基因組學的研究內容精選(九篇)

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第1篇：基因組學的研究內容范文

關鍵詞：基因組學；教學改革；教學思考；教學質量

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）48-0223-02

一、優化教學內容，重點突出

基因組學是伴隨基因組計劃誕生、研究基因組的結構、序列組成以及功能的一門學科，課程一般設在遺傳學、分子生物學之后，而且部分內容出現了與遺傳學、分子生物學內容相互交叉，甚至重復的現象[1-3]。這樣在授課過程中就會出現學生厭學、課時緊的情況，為避免出現類似問題，在內容設計上筆者在總結多年授課經驗及學習、吸收國內外教學經驗的基礎上，主要做到了以下幾點：避免重復、重點突出、內容精練、提高興趣、緊跟前沿。希望通過本課程的學習，既讓學生掌握基因組學的基本知識體系，又不與前期所學的遺傳學、分子生物學重復，同時又緊跟學科發展前沿，讓學生了解最新的研究動態，培養解決問題、分析問題的綜合能力。例如在所選的楊金水先生主編的《基因組學》教材中第1章基因組，其部分內容與生物化學和分子生物學相似，第2章遺傳圖繪制與遺傳學部分內容重合，而第7、8、9章的內容又會在分子生物學中有所闡述。為了突出重點，減少學時，在授課過程中我們略講、不講或為了課程知識體系的完整和系統性，安排學生課下自學的處理方式。而第3、4、5、10、13是基因組學課程的特色內容，又緊跟時展前言，是本門課的重點內容，我們做到了在授課過程中精講。通過內容選擇大大提高了學生對本門課的學習興趣，取得了較好的教學效果。

二、根據教學內容，合理運用教學方法

目前課堂教學還是學生獲取知識的主要途徑，因此我們在基因組學的授課過程中還是要遵循以多媒體課件講授為主，并輔以板書講解，在講授過程中盡量多增加圖例、動畫等內容，使授課內容形象化，具有趣味性，以降低難度，增強可接受性。但針對不同章節的具體內容和特點，我們還是選用了特定的授課方法。比如第2章遺傳圖繪制，本章的部分內容在遺傳學課有所涉及，相對比較容易，但為了保持和體現基因組學的知識網絡體系的完整性，我們決定以學生自學為主。學生課下自學準備課件，課上抽取個別學生講解，讓學生在組織課件和講解的過程中掌握內容，鍛煉能力。再如第5章基因組序列注釋，本章內容涉及許多生物信息學網站、軟件的使用，如果只是理論講授，既會感到枯燥，又會感到深奧難于理解。鑒于此特點，我們充分利用網絡資源將課本內容通過在線操作和演練進行講解，將課堂“搬到”實驗室，充分利用實驗室的網絡資源和同學們自己手頭的電腦，將教師自己科研中獲得的基因序列當作素材，直接登錄NCBI數據庫進行在線分析，例如對基因的開放閱讀框進行查找、基因的同源比對，利用GeneScan軟件對基因進行搜尋，等等。這立刻增加了學生學習的趣味性，打破了課上只是揣摩教材文字意思的尷尬局面，降低了學習的難度，同時又將理論與科研實際聯系了起來，大大提高了學生的學習興趣，激發了學習熱情，甚至有可能由此影響學生未來的發展方向。比如有的同學在成功進行了基因搜尋、開放閱讀框查找、蛋白質結構域分析和練習了Genescan等幾個軟件之后，興奮的說：“我以后要考生物信息學方向的研究生”。關于充分利用網絡資源，增加學習資源和緊跟發展前沿的必要性，中國學者柏文琴等和美國學者A.Malcolm Campbell在基因組學的教學論文中也都有所闡述。這正說明了不同學者對依據教學內容合理選用教學方法觀點的一致性[2，4]。

三、構建網絡課堂，延伸學生的學習空間

大學課堂與中學課堂明顯的區別是大學課堂有講授內容多、信息量大、內容新穎、教材不唯一等特點。這就導致部分學生課上對個別內容理解不透、記憶不牢，而課下復習又無所依，課本上找不到相應內容，等等問題，使學生學習遇到了障礙[5]。為解決類似問題，我們及時構建網絡課堂，建立基因組學課程網站，將課程簡介、教學大綱、授課計劃、課件及時上傳。在網站中設立課程資源區、師生互動區、生物領域新進展介紹等不同欄目，讓學生可隨時上網查詢課程相關資源，了解研究動態，將學生的學習空間延展到了課堂之外。這大大方便了學生的學習，增加了學生學習的自主性和靈活性，提高了學習效果。

四、改革考核方式，重在平時掌握落實

合理、科學的考核方式是教學質量保障和教學過程順利進行的依據。目前閉卷考試還是我院課程考核的主要方式，該方式以學生最終記住了多少知識點為關鍵，常常造成有些同學考前臨時突擊、死記硬背知識點的情況，這樣不利于學生平時對所學內容的學習和掌握，不利于能力的培養，主要表現在考試時基礎知識題得分較高，理論聯系實際、解決實際問題的題目得分較低。鑒于此，我們考慮到基因組學是專業選修課，在符合學校考試管理規定的前提下，對考核方式進行了大膽改革，取消了以前期末的閉卷考試考核方式，改為注重平時學習，期末以大論文的方式進行考查的考核方式。學生成績由平時考勤、課堂表現、平時小作業、大作業以及期末大論文等幾部分組成。把學生的學習中心轉移到平時對所學知識的掌握和理解、消化的軌道上來。學生沒有了期末的閉卷考試，學習壓力顯著降低，卻大大提高了學生平時對基因組學課程的學習興趣，表現在學生聽課比較輕松、參與問題討論的積極性較高、自己查閱資料解決問題的主動性增強，出現了期末學生對知識和問題的掌握程度反而比往屆學生掌握程度較好的良好現象。

五、教學效果

從課上、課下學生的表現，平時作業的完成情況，期末大論文寫作情況以及期末學生書面反饋結果來看，目前基因組學的教學改革是成功的。98%以上的學生對教學非常滿意，現摘錄學生反饋意見如下：學生1：“老師，我特喜歡你現在的講課風格，主題清晰、思路明確、重點突出。”學生2：“老師的授課方式很不錯，上課先講重點知識，同學們能記住重點，防止在后面疲勞的時候學不進去，我們學得多，也不累。”學生3：“這書太厚了，但老師講得很好，就應該平時多努力，不把寶壓在期末考試。”師：“同學們，你們的滿意是對老師是最大的鼓勵，但我同時清楚的知道，這些都是老師應該做到的。”

六、存在的問題

雖然目前基因組學的教學改革看來是成功的，但還是存在一定的問題，分析起來主要有以下幾點：（1）個別學生有點疲沓。通過三年的學習，學生對教師、同學很熟悉，有點放松自己，表現為個別學生上課有遲到的現象。（2）知難而退。部分學生開始學習有些不認真，隨著內容的增多，部分內容不能很好的理解，出現了放棄聽課學習的情況。

七、采取的措施

針對以上問題，采取措施如下：（1）好的措施要發揚，比如重點突出、精講等。（2）多鼓勵，給予學生希望，讓他們重拾信心。（3）采取談話或課下輔導的形式，幫助掉隊的同學。（4）從思想上讓學生認識到學生學習也是一種責任和義務。學生目前主要還是一位消費者，父母辛苦耕耘供著他們在學校深造，同時學生的學習也在消費同學們的青春，我們有義務對父母負責，有義務對自己負責。同時，青年學生是祖國的未來，我們今天有責任和義務努力學習，掌握專業知識，明天用自己的一技之長報效祖國，為祖國的明天負責。

總之，學生的意見和建議是教學改革的原動力，而教學改革的實施離不開教師的精心設計，二者的結合是教學改革成功的關鍵。

參考文獻：

[1]劉志祥，徐剛標，曾超珍，王愛云，吳若炎.遺傳學與基因組學整合課程探討[J].遺傳，2011，33（7）：801-806.

[2]柏文琴，郜剛.基因組學教學改革與實踐[J].微生物學通報，2012，39（6）：848-852.

[3]趙陽，江海洋.后基因組時代農林院校基因組學教學改革探析[J].現代農業科技，2015，（3）：337-338.

第2篇：基因組學的研究內容范文

[摘要]21世紀是基因科學高度發展的世紀,針灸學可望在“后基因組時代”中發揮重要的作用。筆者認為針灸學在關鍵基因調控方面優勢明顯,針灸的作用機理研究可望通過借鑒基因科學的先進的理論與技術而有所突破,并借鑒針灸治療潰瘍性結腸炎的研究思路,提出了21世紀針灸學的研究思路與發展方向。

[主題詞]針灸學;研究設計;基因組,人GeneScienceandAcupMoxibustionScienceofthe21thCenturyWuHuangan,ZhangBimeng,LiuHuirong(

ShanghaiMunicipalInstituteofAcupmoxibustionandMeridians,Shanghai200030)[Abstract]The21

thcenturywillbeacenturyofhighdegreeofdevelopmentingenescience.Acupmoxibustionsciencemay

playanimportantroleinthe“latergenometimes”.Theauthorsholdthatacupmoxibustionsciencehaso

bviousadvantagesinregulationofcriticalfunctionalgenes;studiesonmechanismsofacupunc

tureandmoxibustionmayhavesomebreakthroughbymeansofadvancedtheoriesandtechniqueso

fgenescience.Theyalsoputforwardresearchthinkinganddevelopmentdirectionofacup

moxibustionscienceinthe21thcenturybasedonthinkingofstudyontreatmentofulcer

ativecolitiswithacupunctureandmoxibustion.

[Keywords]AcupunctureMoxibustionScience;ResearchDesign;Genome,Human第一作者簡介:吳煥淦,男,上海中醫藥大學教授、博士生導師,上海市針灸經絡研究所副所長。

作為生命科學的重要組成部分,針灸學在現代化研究進程中,充分吸收、借鑒了生命科學領域的新思維、新理論、新技術,在針刺鎮痛機理研究,經絡、腧穴本質探討方面取得了一系列進展,針灸與神經、內分泌、免疫系統相關性研究成果也已為醫學界所認同。我們也意識到,有關針灸作用機理研究和其他與針灸學發展密切相關的問題,不是針灸學本身所能解決的,只有將其融入生命科學這一大環境中,針灸學才能獲得進一步的發展。可以預測,在到來的21世紀里,生命科學必將獲得空前的發展,“基因科學”將滲透到醫學的各個領域,在新的“基因時代”里,針灸學將受到哪些影響,它的發展前景如何?我們應該如何把握這一發展時機等一系列相關問題,應引起每一位針灸工作者的足夠重視。結合我們課題組在長期從事針灸免疫(包括分子免疫學)相關研究過程中所積累的一些經驗,從以下幾個方面提出一些初淺的看法。

1基因組學快速發展

自20世紀以來,生命科學獲得了極大發展,特別是1953年DNA雙螺旋結構的發現以及1985年Crick的遺傳信息傳遞的中心法則的提出,更是極大地促進了基因組學的發展,從而引發了一場世界范圍內的基因技術革命,它對整個社會的影響是巨大的,在工業、農業、環保、醫藥等方面顯示出廣闊的發展前景。基因組學的研究可分為兩個階段:一是以人類基因組DNA的全序列測定為標志的“結構基因組學”階段。自美國從1990年啟動人類基因組計劃(HGP)以來,已經發展成為一個國際大協作項目,它的意義可與曼哈頓原子彈計劃及阿波羅登月計劃相媲美,但現階段HGP的完成僅為今后全面認識人類基因組的功能提供了一個結構基礎[1]。隨之而來的是競爭更為激烈的“后基因組時代”,為了確保我國在未來的生命科學中占有重要地位,我國確立了從“功能基因組學”和“疾病基因組學”入手的研究策略,同時,也認識到人類基因組學的研究方法、研究內容與中醫學的整體觀、辨證觀有許多相似之處,中醫藥(包括針灸)在這方面有巨大潛力。

2針灸學的優勢

針灸是在中醫的臟腑經脈等相關理論的指導下,通過針刺或艾灸來達到調整臟腑的陰陽氣血、虛實正邪等,最終起到治療作用。它擅長從整體上對人體進行調整,并可根據機體不同的功能狀況,通過選用不同的穴位或采用不同的針刺手法來達到調整機體功能狀態之目的。針灸學作為中醫學的重要組成部分,其基本治療思想是將疾病的病理過程作為一個整體,它通過影響多靶點和疾病過程的多個環節,從而激發機體自身內在的調整能力來達到治療目的[2]。其整合作用不僅表現在影響疾病的病理過程,對體質改善也有作用,在解決疾病易感性方面優勢明顯。當前,人類的疾病由以感染和營養失調為主的單因素疾病轉向以機體自身代謝和調控失常為主的多因素疾病,以對抗為主要特征的西醫未能達到從根本上改變復雜的病理過程,難以遏止疾病的發展[3]。雖然基因科學帶給醫學的影響是巨大的,甚至被稱為“基因科學導致醫學革命”,許多科學家也提出可以用改變基因結構來治療單基因疾病,但這只是理論上的設想,迄今為止,基因治療尚不成熟,它的負面效應還不清楚[4]。況且,絕大多數發病率高、危害性大的疾病是多基因疾病,是有多個調控基因失常所致,因此,治療策略應該是以修飾或調控基因表達與基因產物功能來達到治療目的。在研究基因組過程中,認識到多種致病因素作用于人體,能否發病以及預后情況怎樣,是疾病相關基因與內外環境相互作用的結果,外因是通過內因起作用的,并在此基礎上提出了診治的個體化等新的治療觀念,這與中醫學(針灸學)的辨證論治觀相一致。針灸學在整個發展過程,都貫穿著辨證論治思想,其以多環節、多靶點的整合調節為特點,在治療與病種方面的優勢依然明顯。基因組學與中醫針灸學在思維方法學上的趨近性,為兩者在研究思路與研究方法的相互滲透提供了可能。

3基因芯片在針灸治療潰瘍性結腸炎作用機制研究中的應用

有關針灸作用機理的研究,古代及近代醫家都作過探索,但基本上停留在以傳統的中醫理論進行闡述。近半個世紀以來,國內外學者在針灸作用機理研究,如針刺鎮痛機理的研究,針刺對神經、免疫、內分泌系統調節的研究等方面,均作了大量細致而有意義的工作,并證實了針刺的確切療效,但尚缺少被人們普遍接受的合理解釋。針灸治療潰瘍性結腸炎臨床與機理的系列研究所提供的研究思路,對我們頗有借鑒意義。潰瘍性結腸炎(UlcerativeColitis,UC)屬難治性疾病,病因涉及免疫系統、環境,以及尚未確定的慢性腸道炎癥易感基因之間的相互作用。這些相互作用引起一系列級聯改變,導致慢性腸道炎癥、組織病變和疾病。我們的研究發現:隔藥灸治療UC不僅具有滿意的近期療效,也有一定的遠期療效,且副作用小[5]。有關隔藥灸治療UC的臨床及作用機理的研究成果已得到學術界的廣泛認同:(1)艾灸治療潰瘍性結腸炎的形態學研究(SCI收錄)[5];(2)從細胞因子與基因調控探討針灸治療潰瘍性結腸炎的機理(SCI收錄)[6];(3)針灸治療大鼠潰瘍性結腸炎分子免疫學機理研究[7],發現隔藥灸與電針能夠上調潰瘍性結腸炎大鼠結腸粘膜中IL1ramRNA表達,降低IL1βmRNA、IL6mRNA表達及iNOSmRNA的表達,從而有效地控制潰瘍性結腸炎已啟動的炎癥和免疫級聯反應[6、7]。上述研究成果為進一步從基因表達調控水平上研究UC提供了理論及實驗基礎,也為研究隔藥灸調節相關基因表達及表達產物功能提供了重要依據。但這種只針對單基因的研究思路對揭示UC的發病本質存在一定的局限性,畢竟眾多細胞因子之間及其與靶細胞之間是相互影響、相互作用的。

國外有研究選擇性刪除小鼠一個感興趣的基因(或稱為“敲除”)而產生慢性腸道炎癥。特發性腸道炎癥可以是免疫系統特異基因異常的結果,在這些有基因改變的動物,正常腸道菌群能誘發慢性腸道炎癥。但對各種潰瘍性結腸炎“敲除”突變體模型的思考,強烈支持環境(在這里指腸道菌群)可能與特異基因(特別是那些上調或下調免疫系統者)相互作用而引起潰瘍性結腸炎的設想[8]。但無論在生理或病理條件下,在基因表達調控、機體免疫及細胞分化等重要生命活動中,并非每個基因都是單獨的發揮作用,眾多基因是作為一個統一的整體進行調節的。目前,國內尚缺乏全面、深入的相關研究,未能闡明潰瘍性結腸炎的確切發病機理,這給有效的治療該病帶來了困難。因此,篩選在影響UC的多個環節上起作用的分子和起關鍵性調控作用的基因,從基因的整體調控水平來揭示潰瘍性結腸炎的發病機制及針灸治療的可能作用機制應是醫學界所關注的問題。

借鑒生命科學領域先進的理論與方法,應用近幾年發展起來的前沿生物技術―――基因芯片技術篩選出UC差異表達基因及隔藥灸“天樞穴”治療UC的反應性基因,并克隆部分未知基因全長cDNA,進行功能分析,初步建立“UC相關基因表達譜”,闡釋UC的發生機制與隔藥灸治療UC的基因調控和功能修飾的機制,探討能與隔藥灸起反應的基因。這些基因可能是目前已知的與UC相關的基因,也可能是未知功能的基因,國內尚未對潰瘍性結腸炎基因表達譜有一個全面的認識。因此,從整體水平出發來研究針灸的基因表達譜為最終揭示針灸的作用本質提供了可能,同時也為針灸的現代化研究提供了一種很好的思路。

自人類基因組計劃實施以來,不僅給現代醫藥學帶來新機遇,也為針灸學的發展帶來了極好的契機。國內一些學者已注意到在“功能基因組”與“疾病基因組”的調控方面,針灸具有巨大的潛力,并且意識到如果在這方面的研究有所突破的話,將使我國在即將來臨的“后基因組時代”處于國際領先地位[2,3]。在考慮將“功能基因組學”與針灸學結合起來進行研究時,不僅要嚴格遵循“功能基因組學”本身的研究規律,同時也要認識到針灸療法本身的特點,選擇針灸療效顯著的潰瘍性結腸炎進行研究,因此,開展“UC隔藥灸”基因表達譜的相關研究具有較高的理論與應用價值。

實踐證明,針灸學只有采取中西醫結合方式,運用先進的現代科學技術與手段,把中醫基礎理論的闡釋、確切的臨床療效及其作用機理提供給人們,充分發揮其在調控基因功能方面的優勢,才能在21世紀的生命科學研究中占有一席之地。有理由認為,只有充分地將針灸學的特色融入到生命科學的領域中,將宏觀現象的研究與微觀機理的研究緊密結合起來,針灸學才能在當今迅速發展的生命科學里得到豐富和發展。相信,針灸學必將在21世紀里大放光彩。

4參考文獻

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2洪凈.中醫藥防治疾病的優勢與學術發展切入點的探討.中醫雜志,2000;41(12):751

3李揚.流行病學模式的轉變.國外醫學社會醫學分冊,1998;15(3):97

4沈自尹.基因科學和21世紀中醫藥學的走向.上海中醫藥雜志,2000;4(10):7

5WuHuangan,ZhouLibin,etal.MorphologicalStudyonColonic

PathologyinUlcerativeColitisTreatedbyMoxibustion.Treatment.WorldJournalofGastroenterology,2000;9(6):861

6吳煥淦,等.針灸治療大鼠潰瘍性結腸炎細胞因子基因表達的探討.世界華人消化雜志,1998;6(10):853

7WuHuangan,etal.TheMechanismofiNOSGeneModulationon

第3篇：基因組學的研究內容范文

[基金項目] 國家自然科學基金面上項目（30873291，81273816）

[通信作者] *李勁平，副教授，碩士生導師，主要從事中藥防治老年病研究，Tel：（0731）82650340，E-mail：

[摘要] 該文提出了多維組學新概念，指出多維組學是研究中藥復方藥效物質基礎與機制研究的恰當方法。以壯骨止痛膠囊抗實驗性絕經后骨質疏松作用為例，從中藥化學組學、基因轉錄組學、蛋白質組學等三維組學角度，較系統地闡明了壯骨止痛膠囊防治絕經后骨質疏松的藥效物質與作用機制，同時，創造性地設計了一個三維表格直觀地展現三維組學研究結果。該研究為中藥復方藥效物質和作用機制研究提供了一種新的思考方式和解決方案。

[關鍵詞] 多維組學；中藥復方；物質基礎；機制研究；壯骨止痛膠囊

自然科學發展到20世紀末，隨著人類基因組計劃（HGP）的實施和完成，一種宏觀的、系統的研究思維和研究方法涌現出來了，這就是各類組學（omics）技術。它們包括基因組學、轉錄組學、蛋白質組學、代謝物組學、細胞因子組學等，同時在中藥化學與藥效學研究中出現了中藥化學組學新概念。各類組學技術的出現，對于加速疾病的病理機制和藥物作用機制研究進程起了巨大推動作用。

中藥的藥效物質和作用機制研究是中藥現代化的重要研究內容，但是，由于中藥固有的多成分、多靶點、多效應、多環節作用特點，使得中藥藥效物質和作用機制研究面臨非常大的挑戰。現在大多數學者從中藥的某一成分或某一作用的角度進行研究，雖然也取得了一些成果，但離真正闡明中藥藥效物質和作用機制相距甚遠。為探索一種新型的、適用于復方中藥藥效物質和作用機制研究的新思路，本課題組以多維組學（multidimensional omics）探討壯骨止痛膠囊抗絕經后骨質疏松癥的藥效物質和作用機制，取得了預期的研究成果。

1 多維組學的概念

多維組學（multidimensional omics）是指綜合應用多種組學方法，通過分析各類組學研究結果之間的內在關系，從多個維度闡明疾病或藥物的作用機制。單個組學是一種小系統思維，而多維組學是一種大系統思維，多維組學比單個組學更適合于中藥藥效物質和作用機制研究。可用于中藥作用機制研究的多維組學包括中藥化學組學、基因轉錄組學、蛋白質組學和代謝物組學等。

2 中藥復方研究的基本科學問題

多成分、多途徑、多靶點、多效性是中藥復方的作用特點，中藥復方藥理研究必需揭開2個黑箱才能真正闡明了中藥的藥理作用機制。

第1個黑箱是中藥復方的藥效成分是什么？長期以來，進行中藥復方藥理研究時對這方面的研究報道非常少，而大量的文獻報道集中在中藥復方化學成分研究，而和復方藥理幾乎沒有聯系。沒有闡明藥效物質的中藥藥理不能成為完整意義上的藥理研究。上述現象的出現可能與認識上的誤區有關，重視中藥對機體的病理生理過程的調節，而輕視產生這種調節作用的物質基礎研究，同時也可能與研究者的知識背景有關系。目前存在2種解決方法：①先從中藥中分離化學單體，再通過藥效實驗確認其藥效，這種方法在前期分離化學單體方面存在非常大的盲目性；②從化學生物學出發，先篩選復方的有效部位群，然后用高效活性篩選方法篩到一些潛在藥效成分，再通過藥效實驗確認其藥效，這種方法的盲目性大大降低，針對性大大提高。通過學者們的努力，目前已初步建立了一些“中藥化學組學”研究方法如活性導向分離方法[1]、高通量篩選方法[2]、血清藥化學法[3]、腸內菌代謝法[4]、腸吸收法[5]、生物色譜法[6-7]、代謝物組學法[8]等。

第2個黑箱是中藥復方中含有眾多的效應成分，那么，這些效應成分如何調節相關疾病的病理生理過程發揮療效？中藥復方藥效成分的多成分是中藥復方多途徑、多靶點、多效性藥理作用特點的物質基礎。中藥復方多成分、多途徑、多靶點、多效性正好對應疾病的多環節、多靶點病理生理特點發揮作用。中藥復方的這種作用特點正是中藥復方治療許多復雜疾病獲得良效的奧妙所在，但同時也使研究其藥理作用機制時遇到很大困難，面對眾多的藥理指標不知從何處著手研究。因此，必需尋找一種與中藥復方作用特點相適應的研究方法，該類研究方法必需具有前瞻性和高通量等特點。基因轉錄組學、蛋白質組學和代謝物組學等組學則從系統的角度同時對大量基因、蛋白及代謝物進行檢測，屬于一種系統的解決方法，疾病或藥效的任何變化都會在基因組、蛋白質組和代謝物組3個層面表現出來，這幾種組學技術同時具有前瞻性和高通量性質，非常適合用于中藥復方藥理作用機制研究。

綜上所述，中藥復方作用機制研究應包含兩方面的研究，即中藥復方的藥效物質研究和中藥復方藥理作用機制研究。由于中藥復方的復雜非線性作用特點，采用常規的一維研究方法在研究中遇到很大困難，而采用非線性的“多維組學”研究方法則相對容易。

3 壯骨止痛膠囊抗絕經后骨質疏松作用的三維組學分析

3.1 壯骨止痛膠囊治療絕經后骨質疏松癥的藥效學基礎 本課題組在古方補骨脂丸基礎上結合多年臨床用藥經驗研制成壯骨止痛膠囊，全方由補骨脂、羊藿、枸杞、骨碎補、牛膝等7味藥物組成，功能補益肝腎、壯骨止痛。經過長期的臨床應用證實其治療絕經后骨質疏松癥有良好的臨床療效，并已獲得國家新藥證書（國藥證字[Z20050125]）。經過一系列動物實驗和臨床實驗表明，壯骨止痛膠囊能顯著提高去卵巢模型大鼠的骨密度，逆轉骨代謝的高轉換狀態[9]，調節鈣磷相關激素和細胞因子[10-11]，改善骨的生物力學性能[12]，延緩骨質疏松癥的病理形態學改變[9，13]，對治療骨質疏松癥有良好的療效。雖然藥效學實驗充分闡明了壯骨止痛膠囊治療絕經后骨質疏松癥的藥效作用，但不清楚壯骨止痛膠囊治療骨質疏松癥的深層次藥理作用機制和藥效物質基礎。

3.2 壯骨止痛膠囊藥效物質基礎分析 從壯骨止痛膠囊的干浸膏開始，分別用極性由小到大的溶劑石油醚、乙酸乙酯、無水乙醇、水依次進行提取，然后利用去卵巢骨質疏松模型大鼠篩選有效部位，結果表明其石油醚部位和無水乙醇部位為壯骨止痛膠囊的有效部位。然后，通過在體清醒大鼠腸襻吸收實驗對無水乙醇部位進行活性成分篩選，通過HPLC比較給藥后1，2，3 h不同時點胃腸道中的剩余藥量，在HPLC圖譜中產生差異的色譜峰即為潛在藥效物質峰。再通過萃取、柱色譜分離等技術分離差異峰物質，經藥效學篩選后將有效成分經過UV，IR，NMR，MS等鑒定結構。結果從無水乙醇部位分離得到羊藿苷、杯莧甾酮、柚皮苷、朝藿定B等有效成分[14-15]。由于石油醚部位物質的極性太小，很難得到分離度滿意的HPLC圖譜，因此，石油醚部位采用傳統的分離方法進行了艱巨的分離工作，經藥效學篩選后，最后得到補骨脂素、異補骨脂素、補骨脂定和齊墩果酸等有效成分[16]。至此，基本研究清楚了壯骨止痛膠囊治療絕經后骨質疏松的中藥化學組學基礎。

3.3 壯骨止痛膠囊抗絕經后骨質疏松的轉錄基因組學分析 在基本研究清楚了壯骨止痛膠囊抗絕經后骨質疏松的化學組學基礎上，接著研究了全方、有效部位和部分有效成分抗絕經后骨質疏松的基因轉錄組學。結果表明，絕經后骨質疏松大鼠股骨有532個基因表達發生了變化，全方對于骨質疏松模型大鼠股骨的126個表達發生改變的基因均有不同程度的調節作用，這些基因中已知功能的有45個基因，其余81個基因的功能尚不清楚[17]。將這45個基因根據其功能分為細胞保護基因、能量代謝基因、無機離子代謝基因、信號傳導基因、細胞結構基因、基因表達相關基因、免疫相關基因、脂代謝基因、細胞損傷修復基因、胞外基質代謝基因等10個功能類群（表1）。與無水乙醇部位比較，石油醚部位主要側重于對能量代謝基因具有調節作用。與石油醚部位相比，無水乙醇部位主要側重調節控制基因表達的基因、信號傳導基因及胞外基質代謝基因。羊藿苷主要對細胞保護基因和能量代謝基因具有調節作用[18-19]。從轉錄基因組學分析表明隨著化學組學的變化，轉錄組學隨之發生相應的變化，并且，壯骨止痛膠囊各化學組對基因轉錄組的調節各有側重。

3.4 壯骨止痛膠囊抗絕經后骨質疏松的蛋白質組學分析 在研究轉錄基因組學的同時，課題組研究了壯骨止痛膠囊全方、有效部位和部分有效成分抗絕經后骨質疏松作用的蛋白質組學。結果表明，全方對于骨質疏松模型大鼠股骨的32個蛋白具有調節作用，通過質譜鑒定了其中的21個蛋白[20-21]。這些蛋白分別涉及骨細胞的細胞保護、能量代謝、細胞信號傳導、免疫、無機離子代謝、細胞損傷修復、細胞凋亡、細胞遷移等8個方面功能。與無水乙醇部位相比，石油醚部位側重于對能量代謝相關蛋白的調節。與石油醚部位比較，無水乙醇部位側重于對細胞信號傳導、細胞凋亡、細胞遷移等相關蛋白的調節。羊藿苷調節的蛋白涉及細胞保護、能量代謝、信號傳導、細胞凋亡、細胞遷移等方面。蛋白質組學分析結果表明隨著化學組學的變化，蛋白質組學也隨之發生相應的變化，并且，壯骨止痛膠囊各化學組對蛋白質組學的調節各有側重。

3.5 壯骨止痛膠囊抗絕經后骨質疏松的三維組學綜合分析 怎樣在同一張表格中表現三維及三維以上的組學結果是一個值得探討的問題，合理的表格設計可以直觀地反映各組學研究結果之間的相互關系。本文設計了一種三維表格（表1），各維組學結果集中展現在表格的中間區，中藥化學組學作為自變量安排在表格的橫列，其他組學作為因變量安排在縱列，在每一個自變量下按一定順序安排相應因變量，這樣便于比較各組學隨化學組學而變化的情況。

通過對三維表的分析，發現如下特點：①壯骨止痛膠囊各化學組除了調節共同的基因和蛋白外，每個化學組對基因組和蛋白質組的調節均各有側重。如石油醚部位側重對能量代謝基因和蛋白的調節，無水乙醇部位側重對信胞信號傳導相關基因和蛋白的調節，羊藿苷側重于對能量代謝相關基因和蛋白的調節。②轉錄基因組學研究結果與蛋白質組學研究結果在功能上具有顯著相關，但是，除少數基因與蛋白一一對應外，絕大多數基因和蛋白并非存在一一對應的關系。由于基因組學和蛋白質組學2種組學的靈敏度不一致，以及從基因表達到蛋白翻譯過程的影響因素太復雜，因此，出現基因組學結果不能與蛋白質組學結果一一對應的現象。另外，基因組學中有大量基因表達已發生變化，但其變化值尚未超過分析規定的閾值。但是，從功能區劃來說，2種組學的研究結果是一致的，這也說明很有必要從多維組學角度進行中藥物質基礎和作用機制研究。③蛋白質組學顯示了一些基因組學沒有顯示的功能變化，如與細胞遷移相關的Myosin light chain 3蛋白在基因組學中沒有反映出變化，而細胞遷移與破骨細胞的溶骨活動和成骨細胞的成骨活動密切相關，這也更進一步表明從多維組學研究中藥復方藥理作用機制的必要性。

從壯骨止痛膠囊抗絕經后骨質疏松作用的三維組學研究分析可見，對于中藥復方的作用機制研究，不能僅僅從單一的復方和單一的組學進行研究，而應從復方、有效部位、有效成分等多層次化學組學，以及基因轉錄組學、蛋白質組學、代謝物組學等多層次生物組學出發進行研究，才能闡明化學組學與多個生物組學之間的內在變化規律。

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第4篇：基因組學的研究內容范文

生命科學是21世紀的前沿學科，隨著人類基因組研究計劃的完成，人類更壯觀的生命科學時代已向我們走來。針灸學是生命科學的分支學科之一，針灸學研究不僅是針灸學的，更是生命科學研究的一個重要組成部分[1]，所有適合生命科學研究的理論、技術與方法，都同樣適合針灸學研究。

1 生命科學與針灸學

針灸通過調整臟腑的陰陽氣血、虛實正邪等達到治療作用。它將疾病的病理過程作為一個整體，根據機體不同狀況，選用不同穴位和不同針刺手法，影響多靶點和疾病過程的多個環節，激發機體自身內在的調整能力達到治療目的[2]。其整合作用不僅表現在影響疾病的病理過程，對體質改善也有作用，在解決疾病易感性方面優勢明顯。當前，人類的疾病已由以感染和營養失調為主的單因素疾病轉向以機體自身代謝和調控失常為主的多因素疾病[3]，以多環節、多靶點的整合調節為特點的針灸學，具有發展的獨特優勢。　現代生命科學對生命層次的整體性認識及各層次間的功能網絡聯系理解，與中醫整體觀是不謀而合的，在思維模式上有許多相似之處，不同的是表述方式和研究層次的差異。引入生命科學技術研究針灸既不會脫離中醫整體觀念等基礎理論，而且還會使針灸研究更加客觀化、定量化，使針灸的抽象思維建立在科學實驗的基礎之上。針灸學的任務是應用針灸的方法探索生命科學并在臨床上應用其成果。利用多學科交叉的理論與技術優勢研究針灸學，必將為解決當代生命科學重大問題做出突破性貢獻。

針灸作用涉及到神經、內分泌、免疫等多種調節系統的相互作用，不同針刺條件可能會產生不同療效，傳統方法無法同時了解不同系統間動態作用，針灸的研究總是難以深入發展[4]。針灸刺激可以引起人體各系統生理、生化水平上的多項指標的同步變化，失去了它治療某種疾病機制上的相對特異性，難以取得突破性進展；針灸對某些基因表達具有一定調控作用，但針灸的調控無靶基因，且不清楚針灸對結構基因的功能有無調控；某些研究結果不能很好的指導臨床。

人類基因組計劃的突破，成為分子水平上理解機體器官以及分析與操縱分子DNA的又一里程碑，與之相發展并衍生一系列現代生物技術前沿：基因組學技術、生物芯片技術、蛋白質組學技術和生物信息技術[5]。生命科學的發展從形態分類到細胞生物、分子生物。從研究方法途徑來說，解剖學、細胞學、分子生物學互相滲透結合在一起，如果針灸不在細胞層次、分子層次、結構與功能關系層次、信號傳遞與效應層次、基因型與表現型層次上進行學科交叉，吸收最新觀念、方法、技術，就會被淘汰。

2 生命科學技術的應用與針灸學研究

針灸研究吸收、借鑒現代生命科學的新成果，可使針灸療法更加科學化，現代生命科學的發展為針灸現代化提供了千載難逢的良機。針灸臨床和基礎研究的成果已經并將繼續為充實生命科學提供客觀資料，為進一步探索生命科學開辟新的思路。經絡現象、腧穴功能、經穴-臟腑相關、針灸調節作用及機制、針刺麻醉和針刺鎮痛原理等研究結果，涉及到不少目前尚未能被生命科學解釋的問題。

基因組學從分子水平辯證地研究整體的功能和聯系，它從細胞超微結構及分子相互作用闡述了生命的物質基礎，再經綜合分析，用現代系統論、控制論、信息論和協調論等學說，把“孤立”的物質與組成整體的所有器官聯系在一起，把局部的作用和整體的健康狀況聯系在一起。基因組學研究充分認識到基因之間相互聯系的復雜性，反映出基因組學與中醫(針灸)學在思維方法學上的趨近性，顯示出研究思路與方法相互滲透的可能性。許多學者著手于研究針刺對早期基因家族、神經肽、神經遞質、激素及其相關受體的影響及基因技術在針灸基礎研究中的應用，發現針灸可能對某些疾病或病理現象具有一些基因水平的調節作用。我們應當從調控基因的功能著手治療疾病，進行針灸的多環節、多靶點的調節作用研究[6]。

生物芯片技術的發展不僅為生命科學的諸多領域研究帶來一場革命，而且給我國新藥的研究和開發以及中醫藥現代化帶來了一次新的契機。基因芯片中的DNA微陣列可同時對大量基因的表達水平、突變和多態性進行快速準確的檢測，觀察針灸作用后大量基因表達改變的情況，不僅使我們能夠了解到各種基因表達的變化情況，而且能夠對基因間相互作用的關系和調控的渠道有初步的了解，有利于研究針灸這種全方位、多靶點作用的整體治療方法及治療過程中復雜的基因表達調控機制。抑制削減雜交技術是通過自身前后所提取的cDNA雜交，抑制并扣除其表達相同的非目的基因，而顯示出兩者表達有差異的目的基因。對于研究針灸這類作用靶點廣泛，涉及大量未知基因表達的研究特別有用，對研究針灸的分子療效及基因表達調控機制有重要意義。

蛋白質組學是對機體或組織或細胞的全部蛋白質的表達和功能模式進行研究，能清楚地表述細胞或組織或機體在特定時間和空間上表達的所有蛋白質。中醫認為，疾病的發生主要是人體整體功能的失調，證候是疾病發展過程中某一階段的病機概括。證候既然是有規律的病理表現，就必然有其物質基礎支配機制。中醫證的本質是細胞內基因誘生性表達的細胞因子，證的基本發病機制是由于細胞因子網絡功能紊亂的結果[7-8]。細胞因子的本質是多肽，即蛋白質組研究的主要內容之一。從蛋白質水平可以反映細胞或組織特異性表型和表達模式，與臨床癥狀和體征有必然內在聯系。針灸作用突出的是多層次、多臟器、多水平調理過程，與整體和全局為出發點的蛋白質組學有著天然的親和性。雙向電泳、色譜、蛋白質芯片及質譜分析等技術為蛋白質組學研究針灸提供支持。生物體在生長、發育和適應環境的過程中蛋白質始終處于動態的變化過程，采用對基因組的表達產物-全套蛋白質的研究對于針灸現代化具有重要的意義。針灸發揮作用的基本環節是效應物質與生命分子之間的直接或間接的相互作用。針灸效應必然會引起從遺傳信息到整體功能實現中的分子、細胞、器官、整體多個層面的結構與功能狀態的改變。雖然決定這些結構與功能的基礎是基因，但其直接的決定因素主要是基因翻譯后的蛋白質。以蛋白質表達為指標，采用蛋白質組相關分析技術，以蛋白質調控改變和功能修飾為研究方向，比較分析針灸前后組織、細胞的蛋白質組，進行針灸效應的多環節、多靶點調整作用的研究，使我們能在分子水平了解針灸的作用靶點及方式、代謝途徑，有可能對針灸作用機理取得突破性進展；研究針灸對蛋白質表達譜的影響，依據針灸經典處方中不同穴位對應基因及蛋白表達點以及表達量，與穴位配伍及刺激參數相關聯，分析處方組成中各穴位間的密切關系，闡明針灸處方的組成原理；確定針灸不同經脈對應基因及蛋白表達靶點，并根據表達量的多少與對應臟腑相關聯，同時分析不同經脈對應基因及蛋白靶點之間的相互作用，探討經脈-臟腑相關。

生物信息學是在人類基因組計劃研究中面對巨大且具有高度復雜性的生物數據的管理和分析需要而產生和發展起來的一門新興學科[9]。以生物信息學的有關理論與方法作為橋梁，將生命科學中最前沿、最熱點的研究與中醫針灸聯系起來，以信息、系統的觀點切入針灸研究，有助于深入了解以整體觀、辨證論治、辨經論治為核心的針灸療法。將診斷、辨證和治療的各種數據集中起來，借鑒當代生物信息技術，充分利用國內外現有的文獻信息資源，建立各專業及相關的數據庫，可逐步達到文獻和信息的數字化。通過對數據進行整理、完善和提高，以及與國際相關數據庫信息網的連接，高效地獲得大量有用的信息，從多層次信息中發掘中醫針灸的科學內涵。

3 結語

21世紀是信息時代，以生物信息技術為橋梁的綜合研究很可能是針灸現代化研究的突破口。基因組和蛋白質組研究與生物信息學技術互相推動，并行發展。近年來，強調整體思維模式的中醫學正逐漸受到世界醫學界的重新認識和再評價，高通量、大規模平行性研究方法如生物芯片、大規模篩查系統和生物信息學等，為研究中醫藥基本理論提供了新的思路和方法。而充分運用基因組、蛋白質組、生物信息學等現代先進科技手段來分析針灸效應，以“國際通用的醫學語言”闡明針灸效應及作用原理對針灸現代化研究具有重要意義。盡管我國在針灸臨床研究上取得了許多重要的成果，但由于方法學上存在著某些不夠規范的地方，限制了世界醫學科學界對它的進一步認同，對生命科學技術在針灸學研究中的應用進行深入探討非常必要。

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第5篇：基因組學的研究內容范文

從個體化醫療到精準醫學

隨著醫學科學和基因組學、代謝組學等的發展，感到以上這些還不夠，于是2011年11月美國醫學院提出了“邁向精準醫學”的報告，闡述了精準醫學的概念。就是在疾病新分類基礎上循病施治，創建適用于生物醫學研究和疾病新分類的知識網絡，使患者得到最合理的治療。實際上，精準醫學是根據患者不同的基因型、代謝狀態、生活方式（包括膳食、運動、吸煙等）、心理精神情況及環境，制定出最合理的治療及預防方案。

此時已經發現了某些肺癌的基因突變而創造出一些靶向性的治療藥物，而提高了療效。對某些攜帶BCR-ABL融合基因的慢性髓性白血病患者發明了伊馬替尼治療。對某些胃腸道基質性腫瘤發明了拉美替尼治療等。這些發明使原來的不治之癥有了希望。

2013年發生一件事更使V大群眾震驚。美國著名影星安吉麗娜?朱莉外表健康，但因其母親46歲就患卵巢癌，后又患乳腺癌，于56歲去世，其他親戚也有類似情況，故去做了基因測序，發現了BRCA-1基因有突變。一般美國婦女乳腺癌的患病率為12%，有此突變者診斷為罕見的單基因遺傳病――遺傳性乳腺癌卵巢癌綜合征，此病的乳腺癌患病率達87%。故她決定作了雙側乳腺預防性切除，保留了皮膚，幾個月后用假體充填，使外觀正常，以后她又切除了卵巢。她患乳腺癌的風險由87%降到5%。她自己寫文章給《紐約時報》，傳至全球，影響很大，使美國婦女做基因測序者增加了2～3倍。這雖然不是一個精準治療的例子，但對于預防醫學是一個新課題。

精準醫學：醫學發展的必然

這些醫學上的進展使美國總統奧巴馬于2015年1月的新年國情咨文中宣布啟動“精準醫學計劃”，撥款2.15億美元，交美國國立衛生研究院牽頭，以加速精準醫學的研究。計劃分為兩部分，首先是癌癥臨床試驗研究，主要方向為癌癥的靶向治療。以后是全美國的大型人群隊列研究，預期征集100萬美國人的各種資料，進行長期前瞻性隨訪研究。包括各種疾病如糖尿病、心血管病及上述的罕見病等。這遠期計劃十分巨大，預計要許多年才能完成。此計劃于2016年正式行動，已有些結果。如根據BRAF、EGFR及ALK基因的有關突變來把黑色素瘤及肺癌進行分型。正在對此研制靶向藥物。

我國科技部于2016年3月8日了國家重點研發計劃“精準醫學研究”等重點專項的指南，提出以我國常見高發、危害重大的疾病及若干相對較多的罕見病為切入點，構建百萬人的自然人群健康隊列及重大疾病隊列，建立大數據共享平臺等。如此大的計劃恐怕要相當長時間才能有結果。

我們要明確，雖然以上舉的例子大多與基因有關，但精準醫學決不僅僅是基因組學的研究，還應該包括目前已知的全身健康監測指標、性別、種族、環境、生活方式、生物學，以及心理、精神狀態等。尤其要重視這些內容之間的相互影響及關系，因此是十分復雜的。

精準醫學的研究與基因組學、代謝組學、微生物組學、蛋白組學等的發展分不開，而且要動用大數據分析。當然，在收集這上百萬人的大數據時，還必須考慮個人隱私的保密、倫理和道德等問題，要加以解決。

第6篇：基因組學的研究內容范文

人類基因組計劃自20世紀90年代初開展以來，取得了許多重要的研究進展，獲得了包括人類、水稻、擬南芥等多種模式生物在內的基因組DNA的全序列［1－4］，這對生命科學的發展具有劃時代的意義，生命科學從此進入了后基因組時代。

然而，這些令人振奮的進展也隨之產生了新問題，由基因編碼的蛋白質與基因本身不同，其在生物體內的表達和功能具有復雜的動態性、時空性，以及1個基因對應多個蛋白質，即mRNA與蛋白質之間并非簡單的一一對應關系，蛋白質的結構也不可能依靠DNA序列來解析。大量的新基因及蛋白質數據不斷涌現，就需要重新認識這些基因與其所編碼的蛋白質的結構及它們所執行的功能等，從而將各個蛋白質之間的上、下游關系和相互作用解釋清楚。此外，蛋白質在生物體合成之后，對于蛋白質翻譯后加工、修飾、蛋白質之間的相互作用、功能以及其運輸、在生物體的組織和細胞定位、蛋白質結構的形成、代謝途徑等都無法從基因組水平的研究上進行解釋。所以，直接在蛋白質水平上的研究對于深入剖析生物體的運行機制具有重要的意義［5］。

在這個研究背景下，1994年MarcWilkins在意大利的二維凝膠電泳（Two－dimensionalgelelectrophoresis，2－DE）會議上首次提出了蛋白質組（Proteome）的概念［6］。它是指生物體的全部蛋白質組成及其表達方式。蛋白質組研究目前雖然尚處于起始階段，但已經獲得了很多重要的研究成果。當今蛋白質組學的主要任務是不斷完善和更新蛋白質組研究技術和手段，大量進行蛋白質分析。在植物病理學的應用研究中，可以通過比較正常組織和疾病組織的蛋白質表達情況，鑒定出特異的病程相關蛋白質，而這些特異蛋白質也可以作標記來輔助選育抗病品種，從而將其應用于農業生產實踐［7］。

1蛋白質組學研究手段

目前，蛋白質組的研究內容主要分2個方面。

一方面，通過雙向電泳技術獲得正常（健康）生理條件下的生物體、組織或某些特定細胞的蛋白質組電泳圖譜，并將這些圖譜數據作為待檢測生物體、組織或某些特定細胞的參考電泳圖譜。另一方面則是比較在非正常（疾病）生理條件下生物體蛋白質組所發生的變化。如蛋白質表達量的變化、組織表達特異性的變化、蛋白質翻譯后修飾的變化以及在細胞或亞細胞水平上的定位變化等。通過對雙向電泳圖譜上具有顯著差異表達的蛋白質的分析鑒定，可以對編碼該蛋白質的基因進行研究，延伸對該基因功能及結構的了解，也可以為功能蛋白質組學的研究提供參考，甚至發現新的基因和蛋白質，完善已有基因組和蛋白質組數據庫等［8］。目前，蛋白質組學的主要研究技術包括3個方面，即包括蛋白質的分離、鑒定技術和生物信息學技術。

1．1蛋白質分離技術

雙向電泳技術作為目前蛋白質組學中應用最為廣泛的實驗技術，它具有實驗流程成熟、分辨率高、重復性好的特點，是一種成熟的蛋白質組學研究技術［9］。雙向電泳的基本原理是，根據所有蛋白質的等電點和分子量大小，進行2次電泳將其分離。雙向電泳的第一向是等電聚焦（Isoelectricfocusing，IEF），即按照蛋白質的等電點進行分離，分為固相化pH梯度等電聚焦和載體兩性電解質pH梯度等電聚焦2種，目前廣泛采用預制膠條進行固相化pH梯度等電聚焦［10］。第二向是SDS－聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS－PAGE），即對蛋白質分子量的大小進行分離，一般采用垂直電泳或水平電泳。由于雙向電泳利用了蛋白質的兩個彼此不相關的而對蛋白質的性狀又極其重要性質對其進行有效分離，因此該方法具有較高的分辨率，一般能分辨出2000個左右蛋白質點，最高可以達到11000個蛋白質點的分辨率［11］。

近年來，隨著生命科學的不斷發展，越來越多的交叉學科和實驗技術也隨之出現，如一些新的蛋白質分離方法，親和色譜、多維色譜毛細管電泳等。這些新技術雖然不能完全代替雙向電泳技術，但可以在一定程度上彌補雙向電泳的一些不足。從目前的發展趨勢來看，液相色譜－質譜聯用已經成為發展較快的蛋白質組學分離技術之一，并越來越受到蛋白質組學研究者的關注。該技術最突出的優勢是對生物體蛋白質組進行分析時的歧視效應大大減小，該技術可以同時實現蛋白質的分離和鑒定的在線聯用，因此，液－質聯用技術的發展有利于蛋白質組研究向高通量化和自動化的方向發展［12］。

然而，雙向電泳技術作為最成熟的蛋白質組學研究方法，可以既快又全面地獲取生物體蛋白質組變化的宏觀信息，同時也可以較好地與后續的分析方法串聯，從而有效地進行微觀分析，并且該方法有很好的分離能力，分辨率較高，還具有一定的高通量優勢［13］，因此，目前雙向電泳技術仍然是蛋白質組學的核心技術之一。

1．2質譜技術

利用質譜技術對已通過雙向電泳等技術分離的蛋白質進行鑒定是蛋白質組學研究中的關鍵步驟。20世紀80年代末，日本科學家田中耕一和美國科學家JohnBFenn分別開發出基質輔助激光解吸電離技術（matrixassistedlaserdesorptionionization，MALDI）［14］和電噴霧電離（electrosprayionization，ESI）［15］2種軟電離技術，推動了生物質譜（Bio－MS）的發展，使傳統的主要應用于微觀物質研究的質譜技術的應用性發生了巨大的變革［13］。MALDI，ESI－MS等技術的出現促使雙向電泳向與質譜兼容的方向發展，也推動了質譜儀的核心裝置即質量分析器的改進，使生物質譜技術更有效地應用于蛋白質組的研究領域。用于蛋白質組研究的質譜分析儀有飛行時間、四極離子阱、傅立葉變換離子回旋共振、四極桿等幾種選擇［13］。生物質譜主要通過對蛋白質、多肽等的質量測定以及肽質量指紋圖譜測定和氨基酸序列測定，對雙向電泳技術分離的蛋白質點的定量蛋白質組進行分析、鑒定、蛋白質的翻譯后加工、修飾以及蛋白質相互作用等研究。

目前，生物質譜被認為是高通量、高效進行蛋白質鑒定的首選工具之一，它與很多分離方法進行了有機的結合，并得到了廣泛的應用，如與雙向電泳、CE、多維色譜的聯用或質譜本身的聯用等，是復雜蛋白質樣品分離分析時不可替代的方法。但在目前的應用中，該方法還存在一些技術上的瑕疵，如質譜的定量問題等。另外，近年來熒光雙向差異凝膠電泳技術、激光捕獲微切割技術（lasercapturemicrodissection，LCM）、表面增強激光解吸電離－飛行時間－質譜（surface－enhancedlaserdesorptionionizationtime－of－flightmassspectro－metry，SELDI－TOF－MS）和穩定同位素特征標簽生物質譜技術等也得到了較快的發展和廣泛的應用［16］。相信隨著生物質譜和相關技術的不斷完善和改進，這些方法必將會在蛋白質組學的研究中更好地發揮作用，不斷滿足高效、高通量和自動化鑒定、篩選蛋白質的需求。

1．3生物信息學

生物信息學是近幾年發展起來的一門新興的交叉學科，它由生物技術與計算機科學技術以及應用數學學科等有機組成。它通過對蛋白質組研究采用的試驗方法（如雙向電泳、質譜分析、色譜分析、酵母雙雜交、蛋白質微量測序等）所獲得的試驗圖譜、序列等數據進行統計、檢索、分析等，以揭示這些數據中所蘊含的生物學意義，從而解釋一些有規律的生命現象［17］。生物信息學在蛋白質組學中的的研究內容主要包括：大規模蛋白質組學試驗數據的獲得，將試驗數據經過軟件處理成具有生物學意義的試驗結果，以及對試驗結果分析、解釋，最后將獲得的信息進行以及對上述過程的管理等。

蛋白質數據庫不僅標志著蛋白質組學的研究水平，也是蛋白質組學研究的基礎。目前，蛋白質結構數據庫主要是美國國家實驗室的PDB（ProteinDataBank），蛋白質序列數據庫主要是瑞士日內瓦大學的SWISS－PROT［18］。生物信息學技術的快速發展已為蛋白質組學研究提供了許多高效、便利的分析軟件，尤其是蛋白質質譜鑒定軟件和算法發展迅速，最近發展了一種分析技術，可以直接搜尋基因組數據庫，對質譜數據進行基因注釋和判斷復雜的拼接方式，因此，生物信息學的進展為蛋白質組學、基因組學、生物芯片技術等生命科學的前沿領域的發展起了較大的推動作用［19］。可以預測，隨著生物質譜技術在蛋白質組學研究中的更大規模的應用，規模化質譜分析會產生海量的數據，這將會有效促使更多更完善的數據庫系統的建立［20］。

2蛋白質組學在植物病理學上的運用

植物蛋白質組學研究隨著擬南芥和水稻等模式植物的基因組序列公布后逐漸活躍起來。植物抗病機制及抗病性研究仍是當今植物病理學和植物抗病育種研究的重要領域之一［21］。自然界中生長的植物時刻處于各種微生物的包圍環境之中，其中絕大多數植物不被微生物所侵染，表現出抗病性，并在體內產生相應的病原物相關蛋白質（pathogenesis－relaedproteins，PR蛋白）來抵御微生物的入侵［22］。當病原菌侵染植物后，植物與病原物之間的相互作用是一個復雜動態過程，植物與病原物的識別、互作在特定的細胞、特定的時間、特定的組織或有機體中并非所有的蛋白質都表達，而是按照寄主植物防御反應的需要進行特異的表達和運轉。蛋白質是生物體最終功能的執行者，由于DNA序列信息與蛋白質序列之間不是一一對應的關系，也不能說明蛋白質的翻譯后加工、修飾。因此，植物與病原物之間互作的動態過程不能通過分析植物寄主或病原物的基因組信息來解釋。所以，只有將蛋白質組學研究與基因組學的研究結果有機結合，才能更好地從分子水平解析寄主與病原物互作的內在機制，同時為植物的抗病育種研究提供理論依據。

2．1蛋白質組學在植物與病原物互作系統中的應用

植物蛋白質組學的發展必將對植物學科及植物病理學科的研究與發展產生重要的推動作用。由于蛋白質組學研究技術在植物學科上取得了重要的研究進展，有許多成功的研究應用案例，再加上蛋白質組學研究技術具有高分辨率、高通量的優勢，很多學者已經將這門技術應用于植物病理學的研究，并已取得了較大的進展。

我國學者廖玉才等構建了大麥抗、感白粉病的近等基因系，并對1葉期的幼苗進行了白粉病的接種試驗，對接種48h后的幼苗葉片進行了蛋白質組學分析，研究結果表明，抗病系誘導表達了在未接種對照中未出現的蛋白質點；而感病品系在pH6．0附近誘導表達的蛋白質明顯增多，感病系在pH8．8處在蛋白質的表達量大幅提高，而且蛋白質種類也比抗病品系有所增加［23］，該研究也是蛋白質組學在植物病理學研究中早期的應用。陶全洲等在離體條件下，用雙向電泳技術研究稻瘟病菌Magnaportheoryzae與水稻在接觸反應初期階段的蛋白質表達變化情況，以尋找可能參與寄主與病原物相互識別的病程相關蛋白質，研究結果表明，病原菌與寄主發生接觸反應后，有2個組成型蛋白質被誘導表達，即該蛋白質在抗病品種和感病品種中都有表達，以此推測該蛋白可能參與寄主與病原物的接觸時的信號識別等，在該研究中，還有2個蛋白質與孢子或菌絲體混合后下調或消失［24］。鄭用璉等通過雙向電泳技術研究了小麥在受到褐斑病菌浸染后，其誘導表達了2個特異性病程相關蛋白質，進行其氨基酸序列分析后，合成簡并核酸探針，從蛋白質序列分析入手分析抗病相關基因，為從蛋白質水平到DNA水平的研究開創了新的研究思路，為該方向的研究提供了借鑒［25］。李躍建等用雙向電泳技術研究了條銹菌侵入后小麥體內蛋白質的表達情況，研究發現抗小麥條銹病品種川麥107和感條銹病品種80－8在小麥條銹菌侵入后，體內蛋白質表達變化差異非常顯著［7，26］。梁根云等運用雙向電泳技術分析了2個小麥品種（川麥107和80－8）的未接種對照和條銹菌侵染發病14d后的葉片差異表達蛋白質，從雙向電泳圖譜上找到9個顯著差異表達的蛋白質點，通過譜技術鑒定，獲得6個蛋白質點的肽質量指紋圖譜（PMF），通過網絡數據庫搜索、比對，有2個蛋白質點被鑒定，分別是與植物抗病性或代謝相關的蛋白質，即磷酸核酮糖激酶（Phosphoribulokinase，PRK）和脫氫抗壞血酸還原酶（Dehydroascorbatereductase，DHAR），表明這2個蛋白質在小麥與條銹病菌的互作過程中起到了重要的作用［27］。

國際上對于利用蛋白質組學研究植物病理相關問題的學者也較多。Marra利用蛋白質組學研究技術的高效率、高通量的優勢，研究植物、病原菌和拮抗型木霉菌三者之間相互作用前后的蛋白質表達變化情況，對植物的抗病機制和拮抗木霉菌的拮抗機理進行了系統的研究［28］。該研究結果也為從系統上解析植物與病原微生物相互作用的機制提供了很好的參考研究模式。

2004年，Kim等使用雙向電泳研究技術及其他的一些蛋白質組分離和鑒定手段，研究了水稻細胞和稻瘟病菌懸浮培養時，系統蛋白質的表達變化情況，并分別于懸浮培養后24、48h提取總蛋白質，通過雙向電泳分離，并對來自6個不同基因的12種蛋白質進行了質譜鑒定，其中由稻瘟病菌誘導產生了類黃酮還原酶類蛋白和水稻病原菌相關蛋白10（Ricepathogenrelatedproteinclass10，PR－10）［29］。此后，Kim等又對接種有毒力和無毒力稻瘟病菌的水稻葉片進行了蛋白質組學研究，結果表明，在接種后的水稻葉片中，有8個蛋白質因稻瘟病菌的侵染誘導表達或表達增強，隨后通過質譜技術分別鑒定了這8個誘導表達或表達量上升的蛋白質，分別是TLP、Glu1、PBZ1、PR－10、POX22．3、Glu3和2個RLK（receptor－likeproteinkinase）［30］。

與Kim等2004年的研究方法類似，Ndimba等和Chivasa等分別對擬南芥懸浮細胞在病原真菌（Fusarium）細胞壁分泌物誘導下的蛋白質表達變化情況，研究表明，在病原真菌細胞壁分泌物的誘導作用下，懸浮細胞外和細胞內的蛋白質表達變化差異顯著，該研究系統探討了擬南芥對病原菌侵染的抗病相關蛋白質的表達，以及與信號轉導途徑相關基因的表達變化［31－32］。Konishi等應用蛋白質組學研究方法，分別提取、分離和鑒定了受稻瘟病菌侵染后的水稻葉片中具有顯著差異表達的蛋白質，發現蛋白質PR－5在病原菌侵染12h后被誘導表達，分析表明該蛋白的表達可能與寄主非專化性抗性反應相關［33］。Oh等對擬南芥懸浮細胞病原真菌互作過程進行了系統研究，結果表明，脂肪酶類分泌蛋白GLIP1的誘導表達與擬南芥的抗病性密切相關，研究分析認為，GLIP1蛋白可能是通過抑制病原真菌的分生孢子的活力使得擬南芥獲得對病原真菌的抗病性［34］。Andrade等應用差異蛋白質組學方法，從花椰菜與黑腐病致病菌（Xanthomonascampestrispv．campestris）相互作用前后系統蛋白質表達模式的變化情況，對在拉丁美洲危害嚴重的黑腐病的發病機制進行了系統研究，結果表明分別有6個來自寄主植物和15個來自病原菌的差異表達蛋白質點被鑒定，這些與病程相關的蛋白質點的鑒定對于深入了解黑腐病發病分子機理及其在植物抗病育種上的應用奠定了基礎［35］。

Trudy等用TCA沉淀法提取了馬鈴薯晚疫病菌Phytophthorainfestans菌絲培養液中的總蛋白質，經雙向電泳分離后進行質譜鑒定，結果表明，有9個細胞外分泌蛋白的質譜鑒定結果與cDNAs所編碼蛋白質的推測質譜數據相吻合［36］。該研究將蛋白質組學與基因組學的研究有機結合、相互驗證，為后續相關的研究提供了新的思路。

很顯然，應用蛋白質組學從生物體與病原物互作的系統水平研究病原菌與寄主植物相互作用的蛋白質表達變化用于植物病理學的研究具有很強的優勢。這提供了一個直接研究植物病害系統的平臺，通過對抗病品種和感病品種在病原菌脅迫下的蛋白質組數據進行對比分析，就可以從這個研究平臺上直接的找出一些特異的病程相關蛋白質，并通過其他的分子生物學方法對其進行標記、鑒定和功能的預測分析，再將這些記與植物的抗病育種相結合，從而更好地為農業生產服務。

2．2蛋白質組學在植物病理學上應用的不足之處

隨著功能基因組學與現代分子生物學研究方法的不斷更新、完善和發展，蛋白質組研究技術的日益進步，以及大量的模式物種與病原物間相互作用研究體系的建立，許多與病原菌的致病性相關或與寄主的抗病反應相關的基因和蛋白質的功能和作用機理得到了很好的解釋，這些研究結果也為全面了解植物抗病的分子機制及其在生產實踐中的應用打下了基礎。然而，蛋白質組學作為后基因組時代新興交叉學科，當前還存在一些技術上的缺陷與不足尚待改進和完善。許多研究結果表明，在寄主植物－病原菌互作的過程中，一些小分子或者低豐度的蛋白質往往起到信號識別、傳導、傳遞以及激活下游信號發生級聯反應的關鍵作用。而在蛋白質組學分析過程中，受到蛋白質提取方法的限制，有較多低豐度蛋白質得不到相應的分離和鑒定。另一方面，有許多低豐度表達或低分子量蛋白點雖然具備顯著差異表達特征，但卻未得到成功鑒定，無法獲得該類蛋白質點的相關結構及功能信息，而這些蛋白質卻往往在互作過程中起到較為關鍵的作用。

除此之外，蛋白質的分離技術對于整個蛋白質組學的研究起到決定性的作用，在植物組織中，仍有許多的蛋白質如非水溶性蛋白質的提取成為是我們獲得整個系統的蛋白質組的制約因素。因此，由于生物質譜技術的高度靈敏性，在蛋白質的提取和分離過程中，蛋白質的純化與否嚴重影響了蛋白質組研究技術在植物病理學科尤其是植物與病原物互作的相關研究。此外，蛋白質的提取、分離技術還有待于進一步的提高和完善。蛋白質組學研究與功能基因組學密息息相關，目前，蛋白質組學的研究領域還相對狹窄，除人類醫學領域外，蛋白質組學分析技術僅在擬南芥、水稻等少數完成基因組序列分析的模式生物中得到了較為廣泛的應用，而對于其他生物尚處于起步階段。因此，基因組數據庫的不完整也成為限制蛋白質組學研究的瓶頸之一，迫切需要各類重要物種基因組數據庫的不斷補充和完善來擴充該學科的應用范圍。

對于蛋白質的分離技術而言，雖然雙向電泳具有不可替代的優勢，但是其規模化有待于進一步加強，二維凝膠電泳染色轉移等環節操作困難費時，又有操作中分離容量的先天限制，再加上極酸、極堿、低豐度、非水溶性等蛋白質均難以呈現，樣品中高鹽離子濃度、蛋白質的定量等以及高質量蛋白質的制備等方面都有待于進一步的提高和完善。蛋白質的生物信息學研究，雖然已有一定范圍的應用，也仍困難重重。因此，國際上開始重視研究以酵母雙雜交技術和色譜－電泳－質譜為主的技術平臺，用于研究蛋白質連鎖群和蛋白質功能網絡系統，但受限于其操作的復雜性，仍缺乏快速、高效、高通量的技術手段獲取復雜蛋白質相互作用的多維信息。

3結語與展望

越來越多的新技術、新方法將會隨著現代分子生物學實驗技術的不斷完善、發展而涌現，這些新技術應用于與植物病害相關的研究系統中將為植物病理學的發展提供更加優越的條件和研究渠道。目前借助于成熟的蛋白質組學分析方法和生物質譜鑒定技術，在寄主植物與病原菌包括病原真菌和病原細菌2類互作系統中，從植物寄主上獲得了大量的由病原物的誘導產生的差異表達蛋白質。在前人研究的各類互作系統中，已充分驗證了部分以病程相關蛋白家族為主的蛋白質的功能，也明確了這些蛋白在植物抗病機制中的具體功能，這些研究結果將為基因組學和轉錄組學的研究提供了理論依據，為更深入解析植物寄主響應病原菌侵染的復雜分子機制提供了有力證據。

第7篇：基因組學的研究內容范文

【關鍵詞】 蛋白質組學；中醫證候；中醫診療；中醫藥現代化

隨著人類基因組序列的完成，人類已經由基因組時代進入后基因組時代。基因數量的有限性和基因結構的相對穩定性使基因組學研究成功邁入到功能基因組學研究。蛋白質組學遂成為后基因時代的研究前沿和熱點領域。將蛋白質組學引入中醫證候學研究，必將進一步為證候分類、辯證標準的選擇和個體化等提供可靠的依據，對于發展中醫藥學，走中醫藥現代化之路具有深遠的影響。本文綜述了蛋白質組學研究的主要關鍵技術及其與中醫證候學研究的相關性。

1蛋白質組及蛋白質組學

1994年澳大利亞的Wilkin和Williams等第一次提出了蛋白質組（Proteome）概念[1、2]，指由一個基因組，或一個細胞、組織所表達的全部蛋白質。蛋白質組學（Proteomics）以蛋白質組為研究對象，分析細胞內動態變化的蛋白質組組成成分、表達水平與修飾狀態，了解蛋白質間相互作用與聯系，在整體水平上研究蛋白質的組成與調控的活動規律[3]。蛋白質組研究是為了識別及鑒定一個細胞或組織所表達的全部蛋白質以及它們的表達模式，是對基因組研究的重要補充，是生物體在蛋白質水平上定量、動態、整體性的研究[4]。蛋白質組研究數據與基因組數據的整合，將在后基因組研究中發揮重要作用。

2蛋白質組學研究技術

2.1雙向凝膠電泳技術

1975年，意大利生化學家O’Farrell在對大腸桿菌、老鼠及幾尼豬的蛋白質研究中，發明了雙向電泳技術[5]（ISO-DLAT），具有高分辨率、快速、簡便等優點。雙向電泳技術是蛋白質組學研究的核心技術之一，其原理是在相互垂直的方向上，它利用蛋白質等電點和分子量的不同運用等電聚焦和聚丙烯酰胺凝膠電泳把復雜的蛋白質混合物在二維平面上分離。

2.2生物質譜技術

1906年，Thomson發明了質譜，在隨后的幾十年里，質譜技術逐漸發展成為研究、分析和鑒定生物大分子的前沿方法[6]。質譜技術的原理是先將樣品離子化，再根據不同離子間的荷質比（m/z）差異來分離蛋白質，并確定其分子量[7]。到20世紀80年代，因兩項軟電離質譜技術―基質輔助激光解析電離質譜技術（MALDI）和電噴霧質譜技術（ESI）的發明，使得質譜技術取得了突破性進展。這兩種質譜技術具有高靈敏度、高通量和高質量的檢測范圍等特點，使得在pmol（10-12）乃至fmol（10-15）的水平上準確分析分子量高達幾萬到幾十萬的生物大分子成為可能[8]。

2.3 蛋白質芯片

蛋白質芯片是用于研究蛋白質功能模式的一種鑒定方法[9]，是指在固相支持物（載體）表面固定大量蛋白探針（抗原、抗體,受體、配體、酶、底物等），形成高密度排列的蛋白質點陣[10]，可以高通量地測定各種微量純化的蛋白質的生物活性，以及蛋白質與生物大分子之間的相互作用[18]。蛋白質芯片具有快速、高效、微型化、自動化、高通量的特點。

2.4生物信息學

生物信息學是在生命科學、計算機科學和應用數學的基礎上逐步發展形成的一門新興交叉學科，運用數學和計算機手段進行巨量生物信息資源的收集、存儲、處理、搜索、利用、共享、分析與解析的科學[11]，它由數據庫、計算機網絡和應用軟件3部分組成[12、13]。蛋白質組信息學研究方法主要包括蛋白質序列比較分析，蛋白質結構-功能的研究，點突變的設計及家族鑒定，蛋白質空間結構預測，建模和分子設計以及分析蛋白質與蛋白質相互作用的數據庫[14、15]。

3中醫證候學與蛋白質組學

中醫證候是指疾病發生和演變過程中某階段以及患者個體當時所處特定內、外環境本質的反映，它以相應的癥、舌、脈、形、色、神表現出來，能夠不同程度地揭示病因、病位、病性、邪正盛衰、病勢等病機內容，為辨證論治提供依據。中醫的“證”是指疾病在演變過程中各種病理因素在體質、自然環境、社會心理等因素和多種矛盾綜合作用于機體的整體反應，是診察和思辨所得。而蛋白質組學摒棄了經典分子生物學研究個別基因的習慣，從蛋白質組整體水平上闡述“一種基因組所表達的全套蛋白質”，以建立對生命現象的整體認識。這與中醫學的“整體觀”具有高度的一致性，且蛋白質組學研究方法的整體性和系統性與中醫基礎理論的整體觀和系統性又極為相似[16]。因而，將蛋白質組學應用于中醫證候學研究，不僅能反映一系列癥狀的物質背景，而且能進一步了解不同蛋白組分的在證表現差異和激烈程度[17]，將是揭示證實質的最有效手段[18]。

在證候理論指導下，運用功能蛋白質組學的方法，通過探討證候，特別是同病異證或異病同證的蛋白質差異表達及翻譯后的修飾情況，揭示與某一證候形成相關的所有蛋白質及其特征，在整體蛋白質表達的水平上闡明證候的本質，則可稱為證候蛋白質組學[19]。這種將蛋白質組學應用于“證”的研究，能夠溝通“實體結構”和“功能模擬”的橋梁，整體上比較不同疾病、同病異證之間的蛋白質圖譜差異，探索蛋白質表達圖譜與中醫分型的系統的、有規律的聯系。

4展望

運用蛋白質組學技術對中醫證候進行研究，為尋找“證侯”的標志蛋白質，揭示中醫“證”理論中蘊藏的科學內涵，闡明中醫診療的分子機理，最終在分子生物學水平上解釋生理和病理奠定了基礎[20、21]。中醫證候是辨證論治的基礎和核心，依據蛋白質組學的理論和技術來探索中醫學理論的基本內涵、中醫證候蛋白質組學以及從蛋白質組學水平探索中藥藥效的機理，都可能成為中醫藥理論和治療研究的突破口。中醫學的發展與現代科學蛋白質組學的交叉，一方面可使中醫學吸取新的思想，取得進一步發展的動力，另一方面又因其獨特的理論與視角，也可為蛋白質組學乃至現代科學的研究與發展提供新的思路[19]。

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第8篇：基因組學的研究內容范文

一、過去教學中存在的問題

（一）實驗課教學學時偏少

生物技術專業五年制生物信息學課程總學時為72學時，其中理論48學時，實驗24學時。生物信息學課程最主要的目標是培養學生通過在線程序或利用生物信息學軟件來分析生物學問題的能力，有效解決學生實驗學時不足，實際操作時間少，解決實際問題能力較弱的問題。

（二）與其他課程聯系較少

生物信息學課程開設在生物技術專業教學進程的第6學期，此時學生已具備普通生物學、細胞生物學、分子生物學、生物化學、醫學免疫學、遺傳學、基因組學、基因工程原理等生命科學的基礎知識。但是，在生物信息學理論課和實踐課學習的內容，如查閱的文獻、分析的目的則由授課教師自行指定，忽略了與其他課程的聯系，不利于學生系統地學習專業課的知識。

二、教學體系的改革和完善

（一）增加實驗課教學學時

從2012年起，我校生物技術專業由五年制調整為四年制，同時在修訂教學進程的時候將學時調整為理論36學時，實驗36學時，理論課結束后即為該內容的實踐部分，以此增加學生的實踐訓練時間。

（二）將基因工程原理實驗課程與生物信息學實踐相聯系

在基因工程原理的實驗中，我們把家蠅防御素基因作為目的基因，主要設計的實驗內容包括：（1）目的基因的獲得：利用PCR技術擴增已經克隆到pMD-18T載體上的家蠅防御素基因；（2）pSK質粒載體的小量制備；（3）目的基因與載體的酶切；（4）目的基因與載體的連接；（5）大腸桿菌感受態細胞的制備；（6）重組質粒的轉化；（7）重組子的藍白斑篩選；（8）菌落PCR鑒定重組子[2]。在學生對基因工程實驗內容熟悉的基礎上，我們在生物信息學的教學過程中對學生提出問題：家蠅防御素基因現有的研究現狀是怎樣的？PCR擴增目的基因的過程中引物該如何設計？獲得陽性重組子后我們如何判斷獲得的插入序列就是目的基因呢？針對這樣的疑問，我們結合基因工程實驗對教學內容進行適當的調整：（1）PUBMED獲取文獻信息：由學生通過PUBMED查找近五年發表的有關家蠅防御素基因研究的文獻；（2）核酸序列分析：以家蠅防御素基因為對象，分核酸序列的檢索、搜索開放閱讀框（ORF）、限制性酶切分析、引物設計、載體序列識別、核酸序列的比對、分子質量/堿基組成/堿基分布分析和序列轉換共8大部分內容進行講解和學生實踐操作；（3）蛋白質序列分析：同樣以家蠅防御素蛋白為對象，分蛋白質序列檢索、蛋白質序列比對、蛋白質基本性質分析（蛋白質的氨基酸組成、分子量、等電點、親疏水性分析、跨膜區分析、信號肽分析）、蛋白質功能預測、蛋白質結構預測（蛋白質二級結構和三級結構預測）共5大部分內容進行講解和指導學生進行實踐操作。

（三）以科研促進生物信息學的教學改革

筆者所在課程組主要集中于功能基因組學的研究，涉及了功能基因的獲取、生物信息學分析、功能驗證等方面的內容。學生在課程學習中，參與到教師的科研課題中，學會運用生物信息學所學知識實際解決科研問題。學生可自行完成從文獻的查閱、目的序列的獲取（由公共數據庫獲得或實驗室測序獲得）、基因序列的分析、理論推導氨基酸序列基本性質的分析及結構和功能的預測、系統發育分析，如有可能，學生可通過實驗的方法驗證生物信息學分析的結果，同時鼓勵學生自主選擇感興趣的基因、蛋白進行課程設計研究，實踐結束后學生將結果以論文形式提交給教師。

三、教學探索的成效

第9篇：基因組學的研究內容范文

摘要：從方證相關基本理論、客觀化規范化、分子生物學水平、交叉學科理論與方法等方面對方證的現代研究進行了簡要綜述。認為方證研究取得了很大進展，尤其與復雜系統理論結合有望取得突破性進展，并由此可以加快中醫現代化的進程。

關鍵詞：中醫方證； 基本理論； 分子生物學； 客觀化； 規范化

辨證論治是中醫診療疾病的基本方法和原則，在辨證論治的理、法、方、藥這個體系中，方證占據著核心地位。方證研究一直都是中醫發展的重要命題，并且已經積累了大量知識。隨著對中醫研究的深入和現代科學理論和技術的日益發展，近年來方證研究取得了很大進展。現作一簡要綜述。

1 方證相關基本理論

1.1 方證對應 《傷寒論》第317條曰：“病皆與方相應者，乃服之”。《傷寒論》第149條“傷寒五六日，嘔而發熱者，柴胡證具，而以他藥下之，柴胡證仍在者，復與柴胡湯…… ”。唐?孫思邈在《千金翼方》中對《傷寒論》病脈證并治體系進行了整理，采用“方證同條，比類相附”的方法，建立了方證對應的“方證”體系。到清代柯琴“以方名證”思想和日本漢方醫家吉益東洞“方證相對說”［1］，說明方證相應理論在中醫學歷史上影響深遠。方證相應說也為現代許多醫家所推崇，現代名醫胡希恕［2］也認為，臨證有無療效，決定于方證對應與否。著名醫家鄧鐵濤［3］說：“證變則方亦隨之變，證不變則效不更方。當然若對慢性病，服藥時間較長，根據患者的證情，加減一二味，亦每每有好處，但治療之大原則未變。”現代研究對方證對應的認識有：方證相應指的就是一個方劑的功效和方劑內的藥味及其配伍關系與其所對應的“證”之間存在著高度的統一性和針對性，亦即解決問題的方法“方”與矛盾問題“證”之間的高度一致性［4］。方證對應是方劑與主證相對應；方證對應指證不變方亦不變，方隨證變，隨證加減 ；方證對應是方證間病勢、病位、病情、病性相對應；方證對應是一個動態對應；方證對應中方劑是有證而為，無證而不為；方證對應可以是一方多證［5］。

1.2 方證從化學說及其研究 方證從化學說包括［6］：所謂“從方化證”即指“方”對“證”的授予、攻擊作用過程；所謂“從證化方”即“證”對“方”的親和選擇作用過程。在方證這種“耦合過程”中，方證以互為主客體的“主體選擇”和“引導”，構成不可分割的互溶、互化的交互關系。把一個辨證論治過程的對應方證，分解為從化前的“方證對應”，從化中的“方證耦合”和從化后的“方證符合”三個階段，進行多元、多級化“方”“證”互補式的階段研究，從而提出了“方藥有效實體 成分組合模”的概念。一方可以多“模”，一“模”可以多方。方證從化學說理論框架的形成，無疑對闡明理法方藥各個環節的內涵，提供了新的突破口［7］。又有研究認為［8］方證從化學說與受體學說有一致之處，中藥有效成分在體內的分布是藥物歸經理論的重要依據。同一處方，施之于同一病人，應用時間有先后，其通過機體及證所授受的有效成分就不同；更由于證的從化遞減，造成了方藥的利用率的必然下降，形成了方變；同一個病證的不同患者，用同一方劑治療也會發生同樣的問題。

2 方證相關的客觀化規范化研究

方證的客觀化規范化研究也是現代中醫研究的一個重點和難點，雖然研究起來有些困難，但近年來也取得了一些成就。如在婦科研究中發現［9］，活血化淤法對婦科血淤證的治療作用可能是通過以下諸多方面來實現的：雌激素相關作用；改善血液流變學的主要指標，消除血液濃、黏、聚的狀態，改善子宮微循環；調節凝血系統、纖溶系統功能；保護血管內皮細胞及其功能等。又如楊丁友等［10］研究顯示冠心病心虛證患者血小板明顯活化，血小板活化標志物CD62P 及CD63 表達明顯較健康對照組增強(P

3 方證相關的分子生物學研究

分子生物學是生命科學的帶頭學科，應用分子生物學理論和技術在中醫方證研究中也取得了一些進展。

3.1 對中藥復方的研究應用分子生物學技術對中藥復方的分子機理進行了探討。如用細胞培養的方法研究發現［13］ ：復方補益劑(四君子湯、四物湯、八珍湯、十全大補湯)對細胞生長均有顯著促進作用，而且不同補益劑對同種細胞的促生長作用明顯不同，同種補益劑對不同細胞或同種細胞的不同生長時期作用也不完全相同。賀雙騰等［14］運用Northern雜交檢測到加入補腎醒腦解毒復方中藥煎液后，感染神經元NGF和BDNF表達較正常海馬神經元明顯提高并且能持續增加，維持潛伏感染神經元存活達10周以上。凌云彪等［15］利用核素摻入試驗、流式細胞術觀察到通過兩種不同途徑制備的中藥復方“肝纖方”可以抑制大鼠肝星狀細胞(HSC)的增殖及其膠原合成量。孫饒鴻等［16］采用流式細胞技術發現消瘤飲(根據益氣解毒抗癌的原則組成的中藥治療腫瘤方劑)具有明顯的抑瘤作用，可促使bax基因表達，誘導腫瘤細胞凋亡。

3.2 對證的研究 蛋白質是人體功能表現的物質載體。當內外環境變化時，人體“應變系統”產生各種應變活動，包括各種癥狀表現，這些反應實質上是人體蛋白質正常或異常功能的宏觀表現形式。證的初始內涵其實為各種癥狀歸納、綜合而來，這些癥狀集中體現了證的功能性［17］。21世紀的生命科學將由人類基因組計劃和后基因組時代、蛋白組計劃、生物信息學、生命科學數字化等部分組成［18］。1990年人類基因組計劃（HGP）開始啟動，預計將在2005年以前完成人類基因組全部序列的測定，認識人類全部基因編碼及功能［19］。所以理論和技術上蛋白質組學都可以用來研究"證"。如有實驗利用基因芯片技術研究心梗后心衰心氣虛證大鼠模型心臟梗塞區能量代謝功能基因表達譜的特征［20］。

3.3 對方證的研究中國的人類基因計劃自1993年開始，1999年正式啟動以來，已取得了顯著成績［21］。楊煥明在199101的中醫學與基因組學術會上指出，弘揚具有特色的中醫藥，尤其是在已知中醫療效功能的基礎上反推基因功能組，如“哮喘中藥”的基因表達譜，利用人類基因組多樣性探尋證的“遺傳標記”，探討“養生祛病”來修飾、改善基因功能的機理等［22］。王米渠等對中醫“恐傷腎”與補腎藥在基因水平作了研究［23］，首先用SMART技術逆轉錄擴增，以分別獲得各組同一只小鼠造模前后的血液總cDNA；通過抑制消減雜交(SSH)方法獲得各實驗組造模前后差異表達基因SSH 圖譜。結果顯示，造模腎虛組小鼠與藥物治療組同對照組的基因表達有較大差異，從所得到的l0個基因圖譜，可以初步理解與腎虛證可能相關的基因，補腎藥物治療組在基因圖譜與造模組的差異，顯示補腎藥治療對基因表達的影響。

4 方證研究的新理論

4.1 熵理論與方證研究“熵”是19世紀60年代德國物理學家克勞修斯作為熱力學的概念提出來的。愛因斯坦(A．Einstein)將熵理論在科學中的地位概述為：“熵理論對于整個科學來說是第一大法則。” 熵方法在自然科學和社會科學的研究中已經被廣泛應用，它對具有隨機性、多維數性、多關系性、多判據性以及定性描述多于定量描述等特點的因素處理具有信息全面、可靠性高、能進行定量比較等優點。研究證候與方劑的相關性，涉及到的信息也具有隨機性、多維數性、多關系性、多判據性等特點。對于這么復雜的信息，可以嘗試用熵理論分析。楊洪軍等［24］對中風病證候進行了長期研究，積累了豐富的中風病中醫證候學研究資料，量化標準基本成熟，因此，他們在病的框架內研究證、熵、方三者相關聯的科學規律。研究思路分為三個步驟，第一，收集證候、中風病、方劑的臨床信息，建立數據庫；第二，基于熵方法的證候、中風病、方劑綜合演化模型的建立；第三，證候、中風病、方劑三者相關科學規律的提取。以中風這樣一個具體的疾病為模型，進行相關問題的探討，證實熵理論是研究證侯與方劑的相關性的一個有效的理論工具。

4.2 復雜系統理論與方證研究復雜系統理論是21世紀最具有生命力的科學之一。耗散結構理論、協同論、混沌理論、人工神經網絡和混沌同步與控制理論在復雜系統理論發展歷史中都起了重要作用［25］。開放的復雜巨系統的研究方法其實就是把大量定性認識、點滴知識、專家意見匯集成一個整體結構，從不完整到完整的定性，完成從定性到定量的飛躍［26］，通過大量積累，達到更高層次的認識和飛躍。辨證論治理法方藥一致是中醫治療的根本，既然臨床用方(藥)離不開證，那么方證之間就會存在一種特殊的對應關系 。從科學發展及臨床治療要求來看，中醫學的確需要構筑一種全新的方證論治體系。這個體系應是從宏觀到微觀，從抽象到具體，從定性到定量，從模糊到精確的辨證論治體系。這一要求，與復雜巨系統所特有的科學理論、專家經驗(歷代醫家的臨床有效治療)和定量分析方法不謀而合［27］。復雜系統理論將會破解中醫方證體系中目前尚未可知的系統。著名的復雜系統研究者、遺傳算法的發明人霍蘭教授認為，許多的復雜系統存在著杠桿支點一個小的輸入會產生巨大的、可預期的直接變化，它提供我們改變系統行為的機會［28］。本項目組王建紅等從腎陽虛引起下丘腦垂體性腺軸生殖內分泌功能改變入手，將典型方劑與證候右歸丸與腎陽虛證聯系起來，建立方證系統的動態模型，觀察右歸丸對腎陽虛時下丘腦垂體性腺軸生殖內分泌功能的影響，在這個動態模型中，分析中藥復方中各組成藥物在調整病證機體中的相互作用與地位，發現配伍規律，優化配方；又借助中藥的信息載體作用，獲得腎陽虛證本質的認識，通過“證”解析“方”，又通過“方”解析“證”，建立了中醫方證研究的新方法。

5 小結

方證是中醫辨證體系的核心問題，從古至今都是醫家比較重視的理論。在現代科學理論和技術日新月異的時代背景下，方證研究取得了很大進步。方證相關性研究的基本理論在不斷發展完善；隨著現代醫學的進步，在客觀化規范化研究方面取得的成績，使中醫的方證更加具體明確，也豐富了中醫辨證論治的內容；分子生物學理論和技術的日益進步使方證和生命科學更加有效地結合、促使盡快實現中醫現代化；熵理論、復雜系統理論等理論的成熟將會為中醫方證研究提供新的方法論的指導，揭示其深層次的科學內涵。以方證這樣一個有著長期積累和深厚理論基礎、有希望在新的條件下取得突破性進展的中醫基本問題進行深入的研究，將會加速中醫藥的發展和創新，為中醫藥現代化打開一個嶄新的局面。

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