基因組學發(fā)展

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基因組學發(fā)展范文第1篇

關鍵詞：民族音樂文化；推陳出新；價值判斷

我國的歷史久遠而深長，幾千年來，中國的傳統(tǒng)文化中蘊含了大量的精華，作為現(xiàn)代音樂專業(yè)的學生，我們有義務保護傳統(tǒng)文化，將民族音樂發(fā)揚光大，讓民族音樂走向國外，凸顯他在全球音樂中的重要地位。

一、民族音樂有不可或缺的地位

在高職音樂教育體系中，民族音樂所占的比例比較少，因此，學生對民族音樂不夠重視，所以，高職音樂教育要加強對民族音樂的重視。當今世界，國家地位的排名不僅僅是看這個國家的經(jīng)濟實力和軍事力量，還要看這個國家的文化實力。對于地大物博的中國，幾千年下來，蘊藏了深厚的文化底蘊，我國的文化資源是相當豐富的。民族音樂資源業(yè)經(jīng)過了多年的沉淀。積累，組成了一個龐大的個體，不容忽視。所以，傳授音樂的我們要肩負起發(fā)展民族音樂的未來。

二、讓民族音樂成為時代潮流

中華名族音樂文化已經(jīng)傳承了多年，音樂文化發(fā)展的歷史也很久遠，再加上我國是一個多民族的國家，民族音樂元素多元且豐富。比如，蒙古樂、昆曲、納西族的納西古樂、古琴、苗族的半月琴、藏族的馬頭琴，還有以前的宮廷樂、歌仔戲，曲種曲風豐富多彩，為我們取精提供了大量的資源，我們應該加以好好利用。在音樂課堂上，讓學生更多地接觸民族音樂，激發(fā)他們對民族音樂的熱情和興趣，讓學生更加深刻地了解民族音樂的淵源和創(chuàng)作民族音樂的先人的智慧。

三、強化民族音樂的認同意識

隨著當今信息技術化程度的深入，學生可以通過網(wǎng)絡、多媒體平臺下載收聽音樂，但大多數(shù)學生都偏好搖滾樂、嘻哈樂，很少有學生關注民族音樂。因此，高職音樂課堂上，老師需要一改常態(tài)，利用多媒體這個信息平臺，為學生多播放一些民族音樂的視頻，讓學生耳濡目染地感受民族音樂。另外，提升文化修養(yǎng)，讓學生漸漸地被優(yōu)秀的民族優(yōu)秀音樂所吸引，漸漸去感悟民族音樂，最終愛上民族音樂，將民族音樂的過人之處融入現(xiàn)代音樂創(chuàng)作當中，讓民族音樂走進人們的日常生活，走出國門，走向世界。根據(jù)如今學生不關注民族音樂的現(xiàn)狀，高職教育體系中應當以生為本，將民族音樂的教學應用于實踐。

四、尋求民族音樂發(fā)展之基

民族音樂中雖然有精華的部分，但也有糟粕的部分，需要學生擁有一個正確的價值觀，對不好的部分大膽擯棄。學會審美，比如，欣賞蒙古長調《牧歌》時，就把自己置身于一望無際的大草原上去體驗牧民的生活，感受藍天白云下追逐羊兒奔跑的，感受濃郁的民族風格。將這種置身其境的審美方法用到各個作品里去感受，長此以往，就能形成良好的音樂品位。情景置入法能帶給人音樂別的情感體驗，是鑒賞民族音樂的一個重要策略。取精去粕是民族音樂的發(fā)展之基，只有在繼承了原有優(yōu)秀音樂元素的基礎，才能做到根本同源，將民族音樂發(fā)展的枝繁葉茂，同時擯棄了糟粕，才能有一個優(yōu)秀的根基，在優(yōu)秀的條件下再進行優(yōu)秀的創(chuàng)作，如此一來，民族音樂的發(fā)展壯大便指日可待。

總而言之，民族音樂是國人的驕傲，高職音樂教育體系應該將民族音樂融入其中，并將民族音樂作為音樂課堂教學的一個重要方面。我們作為高職院校的音樂老師理當提高自身素質，加強自身民族音樂教學的實力，引導民族音樂跨越性的發(fā)展。

參考文獻：

[1]魏文杰.試論高等職業(yè)教育的特點[J].科技信息，2011（10）.

基因組學發(fā)展范文第2篇

一、人類基因組計劃與基因組學

在榮膺1962年諾貝爾生理學醫(yī)學獎的沃森(JamesDeweyWatson)、克里克(FrancisHarryComp?tonCrick)和威爾金斯（MauriceHughFrederickWilkins),于1953年發(fā)現(xiàn)DNA雙螺旋結構之后。相繼于1958年和1980年罕見地兩次榮獲諾貝爾化學獎的桑格（FrederickSanger),先后完整定序了胰島素的氨基酸序列和發(fā)明很重要的DNA測序方法，這些劃時代的杰出成就于20世紀后半葉完全“打開了分子生物學、遺傳學和基因組學研究領域的大門”。于是20世紀80年代形成了基因組學，在隨后20世紀90年代人類基因組計劃實施并取得很大進展后，基因組學取得了驚人的長足進展。

基因（gene)是DNA(脫氧核糖核酸）分子上具有遺傳特征的特定核苷酸序列的總稱，系具有遺傳物質的DNA分子片段。基因位于染色體上，并在染色體上呈線性排列。基因不僅可以通過復制把遺傳信息傳遞給下一代，還可以使遺傳信息得到表達。例如不同人種之間頭發(fā)、膚色、眼睛、鼻子等不同，是基因差異所致。基因是生命遺傳的基本單位，不僅是決定生物性狀的功能單位，還是一個突變單位和交換單位。由30億個堿基對組成的人類基因組，蘊藏著生命的奧秘。

基因組（genomes)是一個物種的完整遺傳物質，包括核基因組和細胞質基因組。即基因組是生物體內遺傳信息的集合，是某個特定物種細胞內全部DNA分子的總和。顯然原先只關注單個基因是遠遠不夠的，應當深入研究整個基因組，于是產生了基因組學。

基因組學（genomics)是專門從分子水平系統(tǒng)研究整個基因組的結構（以全基因組測序為目標）、功能（以基因功能鑒定為目標）以及比較（基于基因組圖譜和序列分析對已知基因和基因的結構進行比較）的分支學科。基因組學著眼于研究并解析生物體整個基因組的所有遺傳信息，突出特點是必須以整個基因組為研究對象，而不是只研究單個基因；同時還要研究如何充分利用基因在各個領域發(fā)揮作用。基因組學概括起來涉及基因作圖、測序和整個基因組功能分析的遺傳學問題。這門分支學科交叉融合了分子生物學、計算機科學、信息科學等,并以全新視角探究生長與發(fā)育、遺傳與變異、結構與功能、健康與疾病等生物醫(yī)學基本問題的分子機制，同時提供基因組信息以及相關數(shù)據(jù)系統(tǒng)加以利用，進而解決生物、醫(yī)學和生物技術以及相關產業(yè)領域的有關問題[3]。基因組學的主要目標包括認識基因組的結構、功能及進化規(guī)律，闡明整個基因組所涵蓋遺傳物質的全部信息及相互關系，為最終充分合理利用各種有效資源，以提供預防和治療人類疾病的科學依據(jù)。

人類基因組計劃（humangenomeproject，HGP)的確立和實施極大地促進了基因組學的發(fā)展。人類基因組計劃的提出，可追溯到尋求新方法解決日本廣島長崎原子彈幸存者及其后代的基因突變率檢測低于預期問題。1984年12月美國能源部資助召開的環(huán)境誘變和致癌物防護國際會議,第一次提出測定人體基因和全部DNA序列，并檢測所有的突變,計算真實的突變率。1985年6月，美國能源部正式提出了開展人類基因組測序工作，形成了“人類基因組計劃(HGP)”的初步草案。歷經(jīng)幾年醞釀與論證，1988年美國國會批準撥款，支持這一被譽為完全可以與“曼哈頓原子彈計劃”、“阿波羅登月計劃”并列相比美的宏偉科學計劃。1990年正式啟動后，陸續(xù)擴展成為美國、英國、法國、德國、日本和中國共同參加的國際性合作計劃。2000年人類基因組工作框架圖（草圖）完成，是人類基因組計劃成功的標志。

HGP這項規(guī)模宏大，跨國家又跨學科的大科學探索工程。旨在測定組成人類染色體（指單倍體）中所包含的30億個堿基對所組成的核苷酸序列，從而繪制人類基因組圖譜，并且辨識其載有的基因及其序列，達到破譯人類遺傳信息，解碼生命奧秘，探索人類自身的生、老、病、死規(guī)律，揭示疾病產生機制以提供疾病診治的科學依據(jù)。截至2005年，人類基因組計劃的測序工作已經(jīng)完成，但基因組學等研究工作一直在不斷深人和擴展。例如，2006年啟動了腫瘤基因組計劃力求揭示人類癌癥的產生機制以及癌癥預防與治療的新理念。當下已經(jīng)邁進后基因組時代，從揭示生命所有遺傳信息轉移到在分子整體水平上對功能的研究（功能基因組學）。21世紀的生命科學以新姿態(tài)和新方法闊步向著縱深發(fā)展，同時有力推進了基礎與臨床醫(yī)學、生物信息學、計算生物學、社會倫理學等相關學科的蓬勃發(fā)展。為促進這些相關學科及其應用的更好發(fā)展，尤其推動在人類健康與疾病、個性化醫(yī)療、農業(yè)、環(huán)境、微生物等諸多領域的廣泛應用，自2006年以來巳經(jīng)召開了十屆國際基因組學大會（ICG)。第10屆國際基因組學大會于2015年10月在中國深圳舉行,特別就臨床基因組學、生育健康、癌癥、衰老、精準醫(yī)療、人工智能與健康、農業(yè)基因組學、合成生物學、生命倫理和社會影響、相關組學及生物產業(yè)等熱點問題進行深人研討，展現(xiàn)了相關組學的旺盛活力。

二、轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學等與基因組學相輔相成

基因組學作為研究生物基因組的組成，組內各基因的精確結構、相互關系及表達調控的科學，又必須從系統(tǒng)生物學角度與方法，著眼于整體出發(fā)去研究人類組織細胞結構、基因、蛋白質及其分子間相互作用，并通過整體分析研究人體組織器官的功能代謝狀態(tài)，從而才能更有效地探索解決人類疾病發(fā)生機制及其診治與保健問題。

雖然人類基因組圖揭示了人類遺傳密碼，而對生命活動起調節(jié)作用的是蛋白質。基因組研究本身不能體現(xiàn)蛋白質的表達水平、表達時間、存在方式以及蛋白質自身獨特活動規(guī)律等。因此，自從基因和基因組學問世以后，分子生物學的組學大家庭中，不斷延伸分化形成了相互密切關聯(lián)的轉錄組學（tmnscrip-tomics)、蛋白質組學（proteomics)、代謝組學（metabo-lomics),以及脂類組學（lipidomics)、免疫組學（lmmu-nomics)、糖組學（glycomics)、RNA組學（RNAomics)等,這些相互密切關聯(lián)的組學構成豐富的系統(tǒng)生物學以及組學生物技術基礎。

轉錄組學是一門在整體水平上研究細胞中基因轉錄情況以及轉錄調控規(guī)律的分支學科。也即轉錄組學是從RNA水平研究基因表達的情況。轉錄組即一個活細胞所能轉錄出來的所有RNA的總和，是研究細胞表型和功能的一個重要手段。可見在整體水平上研究所有基因轉錄及轉錄調控規(guī)律的轉錄組學，乃是功能基因組學研究的重要組成部分。

蛋白質組（proteome)是指一個基因、一個細胞或組織所表達的全部蛋白質。而蛋白質組學研究不同時間、空間發(fā)揮功能的特定蛋白質及其群體;從蛋白質水平上研究蛋白質表達模式和功能模式及其機制、調節(jié)控制及蛋白質群體中各個組分。蛋白質組本質上指的是在大規(guī)模水平上研究蛋白質的特征，包括蛋白質的表達水平，翻譯后的修飾，蛋白與蛋白相互作用等，由此獲得蛋白質水平上的關于疾病發(fā)生，細胞代謝等過程的整體而全面的認識。基因組相對穩(wěn)定，而蛋白質組是動態(tài)的概念。研究蛋白質組學是基因組學研究不可缺少的后續(xù)部分,也即生命科學進人后基因時代的特征。

代謝組學的概念源于代謝組，代謝組是指某一生物或細胞在一特定生理時期內所有的低分子量代謝產物。代謝組學則是對某一生物或細胞在一特定生理時期內所有低分子量代謝產物同時進行定性和定量分析的一門新分支學科。代謝組學以組群指標分析為基礎，以高通量檢測和數(shù)據(jù)處理為手段，以信息建模與系統(tǒng)整合為目標的系統(tǒng)生物學的一個分支。繼基因組學和蛋白質組學之后新發(fā)展起來的代謝組學，是借助基因組學和蛋白質組學的研究思想，對生物體內所有代謝物進行定量分析，并尋找代謝物與生理病理變化的相對關系。基因組學和蛋白質組學分別從基因和蛋白質層面探尋生命的活動，而實際上細胞內許多生命活動是發(fā)生在代謝物層面的。因此有研究者認為“基因組學和蛋白質組學告訴你什么可能會發(fā)生，而代謝組學則告訴你什么確實發(fā)生了”。所以，代謝組學迅速發(fā)展并滲透到諸多領域，例如疾病診斷、醫(yī)藥研制開發(fā)、營養(yǎng)食品科學、毒理學、環(huán)境學、植物學等與人類健康密切相關的各領域。

三、放射組學在交叉融合中應運而生

2015年是倫琴發(fā)現(xiàn)X射線120周年，正如簡明不列顛百科全書所評價：X射線的發(fā)現(xiàn)“宣布了現(xiàn)代物理學時代的到來，使醫(yī)學發(fā)生了革命”W。近40多年來計算機科學技術的交叉融合，以X射線透射開始并不斷拓展許多種類型的醫(yī)學成像技術，又經(jīng)歷了數(shù)字化革命而呈現(xiàn)出跨越式發(fā)展。數(shù)字化醫(yī)學影像學已經(jīng)成為現(xiàn)代醫(yī)學不可或缺的重要手段和必不可少的組成部分。醫(yī)學影像學在保健査體、疾病預防、疾病篩査、早期診斷、病情評估、治療方法選擇、康復療效評價等，以及生命科學研究方面發(fā)揮了越來越大的不可替代作用。隨著多排螺旋CT、雙源CT、能譜CT、磁共振成像（MRI)、單光子和正電子計算機斷層顯像（SPECT與PET)、圖像融合一體機成像(PET/CT等等）諸多影像醫(yī)學新設備、新技術、新方法層出不窮，醫(yī)學影像學巳經(jīng)從結構成像發(fā)展到功能成像，又邁向分子影像學的新階段。尤其進人21世紀后，分子影像學方興未艾地蓬勃發(fā)展，已經(jīng)成為分子生物學的重要手段。當前數(shù)字化醫(yī)學影像學所形成的大數(shù)據(jù)又密切關聯(lián)到相關基因組學，應運而生了放射組學（radiomicsV）。如果說20世紀驅動醫(yī)學影像學的發(fā)展主要是依靠物理學和計算機科學技術、電子工程科學技術等，而21世紀則迫切需要與醫(yī)學、分子生物學（包括基因組學等諸多組學）等相關學科進一步深人交叉融合相輔相成。

放射組學（亦有稱之為影像組學）、分子影像學完全是與基因組學、蛋白質組學等相關組學彼此關聯(lián)并相互促進而不斷發(fā)展的。整合各種技術實現(xiàn)運用影像學手段顯示人體組織水平、細胞和亞細胞水平的特定分子,并能反映活體狀態(tài)下分子水平變化，從而對其生物學行為在分子影像層面進行定性和定量研究，無論在人體保健與疾病的診斷治療，或者在藥物研究開發(fā)，以及在基因功能分析與基因治療研究等方面，都凸顯了巨大優(yōu)勢和良好前景。

包含分子影像學的數(shù)字化醫(yī)學影像學迅速發(fā)展，可提供越來越豐富的多層次醫(yī)學影像數(shù)據(jù)資料，顯然必須加以深度發(fā)掘并充分利用這些極其龐大的數(shù)字化信息。通過放射組學研究，解碼隱含在醫(yī)學影像信息中的因患者的細胞、生理、遺傳變異等多因素共同決定的綜合影像信息，并客觀且定量化將其內涵呈現(xiàn)在臨床診治、預后分析的整個過程，這無疑會成為臨床醫(yī)學具有重大意義的革命。應運而生的放射組學，就是致力于應用大量的自動化數(shù)據(jù)特征化算法將感興趣區(qū)域（regionofinterest,R0I)的影像數(shù)據(jù)轉化為具有高分辨率的可發(fā)掘的特征空間數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分析是對大量的影像數(shù)據(jù)進行數(shù)字化的定量高通量分析，得到高保真的目標信息來綜合評價腫瘤的各種表型（phenotypes),包括組織形態(tài)、細胞分子、基因遺傳等各個層次。例如近期文獻報道，放射組學可揭示腫瘤預測性的信號，能夠捕獲腫瘤內在的異質性，并與潛在的基因表達類型相關聯(lián)。

美國的國家癌癥研究所（NationalCancerInstitu?te,NCI),已經(jīng)建立量化研究網(wǎng)絡（quantitativere?searchnetwork,QIN)，旨在共享數(shù)據(jù)、算法和工具，以加速影像信息量化的合作研究網(wǎng)絡U5]。他們將放射組學的建設及應用框架分為5部分:①圖像的獲取及重建;②圖像分割及繪制；③特征的提取和量化；④數(shù)據(jù)庫建立及共享；⑤個體數(shù)據(jù)的分析。當然這些均是很有挑戰(zhàn)性的工作。

放射組學通過標準化的圖像獲取以及自動化的圖像分析等,能為疾病的診斷、預后及預測提供有價值的信息。近期的研究還提示放射組學能有效預測不同患者中的腫瘤基因異質性等，可見放射組學有著廣闊應用前景。四、發(fā)展相關組學更好共促精準醫(yī)療

從基因組學、轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學等2直到新形成的放射組學，均是在相關學科交叉融合中，當條件與時機發(fā)展到一定程度而瓜熟蒂落催生。

這些相互關聯(lián)的組學全部都兼?zhèn)渲鴮W科分化以及整合的特色。學科交叉融合根據(jù)發(fā)展需要分化催生出4新分支，而所有這些組學分支學科又都從系統(tǒng)生物學角度出發(fā)，注重對形成的分支學科自身整體開展研I究。正是如此辯證統(tǒng)一的現(xiàn)代科技發(fā)展特點，如同DNA的螺旋結構一樣在不斷深化中而螺旋式上升，7推動科學技術向更深層次和更高水平發(fā)展。

基因組學發(fā)展范文第3篇

【關鍵詞】生物信息學 宏基因組 高通量測序

宏基因組（Metagenome）是1998年由Handelsman等人正式提出，定義為特定生物環(huán)境中全部微生物遺傳物質的總和。宏基因組學通過直接從環(huán)境樣品中提取全部微生物的遺傳物質DNA，利用第二代測序技術，得到高通量宏基因組數(shù)據(jù)，并結合微生物基因組學的研究成果，分析環(huán)境樣品所包含的全部微生物的群落組成及其結構功能。高通量宏基因組數(shù)據(jù)在基礎微生物學、水體、土壤、農業(yè)、醫(yī)學研究等領域都顯示出了重要價值[1]。

1宏基因組學研究方法

宏基因組學的研究方法主要有：環(huán)境樣本的采集、宏基因組DNA的提取，高通量測序、所得序列的比對檢索分析，以及進一步進行微生物物種結構和功能分析。其中，提取DNA要盡可能地提取出樣品中所以微生物的基因且保持基因片段的完整，目前的提取方法主要有直接裂解法和細胞提取法。隨著第二代測序技術的發(fā)展，宏基因組數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出序列短小、通量巨大的特點，一方面蘊含更為豐富的環(huán)境微生物遺傳物質信息，極大拓展了微生物學研究與應用領域，另一方面也為分析處理帶來前所未有的挑戰(zhàn)。

2宏基因組學的應用

在短短幾年內，高通量宏基因組數(shù)據(jù)研究已滲透到各個領域，包括基礎微生物學、海洋學、土壤學、醫(yī)學等，并在醫(yī)藥、替代能源、環(huán)境修復、生物技術、農業(yè)、生物防御及倫理學等各方面顯示了重要的價值[2]。

2.1基礎微生物學研究

宏基因組為基礎微生物學研究打開了新局面，得以快速準確地探測新基因、發(fā)現(xiàn)新物種（如未知病原體等）以及準確認識微生物群落的物種構成及其功能結構。由于自然界中大多數(shù)微生物物種及其生物量是未知的，其中大量微生物采樣困難、培養(yǎng)效率低下，這極大限制了傳統(tǒng)微生物學的研究與發(fā)展，而高通量宏基因組數(shù)據(jù)的產生則突破了這一束縛。通過分析高通量宏基因組數(shù)據(jù)，包括序列比對、De Novo組裝、GO分析等等技術，無需經(jīng)過提純培養(yǎng)，就能探測新基因、新物種，為微生物環(huán)境工程、疾病診斷治療奠定基礎。

2.2海洋學和土壤學研究

海洋和土壤中包含大量微生物，它們與生態(tài)環(huán)境關系密切。目前通過采用土壤、海水等環(huán)境樣品，獲取高通量宏基因組數(shù)據(jù)，探測其中微生物的組成及功能分布，能夠對導致生態(tài)環(huán)境變化的因素有更深入的認識。如利用來自海洋石油污染區(qū)的微生物高通量宏基因組數(shù)據(jù)，分析其微生物相對豐度，可以有效探測石油降解細菌及其生態(tài)關系網(wǎng)，為污染治理提供新思路。利用來自豆類植物附近土壤測取的宏基因組數(shù)據(jù)，分析其中固氮菌含量及其關聯(lián)因素，有助于設計提高豆類產量種植模式。高通量宏基因組數(shù)據(jù)為認識復雜的微生物群落構成及其功能提供了可能，且必將在研究生物多樣性和微生物環(huán)境工程中發(fā)揮重要作用[3]。

2.3醫(yī)學研究領域

高通量宏基因組數(shù)據(jù)在現(xiàn)代醫(yī)藥學中扮演著極其重要的角色，一方面通過疾病樣本的宏基因組分析，可以確定病原體或致病基因及其與其他因素之間的關聯(lián)，為疾病治療提供可能；另一方面利用宏基因組數(shù)據(jù)篩選在醫(yī)藥業(yè)中具有重要應用價值的基因及其產物，促進醫(yī)藥發(fā)展。如利用取自不同牙周炎病況病人口腔高通量宏基因組數(shù)據(jù)，分析處理得到各樣本微生物相對豐度數(shù)據(jù)，比較不同牙周炎病況下的微生物整體分布情況，揭示出牙周炎與口腔微生物群落的生物多樣性和關聯(lián)網(wǎng)絡之間有顯著聯(lián)系。

3結語

隨著高通量測序技術的迅猛發(fā)展，宏基因組分析已經(jīng)成為探索自然環(huán)境中微生物物種和功能組成的重要手段之一，是研究微生物群落的利器。宏基因組分析手段無需經(jīng)過復雜嚴苛的實驗室培養(yǎng)過程，直接利用第二代高通量測序技術，快速產生成千上萬的自然微生物DNA序列的短讀片。但是高通量宏基因組數(shù)據(jù)也給研究帶來挑戰(zhàn)。它呈現(xiàn)出序列短小、通量巨大的特點。此外，高通量測序技術的準確率低于傳統(tǒng)測序技術，亟需完善的概率統(tǒng)計模型和有效的算法實現(xiàn)[4]。

在應用前景方面，隨著組合生物合成技術和納米技術迅速發(fā)展，可以考慮將宏基因組學技術與之結合，利用納米技術人工合成由宏基因組學的方法探測所得新興基因，促進天然活性產物的開發(fā)及挖掘，進一步促進微生物工程的發(fā)展。

參考文獻：

[1]許忠能著.生物信息學[M].北京： 清華大學出版社，2009.

[2]賀紀正，張麗梅，沈菊培 等.宏基因組學的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].環(huán)境科學學報，2008，28（2）： 209-218.

基因組學發(fā)展范文第4篇

【Abstract】Based on the foundation of related research at home and abroad， paper summarizes the principle and research strategy， research background， basis and main application of system toxicology. At the same time， to explain its current status a case study of the system is introduced. And we hope to draw sufficient toxicological nutrition from the development of molecular biology and development itself combined with the research of traditional toxicology .

【關鍵詞】背景；技術；應用；進展

【Keywords】background； technology； application； progress

【中圖分類號】X-0 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）04-0195-02

1 系統(tǒng)毒理學及其誕生背景

系統(tǒng)毒理學是近10年來發(fā)展起來的一門新興學科，代表著后基因組時代毒理學發(fā)展的新方向。所謂系統(tǒng)毒理學是指通過了解機體暴露后在不同劑量、不同時點的基因表達譜、蛋白質譜和代謝物譜的改變以及傳統(tǒng)毒理學的研究參數(shù)，借助生物信息學和計算毒理學技術ζ浣行整合，從而系統(tǒng)地研究外源性化學物和環(huán)境應激等與機體相互作用的一門學科 [1]。

近年來，生命科學在新理論和新技術上有了突飛猛進的發(fā)展，一系列“組學”（omics）應運而生，如基因組學（genomics）、蛋白質組學（proteomics）、細胞組學（cellomics或cytomics），等新學科不斷涌現(xiàn)，使人們對基因和基因組的認識，對生命本質的認識和認識生命、健康的手段取得了重要的進展。

另外，傳統(tǒng)的毒理學研究依然存在許多不足，相對速發(fā)展的分子生物學技術和越來越多的外源性物質，毒理學的研究方法急待革新。

系統(tǒng)毒理學的發(fā)展，既有系統(tǒng)生物學發(fā)展的外在刺激，又有傳統(tǒng)毒理學在發(fā)展中克服自身不足的內在需求。

2 生物學基礎

2.1 基因組學

基因組學是研究基因組的結構、功能及表達產物的學科。基因組的產物不僅是蛋白質，還有許多復雜功能的RNA。將基因組學的方法與技術應用于毒理學研究領域，稱之為毒物基因組學（toxicogenomics）。毒物基因組學的基本方法是通過觀察生物在接觸毒物后基因表達譜的變化，篩選毒性相關基因、揭示毒作用的基因表達譜、快速篩選毒物、在基因組水平對化學物進行分類、篩選和檢測基因多態(tài)性、檢測基因突變、進行安全性評價等，從而解決化學物的聯(lián)合作用、高通量篩選對人體有毒性作用或者潛在毒作用的化學物、研究毒作用機制等毒理學研究上的關鍵問題[2]。

2.2 轉錄組學（transcriptomics）

轉錄組學是從RNA水平研究基因表達的情況。轉錄組即一個活細胞所能轉錄出來的所有RNA的總和，是研究細胞表型和功能的一個重要手段。

轉錄組譜可以提供什么條件下什么基因表達的信息，并據(jù)此推斷相應未知基因的功能，揭示特定調節(jié)基因的作用機制。通過這種基于基因表達譜的分子標簽，不僅可以辨別細胞的表型歸屬，還可以用于疾病的診斷。例如：阿爾茨海默病（Alzheimer′sdiseases，AD）中，出現(xiàn)神經(jīng)原纖維纏結的大腦神經(jīng)細胞基因表達譜就有別于正常神經(jīng)元，當病理形態(tài)學尚未出現(xiàn)纖維纏結時，這種表達譜的差異即可以作為分子標志直接對該病進行診斷。

2.3 蛋白質組學

闡明生物體各種生物基因組在細胞中表達的全部蛋白質的表達模式及功能模式的學科。包括鑒定蛋白質的表達、存在方式（修飾形式）、結構、功能和相互作用等。

同時，基因的表達方式錯綜復雜，相同的一個基因在不同條件、不同時期可能會引起完全不同的作用，并加上翻譯后修飾作用如磷酸化、糖基化、乙酞化、羥基化等，使蛋白質的結構、功能及活性有動態(tài)和復雜的變異。各種蛋白質組技術的基本步驟均包括樣品蛋白質制備、蛋白質分離、質譜分析、蛋白質鑒定和肽質量指紋譜或純蛋白質裂解離子譜圖數(shù)據(jù)庫的檢索。

3 系統(tǒng)毒理學研究進展

AndrewCraig應用系統(tǒng)毒理學的方法分析使用噻吡二胺研究大鼠肝中毒的機理。大劑量的噻吡二胺可導致大鼠肝細胞的壞死，而原因并不清楚。作者通過基因組學，蛋白質組學和代謝組學的相關技術對具體的機理進行研究。通過對雄性大鼠連續(xù)注射噻吡二胺三天，注射劑量為150mg/kg/d，從血液和肝臟獲得藥物后（兩小時后），每天連續(xù)24小時收集尿液。監(jiān)測數(shù)據(jù)可以對藥物在肝臟內的代謝途徑和轉換過程進行解釋。

MichaelWaters構想并建立了基于危害或風險評價的幾個毒物數(shù)據(jù)庫，其建立的第一個數(shù)據(jù)庫被發(fā)展為環(huán)保局辦公室下面的毒物數(shù)據(jù)庫。通過和政府，企業(yè)和科研院所的合作，其建立的毒物數(shù)據(jù)庫已經(jīng)在毒理學研究和致癌研究方面發(fā)揮了巨大作用。

EthanYixunXu在研究中，對雄性大鼠分別進行鉑化合物和慶大霉素的染毒實驗。使用MetaCore分析軟件，通過整合尿液中代謝組學分析圖像和轉錄組學分析圖像來鑒別與腎毒物相關的生物化學變化。實驗表明，鉑化合物和慶大霉素可嚴重影響mRNA合成一些轉錄子，而每種轉錄子對應一種代謝產物。并進一步發(fā)現(xiàn)了腎臟中的幾個轉錄子可能在誘發(fā)腎病方面承擔主要媒介作用。

JiangshanWang等基于代謝組學技術，通過液相色譜法和質譜分析法對阿霉素（doxorubicin）作用于大鼠進行系統(tǒng)毒理學研究。然后，通過方差分析和組分分析方法來揭示隨劑量和時間的變化以及在多元變量情況下的相互影響。最后，各種設計致毒過程的代謝分子都可以通過精準的高通量試驗設備被鑒定出來，并據(jù)此推斷關于阿霉素致毒機理的假設。

Mutation Researchs志發(fā)表社論，指出“組學”是理解和學習系統(tǒng)毒理學的一個工具。“組學”技術可以獲取廣泛的基于基因組學，轉錄組學，蛋白質組學，代謝組學的數(shù)據(jù)信息。文章進一步指出，利用基因毒理學方法來研究系統(tǒng)毒理學的思路看似很簡單。社論指出，研究致毒機理對于正確評價藥物或者環(huán)境化學物暴露下的風險至關重要。

DavidJ.Spurgeon研究了使用系統(tǒng)毒理學的方法來理解環(huán)境化學混合物的聯(lián)合作用。有時候這些模型也有局限性，尤其在毒物發(fā)生相互作用的情況下，模型就不能精準的做出預測了。為了能更好地理解混合毒物的相互作用，一種新的實驗研究框架被建立，這種框架是用于理解化學生物利用度三部曲的延伸。這個框架認為，化學混合物的相互作用源于一些過程，包括①物種進化，化學污染物的轉運；②污染物在生物體內的吸附，消化，分配以及排泄；③化學污染物在目標靶位的粘合程度 [3]。

系統(tǒng)毒理學是在現(xiàn)代生物技術發(fā)展的基礎上發(fā)展起來的，它的出現(xiàn)和發(fā)展為人類研究毒理提供了一種新的思路和方法，也讓人們對于傳統(tǒng)毒理學無能為力的一些命題看到了希望，但作為一門新興的研究領域，他的研究方法并不成熟，研究思路也很模糊。雖然被寄予厚望，但要想從分子生物學的發(fā)展中汲取足夠營養(yǎng)并結合傳統(tǒng)毒理學的研究成果發(fā)展壯大自己并為人類健康做出貢獻，還有很長的路要走。

【參考文獻】

【1】王先良.系統(tǒng)毒理學及其應用.生態(tài)毒理學報[J].2006，1（4）：289-293.

基因組學發(fā)展范文第5篇

近年來，隨著人類基因組學研究的不斷進展，個性化醫(yī)療市場已經(jīng)成為國際發(fā)達國家重點發(fā)展領域。我國的個性化健康服務產業(yè)起步晚，發(fā)展速度慢，高新技術含量低，尚處于產業(yè)化的萌芽階段，當務之急是盡快形成具有本國優(yōu)勢的核心競爭力，快速推動個性化健康服務產業(yè)向國際先進水平邁進。

推動形成個性化健康服務產業(yè)核心競爭力刻不容緩

個性化健康服務產業(yè)是以基因組學技術和健康信息技術為依托的全新的產業(yè)形式，是由人類基因組計劃和健康管理產業(yè)的發(fā)展而帶動發(fā)展起來的。從產業(yè)形成至今，世界各發(fā)達國家就將發(fā)展重點集中在核心技術——基因組學上，各國紛紛加緊申請基因技術專利，搶占基因資源，占領產業(yè)的制高點。因此，個性化健康服務產業(yè)的核心競爭力一定體現(xiàn)在先進的核心技術之上，尤其是以基因組學為基礎的基因檢測、新藥研發(fā)等關鍵環(huán)節(jié)。

一是產業(yè)發(fā)展速度遠低于國際先進水平。2009年，國際發(fā)達國家個性化醫(yī)療市場份額150億美元，預計到2014年將達到292億美元，年增長率超過15％。由于國內尚未明確此類市場，因此相關的專題報告和數(shù)據(jù)統(tǒng)計無從查證，但是與發(fā)達國家現(xiàn)有的市場份額和近增長速度相比，我國的產業(yè)規(guī)模和發(fā)展速度差距很大。

二是創(chuàng)新性研究資金投入嚴重不足。以美國為例，1995年至2005年間，用于藥物研發(fā)的R&D經(jīng)費從1504L美元增長到3904／美元，增長率達160％；僅2005年獲得審批的新藥就有44項，到2008年美國用于R&D經(jīng)費總支出達到3688億美元，占到GDP的2，68％。我國在2008年的R&D經(jīng)費為665億美元，其中用于醫(yī)藥制造業(yè)的全部費用僅79.1億美元，至今仍沒有一項生物基因制藥取得自主知識產權的新藥問世。

三是個性化健康服務項目種類稀少。在歐美等國家，用于臨床的基因檢測已經(jīng)達到上千項，使用基因芯片的即時檢測服務2009年市場份額已經(jīng)達到27億美元，成為個性化醫(yī)療的第二大市場。目前國內可用于臨床的基因檢測服務項目僅有2007年衛(wèi)生部批準的27項，而其余檢測項目大多是由市場上的基因檢測公司直接向消費者提供，檢測標準和質量有待商榷。

四是法律法規(guī)體系遠不夠健全。發(fā)達國家在個性化健康服務產業(yè)發(fā)展之前，均采取立法的形式嚴格規(guī)范基因檢測市場、保護個體的隱私權，防止出現(xiàn)新技術所帶來的基因歧視和其他社會倫理問題，從而降低新興產業(yè)所帶來的社會風險。國內目前還沒有相關法律出臺，市場準入和監(jiān)管的法規(guī)體系尚未建立，企業(yè)權責利不明確，市場亂象仍然存在。

五是缺少專門的政策推動個性化健康產業(yè)進程。2003年以來，美國政府積極推動個體化醫(yī)療聯(lián)盟成立，頒布政策敦促藥廠提供藥物的藥物基因組學資料，推進個體化用藥進程；2008年，日本厚生勞動省出臺政策確定藥物基因組學在開發(fā)新藥的臨床試驗和上市后臨床試驗中的作用；2009年8月，歐洲成立了首個個體化醫(yī)療診斷聯(lián)合會。我國目前還尚未有一項關于個性化健康服務的政策出臺。

采取積極應對戰(zhàn)略

一是發(fā)揮我國基因資源的優(yōu)勢，推動產業(yè)發(fā)展。基因資源是一個民族和物種的寶貴資源，基因資源豐富是我國個性化健康服務產業(yè)發(fā)展的巨大優(yōu)勢。我國幅員遼闊、人口多，疾病譜廣泛，民族多樣，具有豐富基因資源，可以為人類基因組圖譜、功能基因組學、疾病基因組學研究提供寶貴的樣本資源。在人類基因組計劃開展之初，一些發(fā)達國家的科研機構在我國國內收集遺傳樣本，利用我國國民的遺傳信息進行科學研究和產品研發(fā)，甚至出現(xiàn)過違反倫理原則、擅自利用我國基因資源的案例。1998年我國出臺了《人類基因資源管理暫行辦法》，立法保護我國豐富的基因資源，防止我國基因資源外流。在今后的發(fā)展中一旦我國個性化健康服務產業(yè)具備了高新技術的核心競爭力，就能夠充分利用我國現(xiàn)有的基因資源，建立大規(guī)模遺傳樣本數(shù)據(jù)庫，進一步提高研發(fā)效率和創(chuàng)新能力，推動個性化健康服務產業(yè)發(fā)展。