分子生物学与传统医学的结合点可能有哪些

分子生物学发展及其与医学的关系
随着科学不断向微观、宏观和人类自身的深入发展，生命科学在自然科学中
比重越来越大，现己成为当前世界科学研究中的热门前沿，其中DNA双螺旋结构
的发现启动了分子生物学的发展，并成为当代生命科学基础研究中的核心前沿和
成为推动整个生命科学发展的重要基础。
一、生命科学及其前沿
生命科学：是研究生命物质的结构与功能，生物与生物之间及生物与环境之
间关系的科学。
分子生物学：(核心前沿)
前沿： 细胞生物学：
神经生物学：人类基因组计划之后，人脑功能的研究成为最难点
生态学：→分子生态学、揭示中医天人合一，阴阳平衡的物质基础
(分子水平)
二、分子生物学及其与相关学科的关系
生命现象千姿百态，但生命活动的本质高度一致一分子水平、DNA、密码，
在此基础上：
分子遗传学
分子免疫学
分子生物学 分子病理学、血液学
分子内分泌学、心脏学
分子肿瘤学、流行病学

(一)分子生物学定义 核酸
广义上理解：在分子水平研究生物大分子 的结构组成。和功能的
蛋白质
学科—结构分子学。
最终目标：研究生命现象包括细胞生长、分化、增殖、程序死亡遗传变异和遗传售息传递和细胞内信息传导的分子基础，以探讨基因型和表 型的相互关系，达到认识生命、改造生命、造福人类的目的——
信息分子生物学。
核心技术：重组DNA(基因操作、分子克隆、基因克隆)。
通过任何方法在细胞外构建的DNA分子(或片段)插入载体系统(病毒或细菌)形成遗传物质的新组合，并使它们能转移进入宿主细胞内，它在天然宿主中原来并不存在，但它能在其中继续扩增。
通常重组DNA技术泛指分子生物学中与DNA水平研究有关的技术。
（二）分子生物学与生命的中心法则
细胞是生命机体构建的基本单位。 生命的特征建立在细胞的基础上。

生命的基本特征： 遗传变异
新陈代谢
繁 殖 生物打分子相互作用的结果，
生长发育 执行以中心法则核心的程序
适应环境
衰老凋亡

中心法则与有机体形成程序

中心法则记载着生物打分子信息传递路线，分子生物学精华全部概括，每条线都获得了诺贝尔奖！

建立在分子生物学基础上的分子医学与传统医学的主要区别在于：
症状、体征
传统医学：从有机表型认识疾病 病理 诊断
生理
分子医学：DNA——→ RNA —→蛋白质
基因型—→表型(反向遗学)

分子医学诊断与传统医学诊断物质基础上的区别
(三)分子生物学与生物化学
分子生物学是生物化学发展的必然结果，但他是一门面貌全新的生命科学的前沿学科，当前国际、国内都把分子生物学与生物化学并列在一个学术组织→生馋等分子车劫学学拿，这是现阶段最切合实际的组合，但两者在实验研究条件：专业词语、研究途径等诸多方面有明显差别。

传统生物化学与近代分子生物学比较
。内容 传统生物化学 现代分子生物学
1、研究对象 中小生物分子、糖、脂、Pr、核酸、维生素等 生物大分子、主要是核酸、Pr
2、研究方法
以化学分析技术为主
生物化学、生物物理学、细胞学、遗传学、微生物、免疫学等技术相互渗透形成的分子生物学技术，以重组DNA为核心，包括，基因克隆、测序、印迹杂交、PcR、表达调控等分子
生物学+计算机—→生物信息科学
3、研究内容 生物机体的化学组成及其变化(代谢过程) 遗传、变异、生长、增殖、分化、衰老、凋亡等生命特征的分子基础，遗传病与常，见病的基因型和表型的关系，核酸与蛋白质结构与功能及其相互关系。
4、研究途径
细胞、亚细胞水平，多从表型入手，以表型研究为主，很少涉及基因DNA研究
基因水平研究，从基因型入手探讨基因型与表型相互关系，以研究DNA为核心，结合蛋白质结构与功能，深入了解生命现象的分子基础及本质
(四)分子生物学与遗传学
遗传学：研究生物遗传和变异的科学。
没有遗传、变异不能积累。推动进化意义。
没有变异，遗传只是重复，失去进化材料。

医学分子遗传学：从DNA或基因水平研究遗传疾病的发病机制，揭示基因突
变与遗传疾病的关系。建立基因水平的诊断和治疗，以求
根本治疗，消灭遗传疾病。
医学进入DNA水平研究后，各种生理、病理现象都能从基因水平找到答案，所有的疾病都与在因相关，如肿瘤、心血管病、糖尿病、老年痴呆等等，如抗药基因、酗酒基因、肥胖基因、聪明基因、犯罪基因等等，各种生命现象、临床表现。
(五)分子生物学与生物技术
现代生物技术：
1、酶／蛋白质工程：将游离的酶用于工业和医药学。

2、基因工程／核酸工程：应用重组DNA技术提高活性Pr生产，并利用基因
信息的传递——转基因达到基因治疗的作用。
三、分子生物学发展简史
1953年在剑桥大学工作的Watson，JD和Crick，FHC提出的DNA双螺旋结
构学说，启动了分子生物学及重组DNA技术的发展。
1、分子生物学发展的三个阶段：
①1944～1970年：DNA和遗传信息研究的认识阶段；
②1970～1975年：重组DNA技术的发明和发展：
③1975～今：分子生物学渗透、应用、大发展阶段。
每个阶段都有一系列重大事件或里程碑(以★为标记)，见附表：大事记年鉴。
附：大事记年鉴
．1917年：Karl Ereky提出基因概念
．1941年：一个基因一个酶(Pr)
．1943年：青霉素发现(生物技术)
．1944年：DNA是遗传物质基础(肺炎双球菌转化实验)

．1951年：蛋白质空间结构，二级结构×螺旋
★．1953年：Watson，Crick DNA双螺旋—→标志分子生物学诞生
蛋白质生物合成
F·Sanger人胰岛素序列分析
．1955年：A komberg：DNA聚合酶
ochoa：DNA连接酶
．1958年：N14、N15标记，证明DNA是半保留复制
．1959年：基因“乳糖操纵子”模型—→基因表达调控
★·1961～1966：破译遗传密码
★·1970：反转录酶：DNA RNA
限制性内切酶(DNA重组技术)分子生物学进入技术化时代
★·1972年：合成tRNA基础
．1973年：基因克隆，单克隆抗体(我国86年才搞)
．1975年：Southern，EM发明DNA印迹杂交技术，称为Southern印迹。
·1976年：DNA测序
在反转录病毒中发现致癌基因
基因治疗：腺病毒，逆转录病毒，679例死亡，但只有39例公布
1977年：间隔基因，内含子，外显子
1980年：基因工程专例(科学与法律)
1981年：转基因技术
单克隆抗体诊断试剂盒
1982年：欧州上市重组DNA疫苗
1985年：干细胞(我国最近才搞)未分化细胞
★1988年：PCR(DNA体外糖增，聚合酶链反应)应用最广的生物技术
★1990年：欧州：癌基因转基因鼠申请专利
美国：启动人类基因组计划(1990～2005)
1991年：DNA芯片(DNA chip)
1994～1995年：22号染色体图谱
1996年：植物基因组计划
★1997年：Dolly cloned多莉羊
1999年：22号染色体测序
2000年：测序初步完成：读出一一读懂
在生命学领域，许多学科的发展依赖于分子生物学技术的发展，尤其是医学，是研究的主流和关键所在。
2、生命科学领域最有影响的发现与成就
①DNA 双螺旋结构 蒸汽机
②重组DNA技术 相当于 计算机 工业化、信息化
③人类基因组计划(HGP) 经济全球化
四、分子生物学发展趋势
(一)分析与综合(实验方法)
1、微观分析性工作举例
22号染色体全序列分析
“Nature”1999.402、489～495 Lan Dunham et al．
已知：247
含679个基因 相关：150
预测：148
假基因：134个
另3％在连接部——裂隙，50～150Kp，未测定

2、分子综合性工作举例
蛋白组学(Proteomics)双向电泳：

将肿瘤cell均浆与正常细胞均浆对比：

(二)多样化和一致性(理论研究)
1、化学组成、结构组成：趋于共同的语言描述，尤其对中医而言。
2、遗传信息传递：DNA——RNA——Pr
3、物质代谢，能量代谢。
5、基因表达调控

(三)发育和进化：分子系统DNA同源序列发育树，对达尔文进化论疑。

（四)脑功能研究：人类基因组计划完成后，最后要搞清楚的就是脑功能了。
（五)生物与环境：健康与疾病，生物信息传递：意念?气功?
物质世界
精神世界：分子水平或更高水平的物质?如临终前“天堂感受”的生理机制。

五、分子生物学在医学中的应用
(一)分子生物学与基础医学
1、从整体器官水平—→分子水平
(从现象II——→本质)
2、新的边缘学科：分子学科如分子生理学、药理学、病理学、免疫学……
3、传统按“形态”和“机能”来进行基础医学学科划分界限已日趋模糊。
4、改变从表型入手的传统研究方法，从基因入手，基因型—→表型

（二）分子生物学与临床医学
1.遗传性疾病：将正常外源基因导入动物体靶细胞内，用来弥补缺陷基因，以达到治疗遗传病的目的，相反，将显性疾病基因导入动物体或敲除某正常基因，使其发生临床症状，制造动物模型。
2、肿瘤学应用：到1990年，已发现癌基因100个左右，抑癌基因10，个左右
3、心血管疾病：高血压相关基因，HRG 抑制血管平滑肌增殖
抑制肿瘤

心肌生长相关基因hhLIM 促心肌肥大
抑制肿瘤
因此心脏不发生肿瘤
(三)分子生物学与制药
1、“动物生物反应器”：将在医学领域有价值的生物活性蛋白基因导入家禽、家畜受精卵中，收获转基因动物体液、血、乳、尿、腹水中的基因产物，可获得有价值的生物活性蛋白。
2、中药材鉴定：中药材有效成份含量是鉴定中草药质量的唯一标准，药物 有效成份含量低与基因表达水平密切相关，把生药中残存基因特定区PCR，检测碱基序列差异，建立中药材基因表达数据库，为生药有效成份鉴定及药用动植物种内或种间变异分类提供平台。
3、改良中药品质，提高药品质量： 应用植物cell培养技术进行洋地黄、三尖杉细胞培养及冬虫夏草菌丝体培养。筛选出高产细胞并获稳定表达。
4、中药复方药物作用机理研究： 用生物芯片技术，分析复方制剂的多靶点用，创立中药复方有效成份谱。
一种药用植物不同部位多种有效成份分析。
一味药， 一个靶点
多个靶点

复方 一个靶点
多个靶点
(四)分子生物学与中医基础临床
1、阴阳学说：中医学认为“阴阳失调，百病由生”、“谨察阴阳所在而调之，以平为期”。
分子生物学理论基础是：cAMP(交感神经)／cGMP(付交感神经)在生物能调节中恰好相反的分子生物学效应及癌基因／抑癌基因平衡失调对肿瘤发生的重要作用，与中医阴阳理论相一致。
2、肾本质研究(RNA的PCR)：肾为先天之本，肾主生长发育，肾主生殖，肾生髓，用Rt——PCR技术发现肾阳虚证和下丘脑室旁核促肾上腺皮质激素释放激素(CRF)的mRNA表达受抑，从而将肾阳虚证定位在下丘脑。(下丘脑——垂体——性腺——胸腺轴HPGT轴)肾 必然的本质 神经内分泌免疫网络
观察“恐伤肾”的母鼠生殖率下降，子鼠弱，取“恐伤肾”模型子鼠胸腺核酸含量，RNA、DNA量均下降，发现阳虚动物骨髓细胞DNA合成率下降，认为中医肾主骨藏精生髓理论与促核酸蛋白质代谢有关。
3、血瘀理论
活血化瘀类中药可抑制血管壁血小板衍化生长因子(PDGF)基因表达，并可使血管壁原癌基因c-myc的mRNA表达水平下降，证明活血化瘀药能在细胞和基因水平发挥干预作用。
六、分子生物学技术在医学中的应用程序图
注：RT—逆转录
PE—限制性内切酶酶解反应
SSCP：单链构象多态性
RT—PCR：RNA的链式聚合酶反应
PCR：聚合酶链式反应
RFLP：限制性片段长度多态性