生物技术在医学上的应用

生物技术在医学上的应用

一、基因诊断

基因诊断是近年来发展起来的第三代诊断技术，它通过直接探测基因的存在与缺失，间接探测表达水平的变化，可较全面的反应人体在该病的情况，真正做到对疾病进行“上游诊断”。

1. 直接基因诊断

即直接探测某一基因是否存在，是否正常表达。其最常用的方法是聚合酶链反应(PCR)，其原理是以特定的DA片段为模板，在DA聚合酶作用下进行体外延伸，经30-35循环扩增至百万倍以上，然后通过凝胶电泳或杂交等方法判断有无特异性扩增产物。本法优点是简便快速，灵敏度高，特异性好，但只能检测已知基因。荧光定量PCR、实时PCR及数字PCR等使PCR技术更加完善。其他直接基因诊断方法还有DA测序、单链构象多态性分析(SSCP)、变性梯度凝胶电泳(DGGE)、双向凝胶电泳(2-DGE)、微阵列等。

2. 间接基因诊断

即通过探测某一基因的表达产物蛋白质来判断该基因的存在与否，表达水平如何。其中最早使用且至今仍广泛应用的是酶联免疫吸附法(ELISA)，其原理是将已知的抗原或抗体吸附在固相载体表面，使酶与抗体或抗原的结合形成酶标抗体或酶标抗原，再与相应的抗体或抗原结合，通过底物显色反应，最后用光度法测定光密度值，计算含量。另一种间接基因诊断方法是免疫组织化学法(IHC)，其原理是将已知的抗原或抗体与某种酶连接作为探针，与组织或细胞中的相应抗体或抗原结合后，再与酶作用形成有色的不溶性产物，通过光镜或电镜观察。

二、基因治疗

基因治疗是指把正常基因导入病人体内有缺陷的细胞中，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的。其大致过程包括治疗基因的选择、载体的选择、靶细胞的选择及导入方式的选择等。

1. 基因治疗中基因的选择

这是能否进行有效的基因治疗的前提。目前用于基因治疗研究的基因主要分三类：即自杀基因、抑癌基因及调控基因。自杀基因的研究较多，其作用是使无害的药物前体在基因表达过程中转变为致死性的药物。目前较满意的有单纯疱疹病毒胸苷激酶(HSV-TK)基因及胞苷脱氨酶(CD)基因。当这两种基因分别导入肿瘤细胞及正常细胞后，正常细胞可迅速将药物前体代谢为药物排出体外而不受损害，而肿瘤细胞因缺乏这种代谢能力而受到损害甚至死亡。这是目前研究的热点之一。抑癌基因是指能抑制细胞过度生长、增殖从而遏制肿瘤形成的基因。p53是最早发现的抑癌基因，除此之外，还有很多与肿瘤相关的抑癌基因如RB、APC、DCC、F-1及BRCA1等。这些基因可抑制细胞增殖并可诱导细胞分化成熟，从而可达到治疗肿瘤的目的。近年来发现一种可诱导免疫应答的基因如γ干扰素(IF-γ)基因，可通过提高自身免疫系统杀伤肿瘤的能力从而达到治疗肿瘤的目的。

2. 载体选择

在众多基因载体中，以病毒载体效最好且使用最广泛，分为腺病毒、单纯疱疹病毒、人类乳头状瘤病毒及腺相关病毒载体等。理想的载体应具有可高效转入人体细胞并能大量复制产生后代；不整合至宿主染色体且无致病性；具有多种调控区如启动子及增强子等并可高效表达目的基因；稳定性好并可长期表达目的基因等。虽然有许多病毒载体可供选择，但目前只有腺病毒载体较适合于作为治疗性载体，而其余病毒载体主要用于研究。

3. 靶细胞选择

理想的靶细胞应能大量增殖且易于操作；可高效导入外源DA并能稳定遗传；而且该细胞应能生产具有生物活性的药物分子等。常用的靶细胞有淋巴细胞(主要是T细胞)、骨髓干细胞、皮肤成纤维细胞、肝细胞、视网膜色素上皮细胞及肿瘤细胞等。在进行基因治疗时可根据不同的目的选择不同的靶细胞。例如以肿瘤为靶可选择肿瘤细胞作为靶细胞；以神经系统疾病为靶可选择神经胶质细胞或神经元等；以心血管疾病为靶可选择心肌细胞等；以眼部疾病为靶可选择视网膜色素上皮细胞等；以血液系统疾病为靶可选择造血干细胞等。

4. 导入方法选择

目前最常用的导入方法有病毒载体法、脂质体法、显微注射法、受体介导法及化学合成法等。无论采用哪种方法均应