生物技术小报文案
引论:什么是现代生物技术?现代生物技术是以生物学理论为基础,结合机械、化工、信息等现代工程技术,对有机生命体在分子...
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2018/09

生物技术小报文案

引论:什么是现代生物技术?

现代生物技术是以生物学理论为基础,结合机械、化工、信息等现代工程技术,对有机生命体在分子水平、细胞水平或个体水平上进行设计、改造和操作,以得到特殊的生命大分子、改良性状的个体等的一门新兴实用技术。

在现代生物技术中,最为引人瞩目的便是基因操作技术,即“基因工程”。基因工程通过对DNA的“切”、“连”、“扩”等,实现了不同物种之间的杂交、生物遗传特性的改变,甚至可以制造出全新的生命物种。

除了基因工程外,现代生物技术还包括细胞工程、酶工程、发酵工程等。曾经昂贵而稀缺的青霉素,便因发酵工程的发展得以大规模地生产,从而挽救了无数人的生命。(叶昭昕)

基因治疗

众所周知,有一些疾病的发生,是自身基因所决定的。无论是血友病,还是某些酶的缺乏,又或者是易感,理想的根治手段应是在基因水平上予以纠正。从广义上讲,凡是将某种遗传物质转移到患者细胞内,使其在体内发挥作用,以达到治疗疾病的目的,就是基因治疗。

1990年2月,基因治疗首次应用于治疗重症联合免疫缺陷病患者德希尔瓦。但是,德希尔瓦每隔几个月都要注射用莫罗尼小鼠白血病病毒(Moloney Murine Leukemia Virus)作为载体导入致病腺苷脱氨酶基因的白细胞,背离了“一劳永逸”的初衷。根据基因治疗的原理,最适宜的载体是HIV病毒,但是出于安全性考虑并没有使用。

德希尔瓦的治疗至少是有效的。然而随后的10年里,先后有500多例患者被批准进行基因治疗,但均以失败告终。

1999年9月17日,杰西•基辛格,一名本来仅仅不能吃含有大量蛋白质的食物的鸟氨酸氨甲酰基转移酶缺乏症患者,因接受基因治疗而注射了改造过的病毒,进而在呼吸道引发了剧烈的免疫反应,并最终因这种过度的反应而丧命。

无独有偶,伦敦和巴黎的医生们在治疗儿童SCID-Ⅺ症时,选择使用上面提到的莫罗尼小鼠白血病病毒作为载体进行针对骨髓细胞的基因治疗。这一次,病毒很好地完成了自己的“本职工作”——将自己的遗传信息合并入人的LM02基因(一种控制白细胞生成的基因),使5名儿童患上了白血病。之后十余年,基因治疗几乎全面叫停。

2012年,第一种市场准入产品Glybera问世。其用于治疗发病率约为百万分之一的一种单基因遗传病脂蛋白脂肪酶缺乏症。2016年,共有200余基因治疗临床试验在全球范围内展开,基因治疗领域似乎再度复苏。究竟会取得重大的突破,或者永远是致命的诱惑?未来科幻般的医疗技术,也许要靠我们来实现了。(强逸帆)

DNA测序

所谓DNA测序,顾名思义,即分析特定DNA片段的碱基序列,也就是四种核苷酸(A、T、C、G)的排列方式。无论是人类基因组计划的宏伟,还是转化应用功能性基因或蛋白的前途无量,莫不和DNA测序密切相关。

由于测序工作异常单一、繁重,特别是基因组计划的实施,因此人们将测序工作交给机器去完成。随着测序方法的不断更新换代,DNA测序的速度和精度已经达到了全新的高度。目前最新锐的第三代测序技术“单分子测序”(Single Molecule Sequencing)实现了对每一条DNA分子的单独测序,甚至不需要经过DNA的扩增,同时通量更高,仪器和试剂相对便宜、操作简单。相较第二代测序技术上百个碱基的测序长度,英国牛津纳米孔公司的纳米孔单分子测序法理论上可以一次对无限长的DNA序列进行实时序列分析。既然DNA聚合酶能够实时观测,那么以RNA为模板复制DNA的逆转录酶也同样可以。利用上述的第三代测序技术对RNA进行直接测序,将大大降低体外逆转录产生的系统误差。

当完成了对DNA的定序,接下来就可以开始构建基因文库了。基因文库分为基因组文库和cDNA文库。其中基因组文库是将某生物的全部基因组DNA克隆到某种载体上而形成的集合,cDNA文库则是通过将DNA表达过程中转录的mRNA全部逆转录得到的cDNA与载体连接形成的不含非转录的基因组序列(如内含子和非基因DNA片段)的集合。构建基因文库所选用的载体一般是细菌或噬菌体等。基因组文库可真实地显示基因组的全部结构信息,而cDNA文库在研究具体某类特定细胞中基因组的表达状态及表达基因的功能鉴定方面具有特殊的优势。

随着基因组计划的开展,DNA序列数据急剧增加。为了便于各实验室之间进行交流,各地也纷纷建立起了DNA数据序列数据库。其中最主要的三大DNA序列数据库GenBank、EMBL和DDBJ于1982年达成了协议,组成合作联合体,制订了共同的录入标准,并向全世界免费共享。

我国《生物产业发展“十二五”规划》提出完成10000种微生物、100种动植物基因组测序、发现约500个新的功能基因、转化应用5个以上有重大经济价值的基因或蛋白的目标。在生物信息学技术飞速发展的今天,生命又将带给我们哪些惊喜和挑战?或许当你正在阅读这篇文字的时候,又有数条全新发现的生物DNA序列被输入了数据库里。(叶昭昕)

生物技术小报文案作者为叶奕,本文采用知识共享 署名-非商业性使用-禁止演绎 4.0 国际许可协议(CC BY-NC-ND 4.0)进行许可。
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Last modification:October 5th, 2018 at 10:29 pm
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