分子生物學在醫學中的應用

1. 分子生物學的概述 
    分子生物學（molecular biology)是在分子水平研究生命現象、生命本質、生命活動及其規律的一門生命學科，是生物學的一個分支。分子生物學技術問世于20世紀80年代中期。這種以核酸、蛋白質等生物大分子為研究對象的新技術自發現以來，已經逐步成為醫學領域不可或缺的診療手段之一[1]。分子生物學的發展為人類認識生命帶來了新的機會，也為人類利用和改造世界開創了廣闊前景。     20世紀末數理科學在生物學領域廣泛滲透,在結構基因組學,功能基因組學
和環境基因組學逢勃發展形勢下,分子診斷學技術將會取得突破性進展[ 2 - 5]
 ,也給檢驗醫學帶來了嶄新的領域,為學科發展提供了新的機遇。 2. 聚合酶鏈式反應（PCR）在醫學中的應用     PCR 的基本原理是利用雙鏈D N A 分子堿基配對的原則和在一定的條件下可以無限復制的規律, 將被檢測樣品中極微量的基因材料進行大幅度地擴增, 以提高檢測試驗的靈敏度。 
    PCR是一種體外酶促合成特異DNA片段的方法，是分子生物學中zui常用的技術。典型的PCR由①高溫變形、②低溫退火、③適溫延伸三個步驟，作為一個循環周期，多次循環反應，使目的DNA得以迅速擴增。PCR不僅可以用于基因的分離、克隆和核苷酸序列分析等，還可以在突變體和重組體的構建上靈活應用，以及基因表達調控的研究，基因多態性的分析，腫瘤機制的探索，遺傳病和傳染病的診斷等諸多方面。在其衍生出的新PCR技術（定時定量PCR、原位PCR技術等），與傳
統的技術相比都具有靈敏度高、操作簡單、省時省力等特點[6]
。 3. 分子蛋白組學在醫學檢驗中的應用 
    當前有關分子蛋白質組學的大量研究成果喜人,但一大部分結論是眾說紛紜、甚至是互相矛盾。一些經典的腫瘤標志物卻無法在當前以表面增強激光解析離子化- 飛行時間質譜( SELD I -TOF - MS)技術為代表的蛋白質組學技術中體現出來。可能存在以下幾方面的問題。一方面是SELD I - TOF - MS技術自身的限制性,包括敏感性、重復性以及使用當前設備對每個峰值蛋白確認的局限性;另一方面是實驗設計及對照組選擇是否恰當,某個蛋白組模式反映的是腫瘤的特異性,還是炎癥反應,或是代謝紊亂等無法定論;另一方面是不同實驗室結果可比性、標本處理過程的差異無法探究。只有這些問題得到解決, SELD I - TOF -MS技術在檢驗醫學中才能發揮革命性作用。 4. 原位分子雜交技術在醫學中的應用 
    邵氏分子雜交技術已被廣泛應用于細菌和病毒性疾病的鑒別診斷。原位分子雜交是一種可以檢測組織切片和細胞涂片中完整細胞內特異性D N A 或R N A 的新技術。此技術在病理學診斷上有廣泛的實用性, 包括病毒感染的檢測,特異性染色體的鑒別和腫瘤基因的檢查等。原位分子雜交與邵氏分子雜交相比較, 具有自己獨特的優點。*, 原位分子雜交可用常規石臘切片作檢材, 不要求新鮮組織。甚至長期存檔的石臘組織塊也能使用。第二, 方法簡單, 可以省略核酸提取、限制性D N A 內切酶處理、電泳分離等復雜步驟。第三, 可以在普通顯微鏡下直接觀察細胞的類型和細胞內分子雜交的位點。原位分子雜交技術已成功地應用病毒病的診斷, 包括單純疤疹病毒、乙肝病毒、愛滋病毒和E B 病毒等。分子雜交檢測證明, EB病毒與Bu rkit 氏淋巴瘤、何杰金氏病、毛發樣細胞白血病有關。原位分子雜交可以檢測男性細胞核中Y 染色體, 女性病人接受男性骨髓移植,在單核細胞系統中查見Y 染色體是骨髓移植成功的表示. 男性慢性骨髓性白血病病人接受女性骨髓移殖, 在患者骨髓細胞中查見Y 染色體, 則是白血病殘存的跡象。人類正常細胞中存在腫瘤前基因, 腫瘤前基因活化后可導致腫瘤細胞的發生。活化腫瘤基因常常伴隨著m R N A 含量的增加, .ljm RNA 的含量則可以用原位分子雜交的方法測出。原位分子雜交技術簡單、操作方便, 費用低廉, 靈敏度高, 特異性強, 有助于檢查出少數的腫細胞和其他有病變的細胞, 具有良好的實用性。 
5. 分子生物技術在醫學制藥中的應用 
分子生物技術發展的一個重要方向是醫學制藥的研究與開發。與傳統的化學合成制藥相比, 它不僅具有針對性強、療效好、副作用較小的優點, 同時對蛋白質藥物改造、提高療效、降低毒性、提高穩定性具有重要作用, 并且能夠利用生物系統, 將自然界中存在的含量極低的有效生物活性物質進行大規模生產以及建立起、快速、準確、簡便的分子診斷技術和開發出新藥, 更重要的是可以預防和治療一些應用傳統治療方法無法克服的疾病。目前這一領域的應用主要包括以下幾個方面: 生產基因工程藥物; 生產發酵工程藥物; 生產核酸類藥物; 利用生物系統加工天然藥物; 從海洋生物中純化提取藥物。 6. 分子生物技術在醫學中的應用前景 
    縱觀現代醫學分子生物技術及產業的發展, 其前景是美好的。 伴隨人類基因組計劃的進程, 現代生物技術將會使現代醫學在高技術的平臺基礎上飛速發展, 像當年工業革命一樣, 使人類的生活發生根本性的變化。21 世紀是分子生物學繼續發展的階段,還有不少技術熱點正在成熟, 如用轉基因動植物來生產生物工程產品; 基于基因芯片技術中縮微芯片實驗室等; 隨著分子生物技術研究的不斷進步和應用, 隨著多學科交叉大科學時代的到來, 分子生物技術將日臻完善。可以預見, 在未來的幾年或幾十年內, 分子生物技術將改變醫學的研究方式, 革新醫學診斷和治療, 從而進一步促進人類健康水平的提高。