導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫好一篇生物信息學(xué)產(chǎn)生的背景，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué)；生物技術(shù)；教學(xué)改革

中圖分類號(hào)：G642.0 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1674-9324（2014）36-0197-03

一、生物信息學(xué)課程的教學(xué)背景

生物信息學(xué)（Bioinformafics）是一門集數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)以及生物學(xué)等多學(xué)科交叉而形成的新興熱點(diǎn)學(xué)科，實(shí)質(zhì)就是利用信息科學(xué)與技術(shù)解決生物學(xué)問(wèn)題。它的內(nèi)涵目前包含了分子生物大數(shù)據(jù)的獲取、加工、存儲(chǔ)、分配、分析、解釋等在內(nèi)的所有方面。依據(jù)分子生物大數(shù)據(jù)的類型不同，生物信息學(xué)的數(shù)據(jù)對(duì)象分布在基因組、轉(zhuǎn)錄組、蛋白質(zhì)組等不同水平層次的數(shù)據(jù)以及跨層次的轉(zhuǎn)錄調(diào)控、轉(zhuǎn)錄后調(diào)控和表觀遺傳修飾等縱向連接。依據(jù)學(xué)科任務(wù)的不同，生物信息學(xué)一方面要組織好生物大數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存和獲取，一方面要開(kāi)發(fā)優(yōu)良的算法和工具軟件對(duì)生物大數(shù)據(jù)教學(xué)分析，同時(shí)還要利用這些生物大數(shù)據(jù)和工具來(lái)產(chǎn)生新的生物學(xué)認(rèn)識(shí)，為下游的濕實(shí)驗(yàn)生物學(xué)家提供理論依據(jù)和指導(dǎo)。近年來(lái)，隨著高通量生物大數(shù)據(jù)檢測(cè)技術(shù)，如基因芯片技術(shù)、高通量測(cè)序技術(shù)等的發(fā)展，生物信息學(xué)已經(jīng)在生物、醫(yī)學(xué)、藥物開(kāi)發(fā)、環(huán)境保護(hù)以及農(nóng)業(yè)應(yīng)用等眾多領(lǐng)域普及推廣了起來(lái)。大量的生物數(shù)據(jù)急迫地需要處理，相應(yīng)地產(chǎn)生了對(duì)生物信息專門人才的廣泛需求。

因此，《生物信息學(xué)》課程也快速地在各院校大學(xué)生教學(xué)中開(kāi)展了起來(lái)，甚至在局部高校產(chǎn)生了生物信息學(xué)本科專業(yè)。然而在實(shí)際的教學(xué)中也伴隨著種種問(wèn)題，影響了該課程的教學(xué)效果。本文現(xiàn)就近年來(lái)在生物背景的學(xué)生中所開(kāi)展的生物信息學(xué)的教學(xué)實(shí)踐淺談一點(diǎn)體會(huì)，對(duì)其存在的問(wèn)題和對(duì)策作一論述。

二、生物信息學(xué)課程教學(xué)改革

（一）教學(xué)內(nèi)容特點(diǎn)

生物信息學(xué)屬于多學(xué)科交叉學(xué)科，需要在分子生物學(xué)、遺傳學(xué)、高等數(shù)學(xué)以及計(jì)算機(jī)編程等的課程基礎(chǔ)上進(jìn)行講授。不同學(xué)科基礎(chǔ)以及不同來(lái)源的生物數(shù)據(jù)反映在教學(xué)內(nèi)容上，生物信息學(xué)的一個(gè)特點(diǎn)就是信息量大。它囊括了概率統(tǒng)計(jì)、計(jì)算機(jī)語(yǔ)言、人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)、生物數(shù)據(jù)庫(kù)介紹、序列比對(duì)、分子進(jìn)化分析、基因組序列分析、基因注釋與功能分類、基因表達(dá)譜分析、蛋白質(zhì)表達(dá)與結(jié)構(gòu)分析、生物分子網(wǎng)絡(luò)以及計(jì)算表觀遺傳學(xué)等眾多的內(nèi)容模塊。

從歷史發(fā)展角度看，這些內(nèi)容以基因組測(cè)序?yàn)橹黧w，生物信息學(xué)的發(fā)展可以劃分為3個(gè)階段：前基因組時(shí)代、基因組時(shí)代以及后基因組時(shí)代（又稱為功能基因組時(shí)代）。以人類基因組計(jì)劃的完成為時(shí)間節(jié)點(diǎn)標(biāo)記，目前的生物信息學(xué)已經(jīng)進(jìn)入到了功能基因組學(xué)時(shí)代。因此，體現(xiàn)在當(dāng)前的生物信息學(xué)教學(xué)內(nèi)容上的另外一個(gè)特點(diǎn)就是“新”。

（二）教材的選擇

生物信息學(xué)教學(xué)內(nèi)容的以上特征要求在教材的選擇上更需要全面衡量考慮。由于對(duì)生物信息學(xué)知識(shí)的大量需求，目前教材市場(chǎng)上的相關(guān)書(shū)籍也琳瑯滿目，選擇余地較大。我們推薦的教材是科學(xué)出版社2010年第二版的Instant Notes Bioinformatics，由T. Charlie Hodgman等人編寫[1]。這本書(shū)的教學(xué)內(nèi)容以基因組的生物信息學(xué)分析為主體，兼顧概率統(tǒng)計(jì)、機(jī)器學(xué)習(xí)、代謝組學(xué)等數(shù)理基礎(chǔ)知識(shí)和后續(xù)功能基因組分析。其中尤以序列比對(duì)、打分矩陣、系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)的構(gòu)建分析為核心內(nèi)容。這種課程設(shè)置把龐大的生物信息學(xué)體系縮小集中在了序列分析部分，這樣既便于學(xué)生系統(tǒng)充分地掌握生物信息學(xué)知識(shí)，又兼顧了學(xué)科的發(fā)展基礎(chǔ)和趨勢(shì)。

另外，本教材為英文教材，這適應(yīng)了生物信息學(xué)快速發(fā)展的要求，讓學(xué)生近距離地體驗(yàn)到學(xué)科前沿氣息。為了擴(kuò)大學(xué)生的知識(shí)渠道來(lái)源，我在教學(xué)中推薦了幾種不同類型的參考書(shū)籍。其中，David W. Mount編寫的《Bioinformatics Sequence and Genome Analysis》和本校陶士珩教授主編的《生物信息學(xué)》，在教學(xué)內(nèi)容以及體系上均和本教材較為相近[2，3]。喬納森.佩夫斯納著，孫之榮主譯的《生物信息學(xué)與功能基因組學(xué)》則更側(cè)重功能基因組學(xué)的內(nèi)容[4]。李霞主編的《生物信息學(xué)》在內(nèi)容全面、豐富的同時(shí)，也較為側(cè)重功能基因組學(xué)的內(nèi)容，同時(shí)還強(qiáng)調(diào)在醫(yī)藥衛(wèi)生領(lǐng)域的應(yīng)用和研究熱點(diǎn)[5]。

該書(shū)使用了彩印版，同時(shí)伴有光盤、習(xí)題集以及參考答案，目前在教材市場(chǎng)上較為受歡迎。最后，考慮到生物學(xué)背景的學(xué)生在計(jì)算機(jī)實(shí)際動(dòng)手能力方面相對(duì)較為弱勢(shì)，我在教學(xué)中還特別推薦了幾本結(jié)合生物信息學(xué)與編程語(yǔ)言的書(shū)籍供同學(xué)們課后學(xué)習(xí)。這些教材包括：A.基于Perl語(yǔ)言的《Beginning Perl for Bioinformatics》、《Mastering Perl for Bioinformatics》；B.基于R語(yǔ)言的《R Programming for Bioinformatics》；C.基于Python語(yǔ)言的《Bioinformatics Programming Using Python》[6-9]。

（三）學(xué)時(shí)和考核方式的設(shè)定

生物信息學(xué)課程盡管面臨學(xué)科發(fā)展的迫切需要，教學(xué)內(nèi)容廣泛而眾多，但由于大學(xué)本科生的學(xué)時(shí)學(xué)分限制，目前我們的相關(guān)教學(xué)僅包括32學(xué)時(shí)的理論學(xué)時(shí)以及兩周的生物信息學(xué)實(shí)習(xí)。為了彌補(bǔ)學(xué)時(shí)不足的限制，我們更突出強(qiáng)調(diào)了實(shí)際表現(xiàn)的考核方式。考核成績(jī)中的平時(shí)成績(jī)由30%上升到40%，包括平時(shí)表現(xiàn)、隨堂測(cè)驗(yàn)以及課后作業(yè)等。

（四）存在的主要問(wèn)題與解決辦法

1.激發(fā)興趣。由于所教授的學(xué)生為生物學(xué)背景，不少學(xué)生均對(duì)數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)等數(shù)理課程較為恐懼，缺乏學(xué)習(xí)興趣和韌性。這是本課程講授過(guò)程中所面臨的第一大問(wèn)題。為此，我嘗試了多種教學(xué)辦法進(jìn)行解決，取得了一定的效果。

（1）去除學(xué)生的恐懼心理。從心理學(xué)上講，恐懼的形成源于過(guò)去失敗經(jīng)歷的陰影以及對(duì)于未知事物的不確定性。因此，我在教學(xué)中注意突出生物學(xué)在生物信息學(xué)中的重要地位，以生物信息學(xué)領(lǐng)域的成功科學(xué)家為例，破除以往失敗經(jīng)歷的陰影。同時(shí)，適當(dāng)?shù)貪饪s教學(xué)內(nèi)容，降低學(xué)生對(duì)未知事物不確定性的恐懼。

（2）激發(fā)學(xué)習(xí)生物信息學(xué)的熱情。通過(guò)教學(xué)的互動(dòng)，讓學(xué)生在互動(dòng)中消除對(duì)生物信息學(xué)的陌生感，熟悉生物信息學(xué)，激起學(xué)習(xí)的欲望。

（3）在學(xué)習(xí)中感受生物信息學(xué)發(fā)展的脈搏。通過(guò)介紹生物信息學(xué)的發(fā)展史，對(duì)比歷史上類似的科學(xué)發(fā)展歷程，讓學(xué)生深刻地領(lǐng)悟到當(dāng)前的生物信息學(xué)在學(xué)科史中的定位。

（4）在實(shí)踐中感受生物信息學(xué)的魅力。比如，在進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)構(gòu)建的講授中，同學(xué)們可以看到由于數(shù)學(xué)算法的使用，原本枯燥無(wú)味的序列數(shù)據(jù)居然能夠反映物種和基因的進(jìn)化歷程。通過(guò)教學(xué)中的改革實(shí)踐，同學(xué)們的學(xué)習(xí)興趣有了較大的提升。

2.夯實(shí)基礎(chǔ)。生物學(xué)背景的學(xué)生另外一個(gè)特點(diǎn)是數(shù)理基礎(chǔ)和計(jì)算機(jī)語(yǔ)言編程能力相對(duì)較為薄弱。在教學(xué)過(guò)程中，我首先注意引導(dǎo)學(xué)生揚(yáng)長(zhǎng)避短，充分發(fā)揮學(xué)生在生物學(xué)理解能力上的優(yōu)勢(shì)，避免進(jìn)入基礎(chǔ)性的數(shù)學(xué)算法糾纏中。同時(shí)，讓學(xué)生認(rèn)識(shí)到，作為一個(gè)交叉性的學(xué)科，生物信息學(xué)的上下游學(xué)科鏈較長(zhǎng)，同學(xué)們可以根據(jù)自身?xiàng)l件選擇進(jìn)入不同的環(huán)節(jié)。比如，擅長(zhǎng)基礎(chǔ)性的算法工具軟件開(kāi)發(fā)的同學(xué)可以進(jìn)入上游的理論環(huán)節(jié)，擅長(zhǎng)生物學(xué)理解的同學(xué)可以使用這些工具進(jìn)入下游的生物信息應(yīng)用領(lǐng)域。第三，在課程設(shè)置上，著重加強(qiáng)生物信息學(xué)方向的數(shù)理基礎(chǔ)課程，比如生物統(tǒng)計(jì)、Linux以及Perl語(yǔ)言等，改善生物技術(shù)專業(yè)的學(xué)生在生物信息學(xué)方向的薄弱環(huán)節(jié)。最后，向同學(xué)們強(qiáng)調(diào)，注意在學(xué)習(xí)的過(guò)程中提高學(xué)習(xí)能力才是根本。讓同學(xué)們意識(shí)到，基礎(chǔ)不是問(wèn)題，只要提高了學(xué)習(xí)能力，持之以恒地去實(shí)踐，均能學(xué)好本門課程。

3.緊跟前沿。生物信息學(xué)是一門前沿性很強(qiáng)的學(xué)科。為了既能提高學(xué)生的知識(shí)水平，又提高學(xué)生的學(xué)習(xí)能力，這就要求在教學(xué)中既要恰當(dāng)?shù)丶舨弥R(shí)結(jié)構(gòu)和體系，又要有提供充分的學(xué)習(xí)鍛煉空間。為此，我們將課程設(shè)置為雙語(yǔ)課程，這樣做的好處是既不耽誤知識(shí)的學(xué)習(xí)，又能適當(dāng)?shù)靥岣邔W(xué)生的適應(yīng)能力，為學(xué)生在將來(lái)英文環(huán)境較普遍的生物信息學(xué)領(lǐng)域中的學(xué)習(xí)研究應(yīng)用打下扎實(shí)基礎(chǔ)。同時(shí)，為了更適應(yīng)將來(lái)學(xué)生對(duì)生物信息的使用環(huán)境，同時(shí)也為了降低難度，我們的雙語(yǔ)課程更側(cè)重閱讀、理解能力的提高，以避免簡(jiǎn)化為英語(yǔ)學(xué)習(xí)課，和普通的英文課程內(nèi)容的重疊。另外，前沿性很強(qiáng)的生物信息學(xué)處處蘊(yùn)藏著創(chuàng)新的機(jī)會(huì)，在教學(xué)過(guò)程中，我注意鼓勵(lì)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)。比如，學(xué)生在上課過(guò)程中的一些小想法，我鼓勵(lì)其大膽投入，形成研究性論文。

4.注重實(shí)踐性。生物信息學(xué)在教學(xué)中既要注重對(duì)學(xué)生思維方式的轉(zhuǎn)變的教育，形成用生物信息學(xué)去看待生物大數(shù)據(jù)的思想，而不僅僅是解決某個(gè)具體生物學(xué)問(wèn)題的“小工具”，又要求學(xué)生在課程學(xué)習(xí)中具備一定的實(shí)踐能力。由于長(zhǎng)久以來(lái)的教育體制和學(xué)習(xí)習(xí)慣的制約，同學(xué)們的學(xué)習(xí)重點(diǎn)仍然集中在知識(shí)的記憶、考試的應(yīng)付上面，缺乏對(duì)實(shí)際動(dòng)手能力的正確認(rèn)識(shí)。這給生物信息學(xué)這門課程的教學(xué)，特別是實(shí)踐教學(xué)帶來(lái)了較大的壓力。為此，我在教學(xué)中著重采用身邊的典型案例教學(xué)法進(jìn)行教學(xué)。比如，以往屆學(xué)生由于其突出的實(shí)踐能力最后促成了他畢業(yè)就業(yè)的成功為例，說(shuō)明動(dòng)手能力的重要性。貫穿在課程教學(xué)中，我對(duì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)課程的理念是鼓勵(lì)其獨(dú)立自主地完成實(shí)驗(yàn)，盡量少干涉，允許其在實(shí)踐中犯錯(cuò)誤，在犯錯(cuò)中學(xué)習(xí)提高。經(jīng)過(guò)思想觀念的轉(zhuǎn)變、實(shí)踐中的反復(fù)雕琢提高，學(xué)生們的實(shí)踐動(dòng)手能力都得到了較好的提升。

三、結(jié)語(yǔ)

生物信息學(xué)是一門快速發(fā)展的新型熱門學(xué)科，其發(fā)展與生命科學(xué)發(fā)展是相輔相成的。本文針對(duì)《生物信息學(xué)》的教學(xué)進(jìn)行了一些探討，特別是針對(duì)生物背景學(xué)生的教學(xué)進(jìn)行了深入集中的研究。

本文認(rèn)為，只有激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，夯實(shí)基礎(chǔ)，注重實(shí)踐動(dòng)手能力，緊跟學(xué)科發(fā)展前沿趨勢(shì)，這樣才能切實(shí)做好生物信息學(xué)的課程教學(xué)工作，提高該課程的教學(xué)質(zhì)量，以此滿足我國(guó)目前該領(lǐng)域?qū)θ瞬诺慕逃枰囵B(yǎng)出具有一定的實(shí)踐操作能力和很強(qiáng)的創(chuàng)新能力的大學(xué)生。

參考文獻(xiàn)：

[1]T.Chalie Hodgman AF，David R. Westhead.生物信息學(xué)導(dǎo)讀版[M].北京：科學(xué)出版社，2010.

[2]Mount DW （2002） Bioinformatics Sequence and Genome Analysis：科學(xué)出版社.

[3]陶士珩.生物信息學(xué)[M].北京：科學(xué)出版社，2007.

[4]喬納森.佩夫斯納.生物信息學(xué)與功能基因組學(xué)[M].孫之榮，主譯.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

[5]李霞.生物信息學(xué)[M].北京：人民衛(wèi)生出版社，2010.

[6]Tisdall J （2001） Beginning Perl for Bioinformatics：O'Reilly.

[7]Tisdall J （2003） Mastering Perl for Bioinformatics：O'Reilly.

[8]Gentleman R （2008） R Programming for Bioinformatics：Chapman & Hall/CRC.

[9]Model ML （2009） Bioinformatics Programming Using Python：O'Reilly.

篇2

2009年，衛(wèi)生部立項(xiàng)“十二五”八年制規(guī)劃教材《生物信息學(xué)》的編寫工作，并將生物信息學(xué)列為八年制醫(yī)學(xué)生的必修課。這是中國(guó)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)教育的一件大事，一方面體現(xiàn)國(guó)家對(duì)高等醫(yī)學(xué)人才全面發(fā)展、提高理工科理論水平的重視程度；另一方面也表明生物信息學(xué)理論已經(jīng)深入到生物醫(yī)學(xué)科研和實(shí)際應(yīng)用層面，理論生物醫(yī)學(xué)研究已經(jīng)被國(guó)內(nèi)院校所接受，成為生物醫(yī)學(xué)學(xué)科群的重要組成部分[1]。

生物信息學(xué)是一門新興的交叉學(xué)科，有非常明顯的理工科特性，即在有良好的生物醫(yī)學(xué)背景下，注重?cái)?shù)學(xué)思維和計(jì)算機(jī)操作能力，這對(duì)于我們目前以醫(yī)學(xué)專業(yè)學(xué)習(xí)為主的高等醫(yī)學(xué)教育產(chǎn)生一定的挑戰(zhàn)。如何在有限的學(xué)時(shí)基礎(chǔ)上，完成生物信息學(xué)教學(xué)任務(wù)的同時(shí)，讓學(xué)生初步掌握科研、臨床中應(yīng)用生物信息學(xué)的能力，形成理工科處理醫(yī)學(xué)問(wèn)題的思維，是目前在八年制學(xué)生中開(kāi)展生物信息學(xué)教學(xué)迫切需要研討的問(wèn)題。筆者作為主講教師于哈爾濱醫(yī)科大學(xué)完成了兩輪八年制生物信息學(xué)教學(xué)任務(wù)，通過(guò)教學(xué)過(guò)程、課后調(diào)研及考試分析，總結(jié)了八年制學(xué)生對(duì)學(xué)習(xí)生物信息學(xué)的一些認(rèn)識(shí)和學(xué)習(xí)期間遇到的問(wèn)題，在這里共同探討，以便于推進(jìn)醫(yī)學(xué)院校生物信息學(xué)的教學(xué)工作，培養(yǎng)更高理論和實(shí)踐層次的醫(yī)學(xué)人才。

一、授課對(duì)象

課程面向臨床醫(yī)學(xué)八年制學(xué)生93人、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)八年制（基地班）學(xué)生60人，學(xué)生入學(xué)錄取分?jǐn)?shù)高于生源地重本線50分以上。開(kāi)課時(shí)兩個(gè)專業(yè)的學(xué)生均處于大學(xué)三年級(jí)，已經(jīng)學(xué)完高數(shù)、計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)等理工基礎(chǔ)課，分子生物、細(xì)胞生物等生物學(xué)基礎(chǔ)課，以及組胚、生理等醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)課，開(kāi)課學(xué)期同時(shí)學(xué)習(xí)遺傳、免疫、病理和藥理學(xué)課程；部分學(xué)生參加PBL教學(xué)，已經(jīng)完成呼吸、消化、循環(huán)系統(tǒng)的知識(shí)學(xué)習(xí)。

二、教材和課程內(nèi)容選擇

面向兩個(gè)軌道分別開(kāi)展《醫(yī)學(xué)信息分析方法》（36學(xué)時(shí)）和《生物信息學(xué)概論》（56學(xué)時(shí)）兩門課程。兩個(gè)軌道均以人民衛(wèi)生出版社規(guī)劃教材《生物信息學(xué)》2010年第一版為主講教材[2]，結(jié)合臨床醫(yī)學(xué)和基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)的學(xué)科特點(diǎn)，采取教師自主選擇內(nèi)容的方式講授。

在臨床專業(yè)中以疾病理論和分析方法為中心，專題式講解疾病分析相關(guān)資源、研究策略和常用軟件工具。36學(xué)時(shí)的《醫(yī)學(xué)信息分析方法》講授疾病數(shù)據(jù)資源和系統(tǒng)理論、遺傳多態(tài)與疾病定位、轉(zhuǎn)錄調(diào)控信息學(xué)與復(fù)雜疾病分析、miRNA表達(dá)與疾病分類、疾病狀態(tài)表觀遺傳改變，及測(cè)序技術(shù)與疾病研究進(jìn)展等6個(gè)專題。每個(gè)專題包括4學(xué)時(shí)理論課程和2學(xué)時(shí)上機(jī)實(shí)踐。理論課程強(qiáng)調(diào)分子生物學(xué)基礎(chǔ)、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)思想和分析理念，實(shí)踐課程以疾病為中心，由教師指引，學(xué)生自主完成一個(gè)小規(guī)模的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)下載到結(jié)果分析的全程化信息學(xué)實(shí)踐。

在基礎(chǔ)專業(yè)中強(qiáng)調(diào)生物醫(yī)學(xué)研究數(shù)據(jù)資源、計(jì)算生物醫(yī)學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)手段，系統(tǒng)講解生物信息學(xué)在生物醫(yī)學(xué)研究中的理論和實(shí)踐技術(shù)。講授內(nèi)容涉及序列數(shù)據(jù)資源與分析方法、分子進(jìn)化、基因表達(dá)與調(diào)控、蛋白質(zhì)組學(xué)信息學(xué)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)生物學(xué)、遺傳和表觀遺傳計(jì)算分析、疾病的計(jì)算系統(tǒng)生物學(xué)等較全面的生物信息學(xué)方法和理論，要求學(xué)生能夠在生物醫(yī)學(xué)研究中貫穿理工科分析思維，不僅能熟練運(yùn)用相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)資源和軟件工具，還能對(duì)生物信息學(xué)方法理論有一定了解，熟悉不同方法的擴(kuò)展性應(yīng)用。理論和實(shí)踐課基本按照2比1分配，實(shí)踐課程根據(jù)內(nèi)容需要選取生物學(xué)或醫(yī)學(xué)問(wèn)題進(jìn)行全程模擬實(shí)驗(yàn)。

三、考試形式和分析

現(xiàn)階段，兩個(gè)八年制專業(yè)的生物信息學(xué)教學(xué)以必修考查課形式進(jìn)行，采取開(kāi)卷考試、實(shí)驗(yàn)報(bào)告和標(biāo)書(shū)設(shè)計(jì)三種考核方式，以便于了解學(xué)生對(duì)本門課程的學(xué)習(xí)和對(duì)生物信息學(xué)研究思想的領(lǐng)悟情況。

開(kāi)卷考試試題均為主觀題，其中理論基礎(chǔ)題考查概念、重要的研究思路和經(jīng)典的研究方法；案例分析題要求學(xué)生能夠在學(xué)過(guò)的或書(shū)本上的知識(shí)基礎(chǔ)上，聯(lián)系生物醫(yī)學(xué)知識(shí)進(jìn)行案例分析，選取相應(yīng)的方法解決特定的問(wèn)題；思維拓展題給定學(xué)生主題詞，由學(xué)生進(jìn)行以生物信息學(xué)方法為工具的課題流程設(shè)計(jì)。考試結(jié)果表明學(xué)生能夠通過(guò)學(xué)習(xí)了解基本的生物信息學(xué)方法，并具備初步運(yùn)用新方法解決實(shí)際問(wèn)題的能力，但考試也反映出，大學(xué)三年級(jí)學(xué)生還具有一定的科研思維局限性，不能夠完全把握課題設(shè)計(jì)過(guò)程的創(chuàng)新性和可靠性原則。

實(shí)踐能力考查主要通過(guò)實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行，實(shí)驗(yàn)報(bào)告要寫明研究問(wèn)題名稱、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、處理方法、處理結(jié)果和結(jié)果分析討論。通過(guò)實(shí)驗(yàn)報(bào)告的提交，學(xué)生基本能夠就相應(yīng)的問(wèn)題自主選擇數(shù)據(jù)、進(jìn)行一般性軟件分析，并能夠?qū)?shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行知識(shí)面內(nèi)的討論和思考，得出符合問(wèn)題要求的結(jié)論。

標(biāo)書(shū)設(shè)計(jì)作為課后實(shí)踐，要求學(xué)生就自己感興趣的研究方向進(jìn)行課題設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)內(nèi)容可以為生物信息學(xué)方法研究，也可以以生物信息學(xué)為工具進(jìn)行生物醫(yī)學(xué)問(wèn)題的探討和分析。大多數(shù)學(xué)生能夠通過(guò)文獻(xiàn)查閱、原先具備的生物醫(yī)學(xué)知識(shí)總結(jié)，發(fā)現(xiàn)有意義的生物醫(yī)學(xué)問(wèn)題，設(shè)計(jì)內(nèi)容具有現(xiàn)實(shí)意義和一定創(chuàng)新性的，部分課題還有較好的可行性。很多標(biāo)書(shū)設(shè)計(jì)也暴露出在三年級(jí)開(kāi)展生物信息學(xué)時(shí)，學(xué)生的臨床醫(yī)學(xué)知識(shí)還比較欠缺，有時(shí)候不能很好的發(fā)現(xiàn)具有醫(yī)學(xué)意義或應(yīng)用價(jià)值的課題，也比較難于理解生物信息學(xué)在實(shí)際應(yīng)用中的價(jià)值。

四、學(xué)生反饋和教學(xué)心得

通過(guò)課堂互動(dòng)、課程臨近結(jié)束時(shí)進(jìn)行的問(wèn)卷調(diào)查，筆者進(jìn)一步了解了學(xué)生在生物信息學(xué)學(xué)習(xí)過(guò)程中的一些困惑，及一些意見(jiàn)和建議。主要問(wèn)題如下：

1、課程理論性強(qiáng)，計(jì)算強(qiáng)度大

學(xué)生們普遍反映生物信息學(xué)與他們學(xué)習(xí)的其他課程不一樣，生物醫(yī)學(xué)課程偏向于文科性質(zhì)，主要靠記憶，而生物信息學(xué)理科特性很強(qiáng)，需要深入理解分析。另外學(xué)生的數(shù)理知識(shí)有限，感到有些算法比較難，根本聽(tīng)不懂。

2、課程內(nèi)容多，課時(shí)少

許多學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)對(duì)生物信息學(xué)產(chǎn)生了濃厚的興趣，真切感受到生物信息學(xué)對(duì)于他們未來(lái)的學(xué)習(xí)、科研和臨床工作將有很大幫助，但是課時(shí)太少，不能夠在現(xiàn)有課時(shí)下理解全部理論。

3、實(shí)踐課時(shí)少，計(jì)算機(jī)能力薄弱

絕大多數(shù)學(xué)生都認(rèn)為生物信息學(xué)需要通過(guò)理論結(jié)合實(shí)踐的方法來(lái)學(xué)習(xí)才能更好的掌握。現(xiàn)有的實(shí)踐課程只能完成基本的教學(xué)任務(wù)，對(duì)于眾多的研究工具和研究方法只有感性認(rèn)識(shí)。另外大家在實(shí)踐中也感覺(jué)到自身的計(jì)算機(jī)知識(shí)很有限，在高通量數(shù)據(jù)處理面前力不從心，影響對(duì)問(wèn)題的分析能力。

4、課程開(kāi)課偏早，背景知識(shí)不全

很多學(xué)生反映三年級(jí)時(shí)，八年制學(xué)生還沒(méi)有進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)、臨床各學(xué)科的培養(yǎng)，知識(shí)背景不足，很難理解生物信息學(xué)中重要的算法公式，也很難對(duì)醫(yī)學(xué)問(wèn)題進(jìn)行更為深入的思考。

學(xué)生們的反饋基本上反映出他們?cè)趯W(xué)習(xí)生物信息學(xué)時(shí)所遇到的困難。筆者所在教研室教師（包括多名規(guī)劃教材的參編者）共同進(jìn)行了深入探討，認(rèn)為應(yīng)當(dāng)根據(jù)學(xué)生意愿向?qū)W校申請(qǐng)①增加理論課課時(shí)，分別由24和36增加為28和44學(xué)時(shí)；②增加實(shí)踐課課時(shí)，分別由12和20增加20和28學(xué)時(shí)；③適當(dāng)降低理論難度，減少不必要的數(shù)學(xué)理論推導(dǎo)，提請(qǐng)學(xué)校為八年制學(xué)生增設(shè)概率統(tǒng)計(jì)和計(jì)算機(jī)編程課程。

生物信息學(xué)的理工科特性決定了生物信息學(xué)課程在醫(yī)學(xué)教育中開(kāi)展的難度。雖然醫(yī)學(xué)院校學(xué)生課業(yè)重、訓(xùn)練強(qiáng)度大，但是現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)發(fā)展趨勢(shì)告訴我們，生物信息學(xué)必然在未來(lái)的生物醫(yī)學(xué)研究中處于關(guān)鍵地位[3]。不斷改進(jìn)教學(xué)手段、加強(qiáng)教學(xué)過(guò)程的趣味性，更為全面的貫徹以疾病和問(wèn)題為中心的教學(xué)理念，培養(yǎng)理工醫(yī)結(jié)合的現(xiàn)代化醫(yī)學(xué)人才是生物信息教學(xué)工作者共同的努力方向，這些理念在不久的將來(lái)也會(huì)隨著教學(xué)實(shí)踐的不斷深入而在新版《生物信息學(xué)》出版時(shí)得到進(jìn)一步體現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] Wei Liping and Yu Jun; Bioinformatics in China: A Personal Perspective [J]; Plos Computational Biology， 2008， 4(4): e1000020.

篇3

關(guān)鍵詞：生物信息學(xué) 教學(xué)模式 創(chuàng)新

中圖分類號(hào)：G420 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-5349（2017）08-0009-02

近些年，隨著人類基因組測(cè)序完成，有關(guān)核酸、蛋白質(zhì)等的分子生物學(xué)數(shù)據(jù)迅速增長(zhǎng)。同時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也為生物數(shù)據(jù)的處理提供了有力支持[1]，促進(jìn)了生物信息學(xué)的產(chǎn)生及發(fā)展。許多高校相繼開(kāi)設(shè)了生物信息學(xué)課程。生物信息學(xué)課程對(duì)培養(yǎng)創(chuàng)新型人才具有重要意義。[2]生物信息學(xué)是多領(lǐng)域融合的學(xué)科，對(duì)理論知識(shí)及實(shí)踐的要求較高，因此如何提高生物信息學(xué)的教學(xué)質(zhì)量及完善教學(xué)模式尤為重要。本文根據(jù)生物信息學(xué)的特點(diǎn)及目前發(fā)展現(xiàn)狀，提出“教學(xué)-科研-創(chuàng)業(yè)”一體化的教學(xué)模式。并在實(shí)施過(guò)程中不斷優(yōu)化，為完善生物信息學(xué)的教學(xué)模式提供依據(jù)。

一、生物信息學(xué)課程的概述

生物信息學(xué)作為近些年新發(fā)展的學(xué)科。具有以下特征：第一，多學(xué)科融合。它將數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)與生物學(xué)有機(jī)地結(jié)合在一起。[3]第二，數(shù)據(jù)的復(fù)雜性。目前國(guó)際上著名的數(shù)據(jù)庫(kù)有GenBank、DDBJ和PIR等。[4]這些資源具有開(kāi)放性，大部分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)可免費(fèi)下載。第三，學(xué)科知識(shí)的前沿性，生物信息學(xué)的發(fā)展和更新較其他學(xué)科更為迅速。[5]教師在教學(xué)過(guò)程中要不斷地吸取新的知識(shí)以補(bǔ)充教材中的不足。[6]生物信息學(xué)的價(jià)值不僅體現(xiàn)在科學(xué)研究領(lǐng)域，同時(shí)對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展也有影響。[6]所以，各高校設(shè)置生物信息學(xué)課程是必要的。

二、生物信息學(xué)教學(xué)現(xiàn)狀

無(wú)論國(guó)外或國(guó)內(nèi)對(duì)生物信息學(xué)的發(fā)展都是高度重視的。筆者在針對(duì)生物信息學(xué)本科教學(xué)過(guò)程進(jìn)行調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，生物信息學(xué)教學(xué)過(guò)程存在以下不足：

（一）專業(yè)型人才稀少

生物信息學(xué)所涉及的領(lǐng)域較廣，它將數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和生物學(xué)相結(jié)合。[7]這一特點(diǎn)，要求從事生物信息學(xué)教學(xué)的教師自身知識(shí)背景要深厚，同時(shí)兼?zhèn)渖飳W(xué)及信息技術(shù)的專業(yè)知識(shí)。由于各專業(yè)之間的交叉聯(lián)系較少，導(dǎo)致相關(guān)生物信息學(xué)的專業(yè)人才稀少。這對(duì)于生物信息學(xué)教學(xué)是不利的。

（二）教學(xué)理念陳舊

生物信息學(xué)是將信息技術(shù)和生物課程有機(jī)結(jié)合。目前，在國(guó)內(nèi)，生物信息學(xué)教學(xué)思想還比較落后，大部分還處于對(duì)構(gòu)建完善的教學(xué)模式初步探索階段。[8]由于不能將信息技術(shù)的優(yōu)勢(shì)極大地發(fā)揮，以至于生物信息學(xué)教學(xué)過(guò)程中存在一定的弊端。在教學(xué)設(shè)計(jì)中還沿用傳統(tǒng)的教授法，使得學(xué)生對(duì)于學(xué)習(xí)生物信息學(xué)的興趣減少，同時(shí)，忽略信息技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于培養(yǎng)和拓展學(xué)生思維方式的作用。

（三）實(shí)踐教學(xué)存在不足

實(shí)踐教學(xué)是生物信息學(xué)教學(xué)過(guò)程中必要的部分。生物信息學(xué)實(shí)踐環(huán)節(jié)方面較為薄弱。一方面，課時(shí)安排不合理。大部分時(shí)間分配于理論課，而實(shí)踐課的時(shí)間相對(duì)較少。另一方面，在硬件設(shè)施上，也不能滿足實(shí)際需求。在很多高校中并沒(méi)有獨(dú)立的計(jì)算機(jī)機(jī)房以保障學(xué)生能夠進(jìn)行具體的操作。并且，在國(guó)內(nèi)，雖然生物信息學(xué)的研究發(fā)展迅速，但所涉及的資源并不能共享，交流較少。

（三）“教-學(xué)-研”模式的構(gòu)建

針對(duì)生物信息學(xué)課程自身特點(diǎn)及在教學(xué)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，提出“教學(xué)-科研-創(chuàng)業(yè)”一體化教學(xué)模式。

1.教學(xué)理念的改革

從上述的分析中，針對(duì)教學(xué)理念落后問(wèn)題，需要從生物信息學(xué)的教學(xué)要求與特點(diǎn)出發(fā)，改變常規(guī)的教學(xué)模式，采用“自主式、探究式”學(xué)習(xí)的思想，通過(guò)小組合作的學(xué)習(xí)方式，讓學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)。[9]根據(jù)生物信息學(xué)的課程內(nèi)容可將其分為幾個(gè)模塊。例如：數(shù)據(jù)庫(kù)介紹及應(yīng)用、常用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法、基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)等。學(xué)生以小組為單位，對(duì)每一個(gè)模塊進(jìn)行探討研究。學(xué)生可以通過(guò)上網(wǎng)查找資料，與老師進(jìn)行交流及在課堂上展示成果并且小組間進(jìn)行探討等方式對(duì)該模塊所涉及的相關(guān)知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)。這樣使得學(xué)生能夠按照自己的要求擴(kuò)展和交流生物信息學(xué)知識(shí)，豐富生物信息學(xué)的學(xué)習(xí)途徑，并且?guī)熒g建立平等和諧的關(guān)系。

2.理論聯(lián)系實(shí)踐，鍛煉學(xué)生科研能力

教學(xué)是科研的前提條件，科研使教學(xué)內(nèi)容多樣化。[10]因此，在教學(xué)過(guò)程中，根據(jù)課程的特色，可將教學(xué)與科研彼此聯(lián)系起來(lái)。首先，組建跨學(xué)科的教師團(tuán)隊(duì)。生物信息學(xué)是多學(xué)科交叉的課程，該領(lǐng)域的專業(yè)型人才稀少。解決這一問(wèn)題是保障學(xué)生在科研過(guò)程中隨時(shí)了解相關(guān)知識(shí)的關(guān)鍵。我們可以在教學(xué)過(guò)程中組建跨學(xué)科的教學(xué)團(tuán)隊(duì)。教師間可彼此溝通交流，針對(duì)學(xué)生們?cè)诳蒲羞^(guò)程中遇到的問(wèn)題，能夠提供專業(yè)性的建議，為科研提供強(qiáng)有力的理論基礎(chǔ)。其次，教師積極鼓勵(lì)學(xué)生參加科研項(xiàng)目。教師可根據(jù)教學(xué)內(nèi)容與當(dāng)下生物信息學(xué)領(lǐng)域中的研究熱點(diǎn)方向，提出研究問(wèn)題，使學(xué)生積極參加其中。在科研過(guò)程中，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立思考及動(dòng)手操作能力，同時(shí)，增強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作意識(shí)。對(duì)生物信息學(xué)有進(jìn)一步了解。最后，為了創(chuàng)造一個(gè)良好的科研條件，學(xué)校應(yīng)提供一些硬件設(shè)施。例如：多媒體網(wǎng)絡(luò)教室、與生物信息學(xué)相關(guān)的軟件等。將教學(xué)與科研聯(lián)系在一起，可有效地提高生物信息學(xué)教學(xué)質(zhì)量。

3.教學(xué)與創(chuàng)業(yè)相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神及創(chuàng)業(yè)能力

創(chuàng)業(yè)教育是一種實(shí)踐，以學(xué)生為主體，將“教、學(xué)、做”三者合一。[11]所以在“教學(xué)-科研-創(chuàng)業(yè)”一體化教學(xué)模式中，創(chuàng)業(yè)與教學(xué)、科研相互聯(lián)系，科研成果具體化，提高學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)能力。以吉林師范大學(xué)為例。教師在授n過(guò)程中，與學(xué)生一起對(duì)表觀遺傳學(xué)藥物進(jìn)行分析，并以此為研究課題，參加“第二屆吉林省‘互聯(lián)網(wǎng)+’大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽”。項(xiàng)目中擬建一家有限責(zé)任公司，它將通過(guò)差異化的運(yùn)營(yíng)模式，以互聯(lián)網(wǎng)為媒介，運(yùn)用現(xiàn)代生物科技和計(jì)算機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)表觀遺傳學(xué)藥物信息的整合及數(shù)據(jù)的分析，并對(duì)藥物靶點(diǎn)進(jìn)行更深層次的挖掘。為特定的顧客提供個(gè)性化的服務(wù)，并以此獲取利潤(rùn)。實(shí)例表明，在項(xiàng)目進(jìn)行過(guò)程中，培養(yǎng)了學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S方式及團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。創(chuàng)業(yè)與教學(xué)、科研的有效結(jié)合，極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，并充分發(fā)揮了理論知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合的優(yōu)勢(shì)。

四、結(jié)語(yǔ)

總之，生物信息學(xué)教學(xué)應(yīng)適當(dāng)?shù)貙⒗碚撆c實(shí)踐結(jié)合。通過(guò)“教-研-創(chuàng)”一體化教學(xué)模式的嘗試，不僅激發(fā)了學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，同時(shí)鍛煉學(xué)生發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并且能夠及時(shí)解決問(wèn)題的能力。因此，該模式在生物信息W教學(xué)過(guò)程中具有一定的可操作性。隨著生物信息學(xué)的發(fā)展，該模式將進(jìn)一步完善，以期培養(yǎng)出綜合型、創(chuàng)新型人才。

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篇4

一、正在出現(xiàn)的技術(shù)

Klingler(Lncyte pharmaceuticals，PaloAlto，CA，USA)強(qiáng)調(diào)基因組學(xué)正推動(dòng)制藥業(yè)進(jìn)入信息時(shí)代。隨著不斷增加的序列、表達(dá)和作圖數(shù)據(jù)的產(chǎn)生，描述和開(kāi)發(fā)這些數(shù)據(jù)的信息工具變得對(duì)實(shí)現(xiàn)基因組研究的任務(wù)至關(guān)重要。他談到了Incyte pharmaceuticals對(duì)大規(guī)模基因組數(shù)據(jù)和生物信息學(xué)的貢獻(xiàn)。

Lipshutz(Affymetrix，Santa clara，CA，USA)描述了一種利用DNA探針陣列進(jìn)行基因組研究的方法，其原理是通過(guò)更有效有作圖、表達(dá)檢測(cè)和多態(tài)性篩選方法，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)人類基因組的測(cè)序。光介導(dǎo)的化學(xué)合成法被應(yīng)用于制造小型化的高密度寡核苷酸探針的陣列，這種通過(guò)軟件包件設(shè)計(jì)的寡核苷酸探針陣列可用于多態(tài)性篩查、基因分型和表達(dá)檢測(cè)。然后這些陣列就可以直接用于并行DNA雜交分析，以獲得序列、表達(dá)和基因分型信息。Milosavljevic(CuraGen， Branford， CT， USA)介紹了一種新的基于專用定量表達(dá)分析方法的基因表達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)，以及一種發(fā)現(xiàn)基因的系統(tǒng)GeneScape。為了有效地抽樣表達(dá)，特意制作片段模式以了解特定基因的子序列的發(fā)生和冗余程度。他在酵母差異基因表達(dá)的大規(guī)模研究中對(duì)該技術(shù)的性能進(jìn)行了驗(yàn)證，并論述了技術(shù)在基因的表達(dá)、生物學(xué)功能以及疾病的基礎(chǔ)研究中的應(yīng)用。

二、基因的功能分析

Overton(University of Pennsylvania School of Medicine，Philadelphia，PA，USA)論述了人類基因組計(jì)劃的下一階段的任務(wù)——基因組水平的基因功能分析。這一階段產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的分析、管理和可視性將毫無(wú)疑問(wèn)地比第一階段更為復(fù)雜。他介紹了一種用于脊椎動(dòng)物造血系統(tǒng)紅系發(fā)生的功能分析的原型系統(tǒng)E-poDB，它包括了用于集成數(shù)據(jù)資源的Kleisli系統(tǒng)和建立internet或intranet上視覺(jué)化工具的bioWidget圖形用戶界面。EpoDB有可能指導(dǎo)實(shí)驗(yàn)人員發(fā)現(xiàn)不可能用傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)方法得到的紅系發(fā)育的新的藥物靶，制藥業(yè)所感興趣的是全新的藥物靶，EpoDB提供了這樣一個(gè)機(jī)會(huì)，這可能是它最令人激動(dòng)的地方。

Sali(Rockefeller university，New York，NY，USA)討論了同源蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)模建。比較蛋白質(zhì)模建（comparative protein modeling）也稱為同源模建（homology modeling），即利用實(shí)驗(yàn)確定的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)為模式（模型）來(lái)預(yù)測(cè)另一種具有相似氨基酸序列的蛋白質(zhì)（靶）的構(gòu)象。此方法現(xiàn)在已經(jīng)具有了足夠的精確性，并且被認(rèn)為效果良好，因?yàn)榈鞍踪|(zhì)序列的一個(gè)微小變化通常僅僅導(dǎo)致其三維結(jié)構(gòu)的細(xì)微改變。

Babbitt(University of California，San Francisco，CA，USA)討論了通過(guò)數(shù)據(jù)庫(kù)搜索來(lái)識(shí)別遠(yuǎn)緣蛋白質(zhì)的方法。對(duì)蛋白質(zhì)超家族的結(jié)構(gòu)和功能的相互依賴性的理解，要求了解自然所塑造的一個(gè)特定結(jié)構(gòu)模板的隱含限制。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)之間的最有趣的關(guān)系經(jīng)常在分歧的序列中得以表現(xiàn)，因而區(qū)分得分低（low-scoring）但生物學(xué)關(guān)系顯著的序列與得分高而生物學(xué)關(guān)系較不顯著的序列 是重要的。Babbit證明了通過(guò)使用BLAST檢索，可以在數(shù)據(jù)庫(kù)搜索所得的低得分區(qū)識(shí)別遠(yuǎn)緣關(guān)系（distant relationship）。Levitt(Stanford univeersity，Palo Alto，CA，USA)討論了蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)和一種僅從序列數(shù)據(jù)對(duì)功能自動(dòng)模建的方法。基因功能取決于基因編碼的蛋白質(zhì)的三級(jí)結(jié)構(gòu)，但數(shù)據(jù)庫(kù)中蛋白質(zhì)序列的數(shù)目每18個(gè)月翻一番。為了確定這些序列的功能，結(jié)構(gòu)必須確定。同源模建和從頭折疊（ab initio folding）方法是兩種現(xiàn)有的互為補(bǔ)充的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)方法；同源模建是通過(guò)片段匹配（segment matching）來(lái)完成的，計(jì)算機(jī)程棄SegMod就是基于同源模建方法的。

三、新的數(shù)據(jù)工具

Letovsky(Johns hopkins University，Baltimore，MD，USA)介紹了GDB數(shù)據(jù)庫(kù)，它由每條人類染色體的許多不同圖譜組成，包括細(xì)胞遺傳學(xué)、遺傳學(xué)、放射雜交和序列標(biāo)簽位點(diǎn)（STS）的內(nèi)容，以及由不同研究者用同種方法得到的圖譜。就位置查詢而言，如果不論其類型（type）和來(lái)源（source），或者是否它們正好包含用以批定感興趣的區(qū)域的標(biāo)志（markers），能夠搜索所有圖譜是有用的。為此目的，該數(shù)據(jù)庫(kù)使用了一種公用坐標(biāo)系統(tǒng)（common coordinate system）來(lái)排列這些圖譜。數(shù)據(jù)庫(kù)還提供了一張高分辨率的和與其他圖譜共享許多標(biāo)志的圖譜作為標(biāo)準(zhǔn)。共享標(biāo)志的標(biāo)之間的對(duì)應(yīng)性容許同等于所有其它圖譜的標(biāo)準(zhǔn)圖譜的分配。

Markowitz(Lawrence berkeley Laboratory，Berkeley，CA，USA)討論了分布式數(shù)據(jù)庫(kù)與局部管理的關(guān)系，以及用基于工具的方法開(kāi)發(fā)分子生物學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)（MDBs）的問(wèn)題。許多方案當(dāng)前正在促進(jìn)搜索多種不同來(lái)源MDBs的數(shù)據(jù)，包括建立數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)；這要求對(duì)各種MDBs的組合有一種全局觀，并從成員MDBs中裝填數(shù)據(jù)入中心數(shù)據(jù)庫(kù)。這些方案的主要問(wèn)題是開(kāi)發(fā)整體視圖（global views），構(gòu)建巨大的數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)并使集成的數(shù)據(jù)庫(kù)與不斷發(fā)展中的成員MDBs同步化的復(fù)雜性。Markowitz還討論了對(duì)象協(xié)議模型（object protocol model，OPM），并介紹了支持以下用途的工具：建立用于文本文件或者關(guān)系MDBs的OPM視圖；將MDBs作成一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)目錄，提供MDB名稱、定位、主題、獲取信息和MDB間鏈接等信息；說(shuō)明、處理和解釋多數(shù)據(jù)庫(kù)查詢。Karp(SRI international，Menlo Park，CA，USA)解釋了Ocelot，一種能滿足管理生物學(xué)信息需求的面向?qū)ο笾R(shí)陳述系統(tǒng)（一種面向?qū)ο笙到y(tǒng)的人工智能版）。Ocelot支持略圖展開(kāi)（schema evolution）并采用一種新的最優(yōu)化并行控制機(jī)制（同時(shí)進(jìn)行多項(xiàng)訪問(wèn)數(shù)據(jù)的過(guò)程），其略圖驅(qū)動(dòng)圖形編輯器提供了交互式瀏覽和編輯功能，其注釋系統(tǒng)支持?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)開(kāi)發(fā)者之間的結(jié)構(gòu)通訊。

Riley(Marine biological Laboratory，Woods Hole，MA，USA)在討論大腸桿菌蛋白質(zhì)的功能同時(shí)，特別提到了GPEC數(shù)據(jù)庫(kù)，它包括了由實(shí)驗(yàn)確定的所有E.coli基因的功能的信息。該數(shù)據(jù)庫(kù)中最大比例的蛋白質(zhì)是酶，其次則為轉(zhuǎn)運(yùn)和調(diào)控蛋白。

Candlin(PE applied Biosystems，F(xiàn)oster City，CA，USA)介紹了一種新的存儲(chǔ)直接來(lái)自ABⅠPrism dNA測(cè)序儀的數(shù)據(jù)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)BioLIMS。該系統(tǒng)可以與其它測(cè)序儀的數(shù)據(jù)集成，并可方便地與其它軟件包自動(dòng)調(diào)用，為測(cè)序儀與序列數(shù)據(jù)的集成提供了一種開(kāi)放的、可擴(kuò)展的生物信息學(xué)平臺(tái)。

Glynais(NetGenics，Cleveland，OH，USA)認(rèn)為生物信息學(xué)中最關(guān)鍵的問(wèn)題之一是軟件工具和數(shù)據(jù)庫(kù)缺乏靈活性。但是，軟件技術(shù)的發(fā)展已得到了其它領(lǐng)域如金融業(yè)和制造業(yè)的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)的借鑒，可以使來(lái)自不同軟件商的運(yùn)行于各種硬件系統(tǒng)的軟件共同工作。這種系統(tǒng)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是CORBA，一種由250多個(gè)主要軟件和硬件公司共同合作開(kāi)發(fā)的軟件體系。聯(lián)合使 用CORBA和Java可以開(kāi)發(fā)各種通過(guò)一個(gè)公用用戶界面訪問(wèn)任何種類的數(shù)據(jù)或軟件工具的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件，也包括生物信息學(xué)應(yīng)用軟件。Overton不同意Glynias的這種想法，他強(qiáng)調(diào)說(shuō)CORBA僅對(duì)軟件集成有用，不兼容的數(shù)據(jù)庫(kù)軟件可能是計(jì)算生物學(xué)所面臨的最困難問(wèn)題，一些制藥公司和數(shù)據(jù)庫(kù)倉(cāng)庫(kù)最近資助了一項(xiàng)用OCRBA鏈接不同的數(shù)據(jù)庫(kù)的計(jì)劃[2，3]。

四、制藥先導(dǎo)的發(fā)現(xiàn)

Burgess(Sturctural bioinformatics，San Diego，CA，USA)討論了填補(bǔ)基因組學(xué)和藥物設(shè)計(jì)之間鴻溝的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中的計(jì)算問(wèn)題。在缺乏主要疾病基因或藥物靶的精確描述數(shù)據(jù)的情況下，藥物設(shè)計(jì)者們不得不采用大規(guī)模表達(dá)蛋白質(zhì)篩選方法；而結(jié)構(gòu)生物信息學(xué)則采用一種更為實(shí)用有效的計(jì)算方法直接從序列數(shù)據(jù)中確定靶蛋白質(zhì)的活性位點(diǎn)的精細(xì)結(jié)構(gòu)特征，它利用一種集成專家系統(tǒng)從現(xiàn)實(shí)的或虛擬的化學(xué)文庫(kù)中進(jìn)行迅速的計(jì)算篩選，可以達(dá)到一個(gè)很大的規(guī)模。

Elliston(Gene logic，Columbia，MD，USA)討論了治療藥物開(kāi)發(fā)中發(fā)現(xiàn)新的分子靶的過(guò)程，著重討論了基因發(fā)現(xiàn)方法。他認(rèn)為，隨著日益臨近的人類基因組測(cè)序的完成，幾乎全部基因的特征將在序列水平得到揭示。但是，對(duì)基因的認(rèn)識(shí)將有賴于更多的信息而不僅僅是序列，需要考慮的第一類信息是轉(zhuǎn)錄表達(dá)水平信息，而Gene logic 公司的GeneExpress就是一個(gè)由mRNA表達(dá)譜、轉(zhuǎn)錄因子位點(diǎn)、新基因和表達(dá)序列標(biāo)簽組成的數(shù)據(jù)庫(kù)。

Liebman(Vysis，Downess grove，IL，USA)介紹了Vysis公司開(kāi)發(fā)的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)方法，這些主法不僅用于管理序列數(shù)據(jù)，而且被用于以下用途：分析臨床數(shù)據(jù)庫(kù)和自然—突變數(shù)據(jù)庫(kù)；開(kāi)發(fā)新的算法以建立功能同源性（區(qū)別于序列同源性）模擬生物學(xué)通路以進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；藥物設(shè)計(jì)的靶評(píng)估；聯(lián)系復(fù)雜的通路特性以便識(shí)別副作用；開(kāi)發(fā)疾病發(fā)展的定性模型并解釋臨床后果。

隨著發(fā)現(xiàn)的新基因的日益增多，這個(gè)問(wèn)題顯得格外重要：基因的功能是什么？Escobedo(Chiron technologies，Emeryville，CA，USA)提出了這個(gè)問(wèn)題的一種方法：將分泌蛋白質(zhì)的基因的功能克隆與篩選這些克隆（可能的藥物靶）結(jié)合起來(lái)。在這種方法中，在微粒體cDNA文庫(kù)池中進(jìn)行體外翻譯避免了勞動(dòng)密集的克隆、表達(dá)和純化步聚，對(duì)文庫(kù)池中的翻譯產(chǎn)物在細(xì)胞水平進(jìn)行篩選，測(cè)試其在細(xì)胞增殖和分化中的作用。例如，在用這種方法識(shí)別的111個(gè)克隆中，56個(gè)屬于已知的分泌蛋白質(zhì)，25個(gè)為膜相關(guān)蛋白，另外30個(gè)功能未知，可能是新的蛋白質(zhì)。一種相似的方法在轉(zhuǎn)移到小鼠模型系統(tǒng)中的基因傳導(dǎo)載體中構(gòu)建分泌蛋白質(zhì)的cDNA文庫(kù)來(lái)克隆特定的功能基因。

Ffuchs(Glaxo wellcome ，Research Triangle Park，NC，USA)討論了生物信息學(xué)更為廣義的影響：它不僅影響到新藥物靶基的發(fā)現(xiàn)，還對(duì)改善藥物開(kāi)發(fā)的臨床前期和臨床期的現(xiàn)狀極具重要性。眾所周知，涉汲數(shù)以千計(jì)病人的臨床試驗(yàn)（可能是藥物開(kāi)發(fā)最為花錢的部分）的設(shè)計(jì)不論多么仔細(xì)，也不能為正確的藥物選擇正確的病人。而在基因組水平劃分病人群體的方法可以大大改善發(fā)現(xiàn)新藥的效率。Fuchs介紹了一種將病人的基因型和表型標(biāo)志結(jié)合起來(lái)以改善臨床前期和臨床期藥物開(kāi)發(fā)過(guò)程的系統(tǒng)Genetic information System.他強(qiáng)調(diào)將遺傳學(xué)和生物信息學(xué)數(shù)據(jù)同化學(xué)、生物化學(xué)、藥理學(xué)和醫(yī)學(xué)數(shù)據(jù)連接起來(lái)的集成信息管理和分析方法是極其重要的。

Green (Human Genome Sciences，Rockville，MD，USA)介紹了他的測(cè)序工作中采用的數(shù)據(jù)管理工具。基于EST的測(cè)序方法所面臨的挑戰(zhàn)是，在對(duì)幾百個(gè)cDNA克復(fù)測(cè)序之后，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)堆積如山。由于大多數(shù)人類基因都是用這種方法發(fā)現(xiàn)并在么有數(shù)據(jù)庫(kù)中分類編排的，面臨的識(shí)別開(kāi)放讀框、重疊序列的重疊圖譜、組織特異表達(dá)和低豐度mRNA基因的任務(wù)是令人生畏的。Human genome Sciences公司開(kāi)發(fā)了一些可用戶化數(shù)據(jù)庫(kù)工具，在同一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中可包括以下功能：WWW上訪問(wèn)和檢索數(shù)據(jù)，序列拼接，臨視潛在藥 物靶基因的研究進(jìn)展等。這些能夠管理多項(xiàng)任務(wù)——從注釋基因序列到成功開(kāi)發(fā)基因產(chǎn)物進(jìn)入藥物發(fā)現(xiàn)的流程——的軟件工具，極其可望從一種基于基因組知識(shí)的藥物發(fā)現(xiàn)方法中得到新的藥物靶。

Summer-Smith(Base4 bioinformatics，Mississauga，Ontario，Canada)描述了一種相關(guān)的策略。藥物發(fā)現(xiàn)階段中所要求的軟件工具的任務(wù)是多樣化的，要能注釋基因，并闡明它的生理和病理功能及其商業(yè)潛質(zhì)。對(duì)這樣多種來(lái)源的信息的集成與分析，在派生的、項(xiàng)目取向的數(shù)據(jù)庫(kù)（project-specific database，PSD）中可以很好完成。由于項(xiàng)目貫穿于發(fā)現(xiàn)到開(kāi)發(fā)全過(guò)程，其間又不斷加入背景的成員，PSD在項(xiàng)目的管理與發(fā)展中成為一種關(guān)鍵性的資源。

按照Smith(Boston university，Boston，MA，USA)的觀點(diǎn)[2]，我們并不需要更快捷的計(jì)算機(jī)或更多的計(jì)算機(jī)科學(xué)家，而是需要更的生物學(xué)家和生物化學(xué)家來(lái)解釋序列的功能。這對(duì)有些軟件或硬件專家來(lái)說(shuō)是個(gè)打擊，但生物學(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜性是令人生畏的，并且對(duì)基因功能的認(rèn)識(shí)可能需要生物學(xué)方法和計(jì)算方法的結(jié)合。探索基因的功能很可能要花費(fèi)生物學(xué)家們數(shù)十年的時(shí)間，本次會(huì)議表明沒(méi)有任何單一的方法可以得出一個(gè)答案；但是，將計(jì)算生物學(xué)同大規(guī)模篩先結(jié)合起來(lái)識(shí)別一種化學(xué)靶物（hit）是一種產(chǎn)生化學(xué)工具來(lái)探索基因功能的方法，這些化學(xué)工具接下來(lái)就可以用作理解基因功能的“探針”。這種方法在Butt(Gene Transcription Technologies， Philadelphia， PA， USA)的描述中，既是一種檢查基因功能的簡(jiǎn)單方法，也是為潛在的藥物靶發(fā)現(xiàn)化學(xué)先導(dǎo)物的簡(jiǎn)單方法，他描述了一種可以在酵母中重建人類基因功能的酵母大規(guī)模篩選系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，可以迅捷地在一個(gè)化學(xué)文庫(kù)中發(fā)現(xiàn)配基。這種技術(shù)的重要特征是它不僅僅是發(fā)現(xiàn)一種藥物靶的配基的篩板（screen），相反，由于該系統(tǒng)的高速度，它也是發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)靶基因的一種篩板。過(guò)去，世界上的制藥公司通常在某一時(shí)間內(nèi)僅能對(duì)有限數(shù)目（約20多個(gè)）的藥物靶基因進(jìn)行工作，鑒于此，我們需要根本不同的方法如基因組學(xué)來(lái)打開(kāi)通向“新”生物學(xué)的通路。由于機(jī)器人和合成化學(xué)的進(jìn)步，藥物發(fā)現(xiàn)中最關(guān)鍵的問(wèn)題不再是得到一種先導(dǎo)化合物（lead compound），而是得到導(dǎo)向靶基因。此次會(huì)議為從計(jì)算和實(shí)驗(yàn)方法中發(fā)展出的新生物學(xué)邁出很好的一步。

參考文獻(xiàn)

1 Lim HA，Batt tR.TIBTECH，1998;16(3)):104

2 Williams n.Science，1997;277(5328):902

篇5

【關(guān)鍵詞】生物電子學(xué)；研究生選修課；教學(xué)探索

Postgraduate Course of Bioelectronics Opened and Teaching

SU Shao

（School of Materials Science and Engineering， Nanjing University of Posts & Telecommunications， Nanjing Jiangsu 210023， China）

【Abstract】“Bioelectronics” is a newly elective course， which has opened for different postgraduates. Bioelectronic is an emerging and fascinating interdisciplinary， covering many areas of research， has become a research hotspot. This elective course aims to broaden graduate research horizons， learn about the latest frontior research and develop students' innovative spirit and overall quality. In this paper， we discuss the experiences of the research fields of bioelectronics， reference books， teaching object， course content and teaching methods and prospect the future development of the electives course.

【Key words】Bioelectronics； Postgraduate elective course； Teaching explore

0 前沿

生物電子學(xué)（Bioelectronics）是以生物學(xué)和電子學(xué)為代表但又涉及化學(xué)、物理、材料及信息技術(shù)等許多學(xué)科和高新技術(shù)相結(jié)合的一門新興交叉學(xué)科。電子信息科學(xué)技術(shù)和生物科學(xué)（含醫(yī)學(xué)科學(xué)）是十分重要的兩個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，它們對(duì)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，乃至于對(duì)人類的社會(huì)生活方式都將產(chǎn)生深刻而重要的影響。生物電子學(xué)的發(fā)展充分體現(xiàn)了上述兩個(gè)學(xué)科的相互依賴和和相互促進(jìn)的關(guān)系。生物電子學(xué)自20世紀(jì)50 年代誕生以來(lái)，發(fā)展迅速，領(lǐng)域不斷拓寬，地位日益重要，已經(jīng)展示了廣闊的發(fā)展前景[1-2]。子學(xué)的研究領(lǐng)域大致可以包括如下7個(gè)方面：（1）生物信息檢測(cè)；（2）生物醫(yī)學(xué)信息處理；（3）生物系統(tǒng)建模和仿真；（4）場(chǎng)與生物物質(zhì)的作用；（5）分子和生物分子電子學(xué)；（6）生物信息學(xué)；（7）生物醫(yī)學(xué)儀器。近20年來(lái)，隨著各種新原理、新技術(shù)和新方法不斷地應(yīng)用到生物電子學(xué)的研究中，生物電子學(xué)的發(fā)展日新月異，目前越來(lái)越的科研工作者聚集生物電子學(xué)方面的研究。

1 研究領(lǐng)域

生物電子學(xué)作為新興的交叉學(xué)科，發(fā)展迅猛，涉及多個(gè)研究領(lǐng)域。國(guó)外的大學(xué)很早就開(kāi)展生物電子學(xué)的相關(guān)研究。如英國(guó)的克蘭菲爾德大學(xué)，其生物電子學(xué)方面的研究就包括生物信息學(xué)、生物傳感器與生物診斷、環(huán)境與健康、環(huán)境與自然、環(huán)境與安全、智能材料和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)等。我國(guó)在1985年，由韋鈺院士創(chuàng)立了分子與生物分子電子學(xué)實(shí)驗(yàn)室，通過(guò)20年的發(fā)展，2002年，東南大學(xué)生物電子學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)始建設(shè)。目前，該重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的發(fā)展目標(biāo)是瞄準(zhǔn)生物電子學(xué)的國(guó)際發(fā)展前沿，開(kāi)展應(yīng)用基礎(chǔ)研究，側(cè)重綜合應(yīng)用信息科學(xué)領(lǐng)域的最新成果，發(fā)展生物領(lǐng)域研究的新方法和新技術(shù)，并用于探究生命過(guò)程的本質(zhì)，揭示重大疾病的機(jī)制，為醫(yī)學(xué)發(fā)展開(kāi)辟新途徑。該國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室以生物信息材料與器件、生物信息獲取和傳感、生物信息系統(tǒng)和應(yīng)用為主要研究方向，研究?jī)?nèi)容涉及分子（納米）有序材料及其制備、分子有序結(jié)構(gòu)的組裝與表征、分子/納米器件、生物/納米材料及其應(yīng)用、植入式電子器件、單分子與單細(xì)胞檢測(cè)、生物傳感器、微陣列芯片技術(shù)、微流體生物芯片、生物信息學(xué)、仿生信息處理系統(tǒng)及應(yīng)用、腦信息系統(tǒng)的建模和應(yīng)用等。

2 教材選擇

本課程是專業(yè)選修課，開(kāi)設(shè)對(duì)象是低年級(jí)的碩士研究生和博士研究生。相對(duì)于本科生，研究生具有良好的自學(xué)能力和獨(dú)立思考能力，因此，如何選擇實(shí)用、全面和專業(yè)的參考教材尤其重要。目前，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有《生物電子學(xué)》課程的材，很多醫(yī)學(xué)專業(yè)的高等院校選用的是生物電子醫(yī)學(xué)方面的教材，并不能很好的滿足普通高校本科生或者研究生的課程需要。因此，在依據(jù)本學(xué)校和本學(xué)院的專業(yè)設(shè)置（材料物理、材料科學(xué)和信息顯示等專業(yè)），以及本學(xué)院教師的科研方向，選用了以色列著名科學(xué)家Itamar Willner為主編，匯集了眾多在生物電子學(xué)方面的專家編著的《Bioelectronics》[3]教材，從生物電子學(xué)的定義，生物電子學(xué)的發(fā)展和研究領(lǐng)域等方面，并結(jié)合當(dāng)前熱門生物電子學(xué)方面的科研資料和科研文獻(xiàn)，多方位、多角度的向研究生展示生物電子學(xué)的研究?jī)?nèi)容、研究方向、研究前沿和研究熱點(diǎn)。這樣的安排，讓研究生從一開(kāi)始就接觸科學(xué)前沿，開(kāi)闊了眼界，更好的領(lǐng)悟科學(xué)的真諦。

3 授課對(duì)象

《生物電子學(xué)》是碩士和博士研究生的專業(yè)選修課程，目前選修本門課程的學(xué)生的專業(yè)跨度很大，有材料化學(xué)、材料物理和高分子材料與工程等不同專業(yè)。我們開(kāi)設(shè)本門課程的宗旨是讓不同學(xué)生都了解什么是生物電子學(xué)、當(dāng)前生物電子學(xué)發(fā)展到怎樣的階段和生物電子學(xué)涉及的研究領(lǐng)域。通過(guò)對(duì)這些方面的學(xué)習(xí)，結(jié)合各自的研究背景，將生物電子學(xué)領(lǐng)域的研究?jī)?nèi)容糅合到各自的科學(xué)研究中，實(shí)現(xiàn)科學(xué)創(chuàng)新，更好更快的進(jìn)行科學(xué)研究。

4 授課形式和課程內(nèi)容

本門課程為研究生專業(yè)選修課，在授課形式和課程內(nèi)容上有別于本科生的專業(yè)必修課。在充分考慮研究生具有良好的自學(xué)能力和理解能力的基礎(chǔ)上，我們決定將本門課程的課時(shí)設(shè)置為32學(xué)時(shí)，分8次課完成。課題上以授課和討論兩種主要形式進(jìn)行，設(shè)為8個(gè)不同的生物電子學(xué)版塊，以講座形式進(jìn)行教學(xué)，并同時(shí)讓研究生依據(jù)各自的研究背景，以每次課所要將的內(nèi)容為主線，做好課下準(zhǔn)備，帶著問(wèn)題有針對(duì)性的進(jìn)行實(shí)時(shí)討論。本著“科學(xué)性、系統(tǒng)性、實(shí)用性”的原則，我們確立了具體的授課內(nèi)容，主要包括以下內(nèi)容：概論部分、生物傳感器、生物芯片、活體生物發(fā)光和熒光成像技術(shù)、微流控芯片體外診斷、臨床即時(shí)檢測(cè)儀器和DNA納米技術(shù)等。在講授這些專題的同時(shí)，結(jié)合大量的最新科研的前沿和熱點(diǎn)文獻(xiàn)，循序漸進(jìn)，生動(dòng)直觀的介紹生物電子學(xué)方面的知識(shí)，使課堂教學(xué)更為生動(dòng)、豐富。

5 教學(xué)方法

為了使研究生能在有限的課時(shí)內(nèi)掌握老師所教授的內(nèi)容，并能學(xué)以致用，就必須要運(yùn)用靈活多樣的教學(xué)方式，如：多媒體教學(xué)、互動(dòng)式教學(xué)、理論聯(lián)系實(shí)際等方法。由于生物電子學(xué)涉及多個(gè)研究領(lǐng)域，書(shū)本上的基礎(chǔ)知識(shí)往往較為枯燥、抽象，不能很好的吸引研究生的求知欲望。因此，本門課程主要以多媒體教學(xué)為主，輔以互動(dòng)式教學(xué)。在講解科學(xué)前沿和熱點(diǎn)時(shí)，利用多媒體技術(shù)在功能上、空間上及時(shí)間上交互的便利性，直觀生動(dòng)的將各種原理示意圖、實(shí)驗(yàn)結(jié)果甚至影像資料展示給研究生，將抽象、枯燥的科研問(wèn)題直觀、形象又深入淺出的解釋給學(xué)生，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。

為了提高研究生的學(xué)習(xí)主動(dòng)性，讓研究生參與到整（下轉(zhuǎn)第24頁(yè)）（上接第16頁(yè)）個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)中，此時(shí)教師與學(xué)生不再說(shuō)簡(jiǎn)單的傳授與接受的關(guān)系，而是雙邊的互動(dòng)關(guān)系。在課堂上除了老師有針對(duì)性地向?qū)W生提問(wèn)外，學(xué)生也可以隨時(shí)向老師發(fā)問(wèn)，通過(guò)互動(dòng)式教學(xué)，使學(xué)生最大限度地參與教學(xué)活動(dòng)，積極思維，培養(yǎng)了主動(dòng)探索、勇于創(chuàng)新的意識(shí)。

6 結(jié)語(yǔ)

目前《生物電子學(xué)》這門研究生選修課程還處于不斷探索和改革階段，作為專業(yè)教師，責(zé)任任重而道遠(yuǎn)，今后除了要不斷提高自身的業(yè)務(wù)素質(zhì)，不斷實(shí)踐、不斷總結(jié)，還要依據(jù)不斷變化的科研環(huán)境和教學(xué)環(huán)境，及時(shí)與學(xué)生溝通，把《生物電子學(xué)》課程的教學(xué)工作開(kāi)展的更有深度、更有效果、更受研究生喜愛(ài)，為研究生開(kāi)拓眼界、提升創(chuàng)新思維作出貢獻(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]韋鈺.電子科技導(dǎo)報(bào)[N].1998，11，1-4.

篇6

關(guān)鍵詞：C3植物；C4植物；PEPC；生物信息學(xué)

中圖分類號(hào)：Q945．11；Q617文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：0439－8114（2011）12－2558-05

Bioinformatic Analysis of PEPC in C3 and C4 Plants

WU Mei1，2，ZHANG Bian－jiang1，YANG Ping1，WANG Rong－fu2，CHEN Quan－zhan1

（1． College of Biochemistry and Enviromental Engineering，Nanjing Xiaozhuang University，Nanjing 211171，China；

2． College of Life Science，Anhui Agriculture University，Hefei 230036，China）

Abstract： To explore the functional differences between C3 and C4 PEPC， PEPC proteins of four different C3 and C4 plants were analyzed by various bioinformatic tools to predict the protein properties， such as amino acids composition， pI， domains， secondary and spatial structure； and the PEPC protein sequences of C3 and C4 plants were aligned． The results showed that the PEPC proteins were unstable and the secondary structures were mainly composed of random coil， indicating some differences between PEPCs of C3 and C4 plants． A highly homologous（99．7％） protein structure data 1JQO chain A was predicted by three－dimensional structure modeling of PEPC by ESyPred3D， thus facilitated the tertiary structure building of target sequence． The tertiary structure model of Zea mays PEPC was further checked by PROCHECK programmer， and showed that 94．2％ of the amino acid residues were located in the most favored regions in Ramachandran plot， indicating that the simulated three－dimensional structure of Zea mays PEPC was reliable．

Key words：C3 plant； C4 plant； PEPC； bioinformatics

與C3植物相比，C4植物具有光合效率高、CO2補(bǔ)償點(diǎn)低、幾乎沒(méi)有光呼吸等優(yōu)點(diǎn)，特別在強(qiáng)光、高溫、干旱等條件下，C4植物具有明顯的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)及較高的水分和營(yíng)養(yǎng)利用率，生物學(xué)產(chǎn)量也較高［1］。C4途徑包含多種酶類如磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（Phosphoenolpyruvate carboxylase，PEPC）、NADP－蘋果酸脫氫酶（NADP－malate dehydrogenase，NADP－MDH）、NADP－蘋果酸酶（NADP－malic enzyme，NADP－ME）和丙酮酸磷酸二激酶（Pyruvate ortho－phosphate dikinase，PPDK）等，這些酶有效地固定外部及其光呼吸釋放的CO2［2］從而使加氧酶活性受到抑制，降低了氮素的消耗，提高了水分利用率，大大提高了光合生產(chǎn)力［3］。近年來(lái)與光合作用途徑相關(guān)的關(guān)鍵酶的基因已分別從玉米、高粱和莧菜等C4植物中被克隆，并開(kāi)展了C4基因的遺傳轉(zhuǎn)化工作［4］。值得注意的是，Ku等［5］首次成功地將玉米C4光合途徑的關(guān)鍵酶PEPC基因?qū)隒3作物水稻中，獲得了高表達(dá)的轉(zhuǎn)基因水稻株，有效地提高了PEPC活性。羅素蘭等［6］和張桂芳等［7］分別克隆了C4植物甘蔗和稗草PEPC基因并進(jìn)行了功能驗(yàn)證。Chen等［8］又成功地將玉米C4型PEPC基因?qū)胄←溨胁?shí)現(xiàn)有效表達(dá)，展示了轉(zhuǎn)光合關(guān)鍵酶PEPC基因改造C3作物的應(yīng)用前景。

Hermans［9］在菊科黃花菊屬（Flaveria）中發(fā)現(xiàn)PEPC有C3型、類似C3型、類似C4型、C3－C4中間型、C4型等不同代謝類型，分析它們的PEPC基因，發(fā)現(xiàn)同源性極高，C4植物PEPC基因與C3植物PEPC基因有71％的同源性，由于表達(dá)量不同而活性高低不同。前人的研究表明玉米的PEPC有C4型、C3型和根型3種類型［10］；高粱的PEPC基因家族有3個(gè)成員CP21、CP28、CP46［11］；Flaveria的PEPC基因家族由ppcA、ppcB和ppcC 3個(gè)亞家族組成［12］。盡管PEPC也是C3植物中另一主要羧化酶，為三羧酸循環(huán)補(bǔ)充草酰乙酸起回補(bǔ)反應(yīng)的功能，但以C3植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)，PEPC還不能完成CO2凈固定直接生成碳水化合物，因?yàn)槿人嵫h(huán)的碳與PEPC結(jié)合是一種損失，必須在CO2固定后再進(jìn)入Calvin循環(huán)。而在C4和CAM植物中，PEPC介導(dǎo)β羧化反應(yīng)，把CO2固定為草酰乙酸，后轉(zhuǎn)變?yōu)樗奶妓幔?3］。在結(jié)構(gòu)上除了N端有調(diào)節(jié)磷酸化的基團(tuán)外，來(lái)源于不同生物的PEPC其反應(yīng)機(jī)制本質(zhì)上是相同的［14］。但不同來(lái)源的PEPC在不同植物體內(nèi)有著不同的生化和生理特性，并致使光合作用產(chǎn)生較大的差異。通過(guò)對(duì)PEPC進(jìn)行生物信息學(xué)的分析，來(lái)進(jìn)行基因的結(jié)構(gòu)和功能的比較，預(yù)測(cè)產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)和功能的差異，以期為將C4關(guān)鍵酶轉(zhuǎn)入C3作物或者通過(guò)修飾C3作物的基因來(lái)改造C3作物，從而有效提高作物的光合生產(chǎn)力。

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1材料與方法

1．1供試材料

數(shù)據(jù)資料來(lái)源于National Center for Biotechnology Information（NCBI）核酸及蛋白質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)中已注冊(cè)的核酸序列及對(duì)應(yīng)的氨基酸序列：玉米（Zea mays，AJ536629）；稗草（Echinochloa crus－galli，AY995212）；甘蔗（Saccharum officinarum，AJ293346）；高粱（Sorghum bicolor，XM＿002438476）；擬南芥（Arabidopsis thaliana，AY210895）；水稻（Oryza sativa，AF271995）；棉花（Gossypium hirsutum，EU032328）；大豆（Glycine max，AB008540）。

1．2試驗(yàn)方法

利用生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)和互聯(lián)網(wǎng)上的軟件進(jìn)行分析，用Protparam［15］分析PEPC基因編碼蛋白的氨基酸序列組成、分子量、等電點(diǎn)等理化性質(zhì)；在NCBI［16］上對(duì)其保守結(jié)構(gòu)域進(jìn)行分析；用SOPMA［17］預(yù)測(cè)其二級(jí)結(jié)構(gòu)；用PROSITE［18］分析蛋白質(zhì)功能；以ESyPred3D［19］程序預(yù)測(cè)三級(jí)結(jié)構(gòu)；利用檢測(cè)蛋白質(zhì)質(zhì)量結(jié)構(gòu)的軟件PROCHECK［20，21］對(duì)預(yù)測(cè)的蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析。

2結(jié)果與分析

2．1PEPC一級(jí)結(jié)構(gòu)分析

2．1．1PEPC理化性質(zhì)分析用Protparam預(yù)測(cè)PEPC基因編碼的蛋白質(zhì)的理化性質(zhì)［15］。這8種植物PEPC的理論推導(dǎo)半衰期為30 h（體外，哺乳動(dòng)物的網(wǎng)織紅細(xì)胞內(nèi)）；大于20 h（體內(nèi)，酵母細(xì)胞內(nèi)）；大于10 h（體內(nèi)，大腸桿菌）。C4植物總的帶負(fù)電殘基（Asp＋Glu）和總的帶正電殘基（Arg＋Lys）略低于C3植物，總的親水性平均系數(shù)（GRAVY）平均略高于C3植物，為－0．45～－0．30，預(yù)測(cè)該蛋白質(zhì)屬于親水性蛋白質(zhì)。C4植物不穩(wěn)定參數(shù)低于C3植物，但兩者均為不穩(wěn)定蛋白質(zhì)。8種植物PEPC蛋白質(zhì)中含量較多的氨基酸基本相同，為L(zhǎng)eu、Glu、Arg、Ala。其中排第三和第四的Arg和Ala的含量略有不同，在C4植物中排第五的為Gly或Val，而C3植物中則為Asp，所有植物都不含有Asx（B）、Glx（Z）、Xaa（X）。C4植物酸堿性氨基酸的比例略小于C3植物。C4植物中非極性氨基酸、極性氨基酸含量略高于C3植物（表1）。

2．1．2PEPC氨基酸序列分析利用DNAMAN［22］進(jìn)行多序列比對(duì)，比較8種植物的氨基酸序列。參數(shù)選擇：完全比對(duì)；多重比對(duì)；空位開(kāi)放罰分：10；空位延伸罰分：1；延遲趨異序列：30％；蛋白質(zhì)加權(quán)GONNET。蛋白質(zhì)空位參數(shù)試用親水罰分和殘基特異罰分。在C3和C4植物中不同的氨基酸位點(diǎn)共有22處，見(jiàn)圖1中用淺色或深色為背景的位點(diǎn)，其中“…”表示省略的氨基酸。據(jù)此將進(jìn)一步研究這些氨基酸位點(diǎn)，觀察造成的空間結(jié)構(gòu)活性區(qū)域有無(wú)變化。

2．2PEPC二級(jí)結(jié)構(gòu)分析

用SOPMA對(duì)PEPC二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè)，PEPC結(jié)構(gòu)元件以α-螺旋、無(wú)規(guī)則卷曲為主，延伸鏈和β-折疊散布于整個(gè)蛋白質(zhì)中。沒(méi)有發(fā)現(xiàn)如310 helix、Pi helix、Beta bridge、Bend region等其他結(jié)構(gòu)（表2）。對(duì)于一級(jí)結(jié)構(gòu)中C3、C4植物不同處，在進(jìn)行二級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)后，也發(fā)現(xiàn)有3處不同（圖1）。在圖1的陰影中，C4植物在E（谷氨酸）與S（絲氨酸）處表現(xiàn)為c（無(wú)規(guī)則卷曲）與h（α-螺旋）的鏈接、C3植物表現(xiàn)為E與S均為c，而之后的S與D（天冬氨酸）處為c與h的鏈接。C4植物在P（脯氨酸）到V（纈氨酸）之間均為c的鏈接，C3植物R（精氨酸）到V之間有兩個(gè)c變成了e（延伸鏈），C4植物在K（賴氨酸）和兩個(gè)Q（谷氨酰胺）之間是表現(xiàn)為兩個(gè)t（β-折疊）與e的鏈接，而C3植物KQE之間為兩個(gè)c和e的鏈接。分析這些二級(jí)結(jié)構(gòu)的不同，為以后的三級(jí)結(jié)構(gòu)的比對(duì)提供了基礎(chǔ)，還有利于進(jìn)一步去研究是否由于這些位點(diǎn)的不同而造成了PEPC在C3和C4植物中的差異。

2．3PEPC氨基酸序列結(jié)構(gòu)域功能的分析

通過(guò)PROSITE分析，8種植物都具有兩個(gè)符合PEPC活性的位點(diǎn)［VTI］－x－T－A－H－P－T－［EQ］－

x（2）－R－［KRHAQ］（H是活性殘基位點(diǎn)）；［IVLC］－M－［LIVM］－G－Y－S－D－S－x－K－［DF］－［STAG］－G（K是活性殘基位點(diǎn)）和一個(gè)保守序列M－F－H－G－R－G－G－T－V－G－R－G－G－G－P－T－H－L－A－I－L－S－Q－P－P－［DE］－T－I－H－G－S－［LP］－R－V－T－V－Q－G－E－V－I－E－Q－S－F－G－E－E－H－L。說(shuō)明這幾種植物中都具有PEPC活性，只是活性位點(diǎn)和保守序列的起始位點(diǎn)有所區(qū)別（表3），這應(yīng)該是和它們的氨基酸序列起始位置有關(guān)。

2．4PEPC的三級(jí)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)

將玉米PEPC氨基酸序列上傳到ESyPred3D的建模服務(wù)器中進(jìn)行PEPC結(jié)構(gòu)的三維建模，預(yù)測(cè)得到一個(gè)同源性較高的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)1JQO chain A，同源性為99．7％，符合同源建模條件，從而構(gòu)建目標(biāo)序列的三級(jí)結(jié)構(gòu)（圖2）。

利用PROCHECK對(duì)模建結(jié)果進(jìn)行檢測(cè)，作Ramachandran點(diǎn)圖，統(tǒng)計(jì)位于最適合區(qū)、附加允許區(qū)、一般允許區(qū)和不允許區(qū)殘基的比率。Ramachandran點(diǎn)圖能夠?qū)⒌鞍踪|(zhì)的主鏈中的phi和psi的二面角角度以圖示的方式顯示。最深色區(qū)域是最理想的phi角和psi角分布區(qū)域，而白色區(qū)域則為不合理區(qū)域。因而如果預(yù)測(cè)的蛋白質(zhì)殘基的二面角有90％以上位于最深色區(qū)域，則表明其有穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)。圖3是玉米PEPC蛋白質(zhì)的Ramachandran點(diǎn)圖，其中94．2％位于最適合區(qū)，5．7％位于附加允許區(qū)，0．1％位于一般允許區(qū)，沒(méi)有氨基酸位于不允許區(qū)域。從圖中可以看出，模擬得到的玉米PEPC蛋白質(zhì)的三維結(jié)構(gòu)的氨基酸殘基有94．2％位于Ramachandran點(diǎn)圖中合理區(qū)域，從理論上表明模擬得到的玉米PEPC的三維結(jié)構(gòu)是可靠的。

3討論

根據(jù)經(jīng)典的C4光合知識(shí)，C4植物有葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞的分化，進(jìn)行C4光合途徑所必需的多酶系統(tǒng)分別定位于此兩類具有葉綠體的細(xì)胞中，而且C4光合途徑是受多基因控制且各基因獨(dú)立遺傳，C3植物存在的內(nèi)源的C4循環(huán)酶及轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白質(zhì)，都具有明確的生理功能，因而通過(guò)個(gè)別基因的過(guò)量表達(dá)增加其產(chǎn)物的活性，不能在C3植物中建立起完整的C4循環(huán)，還可能干擾C3植物的正常代謝，因此，把C3植物轉(zhuǎn)化為C4植物是不可能的，但是Jiao等［23］通過(guò)轉(zhuǎn)PEPC基因，水稻具有了類似初級(jí)的C3－C4中間型的特征。用生物信息學(xué)方法對(duì)已知PEPC序列進(jìn)行比對(duì)分析，從而對(duì)其結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行推斷和預(yù)測(cè)，為我們將PEPC基因轉(zhuǎn)入C3作物以有效提高作物的光合生產(chǎn)力提供了盡可能多的信息，能為選擇合適的試驗(yàn)方法提供理論參考，為進(jìn)一步對(duì)該基因的功能研究提供線索。此外要培育類C4作物，進(jìn)一步提高光合效率，可能需要Kranz結(jié)構(gòu)，以免光呼吸CO2的外溢，這些都有待進(jìn)一步研究。

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篇7

1．1轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的發(fā)展歷程及現(xiàn)狀

轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)提倡以患者個(gè)體為中心，強(qiáng)調(diào)多學(xué)科交叉合作。轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)作為一個(gè)新的領(lǐng)域，從發(fā)展走向成熟，需要多專業(yè)的交流與協(xié)作。在國(guó)外轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)起步較早。2003年，美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院（NIH）宣布了發(fā)展生物醫(yī)學(xué)的長(zhǎng)期計(jì)劃，主要是培養(yǎng)具有不同專業(yè)背景、能在基礎(chǔ)研究和臨床工作間互相協(xié)作研究的團(tuán)隊(duì)。在NIH的推動(dòng)下，2011年美國(guó)已有包括哈佛大學(xué)、耶魯大學(xué)、斯坦福大學(xué)等名校在內(nèi)的38個(gè)大學(xué)和醫(yī)學(xué)院建立了進(jìn)行轉(zhuǎn)化研究的醫(yī)學(xué)中心；2005年蘇格蘭政府與惠氏制藥公司合作，建立了世界上第一個(gè)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)合作研究中心；2007年，歐盟實(shí)施的第7個(gè)框架研究計(jì)劃，將預(yù)算中的60億歐元用于轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究方面。同時(shí)世界著名醫(yī)學(xué)類核心期刊都為轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)開(kāi)辟了專欄，相繼組建了ScienceTranslationalMedicine、JournalofTranslationalMedicine和TranslationalResearch等國(guó)際性專業(yè)雜志。相比較而言，中國(guó)在轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的研究和實(shí)踐方面尚處于初級(jí)階段，但發(fā)展勢(shì)頭日趨高漲。2007年上海交通大學(xué)成立了專門從事轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究的“Med－X研究院”；2008年上海復(fù)旦大學(xué)依托其附屬醫(yī)院，率先成立了“出生缺陷研究中心”；2009年中南大學(xué)湘雅醫(yī)院組建了“湘雅轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究中心”，研究惡性腫瘤；2011年總醫(yī)院附屬八一腦科醫(yī)院建立了國(guó)內(nèi)第一個(gè)“神經(jīng)科學(xué)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)中心”等。

2010年陳竺等在《科學(xué)》雜志上發(fā)表了一項(xiàng)研究成果，揭示了砷劑治療急性早幼粒細(xì)胞性白血病（APL）的直接藥物作用靶點(diǎn)為PML－RARa。這一研究成果對(duì)于推動(dòng)該類型白血病的分子靶向治療具有重要意義。砷劑成功治療APL的研究成果成為我國(guó)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究的典范之一。

1．2轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的研究?jī)?nèi)容

轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)是蛋白質(zhì)組學(xué)和基因組學(xué)及生物信息學(xué)等生物醫(yī)學(xué)發(fā)展的時(shí)代產(chǎn)物，其中心思想是以解決臨床和健康問(wèn)題為目標(biāo)的實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)研究。轉(zhuǎn)化研究是轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)中最重要的內(nèi)容之一，主要包括：①分子靶向治療；②尋找適當(dāng)生物分子標(biāo)志物，提高臨床輔助技術(shù)對(duì)臨床工作的輔助效力；③藥物二期臨床實(shí)驗(yàn)。此外，還有基因診斷治療、干細(xì)胞與再生醫(yī)學(xué)、基因組藥理學(xué)與個(gè)體化醫(yī)學(xué)。其中最重要的環(huán)節(jié)是生物分子標(biāo)志物的研究。

1．2．1基于分子分型的個(gè)體化治療惡性腫瘤、心腦血管病及糖尿病等大多數(shù)慢性病是多病因疾病，其發(fā)病機(jī)制復(fù)雜、疾病異質(zhì)性很大，因此，對(duì)這些疾病不能采用單一方法來(lái)進(jìn)行診治。著眼于患者的遺傳、分子生物學(xué)特征和疾病基本特征進(jìn)行分子分型，以此為基礎(chǔ)實(shí)施個(gè)體化治療是現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的目標(biāo)。實(shí)施個(gè)體化的治療，可以對(duì)治療方法、藥物、劑量進(jìn)行優(yōu)化，達(dá)到最好的治療效果。

1．2．2生物分子標(biāo)志物的鑒定與運(yùn)用基于各種組學(xué)方法篩選出早期診斷疾病、預(yù)測(cè)疾病、判斷藥物治療效果和評(píng)估患者預(yù)后的生物分子標(biāo)志物及藥物靶標(biāo)，如DNA、miRNA、蛋白質(zhì)及多肽、炎性因子及其通路等，有利于針對(duì)性地探索新的藥物和治療方法，提高藥物篩選的成功率，縮短藥物研究從實(shí)驗(yàn)走向臨床應(yīng)用階段的時(shí)間。這些分子標(biāo)志物的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，對(duì)疾病的預(yù)防、診斷、治療和預(yù)后有重要指導(dǎo)作用。

1．2．3藥物臨床實(shí)驗(yàn)及研發(fā)美國(guó)曾有報(bào)告稱，研制一種新藥，從選題到臨床應(yīng)用，平均要用14年的時(shí)間。近40年來(lái)，美國(guó)在惡性腫瘤的研究方面投入2000多億美元，收獲了156萬(wàn)篇研究論文，但腫瘤患者的生存率卻沒(méi)有得到顯著改變。轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)通過(guò)收集和分析分子生物學(xué)和生物信息學(xué)的海量數(shù)據(jù)，篩選出分子標(biāo)志物和藥物靶標(biāo)，有效地降低在臨床二期實(shí)驗(yàn)中藥物靶點(diǎn)驗(yàn)證性研究的失敗率，提高了基礎(chǔ)研究的轉(zhuǎn)化率和速度，為新藥的臨床應(yīng)用和個(gè)體化治療研究開(kāi)辟出一條革命性的道路。

2轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)與中醫(yī)藥學(xué)的基本理念一致

中醫(yī)學(xué)是我國(guó)醫(yī)學(xué)重要的組成部分，進(jìn)入新世紀(jì)，中醫(yī)學(xué)先進(jìn)的理念與落后的技術(shù)手段之間的矛盾愈發(fā)突出，限制了中醫(yī)理論的廣泛傳播及其診療技術(shù)的普及與應(yīng)用。然而轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的出現(xiàn)為中醫(yī)藥的現(xiàn)代化研究提供了一個(gè)良好的發(fā)展機(jī)遇。轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的基本理念與中醫(yī)藥學(xué)從臨床到基礎(chǔ)理論再到臨床的發(fā)展歷程和“辨證論治”的個(gè)體化治療思想不謀而合。

2．1轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)與中醫(yī)學(xué)的運(yùn)行模式相同臨床實(shí)踐一直是中醫(yī)學(xué)產(chǎn)生、發(fā)展、繁榮的根本原因，從臨床積累的經(jīng)驗(yàn)中抽提理論，再用理論指導(dǎo)臨床實(shí)踐的過(guò)程是中醫(yī)藥發(fā)展的經(jīng)典模式。基于基礎(chǔ)科學(xué)與臨床應(yīng)用出現(xiàn)嚴(yán)重脫節(jié)而產(chǎn)生的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)，其主要目的就是加強(qiáng)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)之間的聯(lián)系，將實(shí)驗(yàn)室的研究成果快速轉(zhuǎn)化為臨床應(yīng)用，同時(shí)臨床上出現(xiàn)的新問(wèn)題可以指導(dǎo)基礎(chǔ)研究方向。雖然傳統(tǒng)中醫(yī)學(xué)不進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室研究，但其“臨床－理論－臨床”這個(gè)螺旋上升的模式與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的運(yùn)行模式是一致的。

2．2轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)與中醫(yī)學(xué)的理念統(tǒng)一基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)存在著方法論方面的差異，主要體現(xiàn)在：臨床醫(yī)學(xué)以系統(tǒng)論為導(dǎo)向，基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)則以簡(jiǎn)化論為基礎(chǔ)。轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究的對(duì)象是人，人的健康除與人體結(jié)構(gòu)與功能相關(guān)外，還涉及自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境因素的作用，這決定了轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)必然是一種復(fù)雜性研究系統(tǒng)。以轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)生物學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)工程的概念、定量分析生物系統(tǒng)若干組成部分的動(dòng)態(tài)相互作用，通過(guò)反復(fù)計(jì)算和／或數(shù)學(xué)建模及試驗(yàn)來(lái)研究復(fù)雜的生物系統(tǒng)。中醫(yī)學(xué)是借助古代哲學(xué)、自然科學(xué)和臨床實(shí)踐發(fā)展起來(lái)的一種系統(tǒng)科學(xué)，其蘊(yùn)含的“整體觀”、“天人合一”等思想，與系統(tǒng)生物學(xué)的理念相統(tǒng)一。

2．3轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)與中醫(yī)學(xué)所倡導(dǎo)的治療方式相同現(xiàn)代疾病譜逐漸向慢性病方向轉(zhuǎn)變，其發(fā)病原因有多種且機(jī)制復(fù)雜，以往的單一治療方法難以奏效。轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)針對(duì)這一問(wèn)題提出了基于患者遺傳、分子生物學(xué)特征和分子分型的個(gè)體化治療方案。中醫(yī)學(xué)治病的基本原則———辨證論治，其本質(zhì)就是個(gè)體化醫(yī)學(xué)，體現(xiàn)了現(xiàn)代個(gè)體化醫(yī)學(xué)的特征。

3中醫(yī)藥轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的特點(diǎn)

3．1以中醫(yī)基礎(chǔ)理論為指導(dǎo)原則中醫(yī)基礎(chǔ)理論是中醫(yī)學(xué)的精髓，如果中醫(yī)藥的研究忽視中醫(yī)學(xué)的特色，一味地追求細(xì)胞乃至分子層面的機(jī)制，或盲目地模仿化學(xué)藥物研發(fā)模式，必然導(dǎo)致臨床與科研的脫節(jié)，最后中醫(yī)臨床只能依據(jù)古代經(jīng)典，缺乏令人信服的科學(xué)證據(jù)。因此，中醫(yī)藥轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究必須以中醫(yī)基礎(chǔ)理論為指導(dǎo)，才能更好地服務(wù)于臨床。

3．2以患者個(gè)體為中心中醫(yī)學(xué)的整體觀既強(qiáng)調(diào)人是一個(gè)有機(jī)整體，又強(qiáng)調(diào)人與自然、社會(huì)環(huán)境的密切相關(guān)，并建立“觀其脈證，知犯何逆，隨證治之”的辨證論治體系，也是一種人本主義的醫(yī)學(xué)研究模式。

3．3基礎(chǔ)研究與臨床應(yīng)用之間相互促進(jìn)的連續(xù)過(guò)程中醫(yī)藥轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的實(shí)質(zhì)是理論與實(shí)踐的結(jié)合，是基礎(chǔ)與臨床的整合，具有“實(shí)驗(yàn)室－臨床－實(shí)驗(yàn)室－臨床”不斷循環(huán)的運(yùn)作特色。中醫(yī)學(xué)也是在不斷的臨床實(shí)踐中逐漸發(fā)展壯大。只有通過(guò)基礎(chǔ)與臨床之間不斷地循環(huán)轉(zhuǎn)化，才能促進(jìn)中醫(yī)醫(yī)療技術(shù)水平的整體提高。

4中醫(yī)藥轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)的實(shí)施

中醫(yī)藥轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究如何開(kāi)展，如何順應(yīng)世界醫(yī)學(xué)發(fā)展潮流，是當(dāng)前中醫(yī)藥界必須思考的一個(gè)重要問(wèn)題，其中中醫(yī)藥語(yǔ)言現(xiàn)代化和中醫(yī)臨床、中藥創(chuàng)新藥物研究的現(xiàn)代化是中醫(yī)藥轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)實(shí)施的關(guān)鍵。

4．1建立中醫(yī)學(xué)轉(zhuǎn)化研究機(jī)構(gòu)有條件的研究型或教研型中醫(yī)藥大學(xué)、研究型醫(yī)院或國(guó)家中醫(yī)臨床研究基地可采用加盟或聯(lián)合方式進(jìn)行資源整合，建立以臨床和基礎(chǔ)及藥物研發(fā)為主體，結(jié)合中醫(yī)古籍研究的跨學(xué)科中醫(yī)藥轉(zhuǎn)化研究中心，并吸引相關(guān)企業(yè)共同參與，以平臺(tái)管理方式進(jìn)行統(tǒng)一部署和聯(lián)合攻關(guān)，構(gòu)建起一條高效率的轉(zhuǎn)化鏈。此外，也可以通過(guò)內(nèi)部選拔或?qū)ν庹衅傅姆绞浇M建一個(gè)交叉學(xué)科研究室。此外，生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)為解決轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)相關(guān)問(wèn)題提供了一系列方法學(xué)，其研究者應(yīng)該成為中醫(yī)藥轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究團(tuán)隊(duì)的核心成員。

4．2加強(qiáng)轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)推廣教育和轉(zhuǎn)化型人才培養(yǎng)長(zhǎng)久以來(lái)，基礎(chǔ)研究領(lǐng)域人才的提拔和獎(jiǎng)勵(lì)主要依據(jù)研究者的論文，而不是其帶來(lái)了多大的臨床效果。而臨床醫(yī)生則缺少時(shí)間去閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，這在相當(dāng)程度上限制了基礎(chǔ)研究與臨床之間的交流。要解決這個(gè)問(wèn)題，就必須加強(qiáng)基礎(chǔ)研究者和臨床醫(yī)生之間的交流、合作。當(dāng)前中醫(yī)藥基礎(chǔ)研究的人才隊(duì)伍建設(shè)比較薄弱，整體科研水平較低，知識(shí)結(jié)構(gòu)也較單一，學(xué)科滲透和交叉能力相對(duì)欠缺，對(duì)世界醫(yī)學(xué)最新進(jìn)展和前沿動(dòng)態(tài)信息了解滯后，創(chuàng)新能力不足。因此，需要加強(qiáng)對(duì)既懂中醫(yī)又具有現(xiàn)代西醫(yī)科學(xué)實(shí)驗(yàn)技能，并有轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)理念的復(fù)合型人才的培養(yǎng)。國(guó)內(nèi)中醫(yī)藥大學(xué)與開(kāi)設(shè)的中醫(yī)學(xué)國(guó)家理科基地專業(yè)是一個(gè)很好的探索。

4．3加大扶持力度與政策引導(dǎo)長(zhǎng)期以來(lái)，高昂的經(jīng)費(fèi)支出是造成轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究發(fā)展十分緩慢的核心問(wèn)題，原因在于科研成果從實(shí)驗(yàn)室走向臨床的轉(zhuǎn)化過(guò)程成本高，前期的巨大投入使許多企業(yè)和醫(yī)療機(jī)構(gòu)失去投資的動(dòng)力。其次，中醫(yī)藥轉(zhuǎn)化研究的過(guò)程涉及多學(xué)科、多部門的利益協(xié)調(diào)，很容易在關(guān)鍵環(huán)節(jié)產(chǎn)生脫節(jié)現(xiàn)象。因此，政府除了要在政策上加以傾斜和扶持，引導(dǎo)大型企業(yè)贊助中醫(yī)藥轉(zhuǎn)化研究外，還應(yīng)制定有效的體制、規(guī)定，將各學(xué)科、各部門緊密地聯(lián)系在一起，形成一個(gè)團(tuán)結(jié)高效的研究團(tuán)隊(duì)。

4．4緊密結(jié)合中醫(yī)特色和優(yōu)勢(shì)，展開(kāi)中醫(yī)藥轉(zhuǎn)化研究中醫(yī)藥轉(zhuǎn)化研究是中醫(yī)藥現(xiàn)代化研究的需求，有助于更好地促進(jìn)和加快中醫(yī)藥向更深層次水平邁進(jìn)。中醫(yī)藥轉(zhuǎn)化研究的開(kāi)展應(yīng)緊密結(jié)合中醫(yī)特色和優(yōu)勢(shì)。主要包括：①重視中醫(yī)經(jīng)典的指導(dǎo)作用：2006年頒布的《中醫(yī)藥創(chuàng)新發(fā)展規(guī)劃綱要》，明確了中醫(yī)藥發(fā)展的“繼承、創(chuàng)新、現(xiàn)代化、國(guó)際化”四項(xiàng)基本任務(wù)，強(qiáng)調(diào)在“繼承”基礎(chǔ)上加以豐富發(fā)展、充實(shí)完善，才會(huì)有中醫(yī)的創(chuàng)新。②推動(dòng)經(jīng)典復(fù)方的方劑組學(xué)研究：方劑組學(xué)以中醫(yī)方劑作為研究?jī)?nèi)容，以提取物的質(zhì)量控制為前提，以臨床療效為基礎(chǔ)，然后應(yīng)用基因組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)明確其作用靶點(diǎn)、研究其調(diào)控機(jī)制。③協(xié)作進(jìn)行病證結(jié)合的轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)研究：陳可冀院士認(rèn)為，西醫(yī)診斷與中醫(yī)辨證的病證結(jié)合充分體現(xiàn)了中西醫(yī)兩種醫(yī)學(xué)的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，是中西醫(yī)結(jié)合的最佳模式。④注重結(jié)合中醫(yī)臨床：進(jìn)行中醫(yī)藥轉(zhuǎn)化研究時(shí)，必須充分體現(xiàn)中醫(yī)整體觀及辨證論治的特色，針對(duì)證候的分類、治則治法、方藥選用、證候轉(zhuǎn)變、療效評(píng)價(jià)等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，應(yīng)用各種組學(xué)技術(shù)，篩選出不同層面的與證候發(fā)生發(fā)展、辨證分類、治法方藥和療效評(píng)價(jià)相關(guān)聯(lián)的敏感性生物標(biāo)志物群，并給予其在臟腑及四診信息中的定位。

5結(jié)語(yǔ)

篇8

根據(jù)學(xué)科分類國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),中醫(yī)學(xué)有四個(gè)一級(jí)學(xué)科,分別是中醫(yī)學(xué)、中藥學(xué)、中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)學(xué)和針灸學(xué)。這四個(gè)一級(jí)學(xué)科,有共同的思想理論淵源,在科學(xué)方法總論研究中,其創(chuàng)新發(fā)展的科學(xué)思維、方法脈絡(luò)及復(fù)雜關(guān)系得到了全面歸納和總結(jié)。在此基礎(chǔ)上,進(jìn)一步探索各個(gè)學(xué)科的各自特征、創(chuàng)新發(fā)展思路與方法是深化和完整構(gòu)建中醫(yī)學(xué)創(chuàng)新方法體系的重要舉措。

1.1各學(xué)科主要科學(xué)問(wèn)題范疇架構(gòu)分析

在不同角度和層面,各學(xué)科有共同的問(wèn)題范疇架構(gòu)特征,例如都面臨規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化問(wèn)題,如名詞術(shù)語(yǔ)、診療過(guò)程、藥物生產(chǎn)等規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)化,這些屬于中醫(yī)學(xué)的重大關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題范疇。除了共性的范疇特征之外,各學(xué)科也存在明顯的個(gè)性特征。通過(guò)分析、歸納各學(xué)科的科學(xué)問(wèn)題范疇,是全面、系統(tǒng)探索各學(xué)科創(chuàng)新方法的前提。證候分類、復(fù)方應(yīng)用和療效評(píng)價(jià)是中醫(yī)學(xué)學(xué)科框架的核心,其間的方證相應(yīng)、方效相關(guān)和證效相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)關(guān)系是中醫(yī)學(xué)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn),中醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)與診斷、傳統(tǒng)中藥學(xué)與方劑學(xué)、中醫(yī)臨床各科,由基礎(chǔ)到臨床共同構(gòu)成中醫(yī)學(xué)學(xué)科框架體系。中藥學(xué)傳統(tǒng)中藥學(xué)是以研究功能主治和毒性為重點(diǎn),“有故無(wú)殞”的毒性評(píng)價(jià)理念對(duì)指導(dǎo)現(xiàn)代藥物毒性評(píng)價(jià)有重要意義,具有深入研究的價(jià)值。性味歸經(jīng)和炮制鑒定有助于臨床準(zhǔn)確用藥。安全性和有效性兼?zhèn)涫乾F(xiàn)代中藥的固有屬性,從資源學(xué)、栽培技術(shù)、炮制學(xué)、藥物化學(xué)、藥理毒理學(xué)角度多方位研究中藥,構(gòu)成了現(xiàn)代中藥學(xué)的學(xué)科框架,近來(lái)興起的網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)理論和技術(shù),為現(xiàn)代中藥的研究提供了全新的視角。中藥學(xué)研究的目的是開(kāi)發(fā)應(yīng)用,過(guò)程中的相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)研究、上市后再評(píng)價(jià)研究,對(duì)促進(jìn)中藥現(xiàn)代化和國(guó)際化不可或缺。針灸學(xué)的基礎(chǔ)理論部分,以腧穴學(xué)和經(jīng)絡(luò)學(xué)為中心,與之相關(guān)的腧穴特異性研究、經(jīng)絡(luò)實(shí)質(zhì)研究、臟腑相關(guān)研究都是學(xué)科研究的重點(diǎn)。另外,針灸學(xué)獨(dú)有的經(jīng)穴診斷、經(jīng)絡(luò)辨證和經(jīng)穴配伍形成了其獨(dú)立的辨治體系。不同于藥物,針灸施治是一門技術(shù),其規(guī)范和現(xiàn)代機(jī)制研究也是針灸學(xué)學(xué)科體系的重要組成部分。針灸學(xué)臨床研究,以針對(duì)優(yōu)勢(shì)病種的療效評(píng)價(jià)為重點(diǎn)。中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)學(xué)是在西學(xué)東漸背景下形成的新醫(yī)學(xué)體系。從認(rèn)識(shí)論到疾病的診治,中西醫(yī)之間有明顯的差別,中西醫(yī)結(jié)合應(yīng)從認(rèn)識(shí)論角度融合互補(bǔ),現(xiàn)代基于整體復(fù)雜體系的系統(tǒng)生物學(xué)興起,為中西醫(yī)結(jié)合、融合提供了理論依據(jù)和發(fā)展契機(jī)。中西醫(yī)結(jié)合診斷具有微觀與宏觀結(jié)合、病與證結(jié)合的特點(diǎn),治療方面強(qiáng)調(diào)中西醫(yī)療法的優(yōu)化互補(bǔ),療效評(píng)價(jià)需要證候信息、客觀指標(biāo)等的綜合評(píng)價(jià)。現(xiàn)代組學(xué)、生物信息學(xué)和網(wǎng)絡(luò)生物學(xué)技術(shù)為兼顧中西醫(yī)特性的結(jié)合醫(yī)學(xué)研究模式提供的技術(shù)支撐。

1.2各學(xué)科已有科學(xué)創(chuàng)新方法的整理挖掘研究

在各學(xué)科由萌芽豐富成熟的發(fā)展歷程中,新思維、新方法和新工具的不斷涌現(xiàn),推動(dòng)各學(xué)科不斷進(jìn)步。在明了各學(xué)科主要科學(xué)問(wèn)題范疇架構(gòu)的基礎(chǔ)上,系統(tǒng)整理和挖掘各學(xué)科不同時(shí)空背景下的創(chuàng)新方法特征,求本溯源,對(duì)建立以中醫(yī)學(xué)主體思想為根、發(fā)皇古義、融會(huì)新知、創(chuàng)新發(fā)展的現(xiàn)代各學(xué)科創(chuàng)新方法體系具有重要意義。(1)采用文本挖掘技術(shù)從“古代近代現(xiàn)代當(dāng)代”四個(gè)階段多個(gè)維度綜合評(píng)價(jià)遴選找到影響學(xué)科發(fā)展、里程碑式的“重大人物—重大科學(xué)問(wèn)題”,分析重大問(wèn)題產(chǎn)生的根源和時(shí)代特征以及重大人物解決問(wèn)題的方式、方法,并與同時(shí)代其他醫(yī)家比較,立體化呈現(xiàn)當(dāng)時(shí)的學(xué)科科學(xué)特征。在此基礎(chǔ)上參閱當(dāng)代中外文獻(xiàn),探索科學(xué)思維、方法和工具內(nèi)在聯(lián)系,評(píng)述對(duì)現(xiàn)代中醫(yī)藥學(xué)研究的借鑒意義。(2)各學(xué)科重大研究項(xiàng)目研究剖析和成果分析:建立和持續(xù)支持各學(xué)科的重大研究項(xiàng)目研究,是在國(guó)家戰(zhàn)略層面引領(lǐng)學(xué)科發(fā)展方向、促進(jìn)學(xué)科關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題攻關(guān)的重要舉措。采用文本挖掘技術(shù),對(duì)近10年來(lái),各學(xué)科的863、973、科技部支撐項(xiàng)目、國(guó)家自然基金重大專項(xiàng)、行業(yè)專項(xiàng)等項(xiàng)目進(jìn)行系統(tǒng)梳理,參閱中外文獻(xiàn),在世界生物醫(yī)學(xué)發(fā)展和國(guó)內(nèi)中西醫(yī)融合發(fā)展的大背景下,探索研究切入點(diǎn)、目標(biāo)內(nèi)容、技術(shù)方法、關(guān)鍵技術(shù)、組織實(shí)施步驟等方面的共同規(guī)律,分析成果及其相互關(guān)系,系統(tǒng)評(píng)述其對(duì)中醫(yī)藥學(xué)科發(fā)展的意義,展望未來(lái)的研究方向和目標(biāo)。文本挖掘流程首先是采集各學(xué)科發(fā)展歷程中“重大人物—重大科學(xué)問(wèn)題”文本信息和當(dāng)代各學(xué)科重大研究項(xiàng)目科研信息;在信息電子存儲(chǔ)的基礎(chǔ)上,通過(guò)信息清洗、集成、轉(zhuǎn)換等過(guò)程,使文本信息集合構(gòu)成文本信息庫(kù);針對(duì)具體研究目標(biāo)篩選變量,然后根據(jù)變量的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)選擇相應(yīng)的挖掘方法,以一法為主,多法聯(lián)用進(jìn)行挖掘[3]。

1.3針對(duì)當(dāng)代各學(xué)科關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題的前瞻性研究

利用TeoriyaResheniyaIzobreatatelskikhZadatch(TRIZ)主流技術(shù)創(chuàng)新方法分析框架和工具,在各學(xué)科主要科學(xué)問(wèn)題范疇架構(gòu)內(nèi),結(jié)合文本挖掘技術(shù)和專家訪談共識(shí)法找到當(dāng)代各學(xué)科不同維度、層次的關(guān)鍵具體科學(xué)問(wèn)題,探索問(wèn)題產(chǎn)生的根源和解決問(wèn)題著重考慮的對(duì)象、屬性、參數(shù)等因素,揭示這些因素的相對(duì)重要性及交互作用,使問(wèn)題分析過(guò)程形式化和結(jié)構(gòu)化。參閱中外文獻(xiàn),結(jié)合當(dāng)代多學(xué)科交叉滲透和認(rèn)識(shí)前沿,探索問(wèn)題的優(yōu)化解決方案,從科學(xué)思維、方法、工具3方面探討問(wèn)題解決技術(shù)路線和關(guān)鍵環(huán)節(jié),探索各個(gè)學(xué)科發(fā)展的動(dòng)力機(jī)制[4-5]。TRIZ的操作流程首先是將各學(xué)科中具體科學(xué)問(wèn)題抽象成為TRIZ通用格式問(wèn)題,然后根據(jù)TRIZ問(wèn)題與方案之間的匹配關(guān)系,尋找通用解決方案,最后再將通用方案具體化為具體問(wèn)題的最終解決方案。

篇9

關(guān)鍵詞：蛋白質(zhì)組學(xué)；肝癌；雙向凝膠電泳

就肝癌而言，蛋白質(zhì)組學(xué)是一種有效的研究方法，其能夠從整體，動(dòng)態(tài)，定量的研究肝癌過(guò)程中蛋白質(zhì)的種類和數(shù)量的變化，有利于肝癌特異性標(biāo)志物的篩選，肝癌治療靶點(diǎn)的確定，判斷其是否轉(zhuǎn)移及其術(shù)后的轉(zhuǎn)歸，進(jìn)一步深入了解肝癌的發(fā)病機(jī)制，為其診斷、治療、預(yù)后帶來(lái)新的思路。

1 尋找診斷標(biāo)志物和藥物靶點(diǎn)

腫瘤標(biāo)記物是特征性存在于惡性腫瘤細(xì)胞，或由惡性腫瘤細(xì)胞異常產(chǎn)生的物質(zhì)，或是宿主對(duì)腫瘤反應(yīng)而產(chǎn)生的物質(zhì)，這些物質(zhì)存在于腫瘤細(xì)胞和組織中，也可以存在于體液中。運(yùn)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)研究肝癌，將肝癌患者和正常狀態(tài)下的蛋白質(zhì)表達(dá)譜進(jìn)行對(duì)比，找到腫瘤狀態(tài)下表達(dá)的蛋白質(zhì)，作為肝癌早期診斷和預(yù)后的特異性標(biāo)志物，為肝癌的診斷治療提供新的依據(jù)。現(xiàn)在，人們已經(jīng)在細(xì)胞、血清和組織水平三個(gè)層面開(kāi)展了蛋白質(zhì)組學(xué)研究。

1.1細(xì)胞水平的研究 任何疾病在出現(xiàn)病理變化之前，細(xì)胞內(nèi)的蛋白質(zhì)在成分和數(shù)量上都會(huì)有相應(yīng)的相應(yīng)的變化。所以通過(guò)對(duì)細(xì)胞的總蛋白進(jìn)行動(dòng)態(tài)觀察可篩選出肝癌的差異蛋白作為標(biāo)志物。

1.2血清水平的研究 理想的生物學(xué)標(biāo)志應(yīng)該具有特異、敏感、有預(yù)見(jiàn)性、高濃度，在臨床前和臨床階段起橋梁作用，可以通過(guò)非侵入性操作測(cè)定等。因?yàn)轶w液中的蛋白質(zhì)能夠反復(fù)的獲得，并且包含許多未知的生物學(xué)標(biāo)志，這可能與疾病早期蛋白質(zhì)水平出現(xiàn)的細(xì)微的變化有關(guān)，因此，在血清水平尋找生物學(xué)標(biāo)志將是較好的選擇。

Comunale等利用蛋白組學(xué)技術(shù)分析比較了HBV相關(guān)肝癌患者和、慢性肝炎患者以及正常人血清，發(fā)現(xiàn)部分蛋白核心高度的巖藻糖基化，包括AFP在內(nèi)的19種巖藻糖基化蛋白明顯升高，并且這些巖藻糖基化蛋白在AFP陰性的肝癌患者中也明顯升高，其價(jià)值可能優(yōu)于AFP，可以進(jìn)一步作為肝癌早期檢查的血清標(biāo)志物，為進(jìn)一步篩選肝癌早期診斷特異性標(biāo)志物提供了新的研究依據(jù)。

2 蛋白質(zhì)組學(xué)在判斷肝癌轉(zhuǎn)移中的作用

轉(zhuǎn)移是影響癌癥患者生存的首要因素，有人將癌癥轉(zhuǎn)移作為本世紀(jì)迫切需要迫切攻克的生命科學(xué)問(wèn)題之一。通過(guò)不同轉(zhuǎn)移潛能的肝癌細(xì)胞株的蛋白建立表達(dá)譜，比較蛋白差異，以篩選肝癌轉(zhuǎn)移的出關(guān)鍵蛋白質(zhì)分子。

S.J.Ding等通過(guò)對(duì)MHCC97-H和MHCC97-L的蛋白分析，發(fā)現(xiàn)了56個(gè)有顯著差異的蛋白，其中22種在細(xì)胞株MHCC97-H中表達(dá)增加，36種表達(dá)降低，還發(fā)現(xiàn)在細(xì)胞株MHCC97-L中不表達(dá)的四種蛋白，是MHCC97-H的專屬表達(dá)蛋白。他們還通過(guò)進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)CK19在肝癌細(xì)胞的過(guò)表達(dá)與其轉(zhuǎn)移相關(guān)，由此推測(cè)CK19的血清水平可能對(duì)某些肝癌患者的疾病進(jìn)展有一定的影響，所以CK19可能成為預(yù)測(cè)肝癌轉(zhuǎn)移的有用的標(biāo)志物，為臨床肝癌轉(zhuǎn)移的治療提供幫助。

3 蛋白質(zhì)組學(xué)在肝癌發(fā)展不同分期診斷中的應(yīng)用

不同分期的疾病有不同的治療的策略才能達(dá)到最佳的治療效果，尋找不同分期肝癌標(biāo)志物蛋白，對(duì)肝癌患者的不同分期診斷和治療有重要的指導(dǎo)意義。

本課題組通過(guò)雙向凝膠電泳技術(shù)對(duì)中晚期原發(fā)性肝癌各組總蛋白進(jìn)行蛋白質(zhì)組表達(dá)譜的建立，得到重復(fù)性較好，背景較為清晰的7cm凝膠電泳圖譜，并進(jìn)行PDQUEST軟件比對(duì)發(fā)現(xiàn)共有10個(gè)差異點(diǎn)在兩組中有所改變，其中，晚期上調(diào)8個(gè)，下調(diào)2個(gè)。預(yù)測(cè)可能此差異蛋白可能作為不同分期診斷的蛋白標(biāo)志物，需要進(jìn)一步的質(zhì)譜分析和研究。

4 蛋白質(zhì)組學(xué)在肝癌的治療、術(shù)后復(fù)發(fā)及預(yù)防中的應(yīng)用

目前，手術(shù)切除仍然是肝癌治療的重要手段，肝移植是肝癌可能治愈的主要方法。臨床上小肝癌直徑小于3cm其術(shù)后5年生存率為85%，小于5cm為65%，較大肝癌治療原則是先進(jìn)行介入治療再手術(shù)治療。但是臨床上很多患者診斷肝癌時(shí)已是晚期，盡管在進(jìn)行手術(shù)治療的同時(shí)，也進(jìn)行介入治療、免疫治療、化學(xué)治療及中藥治療等輔助治療，但其術(shù)后的總體復(fù)發(fā)率仍很高，是影響肝癌預(yù)后的主要因素。肝癌的復(fù)發(fā)是一個(gè)多因素、多環(huán)節(jié)、多階段的過(guò)程，其確切機(jī)制尚不明確。

柏斗勝等將質(zhì)譜技術(shù)應(yīng)用于肝癌復(fù)發(fā)組和未復(fù)發(fā)組的差異表達(dá)蛋白研究，得到有定量信息的蛋白有149個(gè)，其中在復(fù)發(fā)組表達(dá)上調(diào)兩倍以上的蛋白共29個(gè)，表達(dá)下調(diào)2倍以上的蛋白共23個(gè)，這些蛋白主要參與體內(nèi)代謝、氧化還原和信號(hào)傳導(dǎo)等過(guò)程。Fiorentino等用免疫組化的方法對(duì)依耐性細(xì)胞周期素激酶抑制劑p27、E-鈣粘連蛋白、β-連接蛋白、細(xì)胞周期相關(guān)性核抗原（MIB-1）表達(dá)水平進(jìn)行監(jiān)測(cè)，分析這些指標(biāo)和術(shù)后肝癌復(fù)發(fā)、預(yù)后的關(guān)聯(lián)性。研究發(fā)現(xiàn)MIB-1增殖指數(shù)升高、E-鈣粘連蛋白表達(dá)降低、核內(nèi)β-連接蛋白表達(dá)是肝癌復(fù)發(fā)的三個(gè)獨(dú)立的危險(xiǎn)因素，三個(gè)危險(xiǎn)因素同時(shí)出現(xiàn)對(duì)肝癌轉(zhuǎn)移復(fù)發(fā)的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率高達(dá)99%。

5 現(xiàn)狀與發(fā)展前景

蛋白質(zhì)組學(xué)研究的是各種動(dòng)態(tài)變化的蛋白質(zhì)之間以及與疾病之間的相互關(guān)系，它作為后基因組時(shí)代標(biāo)志性的新研究領(lǐng)域，已廣泛滲入到生命科學(xué)和醫(yī)藥領(lǐng)域。蛋白質(zhì)組學(xué)研究范圍的不斷擴(kuò)大及其相關(guān)技術(shù)的不斷成熟和發(fā)展，為肝癌的診斷、治療及預(yù)后的研究帶來(lái)了新的思維方式，從組織、血清和細(xì)胞整體水平尋找肝癌診斷、轉(zhuǎn)移、發(fā)展和治療的生物學(xué)標(biāo)志。隨著蛋白質(zhì)組學(xué)在技術(shù)上和理論上的逐步完善以及現(xiàn)代生物技術(shù)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，它將在肝癌及其他生命科學(xué)研究中發(fā)揮越來(lái)越重要的作用，為腫瘤的發(fā)現(xiàn)、診斷、治療及預(yù)后創(chuàng)造更理想的平臺(tái)。

篇10

關(guān)鍵詞：臺(tái)灣地區(qū) 基因組醫(yī)學(xué) 科技計(jì)劃

2000年人類基因組計(jì)劃工作草圖完成。次年2月，工作草圖的具體序列信息、測(cè)序所采用的方法以及序列的分析結(jié)果公布。當(dāng)時(shí)全世界的科學(xué)家都意識(shí)到一個(gè)全新的科技世紀(jì)已經(jīng)開(kāi)啟，同時(shí)也認(rèn)識(shí)到致力于基因組功能的研究已經(jīng)是大勢(shì)所趨。許多研究顯示，人類的一般疾病與遺傳疾病和基因變異有相當(dāng)?shù)年P(guān)聯(lián)。研究基因序列，使人類有機(jī)會(huì)對(duì)生命個(gè)體有更深的了解，除了可以搜尋疾病基因，進(jìn)行研究預(yù)防、診斷和治療的方法之外，同時(shí)也可以經(jīng)由物種間的基因相互交叉比對(duì)，進(jìn)一步了解環(huán)境與進(jìn)化的關(guān)系。

隨著對(duì)基因?qū)W研究的進(jìn)展，科學(xué)家提出了一個(gè)醫(yī)學(xué)研究的新概念――基因組醫(yī)學(xué)。它是以人類基因組為基礎(chǔ)，將生命科學(xué)與臨床醫(yī)學(xué)整合在一起，使基因組的研究成果迅速高效地轉(zhuǎn)化并應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)實(shí)踐，是后基因組時(shí)代最重要的研究方向。因?yàn)榛蚪M研究不僅提供科學(xué)家們窺探自然，以及了解生命基礎(chǔ)奧秘的方法，同時(shí)所衍生的知識(shí)，包括使用的技術(shù)（如基因芯片和生物信息技術(shù)等）與所開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品（如疫苗、診斷藥劑和治療醫(yī)藥等）都可以產(chǎn)生很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，并有可能為生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)拓展新領(lǐng)域帶來(lái)曙光，世界各國(guó)無(wú)不視此為生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重大機(jī)遇。

在當(dāng)局的推動(dòng)下，我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)也將生物技術(shù)及其相關(guān)領(lǐng)域列為了科技研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化推動(dòng)的重點(diǎn)領(lǐng)域。臺(tái)灣“國(guó)科會(huì)”最先設(shè)立的6個(gè)“國(guó)家型”科技計(jì)劃，即：“防災(zāi)”、“農(nóng)業(yè)生物技術(shù)”、“電信”、“制藥與生物技術(shù)”、“基因組醫(yī)學(xué)”和“數(shù)字典藏”科技計(jì)劃，其中三個(gè)計(jì)劃項(xiàng)目都涉及生物技術(shù)相關(guān)領(lǐng)域，目的是通過(guò)加大對(duì)包括基因技術(shù)在內(nèi)的生物技術(shù)發(fā)展的投入，從而在臺(tái)灣創(chuàng)造出新的產(chǎn)業(yè)或者推動(dòng)現(xiàn)有傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)改造。

一、臺(tái)灣推動(dòng)基因組醫(yī)學(xué)“國(guó)家型”科技計(jì)劃的背景

臺(tái)灣“行政院”于1995年通過(guò)了《加強(qiáng)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)推動(dòng)方案》，確定有關(guān)醫(yī)、農(nóng)等生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)為政府全力推展的重點(diǎn)，并由“行政院科技顧問(wèn)組”協(xié)同各部會(huì)進(jìn)行橫向整合組成生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)小組。1996年舉行的全臺(tái)第五次科技會(huì)議將醫(yī)學(xué)方面的生物科技推動(dòng)列為主要議題，同時(shí)通過(guò)決議將基因醫(yī)藥相關(guān)的研究整合成跨部會(huì)的大型合作計(jì)劃。為此，臺(tái)灣“國(guó)科會(huì)”和“衛(wèi)生署”于1998年起開(kāi)始推動(dòng)“基因醫(yī)藥衛(wèi)生科技尖端研究計(jì)劃”，整合臺(tái)灣醫(yī)學(xué)中心與研究單位的近百位科學(xué)家、醫(yī)師投入“基因醫(yī)學(xué)”研究行列，針對(duì)基因組基礎(chǔ)研究、基因治療、基因藥物開(kāi)發(fā)、遺傳疾病、實(shí)驗(yàn)動(dòng)物供應(yīng)、環(huán)境毒理遺傳基因與科技對(duì)倫理、法律、社會(huì)影響等進(jìn)行研究。

臺(tái)灣“國(guó)科會(huì)”于2002年設(shè)立基因組醫(yī)學(xué)“國(guó)家型”科技計(jì)劃（臺(tái)灣稱為“基因體醫(yī)學(xué)”），2003年開(kāi)始執(zhí)行。該計(jì)劃整合跨部會(huì)資源，由“國(guó)科會(huì)”、“經(jīng)濟(jì)部”和“衛(wèi)生署”共同參與執(zhí)行。計(jì)劃的目標(biāo)以基因組研究為基礎(chǔ)，運(yùn)用人類基因組序列中所隱含的知識(shí)，發(fā)展疾病預(yù)防、診斷與治療技術(shù)，同時(shí)結(jié)合基礎(chǔ)研究、動(dòng)物模型測(cè)試、臨床試驗(yàn)等技術(shù)，完成臺(tái)灣基因組醫(yī)學(xué)科技的開(kāi)發(fā)，進(jìn)而通過(guò)技術(shù)轉(zhuǎn)移、業(yè)界發(fā)展等力量，建立具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的醫(yī)學(xué)科技產(chǎn)業(yè)。計(jì)劃的第一期為時(shí)三年（2003―2005年），主要目標(biāo)是構(gòu)建完善的基因組研究基礎(chǔ)設(shè)施；計(jì)劃第二期（2006―2010年）的目標(biāo)是“集中資源，以特定疾病研究為導(dǎo)向，加速成果導(dǎo)入醫(yī)學(xué)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)”。基因組醫(yī)學(xué)“國(guó)家型”科技計(jì)劃于2010年正式結(jié)束。

二、基因組醫(yī)學(xué)科技計(jì)劃概況

1.一期計(jì)劃的總體情況

基因組醫(yī)學(xué)“國(guó)家型”科技計(jì)劃規(guī)劃有短、中、長(zhǎng)期階段性目標(biāo)。第一期計(jì)劃執(zhí)行期為三年，由“國(guó)科會(huì)”推動(dòng)實(shí)施。計(jì)劃第一期的目標(biāo)著重于基因組研究的基礎(chǔ)建設(shè)及自由探索基因組相關(guān)研究。規(guī)劃范圍則是包含：基因組醫(yī)學(xué)、蛋白組學(xué)與結(jié)構(gòu)基因組學(xué)、生物信息學(xué)以及倫理、法律、社會(huì)的影響（ELSI）四個(gè)領(lǐng)域。包括：探討基因多形性與常見(jiàn)重要疾病感受性的相關(guān)性，鑒定及分析與臺(tái)灣人體常見(jiàn)重要疾病相關(guān)的新基因，應(yīng)用基因技術(shù)預(yù)防或治療臺(tái)灣人體常見(jiàn)重要疾病，開(kāi)發(fā)新的基因科技進(jìn)行基因組的分析與測(cè)序，開(kāi)發(fā)新而靈敏的基因診斷試劑與治療模式，評(píng)估基因科技對(duì)倫理、法律與社會(huì)的沖擊影響，以及建立核心設(shè)施與研究團(tuán)隊(duì)等。目標(biāo)推動(dòng)如下：

（1）基因組醫(yī)學(xué)：尋找三種疾病的10個(gè)分子目標(biāo)；對(duì)無(wú)機(jī)砷的人類易感基因更進(jìn)一層的了解；臺(tái)灣人體特殊病毒的宿主易感/抵抗基因的鑒定；建立臺(tái)灣地區(qū)特殊族群基因庫(kù)及相關(guān)性狀數(shù)據(jù)庫(kù)；建立臺(tái)灣人體疾病診斷用的遺傳體數(shù)據(jù)庫(kù)；建立特殊疾病的單核苷酸多態(tài)性（SNP）、蛋白質(zhì)圖譜等可作為未來(lái)臨床診斷與個(gè)性化疾病診斷的參考；建立臺(tái)灣人體疾病的相關(guān)基因及危險(xiǎn)因子；建立臺(tái)灣人體疾病的輔療法；建立基因治療臨床試驗(yàn)使用的GMP/GLP設(shè)施；建立臺(tái)灣人體疾病的動(dòng)物模型3～5個(gè)；在ENU突變小鼠中發(fā)現(xiàn)3～5個(gè)疾病基因及其機(jī)轉(zhuǎn)與導(dǎo)向化合物（Lead compounds）的篩選；及利用移植人類癌細(xì)胞和免疫細(xì)胞的NOD/SCID作人類治療基因的功能鑒定。

（2）生物信息：結(jié)合基因組研究加速其進(jìn)展，促進(jìn)醫(yī)學(xué)科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；建立臺(tái)灣人體重要疾病的基因醫(yī)藥數(shù)據(jù)庫(kù)；建立人類遺傳疾病并維護(hù)加值數(shù)據(jù)庫(kù)；建立基因組知識(shí)經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)；培養(yǎng)高質(zhì)量的生物信息研發(fā)人才。

（3）蛋白組與結(jié)構(gòu)功能：完成3個(gè)細(xì)胞膜蛋白的結(jié)構(gòu)，有助于新藥的開(kāi)發(fā)；設(shè)立低濃度轉(zhuǎn)錄因子蛋白組的研究程序，作為醫(yī)療途徑；建立3個(gè)逆境蛋白質(zhì)，以及嗜熱蛋白質(zhì)的功能圖；了解傳染病有關(guān)的蛋白質(zhì)；以臺(tái)灣有關(guān)的細(xì)菌或病毒的蛋白組，發(fā)現(xiàn)新的蛋白質(zhì)折迭模式。

（4）倫理、法律、社會(huì)影響：建立相關(guān)學(xué)術(shù)研究所需的基礎(chǔ)架構(gòu)，及國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究社群的互動(dòng)網(wǎng)絡(luò)；建立基因組醫(yī)學(xué)科技的議題發(fā)展追蹤與信息交換；建立基因組醫(yī)學(xué)科技的意向調(diào)查與分析；建立基因組醫(yī)學(xué)科技的學(xué)術(shù)論壇與社會(huì)教育；對(duì)基因科技發(fā)展及其在倫理、法律和社會(huì)方面所造成的沖擊背景信息與討論議題通俗化。

（5）核心設(shè)施：建立全臺(tái)基因組醫(yī)學(xué)高速核心設(shè)施及高科技研究團(tuán)隊(duì)，服務(wù)基因組研究計(jì)劃；加速臺(tái)灣研究計(jì)劃執(zhí)行效率。

（6）產(chǎn)學(xué)合作：開(kāi)拓創(chuàng)新研究成果的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，協(xié)助申請(qǐng)與維護(hù)專利權(quán)益；建立產(chǎn)學(xué)合作及GLP/GMP規(guī)格設(shè)施；加速進(jìn)行癌基因/細(xì)胞治療的臨床試驗(yàn)；推動(dòng)島內(nèi)基因與蛋白診斷產(chǎn)品的商業(yè)化發(fā)展；培育研發(fā)人才，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)活力。

2.二期計(jì)劃的總體情況

為了聚焦并吸引產(chǎn)業(yè)界的投入，計(jì)劃第二期設(shè)定的目標(biāo)是：“集中資源，以特定疾病研究為導(dǎo)向，加速成果導(dǎo)入醫(yī)學(xué)生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)”；以臺(tái)灣本地重要的四大疾病（肝癌、肺癌、高遺傳性疾病與傳染病）為聚焦主題，持續(xù)加強(qiáng)創(chuàng)新研發(fā)與基因組醫(yī)學(xué)對(duì)倫理、法律與社會(huì)的影響，同時(shí)建設(shè)核心設(shè)施以支持基因組研究，提供基因組研究所必須的基礎(chǔ)設(shè)施與技術(shù)，進(jìn)一步加強(qiáng)與產(chǎn)業(yè)界和各國(guó)間的合作與交流，將本計(jì)劃的研究成果迅速導(dǎo)入生物技術(shù)醫(yī)療產(chǎn)業(yè)，提升國(guó)際能見(jiàn)度。

計(jì)劃第二期較第一期更具有整合性，加強(qiáng)了各行政主管部會(huì)的直接參與。“國(guó)科會(huì)”補(bǔ)助上游的基礎(chǔ)研究計(jì)劃，建設(shè)營(yíng)運(yùn)核心設(shè)施，提供必需的基礎(chǔ)建設(shè)與技術(shù)支持；依據(jù)研究領(lǐng)域及導(dǎo)向，計(jì)劃實(shí)施分為肝癌組、肺癌組、傳染病組、高遺傳性疾病組、創(chuàng)新研發(fā)組、倫理法律社會(huì)影響組（ELSI）、產(chǎn)學(xué)合作組及國(guó)際合作組。“衛(wèi)生署”的重點(diǎn)在法規(guī)、遺傳咨詢、與國(guó)民健康相關(guān)的癌癥、傳染病以及中醫(yī)藥基因組相關(guān)研究，推動(dòng)“肺癌基因組研究及臨床應(yīng)用”、“基因組醫(yī)學(xué)的健康服務(wù)應(yīng)用”、“建立臺(tái)灣病原體基因數(shù)據(jù)庫(kù)”、“中醫(yī)藥基因組相關(guān)整合性研究”及“建立嚴(yán)謹(jǐn)?shù)幕蚪M醫(yī)學(xué)臨床試驗(yàn)與相關(guān)產(chǎn)品的評(píng)估與審核機(jī)制”等五大研究項(xiàng)目，希望從法規(guī)及公共衛(wèi)生層面，重要的衛(wèi)生醫(yī)藥問(wèn)題。“經(jīng)濟(jì)部”則從較具產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿Φ幕蛩幬锛夹g(shù)等方面進(jìn)行規(guī)劃，建立產(chǎn)業(yè)發(fā)展所需的重要環(huán)境，并同時(shí)以業(yè)界科專機(jī)制補(bǔ)助生物技術(shù)醫(yī)藥業(yè)者投入基因組相關(guān)研發(fā)與應(yīng)用，以研發(fā)帶動(dòng)周邊產(chǎn)業(yè)發(fā)展，創(chuàng)造生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

各專業(yè)組的研究范圍包括：

（1）肝癌組：尋找肝癌致病基因，研究開(kāi)發(fā)檢驗(yàn)試劑及檢測(cè)設(shè)備，致力于早期診斷與治療的成效，整合并建設(shè)臺(tái)灣肝癌資料庫(kù)技術(shù)平臺(tái)，并延伸到乙型、丙型肝炎，以期成為未來(lái)亞洲最大的肝癌資料庫(kù)。

（2）肺癌組：利用基因組學(xué)或分析流行病學(xué)等相關(guān)技術(shù)，進(jìn)行肺癌遺傳流行病學(xué)、藥物基因組學(xué)等研究，探討致病因子與肺癌轉(zhuǎn)移機(jī)制，涉及個(gè)性化臨床診斷與治療策略，并利用已建立的肺癌臨床研究網(wǎng)絡(luò)提供防治肺癌的有效工具。

（3）傳染病組：探討肝炎病毒、登革熱病毒、腸病毒、克雷伯氏肺炎桿菌及肺結(jié)核分枝桿菌的致病基因及致病機(jī)制，研究新穎的抗病毒策略，并結(jié)合“衛(wèi)生署”行政單位，使研究成果落實(shí)到公共衛(wèi)生領(lǐng)域以開(kāi)展疾病防治。

（4）高遺傳性疾病組：研究多種高遺傳性疾病的致病基因（如精神性疾病、糖尿病、先天性心臟病、自閉癥及代謝癥候群等），建立公共衛(wèi)生研究及公共衛(wèi)生應(yīng)用的互動(dòng)管道，發(fā)展相關(guān)篩驗(yàn)工具及預(yù)防性醫(yī)療，增進(jìn)民眾健康。

（5）創(chuàng)新研發(fā)組：結(jié)合“基因組醫(yī)學(xué)”、“蛋白組與結(jié)構(gòu)生物學(xué)”、“生物信息學(xué)”，并鼓勵(lì)其他具有創(chuàng)新性的研究，如系統(tǒng)生物學(xué)、肝細(xì)胞及中醫(yī)藥相關(guān)的基因組研究。

（6）倫理社會(huì)法律影響組：推動(dòng)臺(tái)灣有關(guān)人類基因資料庫(kù)ELSI議題的研究，與歐美、亞洲地區(qū)學(xué)者進(jìn)行學(xué)術(shù)交流與合作，共同打造基因組醫(yī)學(xué)研究及其產(chǎn)業(yè)化所需的ELSI環(huán)境。協(xié)同行政機(jī)構(gòu)建立臺(tái)灣基因或遺傳咨詢機(jī)制及相關(guān)法規(guī)的訂立與改革。

（7）國(guó)際合作組：鼓勵(lì)島內(nèi)學(xué)者與其它國(guó)家研究學(xué)者在與基因組醫(yī)學(xué)相關(guān)課題上開(kāi)展研究合作，提升臺(tái)灣基因醫(yī)藥領(lǐng)域的研究品質(zhì)及國(guó)際能見(jiàn)度；通過(guò)科技交流，間接促進(jìn)與國(guó)際制藥或生物科技公司的實(shí)質(zhì)性合作。

為提升生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，加速基礎(chǔ)研究成果商品化，基因組醫(yī)學(xué)計(jì)劃鼓勵(lì)學(xué)界與業(yè)界的互動(dòng)與合作，使業(yè)界即時(shí)掌握基因組醫(yī)學(xué)研究的重要進(jìn)展。為積極促進(jìn)產(chǎn)學(xué)雙方合作，與生技制藥“國(guó)家型”科技計(jì)劃合作進(jìn)行“橋接計(jì)劃”，整理并挑選具有產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景的成果，進(jìn)行專利及市場(chǎng)分析，進(jìn)一步協(xié)助計(jì)劃主持人研擬商業(yè)模式規(guī)劃及取得知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)。同時(shí)，由醫(yī)藥品查驗(yàn)中心針對(duì)研發(fā)所需的醫(yī)藥法規(guī)提供咨詢，以解決商品化過(guò)程中所遭遇的問(wèn)題，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程。

3.計(jì)劃各階段的執(zhí)行結(jié)果

基因組醫(yī)學(xué)“國(guó)家型”科技計(jì)劃在致病基因的發(fā)現(xiàn)步驟、功能及致病機(jī)轉(zhuǎn)的研究、開(kāi)發(fā)疾病的動(dòng)物模型、基因芯片技術(shù)、基因細(xì)胞治療方法、疾病預(yù)防方法等方面都取得了明顯的成效。

第一期計(jì)劃的重要成果如下：

（1）砷與移行細(xì)胞癌的毒理基因組研究：證據(jù)顯示二甲基砷酸鹽（DMA）可能為膀胱癌的致癌砷種類，且細(xì)胞還原能力降低可能和致癌有關(guān)；建立體外培養(yǎng)及裸鼠膀胱癌形成模型，發(fā)現(xiàn)第九號(hào)染色體缺失及第四號(hào)染色體增幅現(xiàn)象；和砷代謝有關(guān)的砷輸送蛋白基因OATP-2、MRP1及MRP2，呈現(xiàn)顯著單一堿基多型性區(qū)域和膀胱癌相關(guān)基因，包括雄激素接受體及血紅素氧化酵素-1，顯示遺傳多形性區(qū)域。

（2）腸病毒整合性計(jì)劃：完成建構(gòu)第一階段腸病毒數(shù)據(jù)庫(kù)，包含4，000多種從GenBank所收集的腸病毒序列及解析，并建立鑒定腸病毒71型的特異序列比對(duì)區(qū)域圖譜；找出157種寄主易感基因，包括趨化激素接受體、細(xì)胞凋亡、干擾素及補(bǔ)體相關(guān)途徑的基因；于細(xì)胞培養(yǎng)中顯示可利用RNAi抑制病毒復(fù)制；TNF-α啟動(dòng)子的遺傳多型性和腸病毒71型的易感有關(guān)。

（3）利用核磁共振技術(shù)，完成3個(gè)幽門螺旋桿菌蛋白質(zhì)構(gòu)造研究；建立高效能蛋白質(zhì)表現(xiàn)系統(tǒng)；建立X光高分子結(jié)晶技術(shù)；以昆蟲(chóng)細(xì)胞─桿狀病毒系統(tǒng)表現(xiàn)具活性的幽門螺旋桿菌蛋白質(zhì)；鑒定出一種幽門螺旋桿菌的酸誘導(dǎo)蛋白質(zhì)，可促進(jìn)其生長(zhǎng)及活動(dòng)。

（4）中醫(yī)藥基因組相關(guān)研究計(jì)劃：進(jìn)行過(guò)敏性鼻炎患者中醫(yī)寒熱體質(zhì)類型與基因及蛋白質(zhì)表現(xiàn)、中醫(yī)寒與熱性體質(zhì)實(shí)用藥對(duì)細(xì)胞基因表現(xiàn)；收集完成病人相關(guān)數(shù)據(jù)、各種辯證指標(biāo)記錄的統(tǒng)計(jì)資料分析，并建立起基因的多樣性分析模式。

（5）發(fā)現(xiàn)DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNMT）的過(guò)度表現(xiàn)與臺(tái)灣地區(qū)“非小細(xì)胞肺癌”有關(guān)，且與許多抑癌基因5'CpG island過(guò)度甲基化、cytosine突變亦有關(guān)。

（6）完成正常人類肝蛋白組圖譜的建立，及人類/小鼠胚胎干細(xì)胞蛋白組圖譜的建立。

（7）基因藥物開(kāi)發(fā)完成多項(xiàng)活體外分析系統(tǒng)的建立，包括：重組腺病毒rAd/AGL載體病毒顆粒感染GSDIII病人初級(jí)培養(yǎng)細(xì)胞的方法、蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)染系統(tǒng)、重組蛋白質(zhì)AGL在細(xì)胞內(nèi)的功能分析；完成腺病毒活體遞送方法的建立與活體內(nèi)分析系統(tǒng)，確認(rèn)基因遞送方法與遞送載體在動(dòng)物體內(nèi)組織分布的相關(guān)性；并建立了活體內(nèi)基因轉(zhuǎn)錄分析與蛋白質(zhì)功能分析法，提供基因載體活體遞送系統(tǒng)的基盤分析技術(shù)。

第二期計(jì)劃的執(zhí)行情況

基因組醫(yī)學(xué)“國(guó)家型”科技計(jì)劃第二期的規(guī)劃延續(xù)了第一期的成果，第二期計(jì)劃的重要成果如下：

（1）重要致病基因、蛋白質(zhì)的發(fā)現(xiàn)

a.藥物不良嚴(yán)重反應(yīng)的基因：包括最常引起臺(tái)灣人體發(fā)生致命藥物過(guò)敏（史蒂文生瓊森癥候群）的抗顛癇用藥（Carbamazepine）的危險(xiǎn)基因，降尿酸藥（Allopurinol）引發(fā)嚴(yán)重過(guò)敏反應(yīng)的危險(xiǎn)基因等。

b. 家族性肝癌的基因：乙型肝炎導(dǎo)致家族性肝癌的連鎖相關(guān)分析，證實(shí)在第4對(duì)染色體長(zhǎng)臂（4q）上，有1個(gè)基因座的LOD score在3.5。

c. 肺炎桿菌的致病基因：發(fā)現(xiàn)克雷伯氏肺炎桿菌，它是造成院內(nèi)泌尿道感染、肺炎感染以及免疫機(jī)能不全病患肺炎、敗血性休克的常見(jiàn)致病菌，還會(huì)造成菌血癥，化膿性肝膿瘍及腦膜炎等。

（2）關(guān)鍵動(dòng)物模型的建立：先后建立了肝癌的動(dòng)物模型、糖尿病致病動(dòng)物模型、代謝疾病的動(dòng)物模型、乙型肝炎的土撥鼠及基因轉(zhuǎn)殖鼠模型等。

（3）肝癌、肺癌、高遺傳、創(chuàng)新研發(fā)、ELSI五組研究成果

a.乙型肝炎病毒的HBx基因參與活化：男性荷爾蒙信息傳遞路徑，經(jīng)由活化基因的表現(xiàn)，可能增加肝細(xì)胞的癌化能力。未來(lái)將有可能就此信息傳遞路徑，發(fā)現(xiàn)肝癌的重要標(biāo)靶分子，而應(yīng)用于臨床預(yù)防或治療上。

b.完成臺(tái)灣肝癌病患（約800例）臨床數(shù)據(jù)及組織樣本的合成網(wǎng)創(chuàng)設(shè)，提供肝癌研究的共同資源庫(kù)。

c.完成臺(tái)灣人體肺癌病患臨床數(shù)據(jù)庫(kù)、組織、血液檢體的收集，提供肺癌相關(guān)研究學(xué)者的研究共同資源。此外，發(fā)現(xiàn)的致病或轉(zhuǎn)移因子，可應(yīng)用于肺癌診斷、治療、或預(yù)后評(píng)估等。

d.抑癌基因HLJ1的發(fā)現(xiàn)：抑癌基因（HLJ1）可預(yù)測(cè)肺癌病人存活及復(fù)發(fā)，本研究發(fā)現(xiàn)可應(yīng)用于臨床檢驗(yàn)試劑、藥物開(kāi)發(fā)與生物技術(shù)服務(wù)相關(guān)產(chǎn)業(yè)。

三、核心研究設(shè)施的建設(shè)及相關(guān)產(chǎn)學(xué)合作計(jì)劃

基因組醫(yī)學(xué)“國(guó)家型”科技計(jì)劃在管理過(guò)程中還增加考慮了相關(guān)核心設(shè)施的統(tǒng)一建設(shè)管理，以及促進(jìn)產(chǎn)學(xué)合作。

本計(jì)劃開(kāi)始后就規(guī)劃了相關(guān)核心研究設(shè)施的建設(shè)問(wèn)題，對(duì)研究項(xiàng)目所需購(gòu)置的高速、貴重儀器進(jìn)行“整合資源”和“統(tǒng)一管理”，解決了重復(fù)購(gòu)置、人員與管理等問(wèn)題。為基因組研究所需的核心設(shè)施涵蓋的領(lǐng)域包括了以下五項(xiàng)：動(dòng)物疾病模型、表現(xiàn)型鑒定及造影核心設(shè)施，臨床樣品研究與組織庫(kù)，基礎(chǔ)基因組研究設(shè)施，蛋白組血與結(jié)構(gòu)基因組研究設(shè)施，生物信息核心設(shè)施。

在本計(jì)劃執(zhí)行過(guò)程中，還在產(chǎn)學(xué)合作方面特別加以推動(dòng)。如：符合臺(tái)灣生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)所需并且具有商品化潛力的技術(shù)和產(chǎn)品，包括藥品、疫苗、檢驗(yàn)試劑、生物醫(yī)藥技術(shù)、基因治療方法、保健食品開(kāi)發(fā)及基因咨詢服務(wù)等；促進(jìn)臺(tái)灣生物技術(shù)信息發(fā)展的產(chǎn)業(yè)；辦理產(chǎn)學(xué)合作計(jì)劃的審查及后續(xù)項(xiàng)目追蹤管理和考核；促進(jìn)參與產(chǎn)學(xué)合作廠商對(duì)相關(guān)法規(guī)與知識(shí)產(chǎn)權(quán)的了解，利用產(chǎn)學(xué)說(shuō)明會(huì)開(kāi)展產(chǎn)學(xué)合作輔導(dǎo)；協(xié)助導(dǎo)入核心研究設(shè)施至產(chǎn)業(yè)界，提高業(yè)界的生物技術(shù)研發(fā)水平；協(xié)助推廣本計(jì)劃產(chǎn)生的優(yōu)秀研究成果，營(yíng)造學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界對(duì)話機(jī)會(huì)，扶助研究計(jì)劃主持人所屬機(jī)構(gòu)申請(qǐng)與獲得專利，協(xié)調(diào)與產(chǎn)業(yè)界完成技術(shù)轉(zhuǎn)讓事宜并建立與相關(guān)部會(huì)的良好合作與互動(dòng)。

參考文獻(xiàn)

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