摘要:文章简述了应用于医药领域的现代分子生物学新技术的相关基本知识,并对其应用及发展前景进行了概述。
关键词:mRNA差异显示;LCM技术;生物芯片
中图分类号:F426文献标识码:A
文章编号:1674-1145(2009)12-0174-01
近年来随着分子生物学技术的成熟和发展,新技术不断涌现,在医药领域的广泛应用也为加快医药现代化改革提供了技术保障。本文对其中应用广泛的新技术原理、特点、应用及发展前景进行介绍。
一、mRNA差异显示技术
mRNA差异显示技术(mRNA differential display DDRT-PCR)是在基因表达水平上研究生理或病理机制的一种分子生物学技术,是一种快速而有效的克隆差异性表达基因的方法。1992年Liang 和Pardee[1]首次应用差异显示技术对比人类乳腺癌细胞与正常乳腺上皮细胞所表达的mRNA,以此来克隆癌细胞所特有的基因。差异显示技术为寻找新基因开辟了捷径,是该领域的重大突破,目前在众多领域有着广泛应用。
(一)在肿瘤研究中的应用
Meyer-Siegler和Hudson[2]将差异显示用于前列腺癌淋巴结转移灶与正常前列腺组织的对比研究,获得166bp的cDN段在转移灶高表达,与人类巨噬细胞移动抑制因子93%同源,并在临床已转移的前列腺癌手术标本中得到证实。高表达的MIF将有可能成为转移性前列腺癌的诊断标志物。
(二)在内分泌代谢性疾病研究中的应用
主要在微量元素缺乏性疾病研究,2型糖尿病研究,在激素作用的分子机制研究等方面都取得了突破性进展。
(三)前景
DDRT-PCR从基因的转录水平着手研究基因的表达,已得到了令人欣慰的成果,这些成果又促进了该技术的发展,有关的专著及试剂盒亦已相继问世,在DDRT-PCR的基础上,又产生了一系列的衍生技术,最终都将通过基因学、细胞生物学和生物化学方法确定每个分离基因的功能,提供基因在生物体中作用的确定证明。
二、激光捕获纤维切割LCM技术
LCM技术的核心用低能量的近红外激光融化一种特殊的胶膜来黏取细胞,在高倍显微镜下,从厚约5~20纳米的切片中选择所希望获得的细胞,发射激光束,特殊转移膜吸收目的细胞从切片中分离出来。该技术具有自动化程度高,操作简单,对组织切片无严格要求,获取细胞准确率高,对细胞内DNA/RNA及蛋白质无损伤等优点。
(一)在蛋白质组学研究中应用
将LCM技术、电泳技术及质谱技术相结合,以发现生命过程中不同生理及病理状况时的特异性蛋白质标志,为临床恶性肿瘤的早期诊断,治疗提供蛋白靶标,同时也为药物毒理,代谢等重要研究提供更好的方法。
(二)cDNA文库的建立
LCM技术与cDNA微阵列技术结合在人类肿瘤发生、诊断、治疗等方面的研究已进入使用阶段,同时利用LCM技术通过对不同时空组织标本中目的细胞的捕获,与基因表达模式进行比较,可为各种疾病发展过程提供重要信息。
(三)前景
就LCM技术本身而言,更精确的切割获取研究用目的细胞是一个要不断完善和发展的核心问题。LCM作为一项技术从开发到应用历经时间尚短,还需要不断的改进设计和制造工艺,它将会像核酸合成仪、核酸序列测定仪、核酸体外扩增仪一样在生命科学的研究工作中起到巨大的作用。
三、生物芯片技术
生物芯片包括基因芯片和蛋白质芯片,系借助计算机控制的机械手对已知的众多探针按预定的位置点阵,固定在固相支持片基上,然后与标记的待测样品进行分子杂交反应,通过激光共聚焦荧光检测系统来分析每个位点杂交信号的有无及强度,进而获得每个样品携带的相关信息,经专用的程序软件分析,得出最终结论。
(一)在肿瘤研究中的应用
Derisi等选用恶性肿瘤细胞系UACC903中的1161个cDNA克隆制成芯片,通过比较正常肿瘤细胞的表达差异,发现在恶性肿瘤细胞中P21基因处于失活或关闭状态,而在逆转细胞系中呈高表达状态[3]。
(二)芯片技术中杂交测序技术的应用
芯片技术中杂交测序技术是一种新的高效快速测序方法,也是芯片技术的另一个重要应用[4],即通过与一组已知序列的核酸探针杂交进行序列测定,用荧光标记的待测序列与基因芯片上对应位置的核酸探针产生互补配对,确定荧光最强的探针位置,获得互补的探针序列,据此重组出靶核酸的序列。
(三)前景
生物芯片技术发展迅猛,在生命科学的各个领域得到广泛的应用,但由于芯片制作的工艺复杂,信号检测也需专门的仪器设备,导致费用高昂,其次在探针合成方面,如何进一步提高合成效率及芯片的集成程度是研究的焦点还有多个环节尚待提高。虽然芯片技术还存在着一些问题,但其在基因表达谱分析、基因诊断、药物筛选及序列分析等诸多领域已呈现出广阔的应用前景,随着研究的不断深入和技术的更加完善基因芯片一定会在生命科学研究领域发挥越来越重要的作用。
参考文献
[1]swithprogressivephenotype.CancerRes,1997.
[2]Derisi J,et al.Use of a cDNA microarray to analysis gene expression patterns in human cancer[J].Nat Genet,1996.
[3]Wallraff G,Labadie J,Brock P,etal.DNA Sequencing on a chip [J].Chemtech,1997.