生物組學(xué)技術(shù)全文(5篇)

一、生物工程技術(shù)的基本特征

生物工程技術(shù)也稱生物工程，它是在分子生物學(xué)基礎(chǔ)上建立的、為創(chuàng)建新的生物類型或新生物機能的實用技術(shù)，是現(xiàn)代生物科學(xué)和工程技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。具體而言，生物工程技術(shù)包括轉(zhuǎn)基因植物、動物生物工程技術(shù)、農(nóng)作物的分子育種技術(shù)、納米生物工程技術(shù)、重要疾病的生物治療等；基因操作技術(shù)包括人類功能基因組研究、重要動植物功能基因組研究等；生物信息技術(shù)包括生物信息的獲取與開發(fā)、加工與利用，以及結(jié)構(gòu)基因組和蛋白質(zhì)組學(xué)研究、藥物篩選、小分子藥物設(shè)計等；創(chuàng)新藥物和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)上，將重點建立完善的藥物篩選體系、研制重要藥物品種、實驗室建設(shè)、藥物制劑技術(shù)等。生物工程技術(shù)有五個方面的特征：

1.大科學(xué)工程研究方式的出現(xiàn)。20世紀(jì)八十年代中期開始的基因組的研究，使得生物工程技術(shù)的研究從作坊式轉(zhuǎn)而進(jìn)入了大科學(xué)的運作方式?；蚪M研究以人類基因組為代表，其研究對象是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，要在整體上破譯遺傳信息，不可能用以前零敲碎打的方式，而是采用了其他學(xué)科的一些運作方式，包括大規(guī)模、高通量、信息化的工業(yè)運作方式。由于人類基因組計劃對產(chǎn)業(yè)的巨大帶動作用，引起實業(yè)界濃厚的投資興趣，投資量逐年遞增。

2.精細(xì)分析和廣闊綜合的統(tǒng)一。生物工程技術(shù)在分子、細(xì)胞、組織、器官、整體乃至群體的多層次、全方位研究，以及生物工程技術(shù)與數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、信息科學(xué)的前所未有的整合，使得很多生命系統(tǒng)復(fù)雜問題的解決出現(xiàn)了可能。

3.科學(xué)進(jìn)步和技術(shù)革命互為因果。生物工程技術(shù)的每一次突破，都與技術(shù)革命相關(guān)，科學(xué)與技術(shù)之間的界限也是越來越模糊了。

4.基礎(chǔ)與應(yīng)用的結(jié)合。生物工程技術(shù)與醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)有著不可分割的聯(lián)系，是這些應(yīng)用學(xué)科的基礎(chǔ)，也能從應(yīng)用學(xué)科中獲取基礎(chǔ)研究的源頭活水。很多重大社會需求的問題會構(gòu)成揭示自然規(guī)律的一些重大科學(xué)工程的出發(fā)點，如對艾滋病、腫瘤、人口控制、抗病蟲植物等方面的研究。

5.產(chǎn)業(yè)化的速度大大加快。各種生物工程技術(shù)的發(fā)展，使得生物工程技術(shù)基礎(chǔ)研究到實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的距離較之以往大大縮短。

一、生物工程技術(shù)的基本特征

生物工程技術(shù)也稱生物工程，它是在分子生物學(xué)基礎(chǔ)上建立的、為創(chuàng)建新的生物類型或新生物機能的實用技術(shù)，是現(xiàn)代生物科學(xué)和工程技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。具體而言，生物工程技術(shù)包括轉(zhuǎn)基因植物、動物生物工程技術(shù)、農(nóng)作物的分子育種技術(shù)、納米生物工程技術(shù)、重要疾病的生物治療等；基因操作技術(shù)包括人類功能基因組研究、重要動植物功能基因組研究等；生物信息技術(shù)包括生物信息的獲取與開發(fā)、加工與利用，以及結(jié)構(gòu)基因組和蛋白質(zhì)組學(xué)研究、藥物篩選、小分子藥物設(shè)計等；創(chuàng)新藥物和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)上，將重點建立完善的藥物篩選體系、研制重要藥物品種、實驗室建設(shè)、藥物制劑技術(shù)等。生物工程技術(shù)有五個方面的特征：

1.大科學(xué)工程研究方式的出現(xiàn)。20世紀(jì)八十年代中期開始的基因組的研究，使得生物工程技術(shù)的研究從作坊式轉(zhuǎn)而進(jìn)入了大科學(xué)的運作方式?；蚪M研究以人類基因組為代表，其研究對象是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，要在整體上破譯遺傳信息，不可能用以前零敲碎打的方式，而是采用了其他學(xué)科的一些運作方式，包括大規(guī)模、高通量、信息化的工業(yè)運作方式。由于人類基因組計劃對產(chǎn)業(yè)的巨大帶動作用，引起實業(yè)界濃厚的投資興趣，投資量逐年遞增。

2.精細(xì)分析和廣闊綜合的統(tǒng)一。生物工程技術(shù)在分子、細(xì)胞、組織、器官、整體乃至群體的多層次、全方位研究，以及生物工程技術(shù)與數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、信息科學(xué)的前所未有的整合，使得很多生命系統(tǒng)復(fù)雜問題的解決出現(xiàn)了可能。

3.科學(xué)進(jìn)步和技術(shù)革命互為因果。生物工程技術(shù)的每一次突破，都與技術(shù)革命相關(guān)，科學(xué)與技術(shù)之間的界限也是越來越模糊了。

4.基礎(chǔ)與應(yīng)用的結(jié)合。生物工程技術(shù)與醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)有著不可分割的聯(lián)系，是這些應(yīng)用學(xué)科的基礎(chǔ)，也能從應(yīng)用學(xué)科中獲取基礎(chǔ)研究的源頭活水。很多重大社會需求的問題會構(gòu)成揭示自然規(guī)律的一些重大科學(xué)工程的出發(fā)點，如對艾滋病、腫瘤、人口控制、抗病蟲植物等方面的研究。

5.產(chǎn)業(yè)化的速度大大加快。各種生物工程技術(shù)的發(fā)展，使得生物工程技術(shù)基礎(chǔ)研究到實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的距離較之以往大大縮短。

摘要:上世紀(jì)末，分子生物學(xué)迎來爆發(fā)式發(fā)展，日趨成熟的基因克隆技術(shù)也是將人類社會帶入后基因時代，隨之流行的就是分子診斷技術(shù)，該技術(shù)涉在遺傳診斷、檢驗、疾病診斷、評估等方面都是發(fā)揮了重要的參考價值。而本文就是在此基礎(chǔ)上，探究了分子生物學(xué)技術(shù)是如何應(yīng)用在醫(yī)學(xué)檢驗中的，并總結(jié)了其現(xiàn)存的問題和對該技術(shù)的未來展望。

關(guān)鍵詞:分子生物學(xué)技術(shù);應(yīng)用;醫(yī)學(xué)檢驗

分子生物學(xué)技術(shù)(MMBT)對于當(dāng)今的人們并不陌生，它是以核酸、蛋白質(zhì)等分子研究為主的一門學(xué)科。自1953年DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型提出后，該技術(shù)進(jìn)入大眾視野，備受關(guān)注，也給我們突破傳統(tǒng)生物學(xué)的局限提供了無限的可能，對于遺傳研究拓展作用顯著，為我們認(rèn)識生命提供了更多可能性。總體來講，分子生物學(xué)技術(shù)也是進(jìn)一步的促進(jìn)了現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，二者相輔相成。下面本文就闡述了其在醫(yī)學(xué)檢驗中的一些應(yīng)用。

一、PCR技術(shù)的應(yīng)用

聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)是一種于生物體外合成DN段的技術(shù)，其主要的循環(huán)模式就是高溫變性、低溫退火、適溫延伸?，F(xiàn)今，全球每年借助PCR技術(shù)診斷病人幾千萬。其重要程度可見一般，就目前而言，PCR技術(shù)在醫(yī)學(xué)的各領(lǐng)域都有應(yīng)用，像免疫學(xué)、腫瘤學(xué)、遺傳學(xué)等已經(jīng)必不可少，而且PCR技術(shù)可以保證樣品的檢測更加的可靠、準(zhǔn)確，省時省力節(jié)約資本，經(jīng)濟效益顯著。相比于醫(yī)學(xué)檢驗傳統(tǒng)的培養(yǎng)檢測，實時熒光定量、連接酶鏈反應(yīng)等靈敏度更高、特異性更好，所以應(yīng)用也更加廣泛。

二、分子生物遺傳器的應(yīng)用

分子生物傳感器是傳感、分子生物診斷相結(jié)合的產(chǎn)物?？山柚锕潭夹g(shù)，利用相應(yīng)的識別元件與待測物特異性反應(yīng)，而最后通過換能器就可輸出結(jié)果，這樣定量和定性分析就可以同時進(jìn)行，即快捷又準(zhǔn)確。并且該技術(shù)的應(yīng)用范圍很廣，像小分子物質(zhì)、核酸、微蛋白等都可檢測。近兩年，隨著分子生物學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，高精密度的生物傳感器也是層出不窮，他們的出現(xiàn)使臨床病原微生物檢測更加的簡便快捷高效，當(dāng)然性價比也是更高。目前常見的傳感器主要有壓電、光學(xué)、電化學(xué)等生物傳感器，這其中在病原微生物檢測中光學(xué)應(yīng)用最多，并且結(jié)合了表面、熒光等技術(shù)的光學(xué)生物傳感器還可以快速檢測毒素、污染物等，應(yīng)用十分較廣。

1生物醫(yī)學(xué)材料的發(fā)展歷程

20世紀(jì)初，第一次世界大戰(zhàn)以前所使用的材料為第一代生物醫(yī)學(xué)材料。代表材料有石膏、金屬、橡膠以及棉花等物品。這一代的材料大都已被現(xiàn)代醫(yī)學(xué)所淘汰。第二代生物醫(yī)學(xué)材料的發(fā)展是建立在醫(yī)學(xué)、材料科學(xué)(尤其是高分子材料學(xué))、生物化學(xué)、物理學(xué)以及大型物理測試技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上的，研究人員也多由材料學(xué)家和醫(yī)生來擔(dān)任。代表材料有經(jīng)基磷灰石、磷酸三鈣、聚經(jīng)基乙酸、聚甲基丙烯酸輕乙基醋、膠原、多膚、纖維蛋白等。這類材料與第一代生物醫(yī)學(xué)材料一樣，其研究思路仍舊是從改善材料本身的力學(xué)性能和生化性能，使其在生理環(huán)境下能夠長期地替代生物組織。第三代生物醫(yī)學(xué)材料川是一類具有促進(jìn)人體自身修復(fù)和再生作用的生物醫(yī)學(xué)復(fù)合材料。它是在生物體內(nèi)各種細(xì)胞組織、生長因子、生長抑素及生長機制的結(jié)構(gòu)和性能的基礎(chǔ)上建立的叫，由具有生理“活性”的組元及控制載體的“非活性”組元構(gòu)成，有較理想的修復(fù)再生效果。它通過材料之間的復(fù)合、材料與活細(xì)胞的融合、活體組織和人工材料的雜交等手段，賦予材料特異的靶向修復(fù)、治療和促進(jìn)作用，從而使病變組織大部分甚至全部由健康的再生組織取代。骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bonemorphogenetieprotein，BMP)材料是第三代生物醫(yī)學(xué)材料中的代表。表1列出了近年來生物陶瓷復(fù)合材料的發(fā)展情況〕。

2生物醫(yī)學(xué)材料的分類

2.1生物醫(yī)學(xué)金屬材料(biomedicalmetallicmeterials)

生物醫(yī)用金屬材咪斗通常采用合金或欽金，具有很高的機械強度和抗疲勞特性，是臨床應(yīng)用最廣泛的承力植人材料川，主要有鉆合金(C。一Cr一Ni)、欽合金(Ti一6AI一4V)和不銹鋼的人工關(guān)節(jié)和人工骨〔7口。鎳欽形狀記憶合金具有形狀記憶特性和智能性，可用于矯形外科、心血管外科等。

2.2生物醫(yī)學(xué)高分子材料(biomediealpolymer)

生物醫(yī)學(xué)高分子材料有天然和合成兩種，其中合成高分子材料發(fā)展較快。合成的軟性材料常用作人體軟組織(如血管、食道和指關(guān)節(jié)等)的代用品;合成的硬性材料則用作人工硬腦膜、人工心臟瓣膜的球形閥等;液態(tài)的合成材料(如室溫硫化硅橡膠)可作為注人式組織修補材料閣。

1國外大學(xué)生物醫(yī)學(xué)跨學(xué)科組織建設(shè)與管理

縱觀當(dāng)今生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域跨學(xué)科組織，公認(rèn)的跨學(xué)科研究和教育的先驅(qū)和典范當(dāng)數(shù)美國哈佛大學(xué)與麻省理工學(xué)院(MIT)合作成立的“哈佛-MIT健康科學(xué)技術(shù)學(xué)部”(TheHarvard-MITDivisionorHealthSciencesandTechnology，HST)，現(xiàn)又稱為懷特健康科學(xué)技術(shù)學(xué)院［2］。HST是哈佛大學(xué)和MIT在生物醫(yī)藥工程等學(xué)科方面進(jìn)行合作而成立的跨學(xué)科組織。哈佛大學(xué)充分利用MIT交叉學(xué)科的優(yōu)勢，以通過跨領(lǐng)域合作改善人類健康為研究宗旨，主要在生物醫(yī)學(xué)成像、生物醫(yī)學(xué)信息與綜合生物學(xué)、再生和機能生物醫(yī)學(xué)技術(shù)等研究領(lǐng)域進(jìn)行合作。這些領(lǐng)域的合作研究將對生物和健康知識的進(jìn)步發(fā)揮出至關(guān)重要的作用。MIT自20世紀(jì)60年代進(jìn)入大規(guī)模的跨學(xué)科研究時代，如今已擁有70余個跨學(xué)科研究中心和研究組織，如雷達(dá)研究組織、HST、計算機系統(tǒng)生物學(xué)研究所(ComputationalandSystemBiologyInitiative，CSBi)等［3］，并在5個學(xué)院內(nèi)部以及學(xué)院之間構(gòu)成不同形式、不同層次相互交叉的跨學(xué)科研究體系，為美國重大戰(zhàn)略性科學(xué)和技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)。其中，2003年成立的CSBi，作為MIT最具代表性的虛擬跨學(xué)科組織，是MIT最大的跨學(xué)科組織之一，其教育與科研成果在美國乃至全世界都達(dá)到了領(lǐng)先地位。CSBi主要通過特定的技術(shù)平臺把MIT的三個關(guān)鍵學(xué)科領(lǐng)域，即生物學(xué)、計算機科學(xué)和工學(xué)三者交叉融合而展開大型跨學(xué)科項目合作研究，運用跨學(xué)科研究方法對復(fù)雜的生物現(xiàn)象進(jìn)行系統(tǒng)分析與計算機建模，同時培養(yǎng)相關(guān)領(lǐng)域跨學(xué)科人才。在世界大學(xué)跨學(xué)科研究領(lǐng)域，美國斯坦福大學(xué)“Bio-X”研究中心(又名“Bio-X”跨學(xué)科研究計劃)，已經(jīng)成為跨學(xué)科研究的典范，尤其是開啟了生物學(xué)交叉學(xué)科研究的一個新時代，在生命科學(xué)跨學(xué)科研究領(lǐng)域已成為一個著名“品牌”［4］。

美國斯坦福大學(xué)“Bio-X”研究中心創(chuàng)立于1998年的一個跨學(xué)科研究和教育項目，主要涉及生物工程、生物醫(yī)學(xué)、生物科學(xué)三大領(lǐng)域，跨越文理學(xué)院、工程學(xué)院和醫(yī)學(xué)院三大學(xué)院。其實質(zhì)就是一個由生命科學(xué)與數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)、工程學(xué)、醫(yī)學(xué)、計算機科學(xué)等學(xué)科的多學(xué)科交叉研究機構(gòu)［5］。Bio-X研究中心將基礎(chǔ)、應(yīng)用和臨床科學(xué)中的邊緣研究結(jié)合在一起，進(jìn)行從分子到機體各個層次的生物物理學(xué)研究，以實現(xiàn)生物工程、生物醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)等領(lǐng)域新的發(fā)現(xiàn)和技術(shù)創(chuàng)新。發(fā)展至今，研究中心已取得包括成功破譯人類遺傳基因密碼，發(fā)展觀測人體細(xì)胞在人體中如何活動的技術(shù)等眾多的開創(chuàng)性成果，使硅谷的這所名牌大學(xué)在科學(xué)發(fā)現(xiàn)和教學(xué)方面處于領(lǐng)先地位。在歐洲，英國1990年已設(shè)立了包括牛津的分子科學(xué)與分子醫(yī)學(xué)等17個研究中心［6］。2001年，牛津大學(xué)和劍橋大學(xué)牽頭成立了由英國政府的工程和物理科學(xué)研究委員會、生物科學(xué)技術(shù)研究委員會、醫(yī)學(xué)研究委員會和國防部共同組成的納米技術(shù)跨學(xué)科研究伙伴機構(gòu)(IRC)，開展了前沿生物納米技術(shù)方面的研究。德國慕尼黑工業(yè)大學(xué)(TUM)以工程、自然科學(xué)、生命與食品科學(xué)、醫(yī)學(xué)與運動科學(xué)等優(yōu)勢領(lǐng)域，建立了與生命科學(xué)、營養(yǎng)和食品科學(xué)、生命技術(shù)學(xué)、生物信息學(xué)和醫(yī)學(xué)等學(xué)科的強有力的跨學(xué)科合作。

縱觀世界一流大學(xué)跨學(xué)科組織建設(shè)與管理，具有以下共性特點:①政府、學(xué)校宏觀政策的支持是跨學(xué)科組織發(fā)展的保障基石。如美國國家科學(xué)院協(xié)會2004年發(fā)表了《促進(jìn)交叉學(xué)科研究》報告;哈佛大學(xué)就曾明文對該校跨學(xué)科動議項目的政策扶持作了規(guī)定。②組織結(jié)構(gòu)與管理合理，強調(diào)多學(xué)科組織的強強聯(lián)合、優(yōu)勢互補的組織合作，如MIT與哈佛大學(xué)共同合作的“哈佛－MIT健康科學(xué)技術(shù)學(xué)部”。③注重跨學(xué)科研究和教育的協(xié)同發(fā)展，如美國的HST就是主要通過研究影響疾病與保健的基礎(chǔ)原理，開發(fā)新的藥物與儀器，致力于培養(yǎng)醫(yī)師-科學(xué)家，通過跨領(lǐng)域合作改善人類健康。④提供跨學(xué)科研究經(jīng)費，如美國國立衛(wèi)生研究院(NIH)作為美國聯(lián)邦政府最大的生物醫(yī)學(xué)研究機構(gòu)，強調(diào)對多學(xué)科、跨學(xué)科和多機構(gòu)聯(lián)合的醫(yī)學(xué)研究項目的資助，如2007年就給9個科學(xué)研究聯(lián)合體提供了2．1億美元的研究經(jīng)費［7］。⑤多樣化的激勵措施，重視獎金發(fā)放和提供實踐機會等。

2我國大學(xué)生物醫(yī)學(xué)跨學(xué)科組織建設(shè)與發(fā)展

我國學(xué)科交叉研究萌生于20世紀(jì)50年代，而80年代初召開“首屆交叉科學(xué)學(xué)術(shù)討論會”，基本就被認(rèn)定為我國跨學(xué)科研究的全面展開。到20世紀(jì)90年代，我國大學(xué)關(guān)于跨學(xué)科研究的建制開始引人關(guān)注。特別是我國“985”二期工程，為突出重大科學(xué)問題和現(xiàn)實問題引導(dǎo)，凝聚了不同學(xué)科背景的研究者開展跨學(xué)科研究，著力建設(shè)了一批創(chuàng)新平臺。目前“985工程”科技創(chuàng)新平臺與基地是我國大學(xué)跨學(xué)科研究的重要組織形式，其中就包括大批生物學(xué)與醫(yī)學(xué)創(chuàng)新平臺的實體機構(gòu)。2000年，北京大學(xué)成立了生物醫(yī)學(xué)跨學(xué)科研究中心。多年來，該中心將基礎(chǔ)科學(xué)、技術(shù)應(yīng)用和臨床科學(xué)的前沿研究結(jié)合在一起，形成了以單細(xì)胞原位實時微納米檢測與表征研究，數(shù)字化診療儀器技術(shù)研究，醫(yī)學(xué)信號與圖像分析研究，大氣壓低溫等離子體生物學(xué)效應(yīng)及醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究等四大主要研究方向，建立了跨學(xué)科的實驗室和研究平臺，組織了30余個跨學(xué)科研究項目，取得了系列跨學(xué)科研究成果［8］。

同時，該中心注重各有關(guān)學(xué)科優(yōu)勢互補、相互合作，對來自生命科學(xué)、物理化學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科，以及來自電子學(xué)、計算機技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)工程、臨床醫(yī)學(xué)等眾多應(yīng)用和工程學(xué)科的研究生，開展生物醫(yī)學(xué)工程跨學(xué)科前沿領(lǐng)域的研究和人才培養(yǎng)，形成了新的學(xué)科生長點，培養(yǎng)出了具有交叉學(xué)科背景的新型人才。2006年，北京大學(xué)成立了前沿交叉學(xué)科研究院。生物醫(yī)學(xué)跨學(xué)科研究中心至此成為前沿交叉學(xué)科研究院的研究中心之一。2010年，基于系統(tǒng)生物學(xué)的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢及其廣闊的應(yīng)用前景和重大的現(xiàn)實意義，北京大學(xué)建立了系統(tǒng)生物醫(yī)學(xué)研究所。該研究所注重復(fù)雜系統(tǒng)的研究和學(xué)科交叉，并且與環(huán)境因素相結(jié)合，主要針對重大疾病，如腫瘤、心腦血管疾病、代謝性疾病等研究領(lǐng)域作為重點和突破點進(jìn)行系統(tǒng)生物學(xué)研究［9］。2004年，清華大學(xué)順應(yīng)跨學(xué)科研究趨勢，改革科研體制，通過將分散于全校各院系的有關(guān)生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)及相關(guān)的工程學(xué)科統(tǒng)一組織和協(xié)調(diào)起來，重點支持和建立了包括“清華大學(xué)生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)研究院”在內(nèi)的若干研究所(或研究平臺)，加強和促進(jìn)生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)的發(fā)展及其與其它工程學(xué)科間的交叉合作［10］。