基因组物理图谱为例,它包括两层含义,一是获得分布于整个基因组30 000个序列标志位点(STS,其定义是染色体定位明确且可用PCR扩增的单拷贝序列)。将获得的目的基因的cDNA克隆,进行测序,确定两端的cDNA序列,约200bp,设计合成引物,并分别利用cDNA和基因组DNA作模板扩增;比较并纯化特异带;利用STS制备放射性探针与基因组进行原位杂交,使每隔100kb就有一个标志;二是在此基础上构建覆盖每条染色体的大片段:首先是构建数百kb的YAC(酵母人工染色体),对YAC进行作图,得到重叠的YAC连续克隆系,被称为低精度物理作图,然后在几十个kb的DNA片段水平上进行,将YAC随机切割后装入粘粒的作图称为高精度物理作图.转录图谱利用EST作为标记所构建的分子遗传图谱被称为转录图谱。通过从cDNA文库中随机条区的克隆进行测序所获得的部分 cDNA的5'或3'端序列称为表达序列标签(EST),一般长300~500bp左右。一般说,mRNA的3' 端非翻译区(3'-UTR)是代表每个基因的比较特异的序列,将对应于3'-UTR的EST序列进行RH定位,即可构成由基因组成的STS图。截止到1998年12月底,在美国国家生物技术信息中心(NCBI)数据库中分布的植物EST的数目总和已达几万条,所测定的人基因组的EST达180万条以上。这些EST不仅为基因组遗传图谱的构建提供了大量的分子标记,而且来自不同组织和器官的EST也为基因的功能研究提供了有价值的信息。此外,EST计划还为基因的鉴定提供了候选基因(candidantes)。其不足之处在于通过随机测序有时难以获得那些低丰度表达的基因和那些在特殊环境条件下(如生物胁迫和非生物胁迫)诱导表达的基因。因此,为了弥补EST计划的不足,必须开展基因组测序。通过分析基因组序列能够获得基因组结构的完整信息,如基因在染色体上的排列顺序,基因间的间隔区结构,启动子的结构以及内含子的分布等。3功能基因组学研究功能基因组学(functional genomics)又往往被称为后基因组学(postgenomics),它利用结构基因组所提供的信息和产物,发展和应用新的实验手段,通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能,使得生物学研究从对单一基因或蛋白质的研究转向多个基因或蛋白质同时进行系统的研究。这是在基因组静态的碱基序列弄清楚之后转入基因组动态的生物学功能学研究。研究内容包括基因功能发现、基因表达分析及突变检测。基因的功能包括:生物学功能,如作为蛋白质激酶对特异蛋白质进行磷酸化修饰;细胞学功能,如参与细胞间和细胞内信号传递途径;发育上功能,如参与形态建成等采用的手段包括经典的减法杂交,差示筛选,cDNA代表差异分析以及mRNA差异显示等,但这些技术不能对基因进行全面系统的分析。新的技术应运而生,包括基因表达的系统分析,cDNA微阵列,DNA芯片等。鉴定基因功能最有效的方法是观察基因表达被阻断或增加后在细胞和整体水平所产生的表型变异,因此需要建立模式生物体。比较基因组学(Comparative Genomics)是基于基因组图谱和测序基础上,对已知的基因和基因组结构进行比较,来了解基因的功能、表达机理和物种进化的学科。利用模式生物基因组与人类基因组之间编码顺序上和结构上的同源性,克隆人类疾病基因,揭示基因功能和疾病分子机制,阐明物种进化关系,及基因组的内在结构。目前从模式生物基因组研究中得出一些规律:模式生物基因组一般比较小,但编码基因的比例较高,重复顺序和非编码顺序较少;其G+C%比较高;内含子和外显子的结构组织比较保守,剪切位点在多种生物中一致;DNA 冗余,即重复;绝大多数的核心生物功能由相当数量的orthologous蛋白承担;Synteny连锁的同源基因在不同的基因组中有相同的连锁关系等。模式生物基因组研究揭示了人类疾病基因的功能,利用基因顺序上的同源性克隆人类疾病基因,利用模式生物实验系统上的优越性,在人类基因组研究中的应用比较作图分析复杂性状,加深对基因组结构的认识。 此外,可利用诱变技术测定未知基因,基因组多样性以及生物信息学(Bioinformatics)的应用。4蛋白质组学研究基因是遗传信息的携带者,而全部生物功能的执行者却是蛋白质,它有自身的活动规律,因而仅仅从基因的角度来研究是远远不够的,必须研究由基因转录和翻译出蛋白质的过程,才能真正揭示生命的活动规律,由此产生了研究细胞内蛋白质组成及其活动规律的新兴学科——蛋白质组学(proteomics)。蛋白质组(proteome)是由澳大利亚Macquarie大学的Wilkins和Williams于1994首先提出,并见于1995年7月的“Electrophonesis”上,指全部基因表达的全部蛋白质及其存在方式,是一个基因、一个细胞或组织所表达的全部蛋白质成分,蛋白质组学是对不同时间和空间发挥功能的特定蛋白质群体的研究。它从蛋白质水平上探索蛋白质作用模式、功能机理、调节控制以及蛋白质群体内相互作用,为临床诊断、病理研究、药物筛选、药物开发、新陈代谢途径等提供理论依据和基础。 蛋白质组学旨在阐明生物体全部蛋白质的表达模式及功能模式,内容包括鉴定蛋白质表达、存在方式(修饰形式)、结构、功能和相互作用方式等。它不同于传统的蛋白质学科,是在生物体或其细胞的整体蛋白质水平上进行的,从一个机体或一个细胞的蛋白质整体活动来揭示生命规律。但由于蛋白质具有多样性和可变性,复杂性,低表达蛋白质难以检测等,应该明确其研究的艰难性。总体上研究可以分为两个方面:对蛋白质表达模式(或蛋白质组成)研究,对蛋白质功能模式(目前集中在蛋白质相互作用网络关系)研究。对蛋白质组研究可以提供如下信息:从基因序列预测的基因产物是否以及何时被翻译;基因产物的相对浓度;翻译后被修饰的程度等。由于蛋白质数目小于基因组中开放阅读框(ORF, open reading frame)数目,因此提出功能蛋白质组学(functional proteomics),功能蛋白质指在特定时间、特定环境和试验条件下基因组活跃表达的蛋白质,只是总蛋白质组的一部分。功能蛋白质组学研究是位于对个别蛋白质的传统蛋白质研究和以全部蛋白质为研究对象的蛋白质研究之间的层次,是细胞内与某个功能有关或某种条件下的一群蛋白质。对蛋白质组成分析鉴定,要求对蛋白质进行表征化,即分离、鉴定图谱化,包括两个步骤:蛋白质分离和鉴定。双向凝胶电泳(2-DGE)和质谱(MS)是主要的技术。近年来,有关技术和生物信息学在不断并迅速开发和发展中。蛋白质组研究技术体系包括:样品制备;双向聚丙烯酰胺凝胶电泳(two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis,2-D PAGE);蛋白质的染色;凝胶图像分析;蛋白质分析;蛋白质组数据库。其中三大关键是:双向凝胶电泳技术、质谱鉴定、计算机图像数据处理与蛋白质数据库。5与基因组学相关学科诞生随着基因组学研究的不断深入,人类有望揭示生命物质世界的各种前所未知的规律,完全揭开生命之谜,进而驾驶生命,使之为人类的社会经济服务。基因组研究和其它学科研究交叉,促进一些学科诞生,如营养基因组学(nutritional genomics),环境基因组学(environmental genomics),药物基因组学(phamarcogenomics),病理基因组学(pathogenomics),生殖基因组学(reproductive genomics),群体基因组学(population genomics)等。其中,生物信息学正成为备受关注的新型产业的支撑点。生物信息学是以生物大分子为研究,以计算机为工具,运用数学和信息科学的观点、理论和方法去研究生命现象、组织和分析呈指数级增长的生物信息数据的一门科学。研究重点体现在基因组学和蛋白质两个方面。首先是研究遗传物质的载体DNA及其编码的大分子量物质,以计算机为工具,研究各种学科交叉的生物信息学的方法,找出其规律性,进而发展出适合它的各种软件,对逐步增长的DNA 和蛋白质的序列和结构进行收集、整理、发布、提取、加工、分析和发现。由数据库、计算机网络和应用软件三大部分组成。其关注的研究热点包括:序列对比,基因识别和DNA序列分析,蛋白质结构预测,分子进化,数据库中知识发现(Knowledge Discovery in Database, KDD)。这一领域的重大科学问题有:继续进行数据库的建立和优化;研究数据库的新理论、新技术、新软件;进行若干重要算法的比较分析;进行人类基因组的信息结构分析;从生物信息数据出发开展遗传密码起源和生物进化研究;培养生物信息专业人员,建立国家生物医学数据库和服务系统[5]。20世纪末生物学数据的大量积累将导致新的理论发现或重大科学发现。生物信息学是基于数据库与知识发现的研究,对生命科学带来革命性的变化,对医药、卫生、食品、农业等产业产生巨大的影响。邹承鲁教授在谈论21世纪的生命科学时讲到,生物学在20世纪已取得巨大的发展,数理科学广泛而又深刻地深入生物学的结果在新的高度上揭示了生命的奥妙,全面改变了生物学的面貌。生物学不仅是当前自然科学发展的热点,进入21世纪后将仍然如此。科学家称21世纪是信息时代。生物科学和信息科学结合,无疑是多个学科发展的必然结果。
生物基因工程论文参考文献汇总 生物基因工程论文参考文献怎么写?有哪些格式要求,下面我就为大家推荐一些优秀的范例,希望大家喜欢![1] Brackett B G, Baranska W, Sawicki W,et al. Uptake of heterologous genome by mammalianspermatozoa and its transfer to ova through fertilization. Proc Natl Acad Sci USA,1971,68(2):353-357. [2] Jaenisch R, Mintz B. Simian virus 40 DNA sequences in DNA of healthy adult mice derived frompreimp antation blastocysts injected with viral DNA. Proc Natl Acad Sci USA, 1974,71 (4): 1250-1254. [3] Palmiter R D, Brinster R L, Hammer R E, et al. Dramatic growth of mice that develop from eggsmicroinjected with metallothionein-growth hormone fusion genes. Nature, 1982,300(5893):611-615. [4] 李宁.动物克隆与基因组编辑.中国农业大学出版社,2012. [5] Hammer R E, Pursel V G, Rexroad C J, et al. Production of transgenic rabbits, sheep and pigs bymicroinjection. Nature, 1985,315(6021):680-683 [6] 杜伟,崔海信,王 琰 ,等.精子载体法制备转基因动物的'研究进展.生物技术通报,2012(12):13-18. [7] Maione B,Lavitrano M, Spadafora C, et al. Sperm-mediated gene transfer in mice. Mol ReprodDev, 1998,50(4):406-409. [8] Lavitrano M, Bacci M L, Forni M, et al. Efficient production by sperm-mediated gene transfer ofhuman decay accelerating factor (hDAF) transgenic pigs for xenotransplantation. Proc Matl Acad SciUSA, 2002,99(22):14230-14235. [9] Sperandio S, Lulli V,Bacci M L, et al. Sperm - mediated DNA transfer in bovine and swinespecies. Animal biotechnology, 1996,7(1):59-77. [10] 武坚,刘明军,李文蓉,等.精子载体介导法生产转基因绵羊的研究.草食家畜,2001(S2):186-190. [11] Pfeifer A, Kessler T, Yang M, et al. Transduction of liver cells by lentiviral vectors: analysis inliving animals by fluorescence imaging. Mol Ther,2001,3(3):319-322. [12] Lois C, Hong E J, Pease S, et al. Germline transmission and tissue-specific expression oftransgenes delivered by lentiviral vectors. Science, 2002,295(5556):868-872. [13] Hofmann A, Kessler B, Ewerling S,et al. Efficient transgenesis in farm animals by lentiviralvectors. EMBO Rep, 2003,4( 11): 1054-1060. [14] Hofmann A, Zakhartchenko V, Weppert M, et al. Generation of transgenic cattle by lentiviral genetransfer into oocytes’ Biol Reprod, 2004,71 (2):405-409 [15] Lillico S G, Sherman A, McGrew M J,et al. Oviduct-specific expression of two therapeuticproteins in transgenic hens. Proc Natl Acad Sci USA,2007,104(6): 1771-1776. [16] Lyall J,Irvine R M, Sherman A, et al. Suppression of avian influenza transmission in geneticallymodified chickens. Science,2011,331(6014):223-226. [17] Golding M C, Long C R,Carmell M A, et al. Suppression of prion protein in livestock by RNAinterference. Proc Natl Acad Sci USA, 2006,103(14):5285-5290. [18] 杨春荣,窦忠英.利用干细胞生产转基因动物研究进展.西北农林科技大学学报(自然科学版),2006(07):37-40. [19] Hai T, Teng F,Guo R, et al. One-step generation of knockout pigs by zygote injection ofCRISPR/Cas system. Cell Res, 2014,24(3):372-375. [20] Hongbing H, Yonghe M A, Tao W, et al. One-step generation of myostatin gene knockout sheepvia the CRISPR/Cas9 system. Frontiers of Agricultural Science and Engineering, 2014,1(1):2-5. [21] Swanson M E,Martin M J, O'Donnell J K, et al. Production of functional human hemoglobin intransgenic swine. Biotechnology (N Y),1992,10(5):557-559. [22] Zbikowska H M,Soukhareva N, Behnam R, et al. Uromodulin promoter directs high-levelexpression of biologically active human alpha 1-antitrypsin into mouse urine. Biochem J, 2002,365(Pt1):7-11. [23] Golovan S P,Hayes M A, Phillips J P,et al. Transgenic mice expressing bacterial phytase as amodel for phosphorus pollution control. Nat Biotechnol, 2001,19(5):429-433. [24] Rapp J C, Harvey A J, Speksnijder G L, et al. Biologically active human interferon alpha-2bproduced in the egg white of transgenic hens. Transgenic Res, 2003,12(5):569-575. [25] Wright G, Carver A, Cottom D, et al. High level expression of active human alpha-1 -antitrypsin inthe milk of transgenic sheep. Biotechnology (N Y), 1991,9(9):830-834. [26] Li S, Ip D T, Lin H Q, et al. High-level expression of functional recombinant humanbutyrylcholinesterase in silkworm larvae by Bac-to-Bac system. Chem Biol Interact,2010,187(1-3):101-105. [27] 刘英,张瑞君,伍志伟,等.转基因疾病动物模型的研究进展.动物医学进展,2006(12):44-49. [28] Kragh P M, Nielsen A L, Li J, et al. Hemizygous minipigs produced by random gene insertion andhandmade cloning express the Alzheimer's disease-causing dominant mutation APPsw. Transgenic Res,2009,18(4):545-558. [29] Lee M K, Stirling W, Xu Y, et al. Human alpha-synuclein-harboring familial Parkinson'sdisease-linked Ala-53 Thr mutation causes neurodegenerative disease with alpha-synucleinaggregation in transgenic mice. Proc Natl Acad Sci USA, 2002,99(13):8968-8973. ;
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细胞生物是指所有具有细胞结构的生物。这是我为大家整理的关于细胞生物学术论文,仅供参考!
细胞因子的生物学活性
关键字: 细胞因子
细胞因子具有非常广泛的生物学活性,包括促进靶细胞的增殖和分化,增强抗感染和细胞杀伤效应,促进或抑制其它细胞因子和膜表面分子的表达,促进炎症过程,影响细胞代谢等。
一、免疫细胞的调节剂
免疫细胞之间存在错综复杂的调节关系,细胞因子是传递这种调节信号必不可少的信息分子。例如在T-B细胞之间,T细胞产生IL-2、4、5、6、10、13,干扰素γ等细胞因子刺激B细胞的分化、增殖和抗体产生;而B细胞又可产生IL-12调节TH1细胞活性和TC细胞活性。在单核巨噬细胞与淋巴细胞之间,前者产生IL-1、6、8、10,干扰素α,TNF-α等细胞因子促进或抑制T、B、NK细胞功能;而淋巴细胞又产生IL-2、6、10,干扰素γ,GM-CSF,巨噬细胞移动抑制因子(MIF)等细胞因子调节单核巨噬细胞的功能。许多免疫细胞还可通过分泌细胞因子产生自身调节单核巨噬细胞的功能。许多免疫细胞还可通过分泌细胞因子产生自身调节作用。例如T细胞产生的IL-2可刺激T细胞的IL-2受体表达和进一步的IL-2分泌,TH1细胞通过产生干扰素γ抑TH2细胞的细胞因子产生。而TH2细胞又通过IL-10、IL-4和IL-13抑制TH1细胞的细胞因子产生。通过研究细胞因子的免疫 网络调节,可以更好地理解完整的免疫系统调节机制,并且有助于指导细胞因子做为生物应答调节剂(biologicalresponsemodifier’BRM)应用于临床 治疗免疫性疾病。图4-1 细胞因子与TH1、TH2的相互关系(略)
二、免疫效应分子
在免疫细胞针对抗原(特别是细胞性抗原)行使免疫效应功能时,细胞因子是其中重要效应分子之一。例如TNFα和TNFβ可直接造成肿瘤细胞的凋零(apoptosis)’使瘤细胞DNA断裂’细胞萎缩死亡;干扰素α、β、γ可干扰各种病毒在细胞内的复制,从而防止病毒扩散;LIF可直接作用于某些髓性白血病细胞,使其分化为单核细胞,丧失恶性增殖特性。另有一些细胞因子通过激活效应细胞而发挥其功能,如IL-2和IL-12刺激NK细胞与TC细胞的杀肿瘤细胞活性。与抗体和补体等其它免疫效应分子相比,细胞因子的免疫效应功能,因而在抗肿瘤、抗细胞内寄生感染、移植排斥等功能中起重要作用。
三、造血细胞刺激剂
从多能造血干细胞到成熟免疫细胞的分化发育漫长道路中,几乎每一阶段都需要有细胞因子的参与。最初研究造血干细胞是从软琼脂的半固体培养基开始的,在这种培养基中,造血干细胞分化增殖产生的大量子代细胞由于不能扩散而形成细胞簇,称之为集落,而一些刺激造血干细胞的细胞因子可明显刺激这些集落的数量和大小因而命名为集落刺激因子(CSF)。根据它们刺激的造血细胞种类不同有不同的命名,如GM-CSF、G-CSF、M-CSF、multi-CSF(IL-3)等。目前的研究表明,CSF和IL-3是作用于粒细胞系造血细胞,M-CSF作用于单核系造血细胞,此外Epo作用于红系造血细胞,IL-7作用于淋巴系造血细胞,IL-6、IL-11作用于巨核造血细胞等等。由此构成了细胞因子对造血系统的庞大控制 网络。某种细胞因子缺陷就可能导致相应细胞的缺陷,如肾性贫血病人的发病就是肾产生Epo的缺陷所致,正因如此,应用Epo 治疗这一疾病收到非常好的效果。目前多种刺激造血的细胞因子已成功地用于临床血液病,有非常好的 发展前景。
四、炎症反应的促进剂
炎症是机体对外来刺激产生的一种病理反应过程,症状表现为局部的红肿热痛,病理检查可发现有大量炎症细胞如粒细胞、巨噬细胞的局部浸润和组织坏死,在这一过程中,一些细胞因子起到重要的促进作用,如IL-1、IL-6、IL-8、TNFα等可促进炎症细胞的聚集、活化和炎症介质的释放’可直接刺激发热中枢引起全身发烧’IL-8同时还可趋化中性粒细胞到炎症部位’加重炎症症状.在许多炎症性疾病中都可检测到上述细胞因子的水平升高.用某些细胞因子给动物注射’可直接诱导某些炎症现象’这些实验充分证明细胞因子在炎症过程中的重要作用.基于上述理论研究结果’目前已开始利用细胞因子抑制剂治疗炎症性疾病’例如利用IL-1的受体拮抗剂(IL-1receptor antagonist’IL-lra)和抗TNFα抗体治疗败血性休克、类风湿关节炎等,已收到初步疗效。
五、其它
许多细胞因子除参与免疫系统的调节效应功能外,还参与非免疫系统的一些功能。例如IL-8具有促进新生血管形成的作用;M-CSF可降低血胆固醇IL-1刺激破骨细胞、软骨细胞的生长;IL-6促进肝细胞产生急性期蛋白等。这些作用为免疫系统与其它系统之间的相互调节提供了新的证据。
细胞衰老的分子生物学机制
摘要:细胞衰老(cellular aging)是细胞在其生命过程中发育到成熟后,随着时间的增加所发生的在形态结果和功能方面出现的一系列慢性进行性、退化性的变化。细胞衰老是基因与环境共同作用的结果,是细胞生命活动过程的客观规律。为研究细胞衰老分子生物学机制,本文就此展开研究。
关键词:细胞衰老;分子生物学;机制研究
细胞的衰老和死亡与个体的衰老和死亡是两个不同的概念,个体的衰老并不等于所有细胞的衰老,但是细胞的衰老又是同个体的衰老紧密相关的。细胞衰老是个体衰老的基础,个体衰老是细胞普遍衰老的过程和结果。
细胞衰老是正常环境条件下发生的功能减退,逐渐趋向死亡的现象。衰老是生界的普遍规律,细胞作为生物有机体的基本单位,也在不断地新生和衰老死亡。生物体内的绝大多数细胞,都要经过增殖、分化、衰老、死亡等几个阶段。可见细胞的衰老和死亡也是一种正常的生命现象。我们知道,生物体内每时每刻都有细胞在衰老、死亡,同时又有新增殖的细胞来代替它们。
衰老是一个过程,这一过程的长短即细胞的寿命,它随组织种类而不同,同时也受环境条件的影响。高等动物体细胞都有最大增殖能力(分裂)次数,细胞分裂一旦达到这一次数就要死亡。各种动物的细胞最大裂次数各不相同,人体细胞为50~60次。一般说来,细胞最大分裂次数与动物的平均寿命成正比。通过细胞衰老的研究可了解衰老的某些规律,对认识衰老和最终找到延缓或推迟衰老的方法都有重要意义。细胞衰老问题不仅是一个重大的生物学问题,而且是一个重大的社会问题。随着科学发展而不断阐明衰老过程,人类的平均寿命也将不断延长。但也会出现相应的社会老龄化问题以及呼吸系统疾病、心血管系统疾病、脑血管病、癌症、关节炎等老年性疾病发病率上升的问题。因此衰老问题的研究是今后生命科学研究中的一个重要课题。
1 细胞衰老的特征
科学研究表明,衰老细胞的细胞核、细胞质和细胞膜等均有明显的变化:①细胞内水分减少,体积变小,新陈代谢速度减慢;②细胞内酶的活性降低;③细胞内的色素会积累;④细胞内呼吸速度减慢,细胞核体积增大,核膜内折,染色质收缩,颜色加深。线粒体数量减少,体积增大;⑤细胞膜通透性功能改变,使物质运输功能降低。形态变化总体来说老化细胞的各种结构呈退行性变化。
衰老细胞的形态变化表现有:①核:增大、染色深、核内有包含物;②染色质:凝聚、固缩、碎裂、溶解;③质膜:粘度增加、流动性降低;④细胞质:色素积聚、空泡形成;⑤线粒体:数目减少、体积增大;⑥高尔基体:碎裂;⑦尼氏体:消失;⑧包含物:糖原减少、脂肪积聚;⑨核膜:内陷。
2 分子水平的变化
①从总体上DNA复制与转录在细胞衰老时均受抑制,但也有个别基因会异常激活,端粒DNA丢失,线粒体DNA特异性缺失,DNA氧化、断裂、缺失和交联,甲基化程度降低;②mRNA和tRNA含量降低;③蛋白质含成下降,细胞内蛋白质发生糖基化、氨甲酰化、脱氨基等修饰反应,导致蛋白质稳定性、抗原性,可消化性下降,自由基使蛋白质肽断裂,交联而变性。氨基酸由左旋变为右旋;④酶分子活性中心被氧化,金属离子Ca2+、Zn2+、Mg2+、Fe2+等丢失,酶分子的二级结构,溶解度,等电点发生改变,总的效应是酶失活;⑤不饱和脂肪酸被氧化,引起膜脂之间或与脂蛋白之间交联,膜的流动性降低。
3 细胞衰老原因
迄今为止,细胞衰老的本质尚未完全阐明,难以给明确的定义,只能根据现有的认识,从不同的角度概括细胞衰老的内涵。细胞衰老是各种细胞成分在受到内外环境的损伤作用后,因缺乏完善的修复,使“差错”积累,导致细胞衰老。根据对导致“差错”的主要因子和主导因子的认识不同,可分为不同的学说,这些学说各有其理论基础和实验证据[1]。
差错学派 有以下七种学说,有代谢废物积累学说、大分子交联学说、自由基学说、体细胞突变学说、DNA损伤修复学说、端粒学说、生物分子自然交联说等。其中最主要的自由基学说和端粒学说。
自由基学说 自由基是一类瞬时形成的含不成对电子的原子或功能基团,普遍存在于生物系统。其种类多、数量大,是活性极高的过渡态中间产物。正常细胞内存在清除自由基的防御系统,包括酶系统和非酶系统。前者如:超氧化物歧化酶(SOD),过氧化氢酶(CAT),谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX),非酶系统有维生素E,醌类物质等电子受体。机体通过生物氧化反应为组织细胞生命活动提供能量,同时在此过程中也会产生大量活性自由基。自由基的化学性质活泼,可攻击生物体内的DNA、蛋白质和脂类等大分子物质,造成损伤,如DNA的断裂、交联、碱基羟基化。实验表明DNA中OH8dG(8-羟基-2‘-脱氧鸟苷)随着年龄的增加而增加。OH8dG完全失去碱基配对特异性,不仅OH8dG被错读,与之相邻的胞嘧啶也被错误复制。大量实验证明实,超氧化物岐化酶与抗氧化酶的活性升高能延缓机体的衰老。Sohal等(1994、1995),将超氧化物岐化酶与过氧化氢酶基因导入果蝇,使转基因株比野生型这两种酶基因多一个拷贝,结果转基因株中酶活性显著升高,平均年龄和最高寿限有所延长。
英国学者提出的自由基理论认为自由基攻击生命大分子造成组织细胞损伤,是引起机体衰老的根本原因,也是诱发肿瘤等恶性疾病的重要起因。自由基就是一些具有不配对电子的氧分子,它们在机体内漫游,损伤任何于其接触的细胞和组织,直到遇到如维生素C、维生素E、β-胡萝卜素、OPC(原花青素)之类的生物黄酮等抗氧化剂将其中和掉或被机体产生的一些酶(如SOD)将其捕获。自由基可破坏胶原蛋白及其它结缔组织,干扰重要的生理过程,引起细胞的DNA突变。此外还可引起器官组织细胞的破坏与减少[2]。例如神经元细胞数量的明显减少,是引起老年人感觉与记忆力下降、动作迟钝及智力障碍的又一重要原因。器官组织细胞破坏或减少主要是由于自由基因突变改变了遗传信息的传递,导致蛋白质与酶的合成错误以及酶活性的降低。这些的积累,造成了器官组织细胞的老化与死亡。
生物膜上的不饱和脂肪酸易受自由基的侵袭发生过氧化反应,氧化作用对衰老有重要的影响,自由基通过对脂质的侵袭加速了细胞的衰老进程[3]。 自由基作用于免疫系统,或作用于淋巴细胞使其受损,引起老年人细胞免疫与体液免疫功能减弱,并使免疫识别力下降出现自身免疫性疾病。
端粒学说 染色体两端有端粒,细胞分裂次数多,端粒向内延伸,正常DNA受损。
遗传学派 认为衰老是遗传决定的自然演进过程,一切细胞均有内在的预定程序决定其寿命,而细胞寿命又决定种属寿命的差异,而外部因素只能使细胞寿命在限定范围内变动。
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21世纪初的2000年9月,美国哈佛大学博士后吴柏林精心撰写的《人体革 命》发表。这本书的封面上除了赫然的“人体革 命”四字,还有一行显眼的大字“基因科学能使您活到150岁”。那时候,不少人都觉得吴柏林是在危言耸听博人眼球。如今20多年过去,回顾《人体革 命》一书,只觉当真如此。
如果将人类的寿命比作天上的太阳,那追逐“长生不老”的科学家们就好比地上追着太阳的夸父。千百年来,人们一直在探索着获取更长的生命周期,但最终的结果都不尽人意。而这一结果在进入21世纪后有了明显变化。
(图:Nature Communications刊登SIRT6基因论文)
近 日,一则来自Nature子刊(Nature Communications)的研究论文,引起了世界各地生命学家和普通民众的热议。
这个来自以色列巴伊兰大学由Haim Cohen领导的研究团队,在烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)的衰老研究领域已研究多年。
Haim Cohen研究团队表明,提高SIRT6基因表达,就能够有效延长小鼠模型30%寿命。SIRT6基因能够通过增加肝脏糖异生相关基因表达,增加NAD+的从头合成,促进脂肪组织释放甘油,从而维持老年时的能量稳态,促进减抗衰老,延长健康寿命。
表达SIRT6基因的小鼠除了出现上述机制以外,还表现出克服癌症、血液疾病,以及各种与年龄相关疾病的显著改善。
SIRT6基因作用的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)是人体重要辅酶。其在人体的总含量会随着时间的推移,通过sirtuins(打开长寿基因)、PARPs(DNA修复)、CD38(钙信号传导)等三大主要途径被消耗掉。当NAD+消耗到一定程度时,各种老化现象和老化相关病症将会大量出现。
由于NAD+在人体衰老过程中扮演着极其重要的角色,除了Haim Cohen的研究团队,致力于研究NAD+的科研团队还有很多,并且还有成功的先例。
在2013年的时候,哈佛大学医学院的David Sinclair教授就通过研究NAD+,发现了能够延缓衰老的 β- 烟酰胺单核苷酸(NMN)。
在其进行的实验中,他通过外源性补充的方式给小鼠补充了NAD+,一周的时间内,两岁小鼠的身体状态就恢复到了六个月大的状态。根据年龄对照组,这相当于在短短一周内将60岁的男人恢复到了20岁青年期的身体机能。而 β- 烟酰胺是NAD+的前体物质,通过外源性补充 β- 烟酰胺,人们就能维持或提升体内的NAD+水平。
(图:NMN的NAD+生物合成)
由于β- 烟酰胺能够生产合成NAD+的作用机制发现得比较早,在哈佛大学、华盛顿大学、日本应庆大学的长期研究下,这种小分子对人体的作用机制已经得到了临床验证。由于该物质的抗老机制较为突出和稳定,Nature在创刊150周年的时候,还将其列入了延长生命周期的7大发现,与其一同列入名录的物质还有锂元素、派洛维分子。
有β- 烟酰胺成功研制的先例在前,人们对SIRT6基因的研制也同样看好。如果SIRT6基因研制成功,其将会成为继β- 烟酰胺后的又一抗老补剂。
“通过一系列的研究发现相结合,我们已经能够表明SIRT6基因控制健康衰老的速度。”Haim Cohen如此说道。下一步, Haim Cohen还将继续针对这项发现来研究在人类体内激活SIRT6基因的方法,研究其是否能够显著延长人类寿命。
(图:Haim Cohen)
因为这个难题是科学家一直探索的问题,他的发现对以后的研究有很大的帮助。
人类基因组计划的目标是产生高度精确的有序序列,而包括人类基因组的以上。这个序列的精度要达到每1000个碱基对出现的误差不超过一个。 新成立的塞莱拉基因组学公司将在2001年底对果蝇和人类的基因组测序,其结果也要达到上述标准。该公司的目标不是为测序而测序,测出序列是建立数据基础,新的人类健康研究可建立在这个基础之上。目标是发展基因组及相关医学的信息资源,供公共和私营部门的科学家利用;更深入了解人类生物学过程,改善未来的医疗保健。塞莱拉商业计划的一个基本特色是普遍地提供序列数据。将建立一个综合性人类基因组数据库。由于这种信息对整个生物医学研究界的重要性,这个数据库的关键要素将是公开的。计划每三个月向公众发布一次数据。 基因组信息利用将因增进对生物学过程的了解而变革生命科学,使科学家可以针对着影响健康和疾病的具体过程。获得利益的商业领域有药物发现和开发、医学诊断、农业,等等。 影响新药开发的一个最重要的因素是可以据以开发新药的已知目标分子数量有限。疾病目标分子可以受一种药物影响并在人体内引起后续的所希望的生物学反应。历史上,发现新目标分子的过程极慢,极费钱,因为它依赖于做出发现的试验和纠正方法。基因组学研究将使药物设计人员直接针对有利害关系的分子,所以减少上述依赖。这样不仅是生产出新的更好的药物,而且缩短新药上市周期,并降低成本。 由于药物的严重副作用,美国每年有220万人入院,因这些副作用而死亡者超过10万人。已有具体器官对药物的基因表达分布图,研究人员可以更精确地研究新药化合物的毒性。此外,基因表达数据与代谢途径多态性信息结合起来,将为个别患者对不同剂量的反应方式提供重要指标,因而明显减少治疗中产生的意外副作用。 受人类基因组数据影响的另一领域是制药基因组学。这个学科的重点是找出患者内可能影响药疗功效即个人对一具体药物的吸收与代谢的遗传变异,发展更加个人化的药物疗法。因为越来越多的证据说明,某一药物并非对所有的人有同样的作用,所以制药基因组学对于制药和生物技术界来说已变得非常重要,以致几乎所有制药公司都在成立制药基因组学机构。 尤其是,据信制药基因组学至少会带来如下三个好处:(1)改进患者群选定过程,提高临床试验的成功率。(2)为现有药物发现新用途。(3)选出更适合的药物试验人群,“营救”过去临床试验中失败的药物。 此外,塞莱拉预计,两个重要诊断学领域——危险评价和个人化医学,将从基因组学获益。 对某人是否有患某种病的特殊可能的预测,历来集中于体内一般指标测量,如血压和胆固醇水平等。这些测量反映一般的生理学,但未能解释一患者患病的具体的遗传学基础。结果,这些诊断检验没有针对根本病因,能导致有损害的治疗,增加诉讼的可能性。 以基因组学为基础的新治疗学将集中确定某个人患某一种病的危险性,而留意该患者的具体基因以及与疾病相关的任何变化。这些新诊断手段可能对一患者患一具体病症的潜在危险性做出更准确评价,给予更好的预防性治疗。 基因组信息将用于发展分子诊断检验,分析个人遗传构成,使医生能够进行针对每一患者治疗,因此给医学带来革命。例如,多种癌症有类似症状,但在细胞水平上有区别。因为两种遗传类癌症有类似症状,所以重要的是,知道致癌基因中可能发生的每一件事以及在施以有效治疗中它们的相互作用。医生将能够运用分子或基因组检验来帮助选定最有效果而副作用又最小的药物。所以,这种方法给予患者更个人化的治疗,缩短病程,最终更长寿更健康。 农业是可能得益于基因组学研究的另一领域。对动植物疾病进行诊断并针对那些疾病发展处治方法的能力应能使农产品品质改善,产量提高。例如,来自疾病的遗传信息的比较或抗虫害植物品系和不抗虫品质的对比以及选育计划中有利试验的运用,将使可在世界各个不同农业区种植的新品系数量和成功率明显增加。这样不仅会增加食物数量,也提高其营养质量。 在法医和兽医,甚至纺织、废物控制和环境治理中,基因组学也应有重要地位。 近期内在人类基因组及其他基因组测序中将提出许多问题。有关进化以及我们自身的知识的增加将提出社会从来没有考虑过的许多问题。这些新信息将要求我们加强我们的科学基础设施,并改进科学教育。我们必须努力保证有关的科学保持最高质量,并得到适当的理解和同行评议。如果面向这些方面,我们就能够适当吸收基因组学提供的知识和技术
全球人口的迅猛增长,耕地面积的不断减少,粮食问题成为世界许多国家面临的一个十分辣手的问题。要满足人们的食品供应,提高食品供应质量,必须依靠科学技术。目前转基因技术在食品生产中的应用,已取得明显的成效,转基因食品也已悄然走上人们的餐桌。 1 转基因食品的发展状况转基因食品(Genetically modified food)就是以转基因生物为原料加工生产的食品。世界上最早的转基因作物诞生于1983年,是1种含有抗生素类抗体的烟草。直到10年以后,第1种市场化的转基因食品才在美国出现。它是1种可以延迟成熟的西红柿。到了1996年,由其制造的番茄酱才得以允许在超市出售。据统计,1997年全世界转基因作物的播种面积约为1100万hm2,1998年上升到2780万hm2,1999年将近达到4000万hm2。全球转基因农作物销售额1995年为7500万美元,1996年达2.35亿美元,1997年达6.7亿美元,1998年跃升为16亿美元。预计到2000年,全世界的转基因农产品市场可达到30亿美元以上,2010年将达到250亿美元,转基因动物产品可达到75亿美元美国是转基因技术采用最多的国家,20世纪80年代初,美国最早进行转基因食品的研究。从1983年转基因作物诞生,到1997年,美国已能生产34种转基因作物,如土豆、西葫芦、玉米、番茄、木瓜、大豆等,并形成了可观的产业规模。转基因作物播种的面积已占大豆播种总面积的55%,占玉米播种面积的40%。阿根廷是继美国之后大量采用转基因技术的第2个国家,1997年,阿根廷转基因作物的播种面积仅140万hm2,1998年增加到550万hm2,其中75%的大豆播种面积采用了经过改变基因的豆种。加拿大也是转基因农业生产发展迅速的国家,它的转基因作物播种面积已从1997年的130万hm2增加到2000年的280万hm2,2001年51%的大豆和玉米采用了经过基因处理的种子、除上述3个国家外,世界上应用转基因技术比较多的国家还有澳大利亚、墨西哥、西班牙、法国和南非等。中国是90年代初进入商业型转基因农业生产的第1个发展中国家,在21世纪,我国的转基因食品会得到很快的发展,一方面因为我国的生物技术研究越来越接近世界水平,甚至有些方面已达到世界水平,为其发展提供了可靠的技术支持;另一方面,我国对转基因食品的市场需求很大,我国人均耕地面积少,不可能完全依靠扩大耕地面积来满足人们的食品需求,只能走高科技发展之路,生物技术无疑是其中1个重要手段,亦是提高食品质量的1种重要方式。如果我们自己不发展,这个潜在的市场就会被国外的转基因食品所抢占。2 有利的方面 2.1 过去改变植物的品种主要是通过育种,这种传统的育种方式需要的时间长,杂交出的品种不易控制,目的性差,其后代可能高产但不抗病,也可能抗病但不高产,也许是高产但品质差,所以必需一次一次地进行选育。而转基因技术就不同了,可以选择任何1个目的基因转进去,就可得到1个相应的新品种,不用再花那么长的时间筛选了。2.2 传统的育种只能是水稻对水稻,玉米对玉米,进行杂交,不能水稻对玉米,水稻更不能和细菌进行杂交。而转基因技术不但可以把不同植物的基因进行组合,而且还可以把动物的基因,甚至人的基因组合到植物里去。比如:科学家看中了一种北极熊的基因,认为它有抵抗冷冻的作用,于是将其分离取出,再植入番茄之中,培育出耐寒番茄。2.3 通过转基因技术可培育高产、优质、抗病毒、抗虫、抗寒、抗旱、抗涝、抗盐碱、抗除草剂等特性的作物新品种,以减少对农药化肥和水的依赖,降低农业成本,大幅度地提高单位面积的产量,改善食品的质量,缓解世界粮食短缺的矛盾。例如:马铃薯植人天蚕素的基因后,抗清枯病、软腐病的能力大大提高,过去这两种病每年会带来近3成的减产,一种抗科罗拉多马铃薯甲虫的马铃薯,可使美国每年少用37万kg的杀虫剂;阿根廷播种转基因豆种后,大豆抗病和抗杂草能力大为增加,使用农药和除草剂的量减少,生产成本比原来下降了15%。2.4 利用转基因技术生产有利于健康和抗疾病的食品。杜邦和孟山都公司即将推出多种可榨取有益心脏的食用油的大豆。两大公司还将联手推出味道更鲜美且更容易消化的强化大豆新品种。艾尔姆公司与其他公司合作,正在研究高含量抗癌物质的西红柿,以及可用于生产血红蛋白的玉米和大豆。此外,含疫苗的香蕉和马铃薯也正在加紧研究中;日本科学家利用转基因技术成功培育出可减少血清胆固醇含量、防止动脉硬化的水稻新品种;欧洲科学家新培育出了米粒中富含维生素A和铁的转基因稻,这一成果有可能帮助降低全球范围内、特别是以稻米为主食的发展中国家缺铁性贫血和维生素A缺乏症的发病率。2.5 转基因食品可以摆脱季节、气候的影响,让人们一年四季都可吃到新鲜的瓜菜。同时,人们还发现转基因作物结出的果实,无论外形还是味道都别具
转基因产品有何风险?人类将基因片段重组,将成千上万个重组后的“基因构建”利用细菌或者基因枪植入目标细胞核中,两种方法都能且都将破坏DNA,而且无法确定“基因构建”在基因长链的具体位置,因而基因改造带来的结果是无法完全控制的风险1:转基因技术在基因重组过程中能够被人植入破坏人体系统的有害基因,例如:破坏人体免疫系统、生殖系统(严重的堪比HIV,因不同转基因食品或转基因食品的摄入量的不同而不同)风险2:由于人类掌握的植入技术太过粗糙,基因改造的结果无法完全控制,所以目前世界上所有的转基因产品都有着未知的特性,在经济政治等方面出于各自的利益,只发现新研制出的某些转基因产品有高产等有利特性,不研究新作物又何有害的特性或者明知有毒而故意将之迅速推广,甚至因国际政治经济等利益就不惜故意推广至他国,不惜毒死他国人民!食用不同的转基因食物,会不同的使体内白细胞异常、破坏人的心脏、肝胆、脾胃,诱发肿瘤致癌等多种不可逆性后果!笔者观点:客观的来讲转基因技术本身的发展值得鼓励,但如今这些转基因产品比毒药还要可怕!!!因为你不知道吃转基因产品不久将发生什么!!!在技术极度不完善的现阶段就将转基因品大规模商业化推广供人食用就如同谋财害命!!!人们只有了解转基因的风险时在自主决定是否食用转基因食品,并自行承担后果!!!
转基因食品的发展现状及其安全性评述方辉,吴孟珠,}’国人民解放军军事经济学院一武汉430035)摘要:刘一转基因食品的发展现状及转基因技术在作物牛产上的应川作了介绍,刘一转基因食品的安全性作了较为客观地评述,并刘一转基因食品的发展前景作了简要展望.关键词:转基因食品;发展现状;安全性中图分类号:Q 949. 9文献标识码:AThe development of GMF and the evaluation of it's safetyFANG Hui,WU Men}}hu(M ilit a,二L,couomic Acudemv一1'LA一W uhuu 430035一Chin)Abstract: Introduced the status quo of genetically modified food(GM F) and the using of genie technologyon crop production, evaluated the safety of GM F impersonally, and forecasted the future development ofGM words: GM F; status quo; safety随着生物技术的发展,基因工程技术己在农业领域中得到广泛运用,并以转基因食品的形式出现.转基因食品是利用分了生物学技术,将某些生物的基因转移到其它物种中去,改造生物的遗传物质使其在性状、营养品质、消费品质方面向人们所击要的目标转变,以转基因生物为食物或原料加工生产的食品就是转基因食品.转基因生物国外称“基因修饰生物体”( Genetically M odified Organism,即G M O),转基因食品国外称“基因修饰食品”}Genet-ically M odified Food,简称GMF)}},我国习惯称之为转基因生物和转基因食品.1转基因食品的发展现状1. 1转基因食品的发展简况转基因技术始于20世纪70年代,90年代被广泛应用到农产品生产中.20世纪80年代初,美国最早进行转基因食品的研究,1983年转基因作物诞生(即转基因烟草和转基因马铃薯).3年后,转基因抗虫和抗除草剂植物开始落Hi实验,1990年世界上第一例转基因棉花大川种植成功.1994年有两种转基因作物从实验室转向大规模川间生产,一个是可延长成熟期的转基因番茄(美国),另一个是抗病毒转基因烟草(中国),其中美国的转基因番茄当年即获准进入市场销售.1996年美国有300个独立的转基因实验在进行,其中200个是有关棉花的,50个是关于大豆的,40个是关于其它谷物的,还有40个是关于水果和蔬菜的.到1997年,美国己有34种转基因植物推广生产}-i,如土豆、西葫芦、玉米、番木瓜、大豆、番茄等,并形成了可观的产业规模.近儿年,美国50%以上的专利是有关生物工程的,欧P是33%,日本是7 0lc .随着科技的进步,转基因技术的应用范围还会不断扩大}3]. 加拿大、阿根廷是继美国之后大量采用转基因术的国家.加拿大有50%左右的大豆和玉米播种积采用转基因处理的种子.在阿根廷,1/3以上的豆播种面积采用了经过改变基因的豆种.世界上用转基因技术比较多的国家,还有墨西哥、澳大利、西班牙和南非等[4].我国很重视转基因技术在农作物上的应用研,并在不同作物中相继获得成功,如中国农业科学的转基因抗虫棉,中国水稻研究所的转基因杂交稻,北京大学的抗病虫害番茄、甜椒,湖北省油料物研究所的转基因抗病毒花生等,并且首创将鱼耐寒基因植入西红柿,得到了转基因抗寒西红柿.不完全统计,我国目前已有番茄、甜椒、抗虫棉等个品种获准投入商品化生产. 1999年我国种植转因农作物约30万hm2(以蔬菜和棉花为主),种植积仅次于美国、加拿大、阿根廷,居世界第四位.此,我国还有15种农作物的近百个品种正处于实验段.根据科技部和农业部的规划,我国将加快转基食品的研究开发和商品化应用的步伐,努力缩小发达国家之间的差距[4]..2 转基因技术在作物生产上的应用现状. 提高农作物的抗病虫害性能 病虫害是造粮、棉、油、果蔬等农作物减产、绝收的主要原因之.植物基因工程技术的迅速发展为防治病虫害提了一条全新而有效的途径.近年来利用DNA重技术、细胞融合技术等基因工程技术将多种抗病、抗虫基因导入棉花、小麦、水稻、番茄、辣椒等植体,并获得了稳定的转基因新品系[5].其中最成功例子是中国农业科学院的转基因抗虫棉[4],这种虫棉不仅解决了困扰广大棉区的棉蚜虫危害问,还大大减少了农药所造成的环境污染、人畜伤亡事故,同时也降低了生产成本,提高了产量.此外,我国已获批准商品化生产的抗病虫转基因品种,括北京大学培育的转基因抗黄瓜花叶病毒CMV)的番茄“8805R”和甜椒“双丰R”[4].不过目都属于单一基因的导入,抗病虫谱较窄,很难体现体抗病虫害的优势.如何将多种抗病虫害基因通DNA重组,使其串联在一起并导入植物体内获广谱的抗病虫特性,这是植物基因工程技术在抗虫害方面研究的重点课题.. 提高农产品的耐贮性,延长保鲜期 果蔬产如番茄、香蕉、草莓、蜜桃、杏、荔枝等在产后的贮藏、运输及销售过程中,由于果实熟化过程迅速,难以控制,常导致软化、过熟、腐烂变质,造成巨大损失.而传统的储藏保鲜技术如冷藏、涂膜保鲜、气调保鲜等在储藏费用、期限、保鲜效果等方面均存在着严重的不足,难以满足人民生活日益提高的需求.随着对果蔬成熟及其产品软化机理的深入研究和基因工程技术的迅速发展,通过基因工程的方法直接生产耐贮藏果蔬品种已成为可能,目前无论在国外还是国内都已有商品化的转基因耐贮藏番茄的生产[5]. 提高农产品品质和产量 通过基因工程技术可以有效地改变农产品的化学组分及其比例,以改善其食用品质或加工特性.例如,通过导入硬脂酸-ACP脱氢酶反义基因,可使转基因油菜籽中的硬脂酸含量从20%增加到40%;而将硬脂酸COA脱氢饱和酶基因导入油料作物,从而使转基因作物中的饱和脂肪酸含量有所下降,而不饱和脂肪酸的含量则明显增加,其中油酸的增加量可达7倍[5].高油酸含量的转基因大豆、增加月桂酸脂含量的转基因大豆和油菜籽在美国、加拿大已经规模种植[6].农作物增产与其生长分化、肥料、抗逆、抗虫害等因素密切相关,故可通过转移或修饰相关的基因达到增产效果[6].2 转基因食品的安全性评述转基因技术与任何一项新技术或新事物的出现一样,在实际应用中也受到质疑,其中以转基因食品的安全性问题尤为突出.1998年,英国阿伯丁罗特研究所普庇泰教授研究报道[7],幼鼠食用转基因土豆后,会使内脏和免疫系统受损.这是对转基因食品提出最早的、有所谓科学证据的质疑,并在英国及全世界引发了关于转基因食品安全性的大讨论.虽然英国皇家学会于1999年5月宣布此项研究“充满漏涡”,从中不能得出转基因土豆有害生物健康的结论. 1999年5月英国的权威科学杂志《自然》刊登了美国康奈尔大学副教授约翰•罗西的一篇论文[8],该论文说,研究人员把抗虫害转基因玉米——Bt基因玉米的花粉撒在苦苣菜叶上,然后让蝴蝶幼虫啃食这些菜叶. 4 d之后,有44%的幼虫死亡,活着的幼虫身体较小,而且无精打采.而另一组幼虫啃食撒有普通玉米花粉的菜叶,则没有出现死亡率高或发育不良的现象.论文据推断,转基因玉米花粉含有毒素.丹麦科学家的研表明,把耐除草剂的转基因油菜籽和杂草一起培,结果产生了耐除草剂的杂草.这预示着通过转基技术产生的基因可以扩散到自然界中去[9].美国利桑那大学等机构发表的报告指出,发现一些昆,吃了抗害虫的转基因农作物也不死亡,因为它们对转基因作物产生的毒素具备了抵抗力[9].对此,关专家认为,生态环境是建立在自然选择的基础上,历经数十亿年演化而来的.而人工培育的转基作物能否在现有的自然环境中生存还是一个未知,而且就长远来说对人类、对生存环境的影响也是知的.因此,人类对待转基因技术的应用应当持谨态度.当前人们对转基因生物和转基因食品安全性的忧概括起来包括两个方面:一是转基因食品对人健康的安全性问题;二是转基因生物对自然生态境的安全性问题[4].世界各国对转基因食品的安性态度各异,并各自出台了相应的管理办法.以美为首的部分发达国家对转基因食品持一种相对积、宽松、公开、乐观的态度.在美国关于生物技术培出的作物规章体系中,食品与药物管理局(FDA)责转基因食品对人体安全性的评估,FDA于997年重申并公布了转基因食品咨询程序指南,要开发商首先要向FDA提交基于实验数据的安全及营养性评估报告,报告内容包括:转基因前食品农作物的名称,引入基因的来源、身份、功能等信,引入基因所表达的产物身份、功能等信息,基因饰的预期目的及在该食品中表现的特征、针对物已知或可疑的过敏性和毒性、得出判断该产品安的证据资料,该转基因食品与原来未经转基因化同类食品在成分、特性上的比较、尤其是重要的营成分、毒性等方面;然后要组织企业与FDA的专们讨论这些支持评估的实验数据和信息.相反,欧对此类食品的管理持审慎的态度,他们实行了分对转基因技术及其产品的相应法规,其中包括对基因生物的限制使用、劳动者的保护、环境控制及食品的范围、上市的通告、审批和详尽标签等规,该法规保障消费者有权利知道该食品是否为转因食品,并尽量列出食品的成分表.随着转基因技术的飞速发展和对其产品的环境放安全性及食品安全性越来越广泛地受到关注.了保障环境安全及人类健康,经济发展合作组织(OECD)1995年提出了“现代生物技术食品的安全性评价的:“概念相原则”的报告,报告中引入了一个“实质等同性”的概念[10].所谓“实质等同性”即生物技术产生的食品具有实质的等同性. WHO(1995年)将实质等同性原则用于转基因食品的安全性评价.主要包括表型性状(形态、产量等农艺性状)、关键营养成分(脂肪、蛋白质、碳水化合物或微量营养成分)及抗营养因子、有无毒性物质(该物种中固有的有显著性的物质及其含量,如马铃薯中的茄碱、番茄中的α-番茄素、小麦中的硒是否增加)及有无过敏性蛋白等,总的结论是若某一产品与市售食品有等同性,则应认为它与市售食品一样安全,不需作进一步的安全分析.近年来关于转基因食品安全性试验很多,大多数试验研究的结果表明,转基因食品并不是一部分人认为的那样完全不安全和令人恐慌.继关于幼鼠食用转基因土豆后内脏系统受损的研究报道后,Ewen和Pusztai于1999年正式发表了他们的研究结果[11]:转GNA基因抗虫马铃薯对大鼠胃肠道不同部分的影响,实验分别用含有转基因马铃薯、非转基因的马铃薯亲本以及非转基因马铃薯加上GNA的3种膳食来饲喂实验大鼠,结果发现,胃粘膜、腔肠绒毛以及肠道的小囊长度均有不同程度的变化;经过比较探讨,得出结论是:胃粘膜的加厚主要是由GNA基因表达的结果,而小肠和盲肠的变化主要是由遗传操作或转基因构成引起的,GNA基因表达的影响只占很小的一部分. Bt转基因作物能够产生杀伤害虫的物质,从而具有抗虫害能力,一些科学家认为植入Bt基因的作物也因此具有了毒性.但已有实验证明,Bt毒蛋白对人畜是安全的,并且一种转Bt基因马铃薯与其对应的非转基因品种间具有实质等同性[12],对于一种转基因抗除草剂马铃薯来说,与相应的非转基因亲本品系非常接近[13].根据Fuchs等[14]的研究结果,Monsanto公司的抗除草剂的转基因大豆与市场上的相对应的非转基因大豆具有实质等同性.陈松等[15]用Bt棉表达的含Bt毒蛋白的棉籽粉喂养大鼠28 d、喂养鹌鹑8 d的动物实验表明,转基因食物对各组动物的体重、食物利用率与对照相比,无显著差异,受试动物生长发育及行为正常、无死亡;对大鼠的肝、肾、胃、盲肠、结肠、小肠及睾丸进行组织切片检查,均末见病理性改变,大鼠肝、肾、睾丸的重量比,以及血液中谷丙转氨酶活性690西 北 植 物 学 报23卷尿素氮水平均在正常范围内,转基因与对照组相无明显变化,证明这种Bt棉是安全的.从本质上讲,转基因生物和常规育成的品种都在原有的基础上对生物某些性状进行修饰,或增新性状、或消除原有不利性状.人类有意识的杂交种已有100多年的历史,且不要求对常规育成的种作系统的安全性评价,而为什么对转基因植物进行安全性分析?这是因为常规有性杂交仅限于内或近缘种间,而转基因植物中的外源基因可来植物、动物、微生物,人们对可能出现的新组合、新状会不会影响人类健康和生物环境,还缺乏足够认识和经验,按目前科学水平还不可能完全精确预测一个外源基因在新的遗传背景中会产生什么的互作作用,但从理论上讲,基因工程中所转的外基因是已知的有明确功能的基因,它与远缘有性交中的高度随机过程相比,其转基因后果应当可更精确地预测,在应用上也应更加安全[9].关于转基因食品安全性的争议,短期内不会有致的结果,这方面的研究也在不断开展,但客观对与科学利用是多数专家的基本态度.如同世界上有的新生事物一样,生物科技也带来了一些前所有的问题和风险.对此,我们需要认真对待,既不仅见其害不见其利,也不能只见其利不顾其害.无如何,转基因技术作为一项新技术,世界各国都不停止对其进行研究和开发的步伐.转基因食品的发展趋势虽然目前对转基因食品的安全性还存在这样或样的争论,但转基因食品的优势还是表现的越来显著,并且这项技术的应用研究与商业化开发已渐成为世界潮流.据不完全统计,1996年全球MO商品化种植面积250万hm2,1997年1 100万m2,到1998年上升到近3 000万hm2,其中美国050万hm2,阿根廷550万hm2,加拿大280万m2,澳大利亚、西班牙和南非各10万hm2,世界各批准进行转基因作物大田试验达4 837项. 1999GMO种植面积猛增到4 000万hm2.专家估计到010年,转基因作物种植面积将增至6 000万m2[16].西方发达国家已充分认识到转基因食品的发展景,并注入了大量资金进行开发研究.最近的一项查表明,美国、加拿大等国的消费者大多已接受了转基因食品,仅有27%的消费者认为食用转基因食品可能会对健康造成危害.随着转基因食品安全性研究的深入、检测技术的进步和大众认识水平的提高,这个百分数将会不断降低[16].2000年7月11日,巴西科学院、中国科学院、印度科学院、美国科学院等全球七大科学院在美国华盛顿联合发表白皮书,公开支持转基因技术研究.这是全球权威科研机构首次对倍受争议的转基因技术做出公开表态,阐明了现代生物技术在消除第三世界国家的饥饿和贫穷方面不可替代的作用.呼吁各国政府从科学角度重新考虑制定生物技术政策,鼓励发达国家企业和研究机构对转基因技术进行进一步研究,并能与发展中国家的科学家和农民分享他们的研究成果.当然,在肯定了转基因技术等生物技术对人类未来的巨大贡献时,并没有回避转基因技术存在的潜在危害.鉴于目前有关GMO产品安全性与贸易等相关议题尚无定论,同时国际上对GMO产品贸易及管理规范意见仍分歧很大,他们建议应采取有计划的一致行动,全面地评估转基因技术对环境与健康可能造成的危害. GMO产品安全性将会受到长期的关切,通过风险评估及资料累积,人类对其安全性将会进一步了解和掌握.他们还提醒公众,转基因等生物技术是人类改造自然的伟大创举.对医药业、农业都有重要作用,只要加强监管和遵循科学的道德精神,人类完全可以控制转基因技术可能导致的负面影响[3].从世界范围看,转基因食品并不是随意推向市场的.美国、加拿大对转基因食品一直采取较为宽容的政策.他们采取的是备案制.在经过评价后,被视为安全的工程体和产品就不再受监控了.我国对生物工程的研究和开发,也是在保护人民健康和资源环境的基础上进行的.根据我国《基因工程安全管理办法》、《农业生物基因工程管理实施办法》及《农业生物基因工程安全管理实施办法》,农业部每年受理两批基因工程体的安全评价,目前已受理了193项,批准进入商品化生产的仅有6项[17].从我国的管理体制看,经过安全评价和检测的转基因产品应该是安全的.从长远看,利用基因工程改良农作物的生产特性已势在必行,这是由于全球人口压力不断增大的要求.据联合国统计,全球约有八亿五千六百万人在遭受饥饿的折磨;专家们估计[17],今后40年内,全691期方 辉,等:转基因食品的发展现状及其安全性评述人口将比目前增加50%,粮食产量必须增加75%能解决世界人口的吃饭问题.同时,由于人口的膨,非农业用地大量增加,农业用地在不断减少,粮安全性问题更加突出.利用转基因技术能够培育高产、优质的农作物新品种,从而可以使这种状况到根本缓解.另外,长期、过量施用农药和化肥所来的环境问题日渐突出,且难以治理,成为全球性难题.如果利用转基因技术培育出抗病、抗虫的农作物新品种,这一难题就有了解决的希望.在我国人多地少的状况下,转基因食品的发展显得更为重要.我们相信,随着对转基因食品检测技术的不断进步,转基因食品安全性评估体系和安全卫生监督管理办法将不断健全和完善,转基因食品必将为世人所接受,并将成为21世纪人类解决粮食安全问题的一条重要途径.考文献:] Codex Alimentarius FAO/WHO Food Standard .] Cartagena protocolon biosafety to the convention biological ] CHEN G Y(陈光宇).Current debates on biosafety of genetically modified organisms[J].Acta Agriculturae Jiangxi(江西农业学报),2000,12(4):44-50(in Chinese).] Japan to Set GM Food Testing biotech,2000,4(9):180.] ZHAO CH F(赵长峰).Transgenic foods and health[J].Journal of Shandong Medical University(Social Sciences Edition)(山东医科大学学报)(社会科学版),2000,(4):1-4(in Chinese).] Li SHG(李书国),CHEN H(陈 辉).Evolution of transgenic foods and it s safety study[J].Food Industry(食品工业),2001,(2):23-26(in Chinese).] FANG F M(方福梅).The benefit and harm of transgenic foods[J].Health Counselor(健康顾问) 2000,(8):4-5(in Chinese).] Parliamentary Office of Science and Technology(POST).POST note Threshold for Non-GM Foods[R].UK,October,1999.] LOSEY J E,RANYOR L S,CARTER M pollen harms monarch larvae[J].Nature,1999,399:] LUO Y B(罗云波).The safety of genetically modified food[J].Science and Technology of Food Industry(食品工业科技),2000,21(5):5-7(in Chinese).1] evaluation of foods derived by modern biotechnology:concepts and ] EWEN S W B,PUSZTAI of diets containing genetically modified potatoesGalanthus nivalislectine on rat small intestine[J].The Lanect,1999,354:1 353-1 ] 朱守一.生物安全与防止污染[M].北京:化学工业出版社,1999:] CONNER A assessment of transgenic potatoes:environmental monitoring and food safety evaluation jones ofthe 3rd international symposium on the biosafety results of field tests of genetically modified plants and University of California,] FUCHS R L,RE D B,ROGERS S G,et evaluation of glyphosare-tolerant soybeans[R].OCED,Food Safety ] CHEN S(陈 松),HUANG J Q(黄骏麒),ZHOU B L(周宝良),NI W CH(倪万潮),ZHANG ZH L(张震林),SHENG X L(沈新莲),GU L M(顾立美),LI SH(李 胜).A safety assessment of feeding rats and quails with cotton seed meal from Bt transgenic cottonplants[J].Acta Agriculturae Jiangsu(江苏农业学报),1996,12(2):17-22(in Chinese).7] WANG Q ZH(王其中).The future of transgenic foods in 21 century[J].Coastal Trade(沿海经贸),2000,(3):36-37(in Chinese).692西 北 植 物 学 报23卷
土山约三事:关羽是战败被擒投降,无“土山约三事”。 血廓理智、大度友善的作风。而与诸葛甚至未曾见面,何来嫉妒之说呢?再者,周瑜的大度在三国时期是出了名的。 三气周瑜:周瑜未出征西蜀前已去世。周瑜在伐蜀途中病死于巴丘。并非被诸葛亮的才智气死。 吊周瑜:吊周瑜是庞统,不是诸葛亮。 周瑜与孔明:从赤壁之战结束到周瑜病逝的两年间,诸葛亮正在零陵一带。 马超兴兵:正与史实相反,马超起兵在先,令到马腾遇害。 割须弃袍:战况确实很激烈,但是是马超吃的败仗,而官史并无载割须弃袍。 许褚裸衣战马超:没有记载,马超甚至被许褚瞪得不敢动。 张松献图:应为刘备询问张松蜀中的兵马粮钱等情况,于是张松绘制了地图给刘备。 落凤坡:该为庞统进攻雒城时中箭死去。 马超战张飞:是马超私自写信给刘备请求投降,并无小说中张飞和马超大战两百余回合不分胜负,后被诸葛亮招降一事。 征汉中:征汉中时的总指挥是刘备,法正参谋。 计夺天荡山:纯粹虚构。 五虎大将:刘备并没有封“五虎大将”,五虎将是因为三国志中把关羽、张飞、赵云、马超、黄忠的传记放在同一章。后世称之蜀之五虎。 周仓、胡班:虚构人物,历史上没有记载。胡班可能指蜀将吴班。 关羽单刀会:鲁肃、关羽的一场官式会宴,鲁肃令东吴诸将手持单刀,往赴关羽所设的宴会。 刮骨疗伤:此时华佗于赤壁之战已经死了,是一般的军医操刀。 水淹七军:时值秋天,大雨连绵,汉水暴涨,关羽趁水势挟水军引兵大破名将于禁,擒斩庞德并率军急攻。 关羽麦城拒降:历史上并未记载明确拒降,而《江表传》有关羽以伪降谋突围之机的记戴。 擒关羽:并非潘璋,而是他的部将马忠。 玉泉显圣、追命吕蒙:玉泉显圣改编自唐代玉泉寺建寺故事,且吕蒙是病死。 七十二疑冢:曹操葬在高陵。 关平:关羽长子,不是义子,随羽临军,三国志里只出现两次名字。 关兴:弱冠(近二十岁)就因才高任侍中、中监军,于夷陵之战后数年死去。 张苞:虽称早夭,但有留下子嗣张遵。 夷陵之战:吴军五万,蜀军七万,绝非以少胜多。 潘璋之死:潘璋在夷陵之战中为孙权立了战功,砍杀冯习等人,死于234年 白帝托孤:刘备临终是托孤与诸葛亮和李严二人,但仍有对诸葛亮说:“君才十倍曹丕,必能安国,终定大事。若嗣子可辅,辅之;如其不才,君可自取。”主要情况雷同。 八阵图:八阵图是诸葛亮所作的兵法图阵,所谓八阵是为天覆阵、地载阵、风扬阵、云垂阵、龙飞阵、虎翼阵、鸟翔阵及蛇蟠阵,每个阵形都由三十二队士兵所组成。 晋朝干宝的《晋记》以及北魏郦道元的《水经注》亦有记载。但不是神怪石阵、迷宫。 七擒孟获:《三国志》上没有记载七擒孟获。但《汉晋春秋》及《华阳国志》中有说过“七擒七纵”,但具体过程没有记载,而鄂焕、祝融、孟优、木鹿大王等都是小说所创作。 六出祁山:诸葛亮伐魏五次,而只有第一次和第四次出祁山,且被曹真所阻。 《后出师表》:多认为是后人伪托,并非诸葛亮所作。 司马懿与诸葛亮:诸葛亮头三次北伐时,魏军并非司马懿统领而是曹真。 失街亭:魏军总指挥为张颌,非司马懿。 空城计:街亭战败后,魏军并未对蜀军进行追击。诸葛亮只是曾把西县的民众与粮草迁移而已。且当时魏军主将也非司马懿。《三国志》上并没有空城计的记载,只出现于野史中。 气死曹真:曹真病死于洛阳。 诸葛亮骂死王朗:王朗病死于228年,并未随军出战。 诸葛亮用兵:诸葛亮治军善于用兵,不善奇谋,政绩才是最耀眼的。 火烧上方谷:诸葛亮大破魏军于卤城,司马懿仅以身还保营。《三国志》未提用何种战法大破魏军。陕西乡野传说与演义无大异;上方谷,一说葫芦谷,疑为卤城的浑称 死诸葛吓跑活仲达:确有此事,并非诸葛亮遗计,《汉晋春秋》的记载是:诸葛亮死后,蜀军秘不发丧悄然撤退,司马懿有所发觉,驱军追赶。两军相近时,蜀汉将军姜维和长史杨仪命蜀军反旗鸣鼓做势佯攻,司马懿不敢逼近,只好退兵,蜀军入谷然后发丧。当时在蜀中就传开了“死诸葛走生仲达”的笑话。 魏延反叛,被马岱诛杀:魏延与杨仪不和,相争失败、兵败被杀。 地理大搬家:把太白山移到祁山的旁边,把陈仓移到街亭的南方,甚至把祁山移到褒斜道北面的斜谷旁,或是移到五丈原附近。 开篇词:开篇词为明人杨慎的临江仙,而并非罗贯中所作,是清人毛宗岗父子在三国演义中加上去的[编辑本段]【书中诗篇】 《三国演义》篇首词 作者:杨慎(明)《临江仙》 滚滚长江东逝水,浪花淘尽英雄。 是非成败转头空,青山依旧在,几度夕阳红。 白发渔樵江渚上,惯看秋月春风。 一壶浊酒喜相逢,古今多少事,都付笑谈中。 《三国演义》篇尾诗 高祖提剑入咸阳,炎炎红日升扶桑;光武龙兴成大统,金乌飞上天中央; 哀哉献帝绍海宇,红轮西坠咸池傍!何进无谋中贵乱,凉州董卓居朝堂; 王允定计诛逆党,李傕郭汜兴刀枪;四方盗贼如蚁聚,六合奸雄皆鹰扬; 孙坚孙策起江左,袁绍袁术兴河梁;刘焉父子据巴蜀,刘表军旅屯荆襄; 张燕张鲁霸南郑,马腾韩遂守西凉;陶谦张绣公孙瓒,各逞雄才占一方。 曹操专权居相府,牢笼英俊用文武;威挟天子令诸侯,总领貔貅镇中土。 楼桑玄德本皇孙,义结关张愿扶主;东西奔走恨无家,将寡兵微作羁旅; 南阳三顾情何深,卧龙一见分寰宇;先取荆州后取川,霸业图王在天府; 呜呼三载逝升遐,白帝托孤堪痛楚!孔明六出祁山前,愿以只手将天补; 何期历数到此终,长星半夜落山坞!姜维独凭气力高,九伐中原空劬劳; 钟会邓艾分兵进,汉室江山尽属曹。丕睿芳髦才及奂,司马又将天下交; 受禅台前云雾起,石头城下无波涛;陈留归命与安乐,王侯公爵从根苗。 纷纷世事无穷尽,天数茫茫不可逃。鼎足三分已成梦,后人凭吊空牢骚。[编辑本段]【歇后语录】 歇后语 1刘备的江山----哭出来的 2 刘备摔孩子----收买人心 3 孔明给周瑜看病----对症下药 4 诸葛亮吊孝----装模作样 5 诸葛亮当军师----名副其实 6 刘备借荆州——有借无还 7 诸葛亮征孟获----收收放放 8 曹操下江南----来得凶,败得惨 9 曹操吃鸡肋----食之无肉,弃之可惜 10 曹操遇蒋干----倒了大霉 11 曹操杀华佗----讳疾忌医 12 曹操杀吕伯奢----将错就错 13 张飞卖秤锤----人强货硬 14 张飞扔鸡毛----有劲难使 15 张飞战关公----忘了旧情 16 张飞妈妈姓吴----无事(吴氏)生非(飞) 17 张飞使计谋----粗中有细 18 张飞穿针----大眼瞪小眼 19 关帝庙里挂观音像----名不符实 20关云长卖豆腐----人硬货不硬 21 关云长走麦城----大难临头 22 关帝庙求子----踏错了门 23 关公照镜子----自觉脸红 24 关公喝酒----不怕脸红 25 关公进曹营----单刀直入 26 关羽战李逵----大刀阔斧 27 董卓戏貂蝉----死在花下 28 董卓进京----来者不善 29 貂蝉唱歌----有声有色 30 周瑜打黄盖----一个愿打,一个愿挨 31 草船借箭----坐享其成 32 东吴招亲----弄假成真 33 吃曹操的饭,想刘备的事----人在心不在 34 蒋干盗书----上了大当 35 徐庶进曹营----一言不发 36 关公赴会——单刀直入 37 张飞吃豆芽——小菜一碟 38 曹操战宛城--大败而逃 39 关老爷做木匠——大刀阔斧 40 诸葛亮娶丑妻——为事业着想 41 关云长刮骨下棋----若无其事 42 关公面前耍大刀----自不量力[编辑本段]【三国成语】 三顾茅庐 鞠躬尽瘁 吴下阿蒙 如鱼得水 望梅止渴 乐不思蜀 单骑救主 舌战群儒 过关斩将 火烧连营 七擒七纵 司马昭之心,路人皆知 老生常谈 赤膊上阵 死诸葛能走生仲达[编辑本段]【衍生作品】 自《三国演义》传了出国外,日本人非常喜欢这类题材,改编成漫画或动画不下数十次。如横山光辉的作品“横山光辉三国志”,然而传入日本后《三国演义》普遍被称为《三国志演义》,只是有为数不少日本人习惯略称其为《三国志》,也由于《三国志》(其实是《三国演义》)题材于日本地区颇受欢迎,加上此略称广为流传,也导致有一部分人仍旧以为日本地区所称的《三国志》为正史。市面上也有不少以三国作背景的电脑游戏和电玩游戏,比较著名的有日本光荣公司的“三国志”、真·三国无双 等。中国大陆有《QQ三国》,《热血三国》等,台湾的有《傲世三国》、《幻想三国志》等。[编辑本段]【影视三国】土山约三事:关羽是战败被擒投降,无“土山约三事”。 血衣带诏:绝无此事。马腾是一个带有强盗性质的军阀,攻打李郭不过是私人恩怨。 赤兔马:赤兔马在吕布战败后,不知去向。并没有成为关羽的坐骑。 诛文丑:文丑死于曹军乱军之中。 孙策之死:遭刺客暗算不治,刺客是前吴郡太守许贡的家奴与门客,并非被于吉吓死。 过五关斩六将:虚构剧情,关羽离开曹操后,没有经过五关,而孔秀、孟坦、韩福、卞喜、王植和秦琪都不见史书记载 。 遗计定辽东:虚构剧情,郭嘉暴毙而亡,年三十八,没留下任何计策,此计是曹操自己的计谋。 古城斩蔡阳:刘备所为,地点并非古城。 徐庶之智:徐庶在正史上记载不多。 徐庶进曹营:曹操南征,徐庶跟随刘备南逃,乱军中徐母被俘,徐庶告别刘备进曹营,及后更当上魏国重臣。 火烧博望坡:刘备所为,当时诸葛亮并未出山。 火烧新野:历史上没有记载,为罗贯中杜撰。 长板坡七进七出:应为长坂,赵云只是护送刘备家小撤退,没有七进七出此事。 糜夫人跳井:正史记载,甘夫人和糜夫人在当阳皆安然无恙 。 刘琮遇害:献出荆州后,被曹操任命为青州刺史,封列侯,并未被杀,后曹操为了表彰他的功绩,更迁为谏议大夫。 舌战群儒:只记载诸葛亮面见孙权,东吴主战派、主和派相争日盛。诸葛亮只是节使。 周瑜智算蒋干:实蒋干之前游说周瑜不成。 智激周瑜:周瑜本已想战,况且曹植当时未作《铜雀台赋》,所谓曹操欲占东吴二乔之事乃民间传闻,唐朝诗人杜牧在《赤壁》一诗中写道:“东风不与周郎便,铜雀春深锁二桥(乔)。”虽是千古绝句,但其后半句来源于“揽二乔于东南兮,乐朝夕之与共”一句,事实上《三国志》里全文记载了《铜雀台赋》,却根本没有这两句,纯系后人伪托之作。可见唐朝已有此传。 草船借箭:并无此事,相似事件发生在孙权于濡须坞之战。 苦肉计:确有黄盖诈降,但苦肉计应无。 阚泽:阚泽为东吴重臣,是受孙权尊重的人物,从未参与过军事行动。 庞统献连环计:连环是曹操之决策,庞统未曾参与过赤壁之战。 孔明求东风:纯属虚构,江东冬至时日,多有东南风。 华容道:刘备确实曾发兵追截兵败的曹操,但是去晚了,被曹操跑掉。 赤壁部将马忠。 玉泉显圣、追命吕蒙:玉泉显圣改编自唐代玉泉寺到褒斜道北面的斜谷旁,或是移到五丈原附近。 等,台湾的有《傲世三国》、《幻想三国志》等。[编辑临江仙,而并非罗贯中所作,是清人毛宗岗父子在三国演义中加上去的[编辑本
基因支持着生命的基本构造和性能。下面是我为大家精心推荐的关于基因的生物科技论文 范文 ,希望能够对您有所帮助。
基因研究
引起人们大惊小怪的,就是让父母能够有意识选择孩子遗传特性的技术。在可预见的未来,除了用基因方式医治少数遗传疾病,如囊肿性纤维化外,改变基因的成人还不可能出现。改变成人的基因还不是人们敢于轻易尝试的技术,要恢复或加强成人的功能,还有许多更简单、更安全、也更有效的 方法 。
胚胎选择技术是指父母在怀孕时影响孩子基因组合的一系列技术的总称。最简单的干预方法就是修改基因。这不是一种大刀阔斧的变更,因为它要获得的效果就像筛选各种胚胎、选择具有所需基因的胚胎的效果一样。事实上,这种胚胎筛选程序已经在胚胎植入前的基因诊断中 应用了。这种技术已经用了十几年,但还在试验,在未来5到10年将臻于成熟。随着这些技术的成熟,可供父母选择的方案会大大增多。
再进一步将出现对生殖系统的干预――即选择卵子、精子、或更可能的是选择胚胎的第一细胞。这些程序已经在动物身上应用,不过使用的方式对于人类还缺乏安全性和可靠性。
对人类比较可靠的一种方法也许是使用人造染色体。这项技术听起来像是不可置信的科幻电影,但已经用在动物身上了。人造染色体植入老鼠身上,连续几代被传了下去。人造染色体也用在人体细胞培养中,在数百次细胞分裂中都能保持稳定。因此,它们可以充当插入基因模块的稳定“平台”。这些被插入的基因模块包括在适当时候让基因兴奋或休息的必要控制机制,就像在我们46个染色体中的正常基因的激活或休息,取决于它们所处的生理 组织类型,或取决于它们遇到的 环境状况一样。
当然,为安全起见,需要早期介入才能使焦点集中。你不能去修改一个在胎儿发育过程中生理组织不断变化时被激活的基因,因为我们对这一过程所知甚少,有可能发生不想要的或灾难性的副作用。所以,在人体内使用人造染色体的首次尝试,多半要让被植入的基因处在“休息”状态,到成人阶段才在适当的生理组织中被“激活”。
执行这种控制的机制已经用在动物实验中,实验的目的是观察特定基因在发育成熟的有机体中的作用。当然,在体内存在着始终控制基因的机制。不同类的基因在不同的生理组织内的不同地点和时间被激活或休息,这对未来的基因工程师来说是幸运的,因为与我们现有的基因相 联系的已证实的调节结构可以复制下来,用以执行对植入基因的控制。胚胎选择的目标
预防疾病可能是胚胎选择的最初目标。这类可能性也许不久就会远远超出纠正异常基因的范围。例如,最近的研究显示,患有唐氏综合症的孩子,癌症的发病率降低了近90%。很可能是三体性21(即染色体21的第三个复制品,具有增强基因表达水平的作用,导致智力迟钝和其他唐氏综合症的症状)对癌症有预防作用。假如我们能鉴别出染色体上的哪些基因对癌症有预防作用,会怎么样呢?基因学家也许会把这类基因放在人造染色体上,然后植入胚胎,使癌症发病率降低到唐氏综合症患者的水平,又可以避免复制染色体21上其他基因所引起的所有问题。许多其他类似的可能性无疑都会出现,有些可能性几乎肯定是有好处的。
人造染色体的使用可能会进行得很顺利,尤其因为染色体本身在用于人体前可在实验室环境中进行试验。它们可以在动物身上试验,成功后在基本相同的条件下用于人体。如今,每一种基因疗法都是重新开始的,所以不可能获得绝对的可靠性。
如果有明确的基因修改案例显示这样做是有意义的,似乎是安全的,不可能更简便更安全了,那么人们就会对它们表示欢迎。尽管如此,目前还没有足够的证据说明值得这样做。未来基因治疗专家会产生各种各样的想法,他们会进行试验,观察这种疗法是否可行。如果可行的话,我们就不应该拒绝。例如,降低癌症和心脏病的发病率,延缓衰老,是每个人都非常需要的增进健康的手段。
用基因延长寿命
防止衰老是个非常有意义的科研领域,因为这件事似乎很有可能做到,而且是绝大多数人所强烈需要的。如果能通过揭开衰老过程的基本程序,发现某种手段能使我们开发药物或其他对成人有效的干预手段,那么人人都会需要。
胚胎工程可能比对成人的基因疗法更简单,更有成效。因为胚胎中的基因会被复制进身体的每一个细胞,能获得具体组织的控制机制。所以很可能对胚胎的干预 措施 对成人是行不通的。这样一来,父母很可能把怀孕看作赋予孩子健康条件的机会――一次不可错失的机会。
如对衰老生物学的研究投入资金,会极大地加速“衰老治疗”。如今,这个领域资金非常缺乏。许多资金都用于研究治疗老年病的方法上,没有用来搞清楚衰老的基本过程,而许多老年性疾病(如癌症、心脏病、早老性痴呆症、关节炎和糖尿病)都是由这一过程引起的。能加速衰老防止研究进程的另一件事,就是提高这个领域的形象。这个 工作已经开始了,但非常缓慢。吸引年轻的科研人员和严肃的科学家进入这个领域是至关重要的。抗衰老(即延长孩子的寿命)可能将是生殖干预的重要目标,但不是唯一的目标。为孩子谋最大福利是人类的天职。事实上,全球民意测验已经显示,在被测的每一个
国家都有可观的人数对增强孩子的身体和脑力健康感兴趣。他们考虑的不是如何避免某些疾病,而是用干预手段改善孩子的容貌、智力、力量、助人为乐精神和其他品质的状况。一旦技术达到可靠程度,许多人都需要这类干预手段。甚至那些没有这方面压力的人也会这么做,目的是不让孩子处于劣势。当然,人们会很小心,因为他们并不想伤害孩子。总之,如果干预手段失败,他们就得忍受其结果,承受犯罪的感觉。是一个不受欢迎的选择吗?
社会也许并不欢迎某些父母的选择。在美国性别选择是合法的,但在英国和其他许多国家就是非法的。不少人认为,尽管西方国家并没有出现严重的性别失衡,很难说父母的选择伤害了谁,但这个程序在美国也应该是非法的。另一个即将来临的决定是父母是否因为大量基因疾病而进行筛选。父母们不久就能够选择孩子的身高和智商,或选择性情气质的其他特点――容易患病的机制也许不久就会在基因解读中表现得清清楚楚。
胚胎选择技术的第一批希望所在是基因测试和筛选,即选择某种胚胎而不是另一种。一开始,让许多人接受这个技术是困难的,但要控制它几乎是不可能的,因为这种胚胎本来就可能是完全自然形成的。这样选择也许是令人苦恼的,但不会发生危险,我猜想它们给我们带来的好处比问题多。有些人担心这样一来会失去多样性,但我认为更大的问题在于父母所选择的胚胎可能会产生一个有严重健康问题的婴儿。那么是否应该允许父母做这样的选择呢?例如,失聪群体掀起了一个极力反对耳蜗移植的运动,因为耳蜗移植伤害了聋哑 文化 ,把聋哑视作残疾。大多数非聋哑人正是这样看待他们的。有的聋哑父母表示,他们要使用胚胎选择技术来确保他们的孩子继续聋哑。这并不是说他们拿出一个胚胎来毁坏它,而是选择一个能造成一个聋哑婴儿的胚胎。
这造成了真正的社会问题,因为社会必须承担这类健康问题所需的医疗费用。如果认为父母的确有权作这样的选择,我们根本没有理由去重视健康儿的出生而轻视有严重疾患的婴儿,那么我们将无法控制这类选择。但如果我们认为存在问题,并极力想与之进行斗争的话,我们会发现这种斗争是很有前途的。
放开手脚,取消禁令
关于由人体克隆产生的第一例怀孕事件见报后不久,美国总统乔治?W?布什就表示支持参议院的一份提案,该提案宣布所有形式的人体克隆皆为非法,包括旨在创造移植时不会被排斥的胚胎干细胞,即治疗性克隆。我认为这种禁令下得为时过早,也不会有效果,而且会产生严重的误导。就是说,这个禁令无疑是错误的。它根本无法实质性推延再生性克隆的问世,我认为这种类型的克隆将在10年内出现。这个禁令把 政治、宗教和 哲学因素注入了基础研究,这将是个危险的案例。这个禁令的立法理念把更多的关注赋予了微乎其微的小小细胞,而对那些身患疾病、惨遭折磨的人却视而不顾。这个禁令用严厉的刑事惩罚(10年监禁)来威胁胚胎科研人员,这在一个妇女在妊娠头三个月不管什么理由都有权堕胎的国家里,简直是不可思议的。
美国对胚胎研究的限制,已经对旨在创建再生 医学的生物技术的 发展产生了影响。这些限制延缓了美国在这个领域的前进步伐,而美国在生物医学的科研力量是全球首屈一指的。如今这类科研已转移到英国和其他国家去了,例如新加坡,正在为一项研究胚胎干细胞的庞大 计划提供资金。这种延误之所以非常不幸,是因为本应发生的好事如今却没有发生。对多数人来说,10年或20年的延误不是个大问题,但对于演员迈克尔?J?福克斯(Michael )以及其他帕金森氏病和早老性痴呆症患者来说,却是生与死的问题。
对各种再生可能性的无知,往往会引起人们的恐惧。但这种无知却不能成为公众政策的基础,因为公众的态度会迅速改变。25年前,体外受精着实让人们猛吃一惊,体外受精的孩子被称作试管婴儿。现在我们看到这些孩子与他小孩没什么区别,这个方法也已成为许多没有孩子的父母的明确选择。
不管是出于意识形态还是宗教原因,把新技术加以神秘化,把它当作某种象征来加以反对,都不会有效推迟即使是最有争议的 应用。这种反对态度只会扼杀本可以转化为人人支持的生物医学新成果的主流科研。
人类克隆会在某个国家实现:很可能是以暧昧隐秘的方式实现,而且甚至在确认安全之前就实现。抗议和禁止也许会稍稍推迟第一个克隆人的诞生,但这是否值得花费严肃的人类立法成本呢?
不管我们多么为之担心,人类胚胎选择是无法避免的。胚胎选择已经存在,克隆也正在进行,甚至直接的人类生殖工程也将出现。这样的技术是阻挡不了的,因为许多人认为它能造福于人类,因为它将在全球数以千计的实验室里切实进行,最重要的是,因为它只是解除生物学的主流生物医学科研的一个副产品。
对于迅速发展的技术,我们要做的重要的事,不是预先为它设立条条框框。务必要牢记,同原子武器相比,这样的技术是没有危险性的。在原子武器中,稍有不慎,众多的无辜旁观者即刻就会灰心烟灭。这些技术仅对那些决定挺身而出使用
他们的人才具有危险性。如果我们把关于这些技术的现在的希望和恐惧带进将来,并以此为基础进行预先控制,从而扼杀它们的潜力的话,我们就只能制定出非常拙劣的法律。今天,我们并没有足够的知识来预测这些技术未来会出现什么问题。
比较明智的方法是让这项技术进入早期 应用,并从中学些东西。性别选择就是现实世界的 经验 能告诉我们一些事情的极好例子。许多人想要控制性别选择,但与不发达国家不同,在发达国家,自由选择性别并没有导致性别的巨大不平衡。在美国,父母的选择基本上男女平衡的,女孩占微弱优势。以前有人认为,如果给了父母这种选择权,会出现严重问题,因为男孩会过剩。但事实并非如此。这种危险是我们想象出来的。有些人认为,父母不应该对孩子拥有这种权力,但他们究竟担心什么,往往非常模糊。在我看来,如果父母由于某种原因的的确确需要一个女孩或男孩,让他们了却心愿怎么会伤害孩子呢?相反的情况倒的确值得担心的:如果父母极想要一个男孩,结果却生了个女孩,这个“性别错误”的孩子可能就不会过上好日子。我相信,让父母拥有这种选择权,只有好处没有坏处。
我们还可以想象出有关性别选择的各种麻烦事件,编出一系列可能发生的危险 故事 。但如果将来事情发生了变化,性别不平衡现象真的出现了,我们再制定政策处理这类特殊问题也不迟。这要比现在就对模糊的恐惧感和认为是在戏弄上帝的思想观念作出反应,无疑要明智得多。这是民主化的技术吗?
阻止再生技术的行为使这些技术造成 社会的极端分裂,因为阻止行为仅仅使这些技术为那些富裕的人所用,他们可以非常容易地绕过种种限制,或者到国外去,或者花大钱寻求黑市服务。
其核心是胚胎选择技术,如果处理恰当,它可以成为非常民主化的技术,因为早期采取的各项治疗措施可以面向各种残缺者。把智商在70到100(群体平均数值)的人向上提高,要比把智商从150(群体百分比最高值)提高到160容易得多。要让本已才智卓绝的人再上一层楼,那非常困难,因为这必须改善无数微小因素的复杂的混合配备状况,正是这些因素合在一起,才能创造出一个超人来。而改善退化的功能则要容易得多。我们并无超人的案例,但我们却有无数普通人为佐证,他们可以充当范例,引导我们如何去修改一个系统,使之至少达到正常的功能。
我觉得,人们以为我们是平等的创造物,在法律面前人人平等,于是就认为我们大家都是一样的。其实不然。基因抽奖可能是非常非常残酷的。你去问问行动迟钝的人,或问问有这样那样基因疾病的人,他们是不会相信什么基因抽奖是多么美妙公平这种抽象言论的。他们就希望自己能更健康些,或者获得某些方面的能力。这些技术的广泛应用,就在许多方面创造了一个平等的竞技场,因为那些本来由于基因原因处于劣势的人也有了竞争的机会。
另一个问题是,这些技术就像其他技术一样, 发展很快。在同代人之间,富人和穷人的应用差距不会很大,而在两代人之间的应用差距却会很大。如今,甚至比尔?盖茨也无法为他的孩子获得某种在25年后中产阶级也认为是很原始的基因增强技术。
所谓明智的一个重要因素,就是要懂得什么我们有权控制,什么无权控制。我们务必不要自欺欺人,以为我们有权对是否让这些技术进入我们的生活进行选择。它肯定会进入我们的生活。形势的发展必然要求我们去使用这些技术。
但在我们如何应用它们、它们会如何分裂我们的社会,以及它们对我们的价值观会产生什么影响等问题上,我们的确有某种选择余地。这些问题我们应该讨论。我本人对这些技术是满怀希望的。它们可能产生的好处会大大超过可能出现的问题,我想,未来的人类在回顾这些技术时,会觉得奇怪:我们在这么原始的时代是如何生活的,我们只活到75就死了,这么年轻,而且死得这么痛苦难过。
政府和决策者不应该对这些研究领域横加阻挠,因为由于误用或意外所造成的伤害,并不是仅有的风险。能够挽救许多人的技术因为延误而使他们继续遭受痛苦,也是一种风险。
当务之急是倾全力获得足够的安全性,防止意外的发生,而要做到这点,协调者看来要牺牲许多间受影响的人的安全。疫苗的例子就是这样。疫苗有许多年没有进展,因为引起诉讼的可能性很大。如果那个孩子受了伤害,会产生巨大的后果。然而很明显,对接受疫苗接种的全体人而言,是非常安全的。
我认为人们对于克隆也是同样的问题。它在近期可能会影响最多一小部份人。在我看来,拒绝会改变数以百万患者命运的非常有可能的 医学进步,振振有词地宣称这是对人类生命的尊重,这是一种奇怪的逻辑。
失去人性还是控制人性?
另一种祁人之忧,认为任意篡改生物机制有可能使我们失去人性。但是,“人性”究竟是与某些非常狭隘的生物结构有关,还是与我们接触世界的整个过程、与我们之间的相互作用有关呢?例如,假如我们的寿命增加一倍,会不会使我们在某种意义上“失去人性”呢?寿命延长必然会改变我们的生活轨迹,改变我们的互动方式,改变我们的 组织制度、家庭观和对 教育 的态度。但我们还是人类,我敢断言我们会迅速适应这些变化,并会对以往没有这些变化的生活觉得不解。
如果原始的狩猎者想象自己生活在纽约城,他们会说在那样的地方他们可能不再是人了,他们认为那不是人的生活方式。可是今天我们大多数人不仅把纽约的生活看作是人的生活,而且是大大优于狩猎生活。我想,我们改变生物机制所发生的变化也是如此。
目前人类还处在进化的早期阶段,至多是青少年期。几千年后,未来的人类来看我们这个时代,会认为是原始的、艰难的同时充满希望的时代。他们也会把我们这个时代看作是人类发展的特殊的光荣的时刻,因为我们为他们的生活打下了基础。我们很难想象即使一千年后的生活会是什么样子,但我猜想我们现在的生物重组会大大影响未来的人类。
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李宝键教授在“展望21世纪的生命科学”一文中谈到基因组研究计划研究重要性时,引用《Scinence》上“第三次技术命革”中的一句话:“下一个传大时代将是基因组革命时代,它正处于初期阶段。”在当前的研究水平上,只要涉及生命体重要现象的课题,几乎离不开对基因及其作用的分析。2000年6月26日,英美两国首脑会同公私两大人基因组测序集团向世人正式宣告,人基因组的工作草图已绘制完成。科学家把这作为生命科学进入新时代的标志,即后基因组时代(post-genome era)。因此有必要对基因组及其研究内容和进展作一个了解。1基因组学及其研究内容基因组(GENOME)一词是1920年Winkles从GENes和chromosOMEs组成的,用于描述生物的全部基因和染色体组成的概念。1953年Watson和Crick发现DNA双螺旋结构,标志分子生物学的诞生,随着各学科的发展,当前生物学研究进入新的进代,在生物大分子水平上将不同的研究技术和手段有机的结合以攻克生物学难题。基因组研究可以理解为:(1)基因表达概况研究,即比较不同组织和不同发育阶段、正常状态与疾病状态,以及体外培养的细胞中基因表达模式的差异,技术包括传统的RTPCR,RNase保护试验,RNA印迹杂交,但是其不足是一次只能做一个。新的高通量表达分析方法包括微点阵(microarrary),基因表达序列分析(serial analysis of gene expression,SAGE),DNA芯片(DNA chip)等;(2)基因产物-蛋白质功能研究,包括单个基因的蛋白质体外表达方法,以及蛋白质组研究;(3)蛋白质与蛋白质相互作用的研究,利用酵母双杂交系统,单杂交系统(one-hybrid system),三杂交系统(thrdee-hybrid system)以及反向杂交系统(reverse hybrid system)等。1986年美国科学家Thomas Roderick提出了基因组学(Genomics),指对所有基因进行基因组作图(包括遗传图谱、物理图谱、转录图谱),核苷酸序列分析,基因定位和基因功能分析的一门科学。因此,基因组研究应该包括两方面的内容:以全基因组测序为目标的结构基因组学(structural genomics)和以基因功能鉴定为目标的功能基因组学(functional genomics)。结构基因组学代表基因组分析的早期阶段,以建立生物体高分辨率遗传、物理和转录图谱为主。功能基因组学代表基因分析的新阶段,是利用结构基因组学提供的信息系统地研究基因功能,它以高通量、大规模实验方法以及统计与计算机分析为特征。随着1990年人类基因组计划(Human Genome Project,HGP)的实施并取得巨大成就,同时模式生物(model organisms)基因组计划也在进行,并先后完成了几个物种的序列分析,研究重心从开始揭示生命的所有遗传信息转移到从分子整体水平对功能的研究上。第一个标志是功能基因组学的产生,第二个标志是蛋白质组学(proteome)的兴起。2 结构基因组学研究内容结构基因组学(structural genomics)是基因组学的一个重要组成部分和研究领域,它是一门通过基因作图、核苷酸序列分析确定基因组成、基因定位的科学。遗传信息在染色体上,但染色体不能直接用来测序,必须将基因组这一巨大的研究对象进行分解,使之成为较易操作的小的结构区域,这个过程就是基因作图。根据使用的标志和手段不同,作图有三种类型,即构建生物体基因组高分辨率的遗传图谱、物理图谱、转录图谱。遗传图谱通过遗传重组所得到的基因在具体染色体上线性排列图称为遗传连锁图。它是通过计算连锁的遗传标志之间的重组频率,确定他们的相对距离,一般用厘摩(cM,即每次减数分裂的重组频率为1%)来表示。绘制遗传连锁图的方法有很多,但是在DNA多态性技术未开发时,鉴定的连锁图很少,随着DNA多态性的开发,使得可利用的遗传标志数目迅速扩增。早期使用的多态性标志有RFLP(限制性酶切片段长度多态性)、RAPD(随机引物扩增多态性DNA)、AFLP(扩增片段长度多态性);80年代后出现的有STR(短串联重复序列,又称微卫星)DNA遗传多态性分析和90年代发展的SNP(单个核苷酸的多态性)分析。物理图谱物理图谱是利用限制性内切酶将染色体切成片段,再根据重叠序列确定片段间连接顺序,以及遗传标志之间物理距离[碱基对(bp)或千碱基(kb)或兆碱基(Mb)的图谱。以人类基因组物理图谱为例,它包括两层含义,一是获得分布于整个基因组30 000个序列标志位点(STS,其定义是染色体定位明确且可用PCR扩增的单拷贝序列)。将获得的目的基因的cDNA克隆,进行测序,确定两端的cDNA序列,约200bp,设计合成引物,并分别利用cDNA和基因组DNA作模板扩增;比较并纯化特异带;利用STS制备放射性探针与基因组进行原位杂交,使每隔100kb就有一个标志;二是在此基础上构建覆盖每条染色体的大片段:首先是构建数百kb的YAC(酵母人工染色体),对YAC进行作图,得到重叠的YAC连续克隆系,被称为低精度物理作图,然后在几十个kb的DNA片段水平上进行,将YAC随机切割后装入粘粒的作图称为高精度物理作图.转录图谱利用EST作为标记所构建的分子遗传图谱被称为转录图谱。通过从cDNA文库中随机条区的克隆进行测序所获得的部分 cDNA的5'或3'端序列称为表达序列标签(EST),一般长300~500bp左右。一般说,mRNA的3' 端非翻译区(3'-UTR)是代表每个基因的比较特异的序列,将对应于3'-UTR的EST序列进行RH定位,即可构成由基因组成的STS图。截止到1998年12月底,在美国国家生物技术信息中心(NCBI)数据库中分布的植物EST的数目总和已达几万条,所测定的人基因组的EST达180万条以上。这些EST不仅为基因组遗传图谱的构建提供了大量的分子标记,而且来自不同组织和器官的EST也为基因的功能研究提供了有价值的信息。此外,EST计划还为基因的鉴定提供了候选基因(candidantes)。其不足之处在于通过随机测序有时难以获得那些低丰度表达的基因和那些在特殊环境条件下(如生物胁迫和非生物胁迫)诱导表达的基因。因此,为了弥补EST计划的不足,必须开展基因组测序。通过分析基因组序列能够获得基因组结构的完整信息,如基因在染色体上的排列顺序,基因间的间隔区结构,启动子的结构以及内含子的分布等。3功能基因组学研究功能基因组学(functional genomics)又往往被称为后基因组学(postgenomics),它利用结构基因组所提供的信息和产物,发展和应用新的实验手段,通过在基因组或系统水平上全面分析基因的功能,使得生物学研究从对单一基因或蛋白质的研究转向多个基因或蛋白质同时进行系统的研究。这是在基因组静态的碱基序列弄清楚之后转入基因组动态的生物学功能学研究。研究内容包括基因功能发现、基因表达分析及突变检测。基因的功能包括:生物学功能,如作为蛋白质激酶对特异蛋白质进行磷酸化修饰;细胞学功能,如参与细胞间和细胞内信号传递途径;发育上功能,如参与形态建成等采用的手段包括经典的减法杂交,差示筛选,cDNA代表差异分析以及mRNA差异显示等,但这些技术不能对基因进行全面系统的分析。新的技术应运而生,包括基因表达的系统分析,cDNA微阵列,DNA芯片等。鉴定基因功能最有效的方法是观察基因表达被阻断或增加后在细胞和整体水平所产生的表型变异,因此需要建立模式生物体。比较基因组学(Comparative Genomics)是基于基因组图谱和测序基础上,对已知的基因和基因组结构进行比较,来了解基因的功能、表达机理和物种进化的学科。利用模式生物基因组与人类基因组之间编码顺序上和结构上的同源性,克隆人类疾病基因,揭示基因功能和疾病分子机制,阐明物种进化关系,及基因组的内在结构。目前从模式生物基因组研究中得出一些规律:模式生物基因组一般比较小,但编码基因的比例较高,重复顺序和非编码顺序较少;其G+C%比较高;内含子和外显子的结构组织比较保守,剪切位点在多种生物中一致;DNA 冗余,即重复;绝大多数的核心生物功能由相当数量的orthologous蛋白承担;Synteny连锁的同源基因在不同的基因组中有相同的连锁关系等。模式生物基因组研究揭示了人类疾病基因的功能,利用基因顺序上的同源性克隆人类疾病基因,利用模式生物实验系统上的优越性,在人类基因组研究中的应用比较作图分析复杂性状,加深对基因组结构的认识。 此外,可利用诱变技术测定未知基因,基因组多样性以及生物信息学(Bioinformatics)的应用。4蛋白质组学研究基因是遗传信息的携带者,而全部生物功能的执行者却是蛋白质,它有自身的活动规律,因而仅仅从基因的角度来研究是远远不够的,必须研究由基因转录和翻译出蛋白质的过程,才能真正揭示生命的活动规律,由此产生了研究细胞内蛋白质组成及其活动规律的新兴学科——蛋白质组学(proteomics)。蛋白质组(proteome)是由澳大利亚Macquarie大学的Wilkins和Williams于1994首先提出,并见于1995年7月的“Electrophonesis”上,指全部基因表达的全部蛋白质及其存在方式,是一个基因、一个细胞或组织所表达的全部蛋白质成分,蛋白质组学是对不同时间和空间发挥功能的特定蛋白质群体的研究。它从蛋白质水平上探索蛋白质作用模式、功能机理、调节控制以及蛋白质群体内相互作用,为临床诊断、病理研究、药物筛选、药物开发、新陈代谢途径等提供理论依据和基础。 蛋白质组学旨在阐明生物体全部蛋白质的表达模式及功能模式,内容包括鉴定蛋白质表达、存在方式(修饰形式)、结构、功能和相互作用方式等。它不同于传统的蛋白质学科,是在生物体或其细胞的整体蛋白质水平上进行的,从一个机体或一个细胞的蛋白质整体活动来揭示生命规律。但由于蛋白质具有多样性和可变性,复杂性,低表达蛋白质难以检测等,应该明确其研究的艰难性。总体上研究可以分为两个方面:对蛋白质表达模式(或蛋白质组成)研究,对蛋白质功能模式(目前集中在蛋白质相互作用网络关系)研究。对蛋白质组研究可以提供如下信息:从基因序列预测的基因产物是否以及何时被翻译;基因产物的相对浓度;翻译后被修饰的程度等。由于蛋白质数目小于基因组中开放阅读框(ORF, open reading frame)数目,因此提出功能蛋白质组学(functional proteomics),功能蛋白质指在特定时间、特定环境和试验条件下基因组活跃表达的蛋白质,只是总蛋白质组的一部分。功能蛋白质组学研究是位于对个别蛋白质的传统蛋白质研究和以全部蛋白质为研究对象的蛋白质研究之间的层次,是细胞内与某个功能有关或某种条件下的一群蛋白质。对蛋白质组成分析鉴定,要求对蛋白质进行表征化,即分离、鉴定图谱化,包括两个步骤:蛋白质分离和鉴定。双向凝胶电泳(2-DGE)和质谱(MS)是主要的技术。近年来,有关技术和生物信息学在不断并迅速开发和发展中。蛋白质组研究技术体系包括:样品制备;双向聚丙烯酰胺凝胶电泳(two-dimensional polyacrylamide gel electrophoresis,2-D PAGE);蛋白质的染色;凝胶图像分析;蛋白质分析;蛋白质组数据库。其中三大关键是:双向凝胶电泳技术、质谱鉴定、计算机图像数据处理与蛋白质数据库。5与基因组学相关学科诞生随着基因组学研究的不断深入,人类有望揭示生命物质世界的各种前所未知的规律,完全揭开生命之谜,进而驾驶生命,使之为人类的社会经济服务。基因组研究和其它学科研究交叉,促进一些学科诞生,如营养基因组学(nutritional genomics),环境基因组学(environmental genomics),药物基因组学(phamarcogenomics),病理基因组学(pathogenomics),生殖基因组学(reproductive genomics),群体基因组学(population genomics)等。其中,生物信息学正成为备受关注的新型产业的支撑点。生物信息学是以生物大分子为研究,以计算机为工具,运用数学和信息科学的观点、理论和方法去研究生命现象、组织和分析呈指数级增长的生物信息数据的一门科学。研究重点体现在基因组学和蛋白质两个方面。首先是研究遗传物质的载体DNA及其编码的大分子量物质,以计算机为工具,研究各种学科交叉的生物信息学的方法,找出其规律性,进而发展出适合它的各种软件,对逐步增长的DNA 和蛋白质的序列和结构进行收集、整理、发布、提取、加工、分析和发现。由数据库、计算机网络和应用软件三大部分组成。其关注的研究热点包括:序列对比,基因识别和DNA序列分析,蛋白质结构预测,分子进化,数据库中知识发现(Knowledge Discovery in Database, KDD)。这一领域的重大科学问题有:继续进行数据库的建立和优化;研究数据库的新理论、新技术、新软件;进行若干重要算法的比较分析;进行人类基因组的信息结构分析;从生物信息数据出发开展遗传密码起源和生物进化研究;培养生物信息专业人员,建立国家生物医学数据库和服务系统[5]。20世纪末生物学数据的大量积累将导致新的理论发现或重大科学发现。生物信息学是基于数据库与知识发现的研究,对生命科学带来革命性的变化,对医药、卫生、食品、农业等产业产生巨大的影响。邹承鲁教授在谈论21世纪的生命科学时讲到,生物学在20世纪已取得巨大的发展,数理科学广泛而又深刻地深入生物学的结果在新的高度上揭示了生命的奥妙,全面改变了生物学的面貌。生物学不仅是当前自然科学发展的热点,进入21世纪后将仍然如此。科学家称21世纪是信息时代。生物科学和信息科学结合,无疑是多个学科发展的必然结果。
这个病不是传男不传女,而是由于是性连锁遗传(致病基因位于X染色体),导致男性发病率远高于女性。如果您仅为了学习知识,且有一定的生物学基础,可以参考一般大学里的遗传学教材,了解这方面的内容,就如上面卷心黄花菜网友说的;如果你是患者或患者家属,最好针对个人情况咨询医生的解决办法。 今天很忙,不能详细解释,抱歉了。
遗传携带者的检出 遗传携带者(genetic carrier)是指表型正常,但带有致病遗传物质的个体。一般包括: ①隐生遗传杂合子;②显性遗传病的未显者;③表型尚正常的迟发外显者;④染色体平衡易位的个体。 遗传携带者的检出对遗传病的预防具有积极的意义。因为人群中,虽然许多隐性遗传病的发病率不高,但杂合子的比例却相当高。例如苯酮尿症的纯合子在人群中如为1:1000,携带者(杂合子)的频率为2:50,为纯合子频率的200倍。对发病率很低的遗传病,一般不做杂合子的群体筛查,仅对患者亲属及其对象进行筛查,也可以收到良好效果。对发病率高的遗传病,普查携带者效果显著。例如我国南方各省的α及β地中海贫血的发病率特别高(共占人群8%-12%,有的省或地区更高),因此检出双方同为α或同为β地贫杂合子的机会很多,这时,进行婚姻及生育指导,配合产前诊断,就可以从第一胎起防止重型患儿出生,从而收到巨大的社会效益和经济效益,不仅降低了本病的发病率,而且防止了不良基因在群体中播散。 染色体平衡易位携带者生育死胎及染色体病患儿的机会很大(参阅第二章),因此,对染色体平衡易位的亲属进行检查十分重要。 隐性致病基因杂合子检出方法的理论根据是基因的剂量效应,即基因产物的剂量,杂合子介于纯合子与正常个体之间,约为正常个体的半量,但因机体内外环境各种因素对基因表达的影响,以及检测方法的不同(直接测定基因产物或测定基因间接产物),使测定值在正常与杂合子之间,杂合子与纯合子之间发生重叠,造成判断的困难。 杂合子携带者的检测方法大致可分为:临床水平、细胞水平、酶和蛋白质水平及分子水平。从临床水平,一般只能提供线索,不能准确检出,故已基本弃用。细胞水平主要是染色体检查,多用于平衡易位携带者的检出。酶和蛋白质水平的测定(包括代谢中间产物的测定),目前对于一些分子代谢病杂合子检测尚有一定的意义,但正逐渐被基因水平的方法所取代。即随着分子遗传学的发展,可以从分子水平即利用DNA或RNA分析技术直接检出杂合子,而且准确,特别是对一些致病基因的性质和异常基因产物还不清楚的遗传病,或用一般生化方法不能准确检测的遗传病,例如慢性进行舞蹈病、甲型和乙型血友病、DMD、苯酮尿症等;最后,对一些迟发外显携带者还可作症状前诊断,因而有可能采取早期预防性措施,如成人多囊肾病等(参阅第十三章)。目前,用基因分析检测杂合子的方法日益增多,并逐步向简化、快速、准确的方向发展,以求扩大到高危人群的筛查。
目前血友病有效的治疗措施是补充所缺乏的凝血因子(替代疗法)。严重出血者,宜用抗血友病球蛋白浓缩剂(如冷沉淀物)及高浓度的浓缩物。因各凝血因子在体内的生物活性半衰期不同,如因子Ⅷ为8~12小时、因子Ⅸ为18~24小时,故重复补充凝血因子的间隔时间应以此理论为依据,同时测定血浆中因子Ⅷ或Ⅸ的浓度。如患者失血量很大,输鲜血可补充凝血因子又可以纠正贫血。血友病甲患者如肌肉和(或)关节出血时,因子血浓度须补充至20%~30%,中等手术的术前准备须补充至30%~50%,大手术须补充至60%~100%;血友病乙的因子Ⅸ浓度,需相应的补充至15%~20%、40%~60%以上。肌肉出血通常为自限的,禁忌血肿穿刺。如受累关节已发生畸形,活动受限者,应做适当理疗或考虑矫形手术。
预防本病首先要积极防止本病的遗传。在选择配偶时,应注意了解其家族有无出血的历史。对血友病患者或携带者所生的子女按着遗传规律加以选择及控制。血友病患者及其携带者不应婚配;教育病人严防外伤,避免手术,尤其加强婴幼儿期的保护。有活动出血倾向时应限制活动,有紧急情况需作急救准备;禁服不利于止血的药物,如阿司匹林、潘生丁、保泰松、消炎痛等。因本病缺乏凝血因子,止血困难,上述药物可抑制血小板凝集,使血管扩张、脆性增加更引起出血;疑有血友病的病人,在手术前应详细询问病史,并做有关的凝血象检查,以防手术后出血不止,危及生命。避免人为创伤,如肌肉注射等;血友病家族或男方患血友病的孕妇必须做产前检查:用胎儿镜采取胎血,测定因子Ⅷ的活性,更进一步诊断产前胎儿是否患血友病,以便决定中止妊娠。
一项针对A型血友病的突破性基因疗法已被证明具有长期效益,它彻底改变了英国13名男性患者的生活。我们先简单介绍一下血友病。正常人的凝血过程涉及13种凝血因子,但血友病患者因X染色体连锁缺陷,导致血液中缺少某些凝血因子,引发严重的凝血障碍,不受控制地发生危及生命的自发性出血,即使是最轻微的磕碰也会让他们置身于过度出血的危险中。常见的血友病主要分为A型和B型,其中A型血友病是由F8基因突变而导致凝血因子VIII蛋白量的异常或功能异常,占所有血友病的80%~85%。70%A型血友病有阳性家族史(即遗传所致),30%由基因突变所致。通常,这些患者每周必须接受三次或以上的VIII因子药物静脉注射,以控制和预防出血。不过,约有10%~30%的患者会出现凝血因子VIII抑制物。而抑制物的出现轻则会降低凝血因子作用,重则可能导致凝血因子失活,并诱发更严重的出血事件。三年前,伦敦玛丽女王大学教授、Barts Health NHS Trust血友病中心主任约翰·帕西(John Pasi)团队启动了一项临床试验,使用一种独特的基因疗法治疗患有A型血友病的13名男性。这种疗法使用一种基因工程病毒“AAV5-hFVIII-SQ载体”,向肝脏传递遗传指令,使其生产凝血因子VIII。来自埃塞克斯郡的杰克是该试验的参与者之一。没接受基因治疗前,他每周至少需要注射三次凝血因子VIII,并在受伤时及时打针止血。由于反复出血,杰克的脚踝患上了关节炎。在他还是个孩子时,家人从来不敢带他出远门走亲戚,就怕他不小心受伤,得不到及时的救治。“不用担心出血或肿胀了,这种感觉真的很美妙。我第一次注意到这种改变是在基因治疗后的四个月,当时我在健身房运动,肘部不小心受到了严重的撞击。我很恐慌,以为情况会变得很糟,但那天晚上冰敷后,我发现一切正常。就在那一刻,我知道基因疗法开始起作用了。”2017年12月,临床研究人员首次宣布,接受单次缺失基因输注治疗的13名男性中,85%的人在一年后显示出正常或接近正常的凝血因子VIII水平。当时杰克也接受了采访,他说:“我感觉自己重生了。我的身体允许我做更多的事情。如果关节有问题的话,我连500米都走不了,而现在我每天要走2英里(约公里),这在接受基因治疗之前是不可能做到的。”2020年伊始,帕西教授在《新英格兰医学杂志》上发表的一篇新论文中证实,参与该试验的所有患者在接受基因治疗三年后仍然受益,出血率大幅下降。在此期间,这13名患者均不需要常规注射因子VIII来预防出血。研究人员公布了AAV5-hFVIII-SQ在患有严重A型血友病男性中的2年和3年安全性和有效性数据。结果显示,单次输注AAV5-hFVIII-SQ实现了持久的临床相关获益:接受4e13vg/kg或6e13vg/kg剂量治疗的所有13例受试者,出血事件年化率大幅降低,完全停止预防性输注因子VIII;其中12例受试者靶关节出血也完全消除了(靶关节消除是指连续12个月内出血进入关节的次数少于2次)。“我们2017年的论文已表明,基因治疗可以显著提高A型血友病男性患者的VIII因子水平。而新数据对于帮助科学和医学界理解这项开创性技术至关重要。这项最新的研究证实了基因治疗的安全性和长期的有益影响。”这种长期有效的治疗方案,有望让血友病患者告别终身注射治疗方案,大幅度改善成千上万患者的生活质量。目前,这项基因疗法(Valrox,BMN270)治疗重度A型血友病成人患者的上市申请已向欧盟EMA和美国FDA提交。这是首个血友病基因治疗的上市申请。EMA已受理其营销授权申请(MAA),并将于本月开始加速审批;美国FDA预计将在2月开始审批其生物制品许可申请(BLA)。期待这款开创性的基因疗法早日上市,改变更多血友病患者的命运!