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(shì)

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(gè)學(xué)科與分子生物學(xué)正在廣泛地進(jìn)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(jìn)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(shì)。

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(jìn)、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(lái)推動(dòng)。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)在基本解決常見(jiàn)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(guān)走向微觀(guān)，從細(xì)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(shì)。

1 醫(yī)學(xué)診斷中的放大鏡——PCR技術(shù)

群體性疾病在我國(guó)多次爆發(fā)——甲型H1N1流感、H7N9型禽流感等，給社會(huì)造成了一定的恐慌。這一方面是由于疾病的自身特點(diǎn)，另一方面是由于缺少快速有效的檢測(cè)手段。換句話(huà)說(shuō)，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(kuò)大到數(shù)百萬(wàn)倍，從而進(jìn)行病原微生物的診斷。在這個(gè)過(guò)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(xiàng)應(yīng)用，該技術(shù)還用于產(chǎn)前診斷、癌基因檢測(cè)與診斷以及親子鑒定中。PCR技術(shù)發(fā)展迅速，特別是實(shí)時(shí)熒光定量PCR的出現(xiàn)，可以更加快速地得到準(zhǔn)確檢驗(yàn)結(jié)果。研究表明，用實(shí)時(shí)熒光定量PCR的方法來(lái)檢測(cè)骨髓移植患者體內(nèi)的巨細(xì)胞病毒感染比傳統(tǒng)方法更敏感。此外，該方法還可以對(duì)HIV、乙肝、丙肝、人乳頭瘤病毒等病毒性病原體進(jìn)行準(zhǔn)確的定量檢測(cè)[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(shí)驗(yàn)室中，還可以像血糖儀一樣出現(xiàn)在人們的生活中。

2 人類(lèi)基因組計(jì)劃——了解人類(lèi)的“藍(lán)圖”

人類(lèi)基因組計(jì)劃從DNA角度揭示了人類(lèi)的“藍(lán)圖”——23對(duì)染色體，31.647億堿基，3萬(wàn)左右的基因。通過(guò)將患者的DNA與“藍(lán)圖”進(jìn)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(jìn)行常見(jiàn)疾病的遺傳風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)以及個(gè)體化用藥指導(dǎo)等。這是因?yàn)槿祟?lèi)“藍(lán)圖”能告訴科學(xué)家正?；蛟谝欢l件下表達(dá)的全基因的時(shí)空?qǐng)D。通過(guò)這個(gè)“藍(lán)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(shí)間的表達(dá)情況。有了正常的人類(lèi)“藍(lán)圖”，就可以知道特定生理?xiàng)l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(dá)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(guó)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(wú)菌隔離帳里?？茖W(xué)家將她缺乏的酶的基因通過(guò)基因治療方法導(dǎo)入其基因組中，彌補(bǔ)了遺傳缺陷，經(jīng)過(guò)治療，其免疫功能日趨健全，最終過(guò)上了正常人的生活。1995年，全球有100多個(gè)基因治療臨床方案，到了2004年這一數(shù)據(jù)增加到了987個(gè)。經(jīng)過(guò)醫(yī)生和科學(xué)家對(duì)基因治療中的關(guān)鍵基礎(chǔ)問(wèn)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(guó)在基因治療基礎(chǔ)研究和臨床試驗(yàn)方面與國(guó)際并行，對(duì)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(kāi)展了基因治療基礎(chǔ)和臨床試驗(yàn)研究，并建立了國(guó)家“863”計(jì)劃生物領(lǐng)域病毒基因載體研發(fā)基地，主要開(kāi)展腺伴隨病毒載體研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。

4 長(zhǎng)生不老，可能不是傳說(shuō)

人類(lèi)的壽命也掌握在人類(lèi)基因組的“藍(lán)圖”之中。在人類(lèi)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(xiàn)蟲(chóng)中具有同源基因，如果破壞該基因，線(xiàn)蟲(chóng)的壽命延長(zhǎng)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(huì)延長(zhǎng)壽命，而在人類(lèi)基因組中就含有這些基因，但其卻沒(méi)有發(fā)揮功能，通過(guò)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(xì)胞凋亡研究取得突破性進(jìn)展，特別是人類(lèi)線(xiàn)粒體基因組序列測(cè)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(xiàn)粒體影響壽命的假說(shuō)指出，線(xiàn)粒體DNA發(fā)生劇烈變化——凋亡，會(huì)影響壽命[4]。這將是人類(lèi)長(zhǎng)壽研究的新熱點(diǎn)。

5 有了干細(xì)胞，人類(lèi)就可以像機(jī)器人更換零件一樣更換器官

干細(xì)胞是人體組織、器官的細(xì)胞之祖，換句話(huà)說(shuō)，這種細(xì)胞可以分化為各種人類(lèi)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(dòng)物的器官，都可能發(fā)生排異——這些“零件”并不是那么配套。運(yùn)用分子生物學(xué)技術(shù)，將患者細(xì)胞轉(zhuǎn)化為干細(xì)胞，再使干細(xì)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(guó)首次將3D打印拓展到人類(lèi)胚胎干細(xì)胞上，并使得打印的胚胎干細(xì)胞仍保持細(xì)胞活性，也就是說(shuō)不遠(yuǎn)的將來(lái)，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)?lái)了榮耀，也為該公司帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益?！岸嗬边@只克隆羊價(jià)值50萬(wàn)英鎊——因?yàn)槠溲蚰讨泻心軌蛑委熌倚岳w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(guò)31歲，且生前備受煎熬——體內(nèi)產(chǎn)生的粘稠的液體會(huì)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(bǔ)充了營(yíng)養(yǎng)。

7 分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

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(jìn)——中心法則，基因重組，表達(dá)調(diào)控，蛋白質(zhì)翻譯后加工、折疊、組裝、轉(zhuǎn)運(yùn)，生物大分子相互作用、識(shí)別、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)等界碑式的工作搭建了分子生物學(xué)“大廈”。人類(lèi)基因組計(jì)劃的完成，標(biāo)志著生命科學(xué)研究轉(zhuǎn)向?qū)θ祟?lèi)生命的探究。要解決人的問(wèn)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(yàn)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(jī)制。正因?yàn)橛辛藞?jiān)實(shí)的基礎(chǔ)研究作后盾，才有效推動(dòng)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(jiàn)且常用的技術(shù)，應(yīng)用于醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)中，縮短了診斷時(shí)間，提高了診斷精確度，為患者爭(zhēng)取了寶貴的治療時(shí)間。人類(lèi)基因組計(jì)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(duì)著治標(biāo)不治本的難題，基因治療給我們帶來(lái)了一線(xiàn)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(wèn)題都是可以解決的。

[1]曹芳芳，徐德順，沈樟.實(shí)時(shí)熒光定量PCR法與常規(guī)PCR法檢測(cè)沙門(mén)菌的比較[J].中國(guó)衛(wèi)生檢驗(yàn)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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