处理即可给出目的基因的结构或表达信息。杂交条件的选择与研究目的有关；多态性分析或基因测序时，每个核苷酸或突变位点都必须检测出来；如果芯片仅用检测基因表达，只需设计出针对基因中的特定区域的几套寡核苷酸即可。表达检测需要较长的杂交时间，更高的样品浓度和低温度，这有利于增加检测的特异性和低拷贝基因检测的灵敏度。突变检测需要鉴别出单碱基错配，需要更高的杂交严谨性和更短的时间。

2.1.3 分子生物学在检验医学中的应用

上个世纪八十年代中期。分子生物学技术闯世。这种以核酸生化为基础的新技术自发现以来，它已经成为医学领域不可离开的最有价值的诊疗手段之一。做为检验医学的最新方法，它已广泛应用于检验学科的各领域之中。分子生物学的核心技术是聚合酶链反应(PCR)，在PCR问世后十几年的应用中它又有了长足的发展，依托该技术衍生出的多种反应模式，如巢式和半巢式PCR、锚定PcR、恒温PcR等，此外探针杂交技术、酶切指纹图分析技术、序列分析、各种核酸定量技术、生物芯片等都已广泛应用于检验的临床和科研工作中。除检测方法的创造和改进外，用于检测的试剂制备，走人了新的里程碑。上世纪末单克隆抗体技术的发展，使检验试剂特别是用于免疫专业上的试剂在质上有了飞跃进步；而依托分子生物学理论提出的基因生物工程技术，使我们对目的基因的克隆、构建、转录、表达成为实验室可实施的技术，极大地提高了检测试剂质量和应用范围。

分子生物学检测方法涉足检验医学的各专业领域。在临床血液学中，血液病特别是白血病的分型，必需依赖分子生物学技术，已成为常规诊疗手段。而萁它出血性疾病为血友病的基因家系研究和优生预测在我国取得让世人瞩目的成绩。在妊床生物化学中，酶类基因的调控，一些与人体生化反应有关的物质的甲基及其在疾病发生中的作用等均成为研究的热点问题。在临床微生物中，更是分子生物学最重要的用武之地，分子生物学的应用可谓百花齐放。对于～些难于捕捉的病原微生物及新病原微生物的确认，分子生物学技术打开了识别它们的禁区，微生物的亚群分析对临床治疗和监测提供了有应用价值的信息，涉及微生物种类之广泛，应用之有效，信息之有时均达到前所未有的高度。在临床免疫方面，涉及参与大体免疫反应的基因调节，人体各类自身免疫病在基因水平上的病因分析及调控表达都是分子生物学参与免疫检测的契台点。总之，分子生物学技术在检验各专业学科中应用的广泛程度是任何技术所不能比拟的。

2.1.4 分子生物学技术在病理诊断及研究中的应用

目前，分子生物学技术广泛应用于医学各学科。应用到以病变组织或细胞的形态学观察为主的传统的病理学后，使得的病理学研究和诊断深入到基因水平，从遗传学的角度揭开疾病的本质，为科研和临床辅助诊断做出了巨大的贡献。荧光原位杂交(fluorescencein situ hybridization，FISH)在病理中的应用是应用荧光素等标记的探引与组织细胞中待测核酸反应形成杂交体，用荧光显微镜或激光共聚焦显微镜观察信号表达．主要用于分裂中期或分裂间期细胞核的染色体分析。FISH技术灵敏性高，克服了免疫组化中假阳性高的问题。

2.1.5 蛋白质芯片在病理中的应用

蛋白质芯片，又称蛋白质阵列或蛋白质微阵列，是指以用标记了荧光的蛋白质或其他分子作用于以蛋白质分予作为配基，有序同定在同相载体表面形成的微阵列，经荧光扫描等测定芯片上各点的荧光强度，来分析蛋白质之间或蛋白与其它分子之问的相互作用。这是一种高通最、高灵敏度、高特异性且微型化的蛋白质分析技术，对疾病的早期病理诊断有一定的作用。

2.2分子生物学在药学中的应用

2.2.1 基因芯片用于药物筛选

如何分离和鉴定药物的有效成分是目前新药开发遇到的重大障碍，基因芯片技术是解决这一障碍的有效手段，它能够大规模地筛选，在药物和基因之间架起一座桥梁，从基因水平解释药物的作用机制，即可以利用基因芯片分析用药前后机体的不同组织、器官基因表达的差异，从而发现一组病症相关基因和药物效应基因作为药物筛选靶标。如果用mRNA构建 cDNA表达文库，然后用得到的肽库制作肽芯片，则可以从众多的药物成分中筛选到起作用的部分物质。如果用 cDNA作为探针的基因芯片，则可进行反义寡核苷酸类药物的筛选。或者，利用RNA ，单链 DNA有很大的柔性，能形成复杂的空间结构，更有利与靶分子相结合，可将核酸库中的 RNA或单链 DNA固定在芯片上，然后与靶蛋白孵育，形成蛋白质 RNA或蛋白质DNA 复合物，可以筛选特异的药物蛋白或核酸，因此基因芯片技术和 RNA库的结合在 药物筛选中将得到广泛应用。

2.2.2 生物工程与生物制药

分子生物学理论和技术的发展极大地推动了药物的研制。在传统的化学药物和中草药之外，形成了生物制药这一新兴领域，生物工程的几大领域均在生物制品方面取得了巨大进展。

目前世界采用基因工程技术制备的多肽药物已打100种以上，如人胰岛素、人生长激素、干扰素、白介素、集落刺激因子等。蛋白质工程在过去主要采用化学方法对纯化蛋白质进行结构改造，制备出有特殊功能的蛋白质，现在主要应用基因工程技术，从改造目的基因的结构入手，在受体细胞中表达不同结构的蛋白质。微生物工程又称为发酵工程，是利用微生物特定性状，使微生物产生有用物质或直接用于工业化生产的技术。用重组DNA技术创造抗生素新品种已获得进展。运用重组DNA技术不仅可以创造新的抗生素而且可以提高产量。

2.2.3 蛋白质组学在药学研究中的应用

2.2.3.1蛋白质组学识别和验证药物作用的靶点

新药研究是一个不断推陈出新的过程，新的药物作用靶点就是体现其新颖性的标志之一。如果以人类主要的 100-150种疾病进行粗略估计，人体内可能存在的药物靶点约有 3000-15000个，而统计结果显示，目前的药物靶点不到 500个，这说明还有大量的未知靶点等待我们去开发。大多数药物靶点都是在生命活动中扮演重要角色的蛋白质，如酶，受体，激素等。通过蛋白质组学的方法比较疾病状态和生理状态下蛋白质表达的差异，就有可能找到有效的药物作用靶点。蛋白质组学探索药物的耐药机制，抗生素自问世以来，使传染性疾病的死亡率大大降低，挽救了无数人的生命。但是，越来越多的病原微生物出现耐药性，给药物特别是抗生素的应用提出了严峻的考验。病原微生物、肿瘤细胞和机体的耐药性的形成与多种蛋白质改变的关系更为密切，因而研究给药后敏感细胞株和耐药细胞株差异表达的蛋白质对于了解药物的耐药机制显得尤为重要。

2.2.3.2 蛋白质组学用于药物作用强度及药物毒理学研究

新药的主要药效学评价的目的是明确受试化合物的作用强度和特点，与已知药物相比有何特点，是否值得进一步评价。通常要求作出药物的量效关系曲线，求出半数有效量（ED50）再与已知的同类药比较。如果用蛋白质的表达水平来替代效应参数，将会使这一标准更加精确有效。蛋白质组学的另一应用就是研究药物毒理学，方法是比较正常细胞和给药后细胞的蛋白质表达丰度的变化。经典实验是在研究环孢素A（cycloporine A，CsA）的肾脏毒性时，

[5]

用CsA处理小鼠后，在2-DE图谱上发现其肾脏蛋白中一种钙结合蛋白下调，而生理状态下，这种钙结合蛋白参与钙离子的结合和转运。当它在肾脏的表达丰度减弱时，就会导致肾小管钙化，影响其他物质的代谢，产生肾脏毒性。目前，蛋白质组学用于研究药物引起肝肾

[6][7]

毒性的作用机制的例子不胜枚举，fountoulakis等和ruepp等就分别研究了对乙酰氨基酚的肝脏毒性机制。经过初步研究，已有学者尝试用特异表达的蛋白质作为信号分子来研究药

[8]

物产生肝毒性的分子机制。

第三章 应用前景

如此繁多的纳米材料及纳米产品将被纳米技术拓宽应用领域，同时也为提高生物医药技术、寻找和开发生物医药材料、合成理想的药物提供了充足的技术保证。未来发展目标是根据需要组合原子或分子制造植物和动物，将极大地冲击以至改变人类传统的生活和生产方式。

生物纳米材料应用分子生物学。生命有机体给了人们以启示，通过细菌的不断繁殖，可以看到，只要给予空间和一些普通的物质(如垃圾)。分子体系就能复制出它们本身。这就使我们想到，一个能收集原子并按照指令把它们装配起来的装置也可能再生。这也许需要一台计算机对它发出指令，还需要一盘程序带来贮存这些指令，然而它自身就会复制出一台一模-样的计算机和程序带，从而复制出整个装置来。每复制一次，再生体就增加一倍。这种几何级数的增加．只要几个小时至几天，一个极其微小的再生体就可能把1吨原料及某些燃料变成1吨几乎能制造万物的总装配机。这些机器可能进一步用来制造其它产品，如小型计算机，高强度金刚石纤维．工业用合成肌肉．供打碎岩石和分离纯金属用的分子机器等。生物学家已经利用分于机器研究细胞，他们还用酶帮助鉴定化学药物，用抗体标示蛋白质，利用病毒注射器把DNA引入到细菌里去。随着分子机器和计算机的更新换代、快速发展，生物化学家将不再只是把细胞打碎，他们将进行细胞的修补工作，用显微镜观察并进行试验。在研究细胞的结构和功能的基础上，总有一天，生物学家将能给人体中的几万种分子都编出目录，并画出成百种细胞的结构图来。

纵观现代医药学分子生物技术及产业的发展，其前景是美好的。专家预测．伴随人类基因组计划的进程．现代生物技术将台使现代医学在高技术的平台基础上飞速发展．像当年工业革命一样．使人类的生括发生根本性的变化。2l世纪是分子生物学继续发展的阶段．还有不少技术热点正在成熟．如用转基因动植物来生产生物工程产品；基于基因芯片技术中缩微芯片实验室等；随著分子生物技术研究的不断进步和应用，随着多学科变叉大科学时代的到来，分子生物技术将日益完善。可以预见．在未来的几年或几十年内，分子生物技术将改变医学的研究方式．革新医学诊断和治疗，从而进一步促进人类健康水平的提高。

参考文献

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7. 8.

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Fountoulakis M, Berndt P, Bolesterli UA.Two-dimensional database of mouse liver proteins：changes in hepatic protein levels following treatment with acetaminophen or its nontoxic regioisomer 3-acetamidophenol. Electrophoresis,2000,1(11):2148-61.

Ruepp SU, TongeRP,Shaw J.genomics and proteomics analysis of acetaminophen toxicity in mouse liver. Toxicol Sci,2002,65(1):135-50

Man WJ, WhiteIR, Bryant. Protein expression analysis of drug-mediated hepatotoxicity in the Sprague-Dawley rat. Proteomics,2002,2(11):1577-85