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篇1

［關鍵詞］西方民族音樂學；民族主義；人類學；比較音樂學；后現代主義

［中圖分類號］J607 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1005-3115（2011）06-0088-03

一、早期醞釀

從文藝復興開始出現了民族音樂學的濫觴，歷時300年。自15世紀哥倫布發(fā)現新大陸開始歐洲發(fā)達資本主義國家的傳教士、殖民官員以及人類學家、文化學家等相繼進入了拉丁美洲、非洲、亞洲等殖民地，其中一些對音樂感興趣的人開始用西方音樂學家的觀點和方法記錄當地人的音樂和舞蹈。如法國作家蒙田的《食人的蠻族部落》、德國博物學家基歇爾的《世界音樂》、法國民族學家拉菲陶的《美洲蠻族部落習俗――原始時代習俗比較》法國傳教士錢德明的《中國音樂古今錄》。這些著作的創(chuàng)作者雖不是音樂學家，但他們以局外人的眼光觀察非歐音樂，創(chuàng)造了一個全新的“他者”概念，即非歐世界，有著不同于歐洲的歷史與文化。他們將歐洲音樂與非歐音樂加以比較，產生了對音樂進行比較研究的方法。

歸根結底，比較音樂學的產生和發(fā)展是歐洲殖民主義興起和擴張的產物。它動搖了西方音樂文化的主宰地位，在歐洲的音樂話語中為非歐洲音樂確立了一席之地；同時也豐富了歐洲的文化內涵。

二、比較音樂學的崛起

（一）比較音樂學的代表人物

在比較音樂學崛起的同時，民族主義、人類學的研究也初現端倪。為了更好地了解這一文化歷史背景，首先應該了解幾個代表人物：

其一，阿德勒。1885年，阿德勒的《音樂學的范圍、方法及目標》一文運用了比較解剖學、地理學的方法，比較音響產品，尤其是比較了各民族、國家、地區(qū)的民歌，并按其不同特點分類整理。阿德勒以這種比較的概念創(chuàng)立了一門新學科――比較音樂學。

其二，埃利斯。作為實證主義音樂學，比較音樂學研究的工具除了愛迪生唱機外，就是埃利斯的音分制，這種研究方法使音樂研究領域內對各民族音樂體系進行精確比較得以實現，使研究者對多民族的音樂在物理聲學方面有了更精確的認識，為以后的進一步研究奠定了科學的基礎。

其三，具有代表性的比較音樂學家還有被稱為“德國學派”的施圖普夫、霍恩博斯特爾、薩克斯等。施圖普夫、霍恩博斯特爾的研究領域主要是音響收集及其音體系測定方面；薩克斯的研究領域主要是樂器學方面，創(chuàng)立了樂器分類法。

其四，巴蒂斯安、格雷布納。地理學也為比較音樂學提供了重要思想來源。1860年，德國人類學家巴蒂斯安首先提出了“地理區(qū)”概念。受這一思想的影響，20世紀初，德國人類學家格雷布納由此提出了“文化圈”、“文化層”以及“傳播論”的說法。他認為，具有相似物質、精神文化的民族同屬于一個文化圈，圈與圈的相疊就構成了文化層，每種文化現象都是某一地方產生并向四周傳播的。這就為音樂文化的研究提供了研究線索和方法。

（二）民族主義的興起

比較音樂學在西歐興起之時，隨著東歐掀起的民族獨立運動，東歐各國民族音樂的代表人物，為了對抗德奧音樂的主宰地位，紛紛開始搜集民歌。他們不但改編民歌，而且研究民歌和其他民間音樂作品，為民族音樂學的形成和建設做出了巨大貢獻。

民族主義的興起亦與以下幾個代表人物息息相關：

其一，匈牙利作曲家巴托克。他把西歐作曲技法和匈牙利民歌音樂語言相結合，形成了自己獨特的風格，他一生搜集、整理了近萬首各民族歌曲，寫出了許多卓越的論文和專著，為匈牙利民間音樂研究做出了不可磨滅的貢獻。

其二，羅馬尼亞的布勒伊洛尤。他在搜集和整理羅馬尼亞民歌的同時，批判柏林學派的比較音樂學家不注重歐洲的民間音樂，而只專注于“非歐音樂”。他強調研究“原始的、未開化的自然節(jié)奏體系和音體系”，主張“原汁原味”的傳統特征。但從總的方面來看，布勒伊洛尤并沒有擺脫柏林學派的樊籬，雖有一些貢獻，但還是沒有形成氣候，二戰(zhàn)后逐漸匯入西方民族音樂的潮流之中。

（三）美國人類學的發(fā)展

在柏林學派和東歐音樂民俗學發(fā)展的同時，美國比較音樂學也有了長足的發(fā)展。

在美國，以博阿斯為代表的一批人類學家、音樂學家開始更多地從文化背景中去研究非歐洲地區(qū)及其各民族的音樂傳統，他們重視實地考察和音樂與社會、經濟及文化方面的聯系，從強調音樂文化意義的角度，為這一學科的發(fā)展做出了貢獻。

博阿斯受到自然史博物館標本系列的影響，引入了“文化區(qū)” 的概念，他的學生霍爾措格將這一區(qū)域劃分方法應用于音樂風格的劃分中，并有了進一步的發(fā)展，鑒于這種在研究方法和思路上表現出的新特點，民族音樂學家把他們稱之為“美國學派”。

美國音樂學界在思想上受美國民族學鮑亞士學派的影響很大。此學派主張文化相對論，認為各種族一律平等，沒有優(yōu)劣之分，任何一個民族或部落都有自己的邏輯、社會理想、世界觀和道德觀；人們不應該用自己的一套標準去衡量其他民族的文化，必須研究每一個民族的特點，并尊重每一個民族的文化，這些思想對以后民族音樂學的建立有很大的影響。

由于二戰(zhàn)的爆發(fā)，柏林學派的許多著名學者，如薩克斯、考林斯基、巴托克等都移居美國，促成了柏林學派和美國學派的融合。同時，由于音響、錄音和攝影技術的進步，促進了比較音樂學的發(fā)展，為民族音樂學的產生打下了基礎。

孔斯特的《民族音樂學》是一本具有劃時代意義的著作，他在這本書中建議用“民族音樂學”取代“比較音樂學”，因為取代以后對學科的發(fā)展有以下益處：

首先，它打破了只研究非歐音樂的局限，把研究范圍擴大到歐洲音樂；其次，它打破了僅偏重音樂自身特點的局限，在研究方法上更多地注意從音樂的文化背景和成長環(huán)境入手去觀察的其特征；再次，它以文化相對論為基礎，反對“歐洲音樂中心論”，主張把各民族、各地區(qū)的音樂文化當作不同的、獨特的音樂區(qū)來尊重和對待，并按其自身發(fā)展規(guī)律去研究、探討。

由于民族音樂學是民族學和音樂學的交叉學科，所以自形成之后就有兩種不同的傾向：一部分人更強調其音樂學的方面，另一部分人卻側重民族學即文化人類學的性質。在美國，孔斯特強調前者，而梅里亞姆卻強調文化人類學的性質。

20世紀50年代，胡德成為美國民族音樂學的學科帶頭人，他的最大貢獻就是創(chuàng)造了“雙重音樂能力”理論，他認為，只有通過實踐，才能了解音樂本身，才能對這種音樂進行描述和研究。因此，他要求學生能夠演奏一種音樂文化中的樂器，這樣才可以更深刻地了解音樂文化。胡德把美國民族音樂學從人類學傾向引向音樂學的方向，這也引起了美國人類學家的不滿。

梅里亞姆認為：“民族音樂學可從兩個方向來研究，人類學和音樂學，最終目標是融合二者?！钡纯匆酝褡逡魳穼W的文獻，大多數著述都僅研究音樂本身，沒有提及音樂所產生的文化背景，只強調音樂學的因素，而不顧人類學的因素，民族音樂學的人類學方面不夠發(fā)達。因此，梅里亞姆作了《音樂人類學》一書，“試圖填補民族音樂學中的這一空白，提供研究作為人類行為的音樂的理論框架，說明來自人類學并有助于音樂學的幾種行為過程，增加對行為研究的知識”，在書中其提出了三分模式認為音樂的概念與價值觀指導人們的行為（包括身體―社會―語言行為），這些行為產生音樂產品，而音樂產品――樂音反過來又影響人們的概念與價值觀；若產品成功，則音樂傳統由此得以維持，若人們對產品持否定態(tài)度，則概念與行為都會變化，產生出不同的產品，音樂傳統發(fā)生變化。梅里亞姆的實證主義和文化相對主義是以田野工作為基礎的，他尤其強調田野工作。

三、語言學的傾向

20世紀60年代，美國音樂學界興起了以結構主義――符號學為分析模式的潮流，這一潮流在70年代達到高峰，一直延續(xù)到80年代。

民族音樂學的結構主義――符號學分析模式源自結構主義語言學， 20世紀50年代末法國人類學家列維•施特勞斯借鑒語言學的理論開創(chuàng)了這一學派。列維•施特勞斯認為，以前人類學研究的主要缺點是只看到文化現象的內容，而沒有看到它的結構。他在《結構人類學》一書中指出，語言中的詞匯、語法等是語言符號的系統，而人類的習俗、儀式與社會行為則是文化上的系統；語言過程反映了人類文化的形式，而這種文化形式正是人類本性的反映。

在民族音樂學研究中運用了結構主義――符號學分析方法中的兩種不同的語言學方法：一是音位學――分布主義的方法，即先將音樂結構分割成最小的形式單元，再檢驗這些單元的異同，并加以歸類，從而得出音樂的分布情況；二是生成轉換法，即先找出旋律骨架或旋律構成原則，進而找出音樂的語法，并轉換成旋律的即興演唱、演奏方式及各種變體。概括來講，美國民族音樂學從博阿茲到胡德再到梅里亞姆，建立了一個否定之否定的發(fā)展過程，即人類學―音樂學―人類學。與其說是兩種學科的對立還不如說是相互磨合和滲透。博阿茲以人類學起家，但他的弟子為該學派注入了不少音樂學因素，而這些因素的增長又導致了民族音樂學的誕生。胡德的民族音樂學雖有人類學因素，但畢竟是音樂學學科，二者仍然不平衡。梅里亞姆又提出了音樂人類學，欲求得二者的平衡，但結果卻促進了人類學在學科內大發(fā)展。

四、受后現代主義思潮影響的音樂人類學

從形式上講，后現代主義是一股源自現代主義但又反叛現代主義的思潮，它與現代主義之間是一種既繼承又反叛的關系。從內容上看，后現代主義是一種源于工業(yè)文明、對工業(yè)文明的負面效應的思考與回答，是對現代化過程中出現的剝奪人的主體性、感覺豐富性的死板僵化、機械劃一的整體性、同一性等相關內容的批判與解構，也是對西方傳統哲學的本質主義、基礎主義、“形而上學”、“邏各斯中心主義”等的批判與解構。從實質上說，后現代主義是對西方傳統哲學和西方現代社會的糾正與反叛，是一種在批判與反叛中未免會走向另一極端――懷疑主義和虛無主義的一種思想潮流。

20世紀60年代以來，隨著經濟、科技、政治的發(fā)展，現代西方社會進入了后工業(yè)階段，現代西方的文化也推進到了后現代主義。這是一個多種思想碰撞雜交的時代，這一時期的思潮主要有：第一，法國哲學家德里達多元性思維方式，這一思想稱為解構主義；第二，法國思想家福柯提出的后結構主義思想；第三，西方思潮。但最引人注目的是西方文化霸權的批判和思潮的興起。

后現代主義思潮進入民族音樂學可分為兩個階段：20世紀80年代的女權主義音樂研究以及20世紀80年代末期以音樂民族志“反思性寫作”為契機的新歷史主義文化整體批判模式。

女權主義音樂研究反對研究中的男性中心偏見，在文化內重新界定婦女的地位，專門研究社會性別與音樂行為的關系。這是女權運動和人類學結合的產物。

20世紀80年代后半期的文化人類學反思性寫作成為后現代思潮更大規(guī)模介入民族音樂學的導火線，學者們開始反思從殖民擴張時代所繼承下來的對世界音樂文化的表述方法及政治動機。批判西方制度、思想體系、歐洲中心論“權威，重建學科”這一思潮所涉及的學科主要有音樂的認同作用、他者的音樂文化、音樂傳統的變化、音樂工業(yè)與大眾媒體、城市民族音樂學與流行音樂等。

五、民族音樂學發(fā)展脈絡

綜上所述，民族音樂學的發(fā)展脈絡如下：

［參考文獻］

［1］湯亞汀.音樂人類學：歷史思潮與方法論［M］.上海：上海音樂學院出版社，2008.

［2］馬爾庫斯，費徹爾，陸曉禾譯. 結構人類學［M］.上海：上海譯文出版社，1995.

［3］董維松，沈洽編. 民族音樂學譯文集［M］.北京：中國文聯出版社，1985.

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[關鍵詞] 精準醫(yī)學；基因組學；醫(yī)學研究生；培養(yǎng)

[中圖分類號] R394；G642 [文獻標識碼] A [文章號] 1673-7210（2017）01（a）-0113-04

[Abstract] Precision medicine is the development trend of medical science. The ability to practice precision medicine is dependent on genomics. The genomics research of common diseases and rare diseases， as well as the pharmacogenomics have been widely used in the era of precision medicine. To help the postgraduate students master the basic knowledge of genomics and understanding the latest genomics development and application， it is necessary to keep pace with the development of discipline. By learning genomics， the medical postgraduates can improve the ability and level of scientific research， and lay a good found a tion for their clinical work in future. To adapt to the requirements of the rapid development of genomics， some elements of teaching mode should bead just to meet the requirements of rapid development of genomics in the era of precision medicine， which can expand the basic knowledge of medical postgraduates and train medical talents with interdisciplinary background.

[Key words] Precision medicine； Genomics； Medical postgraduates； Cultivation

精準醫(yī)學是以個體化醫(yī)療為基礎、隨著基因組測序技術快速進步以及生物信息與大數據科學的交叉應用而發(fā)展起來的新型醫(yī)學概念與醫(yī)療模式。2015年1月20日，美國總統奧巴馬發(fā)表講話，呼吁美國要增加醫(yī)學研究經費，推動個體化基因組學研究，依據個人基因信息為癌癥及其他疾病患者制訂個體醫(yī)療方案，拉開了精準醫(yī)學的大幕。精準醫(yī)學體現了醫(yī)學科學發(fā)展趨勢，也代表了臨床實踐發(fā)展的方向，必將在不遠的將來惠及國民健康及疾病防治。基因組學研究是實現精準醫(yī)學的重要手段。本文就精準醫(yī)學時代培養(yǎng)醫(yī)學研究生利用基因組學進行科研工作和疾病診療的重要性以及基因組學教學模式的調整進行初步探討。

1 精準醫(yī)學的本質

精準醫(yī)學是通過基因組、蛋白質組等組學技術和其他前沿科技，依據患者內在生物學信息及臨床特點，在分子學水平為疾病提供更加精細的分類及診斷，從而對患者進行個性化精準治療，以期達到治療效果最大化和副作用最小化的一門訂制醫(yī)療模式[1]。精確、準時、共享、個體化是精準醫(yī)學的四要素。

精準醫(yī)學研究的主要目的是通過標準化的各種大型的隊列研究和多種組學研究，尋找疾病的新的生物標志物以完善疾病分類；完善后的新疾病分型通過藥物基因組學等手段進行臨床轉化，達到個體化的精準醫(yī)療[2]。如何將精準醫(yī)學基礎研究成果轉化，服務于臨床實踐，將是精準醫(yī)學模式下需要著重思考的問題。

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關鍵詞: 基因組學 教學實踐 教學模式

人類基因組計劃的成功實施與完成標志著基因組學的誕生,她是一門新興起的生命科學邊緣學科。以人類基因組測序完成為標志,基因組生物學的研究重點由結構基因組學轉向以蛋白質組學為重要研究領域之一的功能基因組學?；蚪M學與蛋白質組學研究的實施與發(fā)展又孕育了生物信息學這一新興交叉學科的產生與發(fā)展?；蚪M學、蛋白質組學、生物信息學是基因組生物學的非常重要的研究領域,它們的發(fā)展息息相關,相輔相成,且與人類起源、疾病(如癌癥、肌營養(yǎng)不良癥、家族遺傳病等)預測診斷治療、新藥物新疫苗開發(fā)、生物武器鑒定、長壽與衰老死亡等許多方面有著重要關系,成為當今生命科學的熱點與前沿。廣義上,基因組學包含了結構基因組學、功能基因組學、比較基因組學、生物信息學等方面的內容。因此,該課程是一門生物學前沿課程和交叉課程,對于豐富生物技術等相關專業(yè)學生知識面,完善知識結構和提高創(chuàng)新能力都有著重要影響。我就近幾年來關于基因組學的教學實踐談幾點體會,并對革新課堂教學模式進行了初步嘗試。

一、教材

教材是一門課程的主要教學參考書,是確保教學過程系統性、規(guī)范性的關鍵,對教學效果有重要影響?；蚪M學是一門新興起的生命科學邊緣學科,我國許多高校的生物技術等相關專業(yè)課程設置中都將其設為專業(yè)限選課或選修課,如華中農業(yè)大學、天津醫(yī)科大學、重慶郵電大學等。本課程也是我校生物技術專業(yè)的一門專業(yè)限選課。在考察了有關基因組研究的眾多參考資料和兄弟院校的開課實際后,我們選了結構體系比較完整、內容深淺適宜、覆蓋面較全的復旦大學楊金水編著的《基因組學(第二版)》(高等教育出版社,2007年)為主要教材。此外,選用了袁建剛等翻譯的、BrownTA編著的《基因組2》(科學出版社,2006年)及其英文版原著Genomes2(BIOS Scientific Publishers Ltd)為重要參考教材。中英文對應的參考教材的使用更方便了學生對專業(yè)名詞的理解和把握,有助于學生對專業(yè)英文文獻的查閱和利用,便于跟蹤學科前沿,擴充知識面,豐富學生視野。

二、教學內容

基因組學是從整體上對生物基因組中所有DNA進行測序、拼裝和序列分析的一門科學,其研究對象涉及包括原核生物和真核生物在內的所有生命體。基因組測序的前提是進行基因組作圖,包括遺傳圖譜、物理圖譜、轉錄本圖譜制作。測序后核苷酸序列分析主要是進行序列闡釋,包括基因預測、各種類型重復序列鑒定與功能性MicroRNA的預測,等等。最后是進行各種功能性元件如基因、MicroRNA等功能分析。因此,基因組學的主要教學內容包括基因組的基本結構及組成,遺傳圖譜與物理圖譜制作,基因組測序,基因組序列解讀,基因組內基因的表達和調控,染色質的結構與基因表達調控,基因組活性的調控,不同生物基因組比較序列分析,基因組進化,等等,并結合當今基因組學研究的前沿進行有選擇性的、重點的專題介紹,使學生不但能系統學習基因組學的必備知識,而且能對本學科發(fā)展方向及目前重大研究與突破有所了解,以豐富學生的相關知識并拓寬學生的知識面,為今后的就業(yè)與創(chuàng)業(yè)打下良好的基礎。

三、教學方法

近年來我國多數高校本科各專業(yè)培養(yǎng)方案普遍采取的是多課程、少學時的模式,使多數課程學時嚴重不足[1-2]。就基因組學課程來講,多數內容是生命科學研究的前沿與熱點,而且對于多數本科生來說不容易理解和接受,這客觀上需增加學時進行詳細闡述。一方面教學大綱規(guī)定的學時嚴重不足,而另一方面教學實踐上又確實需要增加學時來完成“解惑”的任務,怎樣解決這一棘手的矛盾呢?這就需要根據學生已經學過的相關課程,對課程內容進行精選而且課程骨架知識體系又不被破壞,制定詳細的教學計劃,講課方法根據內容進行有針對性選取,教學手段以多媒體輔助教學為主,并輔以必要的板書。

我在講課實踐中采取的是重點內容(如基因組作圖與測序、功能基因組學中的表觀遺傳學部分、基因組進化中的端粒復制與基因組穩(wěn)定性及基因組進化的機制與模式等)以講授法為主,特別重要的知識點上輔以啟示法、討論法教學,如在講到表觀遺傳學的座位控制區(qū)LCR(Locus Control Region)功能的內容時,我設計了圖片(圖1、2),在講解時PPT演示按圖1、2所示分步驟一一顯示的,之后進行討論,最后推而廣之――研究一段待測DNA的功能時大都可以采取類似的方法。這樣邊講解、邊啟示、邊討論,最后讓學生自己總結出共性的東西的綜合教學法,極大地提高了學生課堂參與的積極性、主動性和創(chuàng)造性,取得了很好的教學效果。期末,學生的成績較好,而且學生對教學效果評價很高,達到優(yōu)秀等次。

對于基因組學課程和分子生物學、生物化學等相關課程相交叉的內容,則以提問法為主要講課手段,以將知識點前后貫通為主要目標進行教學,并適當加快教學進度。對于一些次要的、擴充性內容則以課堂講授法為主,點到為止,但要求學生課下自讀。對于一些最近發(fā)展起來的新技術、新方法、新領域,則以專題的形式進行教學,以1―4學時的時間為宜,并以國內外權威期刊雜志如《科學通報》、《中國農業(yè)科學》、Nature、Science、PNAS、Plant Cell等近幾年尤其是近2年刊登的相關文章主要教學參考資料,確保專題教學的新穎性、權威性。

四、教學模式

教學模式是圍繞教學目標在一定的教育思想指導下形成的相對穩(wěn)定的教學范型,是人們在長期的教學實踐中不斷總結、改進而逐步形成的,對教學效果有著重要影響。[3]近些年來,隨著新的教育教學思想不斷涌現,以及人們對教育教學認識的不斷深化,許多新的教學模式產生了,如愉快教學模式、自學輔導教學模式、探究研討教學模式、主體性教學模式等。[4]雖然這些教學模式體現了新時期素質教育的要求,但仍拘泥于固定場所的課堂教學模式。

1969年,美國的神經病學教授Barrows在加拿大的McMaster大學創(chuàng)立了PBL教學模式,即以問題為學習基礎(Problem-Based Learning,PBL)的教學模式[5]。PBL教學模式以具體疾病為基礎,緊密結合臨床實踐,提倡以學生為中心、教師為引導的小組討論式教學。其核心問題由多學科教學人員和相關臨床?？迫藛T共同設計,建立完善的學習模塊,制定出某一病例的PBL手冊,提供給各討論小組。根據討論的問題與學習深度的不同將教學分為初級、中級、高級三個水平,初級水平的病例為模擬的標準病人(Standard Patient,SP),中高級的病例則為真實病人(Real Patient,RP)。在教室或醫(yī)院,由教師、學生、模擬病人(或真實病人)組成學習的虛擬或真實場景,進行三段討論式教學,即提出問題,討論自學建立假設,討論自學解疑,論證假設。每一模塊學習結束后進行測試、考核,最后進行總評。不難看出,與傳統的知識傳授型教學模式相比,PBL教學模式調動了學生主動學習的積極性,有利于提高學生的表達能力、溝通技巧和人際交流能力;有利于培養(yǎng)學生團隊精神和協作能力;有利于培養(yǎng)學生的臨床思維;PBL教學模式使實用性知識的傳授更加得到重視;由于評估體系科學,能準確評估教學效果。目前,該教學模式已被世界上許多大學的醫(yī)學專業(yè)教育所廣泛采納。

受該教學模式啟發(fā),我認為基因組學少部分教學內容可以進行專題討論式教學模式探討。具體來講,就是首先與相關教師一塊兒設計每一個專題的核心問題,并提出應達到的目標要求,帶到課堂讓學生討論、發(fā)表意見,確定問題;之后,學生通過利用圖書館、網絡、知識講座等進行自學解疑,整理并寫出問題的解決方法,再進行課堂交流、討論;最后,通過討論進行歸納總結。當通過課堂討論提出核心問題之后,學生甚至可以分組到相關實驗室參觀學習,有條件的可以讓學生參與部分科研工作,這樣既可以讓學生將理論與實踐相結合,直接接觸前沿課題研究實際,又可以減輕教師科研中一些簡單的重復性勞動,提高科研設備的使用率。

五、結語

基因組學是伴隨著人類基因組計劃而誕生的一門新興學科,是當今生命科學研究的前沿,與人類重大疾病分子機理、生物起源演化、新藥物新疫苗開發(fā)等許多重要問題息息相關,對人類社會生活的許多方面都有重要影響。在我國許多高校的生物技術及其相關專業(yè)中基因組學是必開的一門課程,我就近幾年來的基因組學授課實踐經驗進行了概括介紹,并就教學模式創(chuàng)新、改革提出了建議,希望能對兄弟院校相關專業(yè)學生的培樣及相關課程的任課老師有所裨益。

參考文獻:

[1]張琛.酶工程課程的教學方法的探討與體會[J].科教文匯(上旬刊),2009,(1):223.

[2]梁紅波,鐘衛(wèi),熊磊.高分子物理課程的教學體會[J].高教論壇,2009,(1):80-81.

[3]方展勇.淺論課堂教學模式[J].廣西教育學院學報,2001,(3):35-39.

[4]刁維國.當代教學模式理論與實踐的新進展[J].內蒙古師范大學學報(教育科學版),2008,(11):42-45.

篇4

藥物基因組學是伴隨人類基因組學研究的迅猛發(fā)展而開辟的藥物遺傳學研究的新領域，主要闡明藥物代謝、藥物轉運和藥物靶分子的基因多態(tài)性及藥物作用包括療效和毒副作用之間關系的學科。

基因多態(tài)性是藥物基因組學的研究基礎。藥物效應基因所編碼的酶、受體、離子通道作為藥物作用的靶，是藥物基因組學研究的關鍵所在?；蚨鄳B(tài)性可通過藥物代謝動力學和藥物效應動力學改變來影響物的作用。

基因多態(tài)性對藥代動力學的影響主要是通過相應編碼的藥物代謝酶及藥物轉運蛋白等的改變而影響藥物的吸收、分布、轉運、代謝和生物轉化等方面。與物代謝有關的酶有很多，其中對細胞色素-P450家族與丁酰膽堿酯酶的研究較多?；蚨鄳B(tài)性對藥效動力學的影響主要是受體蛋白編碼基因的多態(tài)性使個體對藥物敏感性發(fā)生差異。

苯二氮卓類藥與基因多態(tài)性：咪唑安定由CYP3A代謝，不同個體對咪唑安定的清除率可有五倍的差異。地西泮是由CYP2C19和CYP2D6代謝，基因的差異在臨床上可表現為用藥后鎮(zhèn)靜時間的延長。

吸入與基因多態(tài)性：RYR1基因變異與MH密切相關，現在已知至少有23種不同的RYR1基因多態(tài)性與MH有關。氟烷性肝炎可能源于機體對在CYP2E1作用下產生的氟烷代謝產物的一種免疫反應。

神經肌肉阻滯藥與基因多態(tài)性：丁酰膽堿酯酶是水解琥珀酰膽堿和美維庫銨的酶，已發(fā)現該酶超過40種的基因多態(tài)性，其中最常見的是被稱為非典型的（A）變異體，與用藥后長時間窒息有關。

鎮(zhèn)痛藥物與基因多態(tài)性：μ-阿片受體是阿片類藥的主要作用部位，常見的基因多態(tài)性是A118G和G2172T。可待因和曲馬多通過CYP2D6代謝。此外，美沙酮的代謝還受CYP3A4的作用。兒茶酚O-甲基轉移酶(COMT)基因與痛覺的產生有關。

局部與基因多態(tài)性：羅哌卡因主要由CYP1A2和CYP3A4代謝。CYP1A2的基因多態(tài)性主要是C734T和G2964A，可能影響藥物代謝速度。

一直以來麻醉科醫(yī)生較其它專業(yè)的醫(yī)療人員更能意識到不同個體對藥物的反應存在差異。的藥物基因組學研究將不僅更加合理的解釋藥效與不良反應的個體差異，更重要的是在用藥前就可以根據病人的遺傳特征選擇最有效而副作用最小的藥物種類和劑型，達到真正的個體化用藥。

能夠準確預測病人對麻醉及鎮(zhèn)痛藥物的反應，一直是廣大麻醉科醫(yī)生追求的目標之一。若能了解藥物基因組學的基本原理，掌握用藥的個體化原則，就有可能根據病人的不同基因組學特性合理用藥，達到提高藥效，降低毒性，防止不良反應的目的。本文對藥物基因組學的基本概念和常用的藥物基因組學研究進展進行綜述。

一、概述

二十世紀60年代對臨床麻醉過程中應用琥珀酰膽堿后長時間窒息、硫噴妥鈉誘發(fā)卟啉癥及惡性高熱等的研究促進了藥物遺傳學（Pharmacogenetics）的形成和發(fā)展,可以說這門學科最早的研究就是從麻醉學開始的。

藥物基因組學(Phamacogenomics)是伴隨人類基因組學研究的迅猛發(fā)展而開辟的藥物遺傳學研究的新領域，主要闡明藥物代謝、藥物轉運和藥物靶分子的基因多態(tài)性及藥物作用包括療效和毒副作用之間的關系。它是以提高藥物的療效及安全性為目標，研究影響藥物吸收、轉運、代謝、消除等個體差異的基因特性，以及基因變異所致的不同病人對藥物的不同反應，并由此開發(fā)新的藥物和用藥方法的科學。

1959年Vogel提出了“藥物遺傳學”,1997年Marshall提出“藥物基因組學”。藥物基因組學是藥物遺傳學的延伸和發(fā)展，兩者的研究方法和范疇有頗多相似之處，都是研究基因的遺傳變異與藥物反應關系的學科。但藥物遺傳學主要集中于研究單基因變異，特別是藥物代謝酶基因變異對藥物作用的影響；而藥物基因組學除覆蓋藥物遺傳學研究范疇外，還包括與藥物反應有關的所有遺傳學標志，藥物代謝靶受體或疾病發(fā)生鏈上諸多環(huán)節(jié)，所以研究領域更為廣泛[1,2,3]。

二、基本概念

1．分子生物學基本概念

基因是一個遺傳密碼單位，由位于一條染色體(即一條長DNA分子和與其相關的蛋白)上特定位置的一段DNA序列組成。等位基因是位于染色體單一基因座位上的、兩種或兩種以上不同形式基因中的一種。人類基因或等位基因變異最常見的類型是單核苷酸多態(tài)性(single-nucleotidepolymorphism,SNP)。目前為止，已經鑒定出13000000多種SNPs。突變和多態(tài)性?？苫Q使用，但一般來說，突變是指低于1%的群體發(fā)生的變異，而多態(tài)性是高于1%的群體發(fā)生的變異。

2．基因多態(tài)性的命名法：

(1)數字前面的字母代表該基因座上最常見的核苷酸(即野生型)，而數字后的字母則代表突變的核苷酸。例如：μ阿片受體基因A118G指的是在118堿基對上的腺嘌呤核苷酸(A)被鳥嘌呤核苷酸(G)取代，也可寫成118A/G或118A>G。

(2)對于單個基因密碼子導致氨基酸轉換的多態(tài)性編碼也可以用相互轉換的氨基酸的來標記。例如：丁酰膽堿酯酶基因多態(tài)性Asp70Gly是指此蛋白質中第70個氨基酸－甘氨酸被天冬氨酸取代。

三、藥物基因組學的研究內容

基因多態(tài)性是藥物基因組學的研究基礎。藥物效應基因所編碼的酶、受體、離子通道及基因本身作為藥物作用的靶，是藥物基因組學研究的關鍵所在。這些基因編碼蛋白大致可分為三大類:藥物代謝酶、藥物作用靶點、藥物轉運蛋白等。其中研究最為深入的是物與藥物代謝酶CYP45O酶系基因多態(tài)性的相關性[1,2,3]。

基因多態(tài)性可通過藥物代謝動力學和藥物效應動力學改變來影響藥物作用，對于臨床較常用的、治療劑量范圍較窄的、替代藥物較少的物尤其需引起臨床重視。

（一）基因多態(tài)性對藥物代謝動力學的影響

基因多態(tài)性對藥物代謝動力學

的影響主要是通過相應編碼的藥物代謝酶及藥物轉運蛋白等的改變而影響藥物的吸收、分布、轉運、代謝和生物轉化等方面[3,4,5,6]。

1、藥物代謝酶

與物代謝有關的酶有很多，其中對細胞色素-P450家族與丁酰膽堿酯酶的研究較多。

（1）細胞色素P-450（CYP45O）

物絕大部分在肝臟進行生物轉化，參與反應的主要酶類是由一個龐大基因家族編碼控制的細胞色素P450的氧化酶系統，其主要成分是細胞色素P-450（CYP45O）。CYP45O組成復雜，受基因多態(tài)性影響，稱為CYP45O基因超家族。1993年Nelson等制定出能反應CYP45O基因超家族內的進化關系的統一命名法：凡CYP45O基因表達的P450酶系的氨基酸同源性大于40%的視為同一家族（Family），以CYP后標阿拉伯數字表示，如CYP2；氨基酸同源性大于55%為同一亞族（Subfamily），在家族表達后面加一大寫字母，如CYP2D；每一亞族中的單個變化則在表達式后加上一個阿拉伯數字，如CYP2D6。

（2）丁酰膽堿酯酶

麻醉過程中常用短效肌松劑美維庫銨和琥珀酰膽堿，其作用時限依賴于水解速度。血漿中丁酰膽堿酯酶(假性膽堿酯酶)是水解這兩種藥物的酶，它的基因變異會使肌肉麻痹持續(xù)時間在個體間出現顯著差異。

2、藥物轉運蛋白的多態(tài)性

轉運蛋白控制藥物的攝取、分布和排除。P-糖蛋白參與很多藥物的能量依賴性跨膜轉運，包括一些止吐藥、鎮(zhèn)痛藥和抗心律失常藥等。P-糖蛋白由多藥耐藥基因（MDR1）編碼。不同個體間P-糖蛋白的表達差別明顯，MDR1基因的數種SNPs已經被證實，但其對臨床麻醉的意義還不清楚。

（二）基因多態(tài)性對藥物效應動力學的影響

物的受體（藥物靶點）蛋白編碼基因的多態(tài)性有可能引起個體對許多藥物敏感性的差異，產生不同的藥物效應和毒性反應[7,8]。

1、藍尼定受體-1（Ryanodinereceptor-1，RYR1）

藍尼定受體-1是一種骨骼肌的鈣離子通道蛋白，參與骨骼肌的收縮過程。惡性高熱（malignanthyperthermia,MH）是一種具有家族遺傳性的、由于RYR1基因異常而導致RYR1存在缺陷的亞臨床肌肉病，在揮發(fā)性吸入和琥珀酰膽堿的觸發(fā)下可以出現骨骼肌異常高代謝狀態(tài)，以至導致患者死亡。

2、阿片受體

μ-阿片受體由OPRM1基因編碼，是臨床使用的大部分阿片類藥物的主要作用位點。OPRM1基因的多態(tài)性在啟動子、內含子和編碼區(qū)均有發(fā)生，可引起受體蛋白的改變。嗎啡和其它阿片類藥物與μ-受體結合而產生鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜及呼吸抑制。不同個體之間μ-阿片受體基因的表達水平有差異，對疼痛刺激的反應也有差異，對阿片藥物的反應也不同。

3、GABAA和NMDA受體

γ-氨基丁酸A型（GABAA）受體是遞質門控離子通道，能夠調節(jié)多種物的效應。GABAA受體的亞單位（α、β、γ、δ、ε和θ）的編碼基因存在多態(tài)性（尤其α和β），可能與孤獨癥、酒精依賴、癲癇及精神分裂癥有關，但尚未見與物敏感性有關的報道。N-甲基-D-天門冬氨酸（NMDA）受體的多態(tài)性也有報道，但尚未發(fā)現與之相關的疾病。

（三）基因多態(tài)性對其它調節(jié)因子的影響

有些蛋白既不是藥物作用的直接靶點，也不影響藥代和藥效動力學，但其編碼基因的多態(tài)性在某些特定情況下會改變個體對藥物的反應。例如，載脂蛋白E基因的遺傳多態(tài)性可以影響羥甲基戊二酸單酰輔酶A（HMG-CoA）還原酶抑制劑（他汀類藥物）的治療反應。鮮紅色頭發(fā)的出現幾乎都是黑皮質素-1受體（MC1R）基因突變的結果。MC1R基因敲除的老鼠對的需求量增加。先天紅發(fā)婦女對地氟醚的需要量增加，熱痛敏上升而局麻效力減弱。

四、苯二氮卓類藥與基因多態(tài)性

大多數苯二氮卓類藥經肝臟CYP45O代謝形成極性代謝物，由膽汁或尿液排出。常用的苯二氮卓類藥物咪唑安定就是由CYP3A代謝，其代謝產物主要是1-羥基咪唑安定，其次是4-羥基咪唑安定。在體實驗顯示不同個體咪唑安定的清除率可有五倍的差異。

地西泮是另一種常用的苯二氮卓類鎮(zhèn)靜藥，由CYP2C19和CYP2D6代謝。細胞色素CYP2C19的G681A多態(tài)性中A等位基因純合子個體與正常等位基因G純合子個體相比，地西泮的半衰期延長4倍，可能是CYP2C19的代謝活性明顯降低的原因。A等位基因雜合子個體對地西泮代謝的半衰期介于兩者之間。這些基因的差異在臨床上表現為地西泮用藥后鎮(zhèn)靜或意識消失的時間延長[9,10]。

五、吸入與基因多態(tài)性

到目前為止，吸入的藥物基因組學研究主要集中于尋找引起藥物副反應的遺傳方面的原因，其中研究最多的是MH。藥物基因組學研究發(fā)現RYR1基因變異與MH密切相關，現在已知至少有23種不同的RYR1基因多態(tài)性與MH有關。

與MH不同，氟烷性肝炎可能源于機體對在CYP2E1作用下產生的氟烷代謝產物的一種免疫反應，但其發(fā)生機制還不十分清楚[7,11]。

六、神經肌肉阻滯藥與基因多態(tài)性

神經肌肉阻滯藥如琥珀酰膽堿和美維庫銨的作用與遺傳因素密切相關。血漿中丁酰膽堿酯酶(假性膽堿酯酶)是一種水解這兩種藥物的酶，已發(fā)現該酶超過40種的基因多態(tài)性，其中最常見的是被稱為非典型的（A）變異體，其第70位發(fā)生點突變而導致一個氨基酸的改變，與應用肌松劑后長時間窒息有關。如果丁酰膽堿酯酶Asp70Gly多態(tài)性雜合子(單個等位基因)表達，會導致膽堿酯酶活性降低，藥物作用時間通常會延長3～8倍；而丁酰膽堿酯酶Asp70Gly多態(tài)性的純合子(2個等位基因)表達則更加延長其恢復時間，比正常人增加60倍。法國的一項研究表明，應用多聚酶鏈反應（PCR）方法，16例發(fā)生過窒息延長的病人中13例被檢測為A變異體陽性。預先了解丁酰膽堿酯酶基因型的改變，避免這些藥物的應用可以縮短術后恢復時間和降低醫(yī)療費用[6,12]。

七、鎮(zhèn)痛藥物與基因多態(tài)性

μ-阿片受體是臨床應用的阿片類藥的主要作用部位。5%～10%的高加索人存在兩種常見μ-阿片受體基因變異，即A118G和G2172T。A118G變異型使阿片藥物的鎮(zhèn)痛效力減弱。另一種阿片相關效應—瞳孔縮小，在118G攜帶者明顯減弱。多態(tài)性還可影響阿片類藥物

代謝。

阿片類藥物的重要的代謝酶是CYP2D6。可待因通過CYP2D6轉化為它的活性代謝產物－嗎啡，從而發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用。對33名曾使用過曲馬多的死者進行尸檢發(fā)現，CYP2D6等位基因表達的數量與曲馬多和O－和N－去甲基曲馬多的血漿濃度比值密切相關，說明其代謝速度受CYP2D6多態(tài)性的影響。除CYP2D6外，美沙酮的代謝還受CYP3A4的作用。已證實CYP3A4在其它阿片類藥如芬太尼、阿芬太尼和蘇芬太尼的代謝方面也發(fā)揮重要作用。

有報道顯示兒茶酚O-甲基轉移酶(COMT)基因與痛覺的產生有關。COMT是兒茶酚胺代謝的重要介質，也是痛覺傳導通路上腎上腺素能和多巴胺能神經的調控因子。研究證實Val158MetCOMT基因多態(tài)性可以使該酶的活性下降3～4倍。Zubieta等報道，G1947A多態(tài)性個體對實驗性疼痛的耐受性較差，μ-阿片受體密度增加，內源性腦啡肽水平降低[13～16]。

八、局部與基因多態(tài)性

羅哌卡因是一種新型的酰胺類局麻藥，有特有的S-(-)-S對應體，主要經肝臟代謝消除。羅哌卡因代謝產物3-OH-羅哌卡因由CYP1A2代謝生成，而4-OH-羅哌卡因、2-OH-羅哌卡因和2-6-pipecoloxylidide(PPX)則主要由CYP3A4代謝生成。CYP1A2的基因多態(tài)性主要是C734T和G2964A。Mendoza等對159例墨西哥人的DNA進行檢測，發(fā)現CYP1A2基因的突變率為43%。Murayama等發(fā)現日本人中CYP1A2基因存在6種導致氨基酸替換的SNPs。這些發(fā)現可能對藥物代謝動力學的研究、個體化用藥具有重要意義[17,18,19]。

九、總結與展望

篇5

【關鍵詞】宏基因組學；微生物群落；遺傳物質；口腔

【中圖分類號】Q781

【文獻標志碼】A

宏基因組學認為，生命研究的對象應是生物環(huán)境中全部微小生物的基因組，即特定環(huán)境下所有生物遺傳物質的總和。它包含了可培養(yǎng)的和不可培養(yǎng)的微生物的基因總和，微生物主要包括環(huán)境樣品中的細菌和真菌；因此，宏基因組學就是一種以環(huán)境樣品中的微生物群體基因組為研究對象，以功能基因篩選和測序分析為研究手段，以微生物多樣性、種群結構、進化關系、功能活性、相互協作關系以及與環(huán)境之間的關系等為研究目的的新的微生物群落研究方法，也稱為微生物環(huán)境基因組學、元基因組學或生態(tài)基因組學。

利用宏基因組學技術研究口腔微生物，無需單一分離培養(yǎng)某一種類的微生物，即可直接在基因水平上研究口腔微生物，包括可培養(yǎng)和不可培養(yǎng)微生物。宏基因組學應用于口腔微生物的研究，主要包括兩個方面：一方面進行微生物生態(tài)學研究，從整體微生物群落水平來研究口腔微生物，揭示口腔微生物群落多樣性及其變化；另一方面是進行口腔微生物及其基因的研究，從中篩選到新的功能基因及其產物。通過這兩方面的研究，較全面地了解口腔微生物的群落結構和功能基因組，為深入探索口腔微生物的代謝活動，最大限度地發(fā)掘口腔微生物資源提供可能。

1　宏基因組學的研究方法

宏基因組學是從特定環(huán)境中直接分離所有微生物的DNA，選擇合適的載體用于克隆DN段，將DN段克隆到宿主細胞中進行表達，根據某些生物活或基因序列篩選有價值的克隆并進行其功能分析。

1.1宏基因組文庫的構建

1.1.1環(huán)境微生物DNA的提取　環(huán)境樣品DNA的提取是基因組文庫構建中最重要的一步，不僅要盡可能地將環(huán)境中所有微生物的DNA提取出來，而且還要保證一定的DN段長度和完整性。根據提取樣品總DNA前是否需要分離細胞，可將其提取方法分為原位裂解法和異位裂解法。原位裂解法可直接破碎樣品中的微生物細胞而使其DNA得以釋放。原位裂解法無需對樣品微生物進行復蘇，黏附顆粒上的微生物細胞亦能被裂解，所得DNA能更好地代表微生物的多樣性。由于原位裂解法所提取的DN段僅為1～50kb，故其通常用于構建小片段插入文庫（以質粒或入噬菌體為載體）的DNA提取。異位裂解法則先采用物理方法將微生物從樣品中分離出來，然后以較溫和的方法抽提其DNA。此法提取可以獲得長度為20～500kb的大片段DNA，而且純度高，但卻容易丟失微生物物種信息。該方法適用于構建大片段插入文庫（以黏粒或細菌人工載體為載體）的DNA提取。

1.1.2載體選擇　目的基因能否有效地轉入宿主細胞并在其中高表達，在很大程度上取決于載體。通常用于DNA克隆的載體包括質粒、黏粒和細菌人工染色體（bacterial　artificial　chromosome，BAC）等。質粒一般用于克隆小于10kb的DN段，適用于單基因的克隆與表達。黏粒又稱柯斯質?；蚩滤馆d體，用于克隆大片段的DNA分子，其克隆外源DN段的極限高達350kb，遠遠超過質粒載體的克隆能力。BAC用于克隆150kb左右大小的DN段，最多可保存300kb個堿基對，轉化率高，而且其以環(huán)狀結構存在于細菌體內，易于分辨和分離純化。另外，構建能容納40kb外源DNA插入片段的fosmid文庫也有報道。

1.1.3宿主選擇　目前，常用的宿主主要有大腸埃希菌以及鏈霉菌屬或假單胞菌屬。一些缺陷型突變體細菌也可以作為宿主進行宏基因組文庫的功能篩選。宿主的選擇主要應考慮其轉化率和宏基因表達以及重組載體在宿主細胞中的穩(wěn)定性和目標性狀的篩選等。對于任何宏基因組來源的基因來說，大腸埃希菌依然是最理想的克隆和表達宿主。也可以用其他宿主菌，例如被用來鑒定與新抗生素生物合成相關基因的淺青紫鏈霉菌和一些革蘭陰性細菌。也可以用穿梭黏?；駼AC載體將構建于大腸埃希菌的文庫轉入其他宿主，如鏈霉菌屬或假單胞菌屬中。根據不同微生物產生活性物質的差異和研究目標的不同，選擇不同的宿主。隨著技術的成熟和新宿主的選擇，基因篩選率和功能基因檢測率得以提高，進而宏基因組文庫的目標基因的表達也得以提高。

1.2宏基因組文庫的篩選

根據研究目的，宏基因組文庫的篩選通常有功能篩選和序列篩選兩種方法。功能篩選最常用方法是根據重組克隆產生一些酶蛋白功能活性，采用各種檢測手段，挑選活性克隆子，得到完整的功能基因和帶有目的基因的基因簇，發(fā)現全新的基因或活性物質。功能篩選首先要求功能基因或帶有目的的基因簇在宿主中表達，但因其受到檢測手段的限制，往往是在數千個甚至數百萬個重組克隆子中才能檢測到有用的活性克隆。序列篩選是依賴于目的基因的保守DNA序列，以序列相似性為基礎，執(zhí)行某類功能的酶可能具有相似的基因序列，根據已有的序列信息設計引物，進行PCR擴增或雜交篩選陽性克隆子。序列篩選一般只能獲得結構基因的片段，而不能獲得完整的功能基因；但是，它可以將擴增產物進行標志并將其作為探針篩選宏基因文庫，以獲得完整的功能基因。用這種方法有可能篩選到某一類結構或功能的蛋白質中的新分子。

宏基因組文庫的篩選除了功能篩選和序列篩選法外，還可以采用底物誘導基因表達法（sub-strate-induced　gene　expression，SIGEX）。SIGEX是以代謝相關基因或酶基因往往有底物存在的條件下才表達，反之則不表達的原理來篩選目的代謝基因的。SIGEX的優(yōu)點在于它為高通量篩選提供了保障，而且不需要對底物進行修飾。

2　宏基因組學在口腔微生物研究領域中的應用

2.1口腔微生物群落結構分析

口腔是一個由大量微生物組成的復雜的生態(tài)系統，人類口腔中寄居著大約700多種細菌。人類口腔適宜的溫度、濕度，豐富的營養(yǎng)來源，結構的復雜性和理化性質的不同，為口腔內各種微生物的生長、繁殖和定居提供了非常適宜的環(huán)境，因而也就造就了口腔微生物群的多樣性?？谇晃⑸锎蟛糠挚梢韵嗷リP聯并形成生物膜，抵抗機械清除力或抗生素治療，但是在環(huán)境變化或其他口腔情況（如個人口腔衛(wèi)生質量）變化觸發(fā)時，它們也可成為致病微生物。

菌斑指示劑和傳統培養(yǎng)方法以及常規(guī)的PCR特異性擴增的分子生物學方法在某種程度上都不能完整地反映整個微生物群落的組成和動態(tài)變化，不適合用其研究復雜的口腔微生物群落。此外，在難培養(yǎng)或不可培養(yǎng)的微生物當中，可能也有致病菌匿藏其中，因而也不能有效地用其研究與病程相關的微生物。

隨著分子生物學和分子遺傳學技術的發(fā)展，在基因組學的基礎上誕生了宏基因組學這一門嶄新的交叉學科。宏基因組學是繼發(fā)明顯微鏡以來研究微生物最重要的進展，將為微生物世界帶來革命性的突破。Turnbaugh等利用16S　rRNA基因測序發(fā)現：胖人和瘦人的內臟中有著不同的微生物菌群；當胖人減肥的時候，他們內臟中的細菌群基因也同樣發(fā)生變化，更加接近瘦人內臟中的細菌群。

基于常規(guī)的口腔細菌培養(yǎng)方法和細胞學顯微鏡檢查，目前公認變異鏈球菌和乳酸桿菌等是引起齲病的主要致病菌；但是，隨著宏基因組學在微生物的種類和多樣性研究中的應用，有關齲病是由單一細菌引起或是由生物膜中的多種細菌引起的定論面臨質疑。目前普遍認為，齲病并不是僅由變異鏈球菌或其他任何一種菌斑中的細菌單獨引起的，而是由各種產酸菌相互作用的結果。

Aas等在對51名齲患者的1285個菌斑細菌的16S　rRNA序列進行分析后發(fā)現，50％的細菌不能識別，一些新的細菌菌種與齲病的發(fā)生有關。Keijser等在用焦磷酸測序法分析健康人涎液和牙菌斑中細菌群時發(fā)現，口腔微生物具有多樣性。即他們從98名健康成人口腔中取得的牙菌斑就由1萬個微生物表型組成，其種族數遠遠超過之前報道的通過培養(yǎng)或者傳統克隆和測序技術定義的700種口腔微生物表型。

Zaura等在利用焦磷酸測序技術檢測了3名健康高加索人口腔內5個部位的微生物組后發(fā)現，在健康人的口腔中微生物有3600種獨特物序列，超過500種不同的分類單元或“物種級”表型和88～104種高級分類群，每個單獨的樣品平均藏匿有266種分類單元。從這3名個體微生物組的測序結果分析可知，高級分類群、分類單元和獨特序列都有一個較大的重疊，即84％的高級分類群、75％的分類單元和65％的獨特序列至少在這3個微生物組中的2個組中存在。這3名個體的總共6315個獨特序列中有1660個相同序列，這1660個相同序列，即“核心微生物組”貢獻了66％的測序內容，重疊的分類單元貢獻了94％的內容，而幾乎所有的內容（99.8％）都屬于共享的高級分類群。

研究證實，在不同的健康人的口腔微生物中，大部分微生物組是相同的，提示可能存在健康口腔核心微生物組。Kanasi等在對80名患齲和無齲嬰幼兒牙菌斑微生物的16S　rRNA序列克隆分析中發(fā)現，兩者之間存在著139種不同微生物。Gross等通過酶促法測序技術對無齲和患齲年輕恒牙牙菌斑微生物的16S　rRNA序列進行分析后認為，齲齒中產酸菌除了變異鏈球菌和乳酸桿菌外，月形單胞菌、奈瑟菌和緩癥鏈球菌同樣是潛在的產酸細菌。Willner等等在利用高通量測序技術檢測了19名健康人口腔咽部的病毒宏基因組序列后發(fā)現，口腔咽部是一個潛在的被噬菌體T3侵蝕的腸道菌儲存庫。另外，他們還發(fā)現了編碼血小板凝集因子PblA和PblB的兩個寄生于變異鏈球菌中的噬菌體sm-1基因，而之前有研究稱在心內膜上發(fā)現了變異鏈球菌。這說明，口腔中的病毒與心臟疾病存在潛在的聯系。

宏基因組學技術可以避開傳統的培養(yǎng)方法，在DNA水平來探討口腔微生物群落結構及其與環(huán)境微生物的關系。微生物多樣性在基因水平上主要表現為基因組大小和基因數目的多樣性，遺傳物質化學組成的多樣性和某些特異性序列的差異。宏基因組技術為研究口腔微生物復雜群落和多樣性提供了重要的技術手段，通過快速可靠地獲得口腔微生物中各種微生物的菌落指紋和特征性核苷酸序列，以系統分析口腔微生物的多樣性及其分類地位，發(fā)掘豐富的口腔微生物資源。

2.2口腔微生物宏基因組文庫中的新型基因篩選及其功能

宏基因組學除了研究微生物群落結構及其功能外，還可用于發(fā)現新的基因和開發(fā)新的微生物活性物質。Jiang等構建土壤宏基因文庫，成功地克隆和鑒定出一種新型的β-葡萄糖苷酶基因，該基因包含一個由151個氨基酸編碼組成的多肽。該研究對深入挖掘土壤未培養(yǎng)微生物的β-葡萄糖苷酶基因資源和該基因功能具有的重要意義。陳春嵐等從富集培養(yǎng)物宏基因組文庫中篩選出一個表達木聚糖酶基因umxyn10B，該基因大小為999bp，編碼產物的氨基酸序列具有較好的同源性。對其功能進行研究發(fā)現，該酶具有優(yōu)良的理化特性，可廣泛應用于食品、能源、造紙和紡織等行業(yè)。Yu等利用宏基因功能篩選發(fā)現的兩個新型低溫活性酶脂EstM-N1和EstM-N2，屬于細菌脂肪分解酶Ⅷ家族成員。這一發(fā)現將推動生物催化劑的應用。

當前，宏基因組學技術已經在微生物學研究的諸多領域，尤其是在發(fā)現具有潛在應用價值的次生代謝產物方面顯示出了無窮的魅力，但是，利用宏基因組技術探索口腔微生物的新的功能基因尚處于起步階段。Warburton等對口腔細菌群體中的耐藥基因進行了分析，結果發(fā)現一個新的耐四環(huán)素基因tet32能夠使四環(huán)素失活。雖然對口腔微生物新的功能基因及其功能研究還太少，但依然可以借助宏基因組學技術發(fā)掘新基因，以利用這些新基因在口腔醫(yī)學行業(yè)發(fā)揮應有的作用。

篇6

關鍵詞:食品安全檢測;蛋白組學;代謝組學;基因組學

1前言

民以食為天,食以安為先。食品安全關系人類健康,一直以來,都是全球關注的熱點。隨著社會經濟的發(fā)展,一方面,隨著生活水平不斷提高,公眾對食品安全越來越重視,要求也越來越高;另一方面食品工業(yè)快速發(fā)展,國際食品貿易日趨頻繁,食品安全問題已呈現全球化模式。威脅食品安全的因素不僅僅有傳統的化學危害物、食源性致病菌;采用劣質原料生產高貨值食品、以次充好、以假亂真、產地造假、成分造假等等問題,是目前食品安全面臨的新挑戰(zhàn)。目前,已知危害物的檢驗技術已經比較成熟;未知、潛在的食品安全危害物偵別及成分鑒定、產地鑒定等,是食品安全檢測技術面臨的難題。食品安全檢測迫切需要新的方法和手段來解決這些難題和挑戰(zhàn)。組學是最近幾十年發(fā)展起來的新學科,主要包括基因組學(Genomics)、蛋白組學(Proteinomics)、代謝組學(Metabolomics)、轉錄組學(Transcriptomics)、脂質組學(Lipidomics)、糖組學(Glycomics)等等。其中,基因組學、轉錄組學、蛋白組學和代謝組學共同構成了“系統生物學”[1-2]。組學技術的基本思路是通過研究成千上萬的DNA、RNA、蛋白質或者代謝物等物質,找出與某一生命過程相關的特征蛋白、DNA、RNA或者代謝物,進而對某一目標進行評估。組學技術依托高通量、高分辨率、高精度的現代化分析儀器,通過海量數據處理,進行信息提取和結果分析。近年來,組學技術與食品安全檢測不斷融合,在食品安全檢測領域發(fā)揮著越來越重要的作用。

2與食品安全檢測相關的組學技術

2.1蛋白組學。蛋白組學研究特定狀態(tài)下蛋白整體水平的存在狀態(tài)和活動規(guī)律,是從分子水平上來分析蛋白質的表達、修飾、功能等的一門學科。蛋白組學的研究對象涉及植物、動物、微生物等,其在藥物開發(fā)、病理研究、食品安全等方向都有諸多應用。蛋白質可以作為食品組分的特征標記物,因此蛋白組學可以用于食品安全檢測[3]。蛋白組學的研究手段主要有凝膠技術和質譜技術,質譜可以對肽段和蛋白進行表征和測序,是分析蛋白的重要技術。通過蛋白酶解后得到肽段的肽指紋圖譜結合質譜技術,可以分析某一種或同類食物的蛋白質成分[4],經過比較和篩選,確定特征標志蛋白或者肽。基于對蛋白或者肽的分析,質譜技術可以獲得食品組分的特定指紋信息,實現定性分析。一旦獲得蛋白標志物或者肽標志物,即可用液相色譜-質譜的選擇反應監(jiān)測(SRM)或者多反應監(jiān)測(MRM)模式對目標物進行快速、靈敏的定量分析檢測。2.2代謝組學。代謝組學以生命體的代謝物為研究對象,主要研究分子量1000以下的小分子[5-6]。根據研究對象不同,代謝組學可以分為研究已知化合物的靶向代謝組學和分析未知化合物非靶向代謝組學。代謝組學作為新興的研究技術已應用在食品安全、藥物研發(fā)、疾病診斷、環(huán)境科學和植物育種等方面[7]。代謝組學的主要研究手段包括核磁共振技術(NMR)和質譜技術。質譜技術以高通量、高靈敏度著稱,飛行時間質譜和高分辨質譜是代謝組學研究中經常用到的儀器;NMR技術具有非破壞性的優(yōu)點,可以對研究對象內部化學變化和生化反應進行跟蹤[8-9]。常見的代謝物主要有極性化合物(例如有機酸、氨基酸、糖、胺)、脂類、類萜和固醇。代謝組學分析得到的數據量巨大,需要借助化學計量學對數據進行分析處理,常用的分析方法包括主成分分析(PrincipalComponentsAnalysis,PCA)、判別分析(DiscriminantAanalysis,DA)、偏最小二乘法-判別分析(PartialLastSuares-DiscriminantAeqnalysis,PLS-DA)等方法[10]。2.3基因組學?；蚪M學的研究對象包括基因組的結構、功能、進化、定位、編輯等,以及他們對生物體的影響。基因組學通過使用高通量DNA測序和生物信息學來組裝和分析整個基因組的功能和結構。近幾十年來,多重聚合酶鏈式反應、基因測序、基因芯片等技術飛速發(fā)展,為基因組學在食品安全領域的應用打下了良好的基礎?；诨蚪M學特異性強、靈敏度高和高通量的特點,其在病原微生物檢測,物種鑒定和轉基因食品檢測方面有著很多應用[11-12]。

3組學技術在食品安全檢測中的應用

3.1食品中有害物質檢測。食品中不含危害人類健康成分是食品安全的最基本要求。組學技術在檢測食品中有害物質方面有著廣泛的應用。隨著生活水平的提高,動物源性食品的需求量快速增加。經濟利益驅使下,為了規(guī)避食品安全法規(guī)中已有獸藥的使用限制,使用新獸藥的情況時有發(fā)生。傳統方法只針對目標化合物進行檢測,對于非目標化合物即新型獸藥的檢測無能為力。采用組學方法,尋找合適的生物標志物,可以及時發(fā)現新型獸藥的使用情況。Courant等[13]采用液相色譜-高分辨質譜和非靶向代謝組學技術,建立了監(jiān)測小牛尿液中β2-受體激動劑代謝物的方法,有望成為篩查各類β2-受體激動劑獸藥的有效方法。Regal等[14]應用代謝組學技術結合高效液相色譜-高分辨質譜結合多元變量統計分析,找出了牛血清中外源性雌二醇和孕酮的生物標志物,為檢測動物養(yǎng)殖過程中的激素濫用提供了新方法。發(fā)酵食品中含有豐富的微生物和各種有益消化酶,具有獨特的風味和較高的營養(yǎng)價值,深受大眾喜愛。生物胺和亞硝酸鹽是食品發(fā)酵過程中常見的兩類有害物質。生物胺包括芳香胺(酪胺、苯乙胺、多巴胺等)、脂肪胺(腐胺、精胺、亞精胺等)和雜環(huán)胺(組胺、色胺等),主要來源于發(fā)酵過程中的微生物降解。亞硝酸鹽是發(fā)酵食品中重要的危害物質;發(fā)酵過程中,微生物分泌硝酸鹽還原酶將硝酸鹽還原產生亞硝酸鹽。Meyer等[15]利用液相色譜法和主成分分析相結合的代謝組學方法,研究了發(fā)酵香腸中的生物胺和亞硝酸鹽含量。用該方法對101個樣品進行檢測,發(fā)現其中NaNO2的濃度均低于20mg/kg,生物胺含量普遍很低,僅在一個樣品中發(fā)現尸胺和腐胺濃度達到了中毒水平。3.2組學技術在食源性致病菌檢測中的應用。食源性致病菌是食品安全面臨的最嚴峻挑戰(zhàn)之一,傳統檢測方法從細菌培養(yǎng)到細菌計數,檢測一個樣品至少需要4~5d的時間,而組學技術可大大提高食源性致病菌檢測的效率。代謝組學在沙門氏菌和大腸桿菌的鑒定方面已經取得一定成果[16-18]。Xu等[16]利用氣相色譜-質譜法和一種多元算法進行了鼠傷寒沙門氏菌污染豬肉和自然變質豬肉中代謝物的分析,確定了17種代謝產物(包括各種類型的氨基酸和脂肪酸),以區(qū)分被致病微生物污染的豬肉。Cevallos等[18]建立了基于代謝組學檢測大腸桿菌O157∶H7、沙門氏菌的方法,根據對細菌代謝物的分析,此方法可以在18h內快速檢測以上兩種病原體,在牛肉和雞肉中大腸桿菌O157∶H7、沙門氏菌檢測水平均可以達到7±2CFU/25g。Whiteside等[19]給出了大腸桿菌的在線基因組學預測平臺SuperPhy,該平臺整合了所有可以公開獲得的大腸桿菌基因組分析工具和基因組序列數據,可以用于臨床醫(yī)學、流行病學、生態(tài)學和進化領域等領域,亦可應用于食品安全檢測領域。祝儒剛等[20]運用多重聚合酶鏈式反應結合基因芯片技術,建立了一種檢測大腸埃希氏菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、志賀氏菌和單核細胞增生李斯特菌5種食源性致病菌的方法,該方法快速、準確、靈敏。全基因組測序(WholeGenomeSequencing,WGS)廣泛應用于食源性致病菌特征分析,在確定污染事件根源、食品安全事件溯源、食品安全突發(fā)事件檢測和鑒定,以及毒力和致病性特征分析方面,WGS技術發(fā)揮著越來越重要的作用[21-22]。3.3食品摻假及欺詐的研究。食品摻假、欺詐是世界性問題[23]。據估算,全球食品行業(yè)每年由于食品摻假和欺詐帶來的經濟損失高達150億美元[24]。當前,與食品摻假相關的議題包括產地、品種、生產方式、未宣布成分、物種替代等[25]。有關食物的完整、準確和真實的信息不僅是消費者的迫切需求,也是行業(yè)和政府的迫切需求。運用組學技術對食品進行檢測,可以確保食品從農場到餐桌的真實性。與傳統檢測方法項目比,組學技術在檢測食品摻假和欺詐方面具有天然優(yōu)勢。通過高通量的檢測模式,對樣品中的蛋白質、代謝物或者DNA進行檢測,通過對大量數據的統計處理、甄別食品特性,進而可以確定食品產地、品種、成分、物種及生產方式等諸多與食品摻假相關的要素。運用特征標記肽段可以檢測馬肉、牛肉、羊肉和豬肉[26]。MontowskaFornal[27]采用液相色譜-串聯質譜方法,選擇了20個熱穩(wěn)定肽段,可以有效區(qū)分豬肉、牛肉、雞肉、鴨肉、鵝肉,在實際樣品檢測中,從禽肉腸中檢出含量僅為0.8%的牛肉成分。基于氣相色譜技術,運用代謝組學分析方法可以有效區(qū)別冷凍豬肉和新鮮豬肉[28]。乳品行業(yè)中,牛乳冒充羊乳,奶粉調制的復原乳冒充鮮奶,工業(yè)化生產的奶酪冒充手工奶酪的欺詐行為極其常見。Caira等[29]應用基質輔助激光解吸電離-飛行時間質譜(MALDI-TOF-MS)進行分析,根據酪蛋白的特征肽可以有效鑒別水牛乳、牛乳、牛初乳和乳酪。一種結合肽和蛋白質譜的方法可以有效檢測水牛乳、羊乳中的牛乳,判斷鮮牛奶中是否加入奶粉[30]。根據靶向DNA的高特異性,運用基因組學的方法也可以準確鑒別牛乳、水牛乳、羊乳等等,但是準確定量還有一定的難度[31-32]。Majcher等[33]利用氣相色譜-質譜結合代謝組方法以及化學計量學數據處理方法,可以準確鑒別傳統手工藝制作的奧西佩克奶酪和工業(yè)化生產的奧西佩克奶酪。蜂蜜是很受消費者歡迎的食品。不同種類花的蜂蜜不僅口感不同,其營養(yǎng)價值和價格也大不相同。Jandric等[34]利用代謝組學方法,結合液相色譜-質譜,傅里葉變換紅外光譜等手段,建立了鑒別三葉草、麥盧卡、拉塔、卡瑪西四種新西蘭蜂蜜的方法?；蚪M學方法也可以提取蜂蜜中的物種特異性信息,確定蜂蜜的植物學和昆蟲學起源,從而鑒定蜂蜜真?zhèn)蝃35-36]。組學技術可以準確鑒別葡萄酒真?zhèn)?、產地。采用基因組學技術,對DNA來源進行分析,可以鑒別葡萄酒真?zhèn)蝃37]。采用蛋白組學方法,MALDI-TOF-MS技術可以準確鑒別33種克羅地亞白葡萄酒[38]。采用代謝組學技術,通過對葡萄酒中揮發(fā)物的分析,即可判斷釀酒葡萄的品種和產地[39]。利用代謝組學方法還可以將有機種植的胡蘿卜[40]和大麥[41]與普通的胡蘿卜和大麥區(qū)別開來。代謝組學方法可以對咖啡質量和來源進行評價,阿拉卡比咖啡質量要好于羅布斯塔咖啡,在阿拉卡比咖啡中摻入羅布斯塔咖啡也是常見的咖啡造假手段,核磁共振技術可以檢測低至2%的羅布斯塔咖啡[42]。使用單核苷酸多態(tài)性基因分型可以確定5個最常見的希臘橄欖油品種[43]?；蚪M學和代謝組學技術均可以檢測橄欖油中是否摻入玉米油、大豆油、葵花籽油、花生油等其他食用油。[44-45]3.4轉基因食品的檢測。轉基因技術通過生物工程技術將一種或幾種外源性基因轉移到某種特定的生物體內,使其表達出相應產物,以轉基因生物為原料加工生產的食品就是轉基因食品。關于轉基因食品的安全性,目前仍存在爭議。Tan等[46]應用蛋白組學技術研究了轉基因玉米和非轉基因玉米的蛋白質組差異,結果發(fā)現兩者之間存在148個差異表達的蛋白質,其中42個在轉基因玉米中表達較高,106個在非轉基因玉米中表達更高?；谝合嗌V-質譜技術自上而下的蛋白質組學技術,可以檢測抗草甘膦玉米(NK603)中117種蛋白質表達變化[47]。轉基因玉米的代謝組學分析中[48],抗草甘膦玉米(NK603)的幾種胺類代謝物(例如:尸胺、腐胺、N-乙酰尸胺、N-乙酰腐胺)相比非轉基因玉米有顯著提高。Catchpole等[49]啟動快速代謝組“指紋圖譜”,比較了轉基因土豆和非轉基因土豆的總代謝物,發(fā)現轉基因土豆與傳統品種差異不大。代謝組學技術也已應用到對轉基因大米[50,51]、轉基因番茄[52]等轉基因食品的分析。實時PCR(real-timePloymeraseChainRactione,rtPCR)是歐盟法規(guī)規(guī)定的評估轉基因食品的唯一有效方法。微滴式數字PCR技術(dropletdigitalPCR,ddPCR)可以對食品中的植物源轉基因成分進行分析[53]。Kosir等人結合基因步行(GeneWalking,GW)和下一代基因測序技術,可以同時檢測混合物中低至1%的轉基因玉米(MON810、MON89034、MON88017)和棉籽(MON1595)[54]。

篇7

這一計劃將如何改變目前的就醫(yī)模式

如果人們能夠深刻了解自己的遺傳和基因組學信息，那么對疾病的預測，特別是疾病易感性的預測將得以實現。首先，人們會被告知未來可能患有某些疾病，以便更好地進行預防。其次，一旦患有了某種疾病，其診斷將會非常容易；診斷后的用藥，將針對個體對藥物的敏感性而制定，每個病人將得到最合適的藥，并在最佳劑量和最小副作用，以及最精準用藥時間的前提下用藥；對疾病的護理和治愈后的效果也將得到準確的評估和指導。

用奧巴馬的話定義“精準醫(yī)療”，就是“要在正確的時間，給正確的人以正確的治療。而且要次次如此?！?他描述的這種場面，是目前的醫(yī)療體系無法實現或者很難實現的，實現它的過程也將從根本上改變目前的醫(yī)療模式，因此，說“精準醫(yī)療”是一場“變革”并不為過。

美國“變革”前的長期籌備

看似突然爆發(fā)的“變革”，其實已經有了長期的積累和醞釀。可以說，從“人類基因組計劃”到“腫瘤基因組計劃”（TCGA）等多個大型基因組研究計劃，再到這次的“精準醫(yī)療計劃”，美國人在按照既定目標一步一步向“精準醫(yī)療”邁進。

從技術準備角度來看，“千元基因組”已經實現，生物技術在不斷發(fā)展，大數據和云計算等支撐醫(yī)療領域的技術能力也在迅速發(fā)展。這些技術的發(fā)展為“精準醫(yī)療”提供了技術保障。

從社會角度來看，人們越來越接受基因檢測的結果，已經有像GenetWorx或者Quest Dx此類提供基因檢測服務的公司出現，23andme公司得到美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）的支持更是證明了這一點。在美國的高端人群，進行基因檢測已經成為一種生活方式，并且出現了像美國影星安吉麗娜?朱莉這樣的開展基因檢測和預防性手術的案例。

從法律和保險體系來看，已經有人開始用遺傳研究作為保障自身權益的依據。2014年3月19日，有美國夏威夷民眾發(fā)起對制藥企業(yè)市場行為的訴訟，起因是該企業(yè)隱瞞了心血管疾病藥物“波立維”對該人群無效的信息，“波立維”在東亞和太平洋島居民身體中代謝不足，因此無法起效，而企業(yè)隱瞞了這一信息，造成大量患者濫用該藥物，增加了經濟負擔。2014年5月2日，發(fā)生了“加利福尼亞州臨床實驗室協會”訴“美國國民健康服務機構HHS”的“當地保險承保范圍”案，投訴討論了兩大醫(yī)保管理承包商Noridian和Palmetto GBA的“當地保險承保范圍”（其中包含遺傳檢測），其中未能保證基因檢測讓人們獲益的條款。這兩起事件的發(fā)生表明，遺傳和基因組信息的使用已經遇到法律和保險體系滯后的障礙，需要改變。而人們已經開始爭取自己的遺傳信息在臨床上的使用權利。

對醫(yī)療行業(yè)而言，從醫(yī)療管理機構到醫(yī)護人員的培訓和管理等多方面都在慢慢發(fā)生變化。

一是疾病分類的轉變。在醫(yī)療行業(yè)中，每一種疾病都有與其對應的唯一代碼，從而完成對不同人的不同疾病的統一記錄?！皣H疾病分類”（ICD）就是這些代碼的官方管理方式。我們日?？吹降脑\斷報告，在中國的醫(yī)院里，是由醫(yī)院的“病案科”完成將手寫或者電子的診斷書轉化為代碼進行保存和管理的事務，病案科所遵循的規(guī)范就是“國際疾病分類”。該分類目前已經到了第十版，如果能在“國際疾病分類”中增加遺傳檢測相關分類，將推進疾病分類往遺傳和基因組水平的精準分型和管理方向發(fā)展。

二是專業(yè)術語的更新。2014年2月，“美國分子診斷評估計劃”表示支持美國醫(yī)藥協會（AMA）提出的“當今程序術語”（CPT），為個體化醫(yī)療所作出的努力。截至目前，美國醫(yī)藥協會的“當今程序術語”中已經有101個遺傳檢測術語。AMA將推薦遺傳檢測術語進入“國際疾病分類”術語，從而促進遺傳檢測診斷方法的創(chuàng)新，以此提高對病人的治療效果。

三是從業(yè)人員標準提升。2014年11月，美國護理聯盟（ANA）的專業(yè)化標準已經覆蓋遺傳/基因組領域，在護理相關的學科或專業(yè)中建立了遺傳和基因組的基本信息，其中規(guī)定護士必須具備的能力包括：將遺傳和基因組信息應用于臨床實踐，向服務對象示范遺傳和基因組信息和服務的重要性。

就連臨床診療原則也因此發(fā)生了動搖。美國的醫(yī)學研究所（IOM）在2015年2月26日的“展望”中提出，基于證據作出判斷，是基因組技術進入臨床使用的一個重大障礙。在這份文件中，列出了最新的7個獨立撰寫的評論，探討基因組測序進入臨床應用的案例，研究了實施藥物基因組學檢測的政策問題和實施證據。這實際上已經觸及了醫(yī)學診斷的基礎――必須基于大量人群的數據才能作為治療依據，而很多罕見的遺傳病不可能收集足夠多的病例進行大規(guī)模人群研究，而遺傳檢測本身提供的證據，已經可以作為診斷和治療的依據。此外，美國臨床藥物遺傳學實施協作組（CPIC）的臨床決策實踐，已經包括遺傳藥理學和基因組藥理學數據庫（Pharm GKB），CPIC的在線訪問和教育指導方針的制定，工作流程的描述和開發(fā)代謝通路算法的努力，開發(fā)綜合的表型、基因型、藥物對應關系表，定義、開發(fā)和維護用戶的藥物遺傳學“診斷書”的文本格式的結構等，并為Pharm GKB數據庫的公布和更新提供了標準方案。

綜上所述，不難發(fā)現，美國的精準醫(yī)療計劃已經具備了實施的基本條件。跟“精準醫(yī)療”有關的幾乎所有相關醫(yī)療協會，都對遺傳和基因組信息進入臨床進行了相應準備。一個“精準醫(yī)療”的工作流程已經被搭建起來，僅待實踐后再進一步豐富。

中國醫(yī)療體系還需多方改變

目前，無論是美國還是中國，遺傳和基因組學信息都已經在作為臨床診斷的依據，在實際的診斷和治療中發(fā)揮作用。美國FDA有將近1/4的藥物要進行遺傳檢測才能使用。2014年，FDA公布了159個藥物/靶點需要進行基因檢測指導用藥。在美國具備臨床實驗室標準CLIA認證的實驗室，均可提供遺傳和基因組學診斷服務。中國也在2014年開放了二代DNA測序試點實驗室，開放了無創(chuàng)產前診斷、遺傳病、腫瘤等方向的基因組學診斷。但是，中國目前的醫(yī)療系統，實際上還沒有為“精準醫(yī)療”的到來做好準備。

醫(yī)療信息記錄：對“精準醫(yī)療”而言，醫(yī)療信息記錄將按照高水平科學研究所使用的樣本規(guī)范來收集記錄，除了現有醫(yī)療記錄里需要提供的病人基本信息外，還要提供三代的家族病史，患者生物學意義上的父母身份，飲食習慣、運動和生活習慣等等，并且與可穿戴設備提供的相應生理信息相結合，以確認更加準確的生活習慣信息。而與其它影像學數據的結合，則是更具挑戰(zhàn)性的工作。比如，將心血管病相關的基因信息與心臟CT影像指標相結合等，需要跨學科、跨領域的研究者與醫(yī)護人員的互動結合。

電子病歷系統：目前的病歷系統，是不包含遺傳和基因組檢測一項的，既然用藥須基于基因，那么電子病歷系統無法檢索基因檢測結果，也就無法根據基因檢測結果用藥。我們需要在現有電子病歷系統中，統一添加此內容。但隨之而來的問題是，我們做別的檢測項目，比如血常規(guī)，CT等，常常需要拿著一家醫(yī)院的檢測報告到另外一家醫(yī)院就診，或者過了一定的時間可能就要重新做檢測。而遺傳性的基因組測序數據，可能一生只需要檢測一次，便可以終生使用。那么，醫(yī)生是不是應該隨時可以接入病人的基因組數據，從而獲得相應的信息幫助診斷和治療呢？當然需要，但是目前的病歷系統，是不支持如此這般隨時獲取遺傳和基因組信息的。

醫(yī)生下單系統：目前尚沒有支撐醫(yī)生開具“遺傳和基因組學診斷”的系統，因為通常需要檢測的相關基因有很多，比如肺癌相關基因就包含AKT1、 BCL2、CDH1、CDKN2A、EGFR、NFKB1、TP53、VEGFA等很多個。有些病人可能只需要檢查一個基因，但卻需要檢測極為稀有的突變；而有些病人則需要對不同的基因組合進行檢查。那么，醫(yī)院的醫(yī)生下單系統是把所有基因都單列出來，還是列在一起？如果都列出來，那么單是肺癌基因就已經有很多種了，明確與其它腫瘤相關的基因加起來還有幾百個。這幾百個基因如何下單，也是一個難題。

雖然這個問題解決起來或許簡單，但還有些問題更難解決。比如上文提到的EGFR基因突變，臨床上應用比較多的是18到21號外顯子的突變，因為這些突變跟治療的關系已經研究得非常明確，而其它外顯子的突變，都可能對EGFR的功能產生影響，繼而對用藥產生影響。臨床上如何使用這些新發(fā)現的突變，也沒有統一的操作規(guī)范。當然，臨床上會有一些“共識”出現。然而我們希望通過精準醫(yī)療計劃能夠實現的，是基于“大數據”統計意義上的“共識”，這樣的數據，將真正為人們提供有價值的用藥指導。

藥物下單系統和持續(xù)護理系統：就目前的藥物下單系統而言，無須與遺傳和基因組信息關聯。然而，“精準醫(yī)療”所需要的下單系統，是要根據基因檢測結果下單的。首先，查看基因信息和疾病相關性以后，再參照病人對藥物的敏感性開具處方；同時，在用藥后的持續(xù)護理過程中，藥物不良反應的預盼、發(fā)生不良反應后的上報和跟蹤、預后和復發(fā)等信息，都需要持續(xù)進行跟蹤，以保證臨床上的精準用藥，以及科研上基因型和表型結合的準確性。

“精準醫(yī)療”IT系統：以上“精準醫(yī)療”所需要的信息，都需要IT系統提供支撐。目前，醫(yī)療IT系統提供的服務，都無法滿足存儲、管理、分析這些“精準醫(yī)療”數據的能力，而且信息學將在“精準醫(yī)療”計劃中起到關鍵作用。遺傳學和基因組學知識是“精準醫(yī)療”的基本知識，這些知識如何通過IT系統最終實現，是對現有IT系統提出的重大挑戰(zhàn)。

篇8

關鍵詞：番茄灰霉病；宏基因組DNA；雙酶切；文庫

中圖分類號：S436.412 文獻標識碼：A 文章編號：1674-0432（2011）-04-0104-2

0 前言

番茄灰霉?。˙otrytis cinerea）是由半知菌亞門灰葡萄孢屬（Botrytis cinerea）真菌引起，是世界性、破壞性極其嚴重的植物病害之一。目前已成為危害我國溫室蔬菜最主要的病害。傳統的防治方法以化學農藥為主，病原菌非常容易產生抗耐藥性，從而使防治效果下降；同時施用農藥引起嚴重的環(huán)境污染。近年來人們通過大量篩選并加以改良利用灰霉病拮抗菌及其次生代謝產物，使生物防治技術成為防治植物灰霉病的一條有效的途徑。

土壤是微生物的良好生存環(huán)境，土壤中的微生物種類豐富，對農業(yè)生產和環(huán)境保護有著重要作用[1]。傳統的研究土壤微生物的方法如微生物純培養(yǎng)、微生物庫(如微生物生物量)和流(c和N循環(huán))、微生物生物標記物(FAMEs)等僅僅能夠反映極少土壤微生物的生活特征和生態(tài)功能，并不能完全揭示其多樣性[2]?？茖W界普遍認為未培養(yǎng)微生物在自然界土壤棲息群中占99%以上的資源，并逐漸成為微生物學的研究熱點?！昂昊蚪M（Metagenome）”是由Handelsman等1998年提出的，即生境中全部微小生物遺傳物質的總和，目前主要指環(huán)境樣品中的細菌和真菌的基因組總和。宏基因組文庫包含可培養(yǎng)和未能培養(yǎng)微生物的基因，避開了微生物分離培養(yǎng)的瓶頸，擴大了微生物資源的可利用空間[3]。

1 材料與方法

1.1 材料

E．coli DH5c，由山東理工大學丁忠鋒老師贈送；土壤DNA提取試劑盒，購自美國O―MEGA公司；pBluescript II SK(+)，由購于第三軍醫(yī)大學蔣國成老師贈送；T4DNA ligatase購自美國STRATAGENE公司。

1.2 方法

1.2.1 土壤樣品采集及土壤總DNA的提取 土壤樣品采自山東省淄博市張店房鎮(zhèn)常年種植番茄的溫室大棚，用滅菌的小鏟取患灰霉的番茄病株根際5-10cm深處的土壤，裝入滅菌的紙袋并帶回實驗室，對采回來的土樣進行過篩處理，3mm兩次，1mm一次，0.25mm一次,放入遠紅外恒溫快速干燥箱60℃恒溫干燥3h,將樣品分裝于5ml離心管存于4℃。

土壤樣品采回后，用土壤宏基因組DNA提取試劑盒并純化土壤總DNA，根據文獻[4]所描述的電泳方法純化回收基因組DNA。

1.2.2 土壤總DNA的酶切及質粒載體的制備 將提取的土壤總DNA用限制性內切酶PstⅠ和Hind Ⅲ進行雙酶切。建立40uL的反應體系：DNA樣品l1uL、PstⅠ和HindⅢ各2uL，10×M Buffer 4 uL、ddH2O 21uL?；靹蚝笥?7℃水浴45min，于65℃水浴30min 以終止反應，1.2%瓊脂糖凝膠電泳, 回收大于2kb的片段，用于酶聯反應。

取pBluescript II SK(+)質粒，用PstⅠ和Hind Ⅲ限制性內切酶在37℃酶切45min，1.2%瓊脂糖凝膠電泳后回收大約2800bp的DN段。

1.2.3 土壤微生物宏基因組文庫的構建 取DNA酶切樣品4.5µl，酶切質粒pBluescript II SK(+) 3 µl，T4 DNA ligatase 0.5 µl，T4 DNA ligation Buffer 1 µl，混勻后l6℃放置4 h，4 ℃過夜。取連接液lO µl，加入100 µl感受態(tài)細胞，冰浴30min，42℃水浴60s，冰浴2min，加入890µl LB培養(yǎng)基，37℃、180r/min振蕩培養(yǎng)1h，對質粒進行復蘇培養(yǎng)。吸取培養(yǎng)物150µl均勻涂布到含氨卞的LB平板上，37℃過夜培養(yǎng)。挑取陽性克隆，并用甘油管進行保藏，以用于篩選[5]。

2 結果與分析

2.1 土壤宏基因組DNA檢測及酶切驗證

取5µl純化的宏基因組DNA進行瓊脂糖凝膠電泳，檢測其質量，結果如圖1顯示土壤總DNA大小約為15000bp。

M：DNA marker，1：Soil total DNA

圖1 土壤微生物總DNA

純化后的宏基因組DNA樣品用限制性內切酶PstⅠ和HindⅢ進行雙酶切，設置兩種不同DNA濃度和不同酶切時間。經過選擇，酶切45Min時DNA酶切質量較好，酶切結果如圖2?？芍苯佑糜诿嘎摲磻猍6]。

M：DNA marker，1：Soil total DNA，

Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ：products of restriction by PstⅠ and Hind Ⅲ

圖2 土壤微生物總DNA及酶切后DNA

將質粒pBluescript II SK(+)用相同酶進行雙酶切，反應45min后，酶切結果如圖3顯示，可直接用于酶聯反應。

圖3 酶切后的pBluescript II SK(+)

Fig.3 pBluescript II SK(+) by digestde

2.2 宏基因組文庫構建及檢測

將酶切后的土壤宏基因組樣品與pBluescript II SK(+)質粒進行連接[7]，然后轉化DH5a 感受態(tài)細胞，挑取陽性克隆即得到土壤宏基因組文庫[8]。本實驗總計從LB平板上挑取了350個陽性克隆。

3 討論

土壤是微生物的良好生長環(huán)境，土壤中含有大量我們沒有了解的基因。傳統的研究方法只能夠反映極少部分的微生物信息，并不能完全揭示土壤微生物的多樣性和豐富性。為了更加深入的研究番茄灰霉病病株根際土壤中微生物含有的基因分布情況，本實驗采用宏基因組學技術，從土壤中提取到DNA，純化后進行雙酶切，建立了宏基因組文庫，文庫中含有大量的未知灰霉病拮抗基因，從而為進一步研究和防治灰霉病提供了平臺，也對宏基因組技術在實際中的應用提供了一些參考。

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篇9

信息、生物、新材料三大前沿領域

信息、生物、新材料是21世紀前30年發(fā)展最快、最熱門的三大領域，它們集結了當今世界最強勢的研究力量。但在這些關系未來發(fā)展的關鍵領域中，我國許多核心技術仍依賴追蹤、模仿和引進國外技術，原始創(chuàng)新能力明顯不足。

從更寬的視野來看，不僅僅是這三個領域的發(fā)展需要高揚“自主創(chuàng)新”的信心與勇氣。實際上，整個中國科技正面臨著前所未有的發(fā)展壓力：對外要適應國際科技競爭的緊迫形勢，對內要滿足經濟社會發(fā)展進程中的重大戰(zhàn)略性需求。而原始創(chuàng)新能力和技術創(chuàng)新能力的薄弱，已成為當前和未來相當長時期內影響我國整體競爭力的極大障礙。

面向未來15年的《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要》即將，科技部等有關部門正在著手制定科技“十一五規(guī)劃”——關于中國科技“未來”的探討與關注，在最近一年多來達到了前所未有的程度。就是在這樣帶著幾分焦灼、幾分期待、幾分信心的探討氛圍中，“自主創(chuàng)新”成為人們關于中國科技發(fā)展的共識。

帶著這個共識，再來看中國科技發(fā)展面臨的“壓力”，在很大程度上已經變成了未來發(fā)展的重大機遇。未來10年，中國在這三大領域中最有可能實現自主創(chuàng)新的關鍵技術群究竟有哪些？有限的科技經費究竟應當投入到哪些突破口？

下一代移動通信技術

移動通信是人類社會發(fā)展中的一大奇跡。2004年12月，全球（蜂窩）移動通信用戶總數已達17億以上，超過已有百年發(fā)展歷史的固定通信用戶數。過去10年，移動通信技術完成了由第一代模擬通信技術向第二代數字通信技術的過渡，當前正處于由其巔峰狀態(tài)向第三代（3G）移動通信技術過渡的進程中。

目前，世界發(fā)達國家紛紛投入力量進行第三代及下一代移動通信標準、技術和產品的開發(fā)。

——3G移動通信：國際電信聯盟（ITU－T）批準為3G的三大標準分別是歐洲的WCDMA，美國高通公司的CDMA2000和中國大唐電信的TD－SCDMA。3G已在全球30多個國家開始商用。

——增強型3G（Enhanced3G）：為了克服3G技術不能很好支持流媒體等業(yè)務的不足，國際電信聯盟已在制定增強型3G技術標準。專家預測，增強型3G技術將進入商用。

——4G（或Beyond3G）：下一代移動通信即所謂超3G（以下統稱Beyond3G）技術的研究是國際上的熱點。Beyond3G具有更高的速率與更好的頻譜利用率。歐盟、日本、韓國等國家已開始4G框架的研究，預期Beyond3G技術可望在2010年后開始商用。

中國移動用戶總數已達3.34億，居世界第一，總體技術水平與國際同步，處于由第二代向第三代的過渡時期。我國3G移動通信技術已經具備了實現產業(yè)化的能力，我國大唐電信2000年5月提出的TD－SCDMA標準已成為國際電信聯盟正式采納的三大標準之一。此外，在國家“863”計劃的支持下，開展了Beyond3G技術的研究，預期該技術可望在2010年后開始商用。

Beyond3G技術對我國經濟社會發(fā)展和國防建設具有十分重要的意義。德爾菲專家調查統計結果顯示，我國研發(fā)水平比領先國家落后5年左右，通過自主開發(fā)或聯合開發(fā)，在未來5年可能形成自主知識產權。以華為、中興為代表的一批高技術通信設備制造業(yè)公司，在第三代移動通信設備（3G）等研發(fā)方面緊跟國際前沿，打破了國外公司對高技術通信設備的壟斷，開始參與國際通信標準的制定，開發(fā)具有自主知識產權的核心技術，具備了參與國際競爭的能力，具備實現技術和產業(yè)跨越式發(fā)展的契機。

中國下一代網絡體系

下一代網絡（NGN）泛指以IP為核心，同時可以支持語音、數據和多媒體業(yè)務的因特網、移動通信網絡和固定電話通信網絡的融合網絡。

世界各國和國際通信標準化組織都在積極開展下一代網絡的研究開發(fā)工作。國際電信聯盟電信標準化部門（ITU－T）、歐洲電信標準化協會（ETSI）、互聯網工程任務組（IETF）、第三代伙伴組織計劃（3GPP）等，都在致力于下一代網絡體系的研究。目前，美國、日本、韓國、新加坡以及歐盟都已啟動了下一代互聯網研究計劃，全面開展各項核心技術的研究和開發(fā)。

我國在下一代網絡的研究方面已取得了較大進展?！熬盼濉逼陂g，863計劃建成了“中國高速信息示范網”（CAINONET）、國家自然科學基金委支持的“中國高速互連研究試驗網NSFCNET”等重大項目，目前已開始基于NGN的軟交換技術在移動和多媒體通信中的應用研究。中興、華為等企業(yè)還推出了基于軟交換的NGN解決方案；在下一代互聯網研究上，中興、港灣網絡等推出的高端路由交換機，可應用于國家骨干IP網絡建設，以及大中型寬帶IP城域網核心骨干和匯聚。國內公司還開始自行設計高端分組交換定制ASIC芯片。我國已成為少數幾個能夠提供全系列數據通信設備的國家之一。

下一代網絡技術對促進我國高新技術的發(fā)展，以及對改造和提升我國傳統產業(yè)具有舉足輕重的作用，對國家安全至關重要。從總體上看，我國互聯網技術跟隨國外發(fā)展，在技術選擇上缺乏系統研究，走過一些彎路，至今與國外仍存在較大差距。無論網絡用戶規(guī)模、網絡應用、網絡技術或網絡產品都尚有很大的發(fā)展空間。從全局著眼，應不失時機地開展中國下一代網絡體系的研究、應用試驗、關鍵技術研究和產品開發(fā)。不能像第一代互聯網那樣，技術、標準都是外國的，給國家安全造成隱患。

納米級芯片技術

當前，集成電路的發(fā)展仍遵循“摩爾定律”，即其集成度和產品性能每18個月增加一倍，按照器件特征尺寸縮小、硅片尺寸增加、芯片集成度提高和設計技術優(yōu)化的途徑繼續(xù)發(fā)展。

自上世紀90年代以來，全球集成電路制造技術升級換代速度加快。當前國際上CMOS集成電路大規(guī)模生產的主流技術是130nm，英特爾等部分技術先進的芯片制造公司已在用90nm進行高性能芯片生產。2005年，美國AMD公司已開始量產90nm的高性能芯片，國際上對65nm技術的開發(fā)也已成功。伴隨130nm到90nm技術的升級，考慮到擴大生產規(guī)模和降低成本，大多數公司將使用12英寸替代8英寸硅基片，這也必將帶來半導體設備的大量更新。

近年來我國一些先進集成電路制造公司的崛起，使國內集成電路制造工藝技術與國際先進水平的差距有了顯著的縮小，但整體水平仍與先進國家相差2～3代。目前，我國集成電路設計公司年設計能力已超過500種，主流設計水平達到180nm，130nm技術正在開發(fā)中，90nm技術的研發(fā)也開始著手進行。從產業(yè)發(fā)展看，我國集成電路已初步形成由十多家芯片生產骨干企業(yè)、十多家重點封裝廠、二十多家初具規(guī)模的設計公司、若干家關鍵材料及專用設備儀器制造廠組成的產業(yè)群體，設計、芯片制造、封裝三業(yè)并舉的蓬勃發(fā)展態(tài)勢。以中科院計算所為代表的研究機構和企業(yè)在CPU研發(fā)方面所取得的新進展，標志著我國集成電路設計具有較強能力，與國際先進水平的差距進一步縮小。目前我國芯片業(yè)大多集中在低端的交通、通信、銀行、信息管理、石油、勞動保障、身份識別、防偽等領域，IC卡芯片所占比重一直占據芯片總體市場的20％左右。

世界第一顆0.13微米工藝TD－SCDMA3G手機核心芯片10月9日在重慶問世

今后的IC是納米制造技術的時代，而納米級芯片技術是我國趕超國際的關鍵，它的成功將會是我國IC工業(yè)發(fā)展史上的重要里程碑和持續(xù)發(fā)展的動力，專家認為應優(yōu)先發(fā)展。

中文信息處理技術

包括漢字和少數民族文字在內的中文信息處理技術，是漢語言學和計算機科學技術的融合，是一門與語言學、計算機科學、心理學、數學、控制論、信息論、聲學、自動化技術等多種學科相聯系的邊緣交叉性學科。

隨著互聯網的發(fā)展，中文信息處理技術已滲透到社會生活的各個方面。1994年，微軟開始進入中文軟件市場，微軟的WORD把國產WPS擠出了市場，繼而Windows中文版又把國產中文之星擠垮。微軟憑借其強大的優(yōu)勢地位，使國產的中文信息處理軟件舉步維艱。中文版的Windows、Office等占據了大部分的中文軟件市場，使中文信息處理逐漸喪失了其特殊地位。

經過二三十年的努力，我國的中文信息處理，包括中文的編碼、字型、輸入、顯示、輸出等的基本處理技術已經實用化，目前正在逐漸擺脫“字處理”階段，處于向更高級階段快速發(fā)展的時期。包括中文的文字識別機和手寫文字識別、語音合成、語音識別、語言理解和智能接口等技術的研究已獲得進展。中文的全文檢索、內容管理、智能搜索、中文和其他文字之間的機器翻譯等技術也正在開發(fā)、研制，并取得了較大進展，涌現了聯想、方正、四通、漢王、華建等公司。

隨著中國加入WTO與世界各國交流的逐漸擴大以及網絡信息時代的來臨，中文信息處理技術越發(fā)顯得重要，其自動化水平的提高，將大大促進我國科技、國民經濟和社會發(fā)展，同時使中華民族的文化在信息時代得到新的發(fā)展。未來無疑應當加強中文信息處理技術的研發(fā)投入與政策傾斜。

人類功能基因組學研究

20世紀末啟動的人類基因組計劃被公認為生命科學發(fā)展史上的里程碑，其規(guī)模和意義超過了曼哈頓原子彈計劃和阿波羅登月計劃。隨著人類基因組、水稻基因組以及其他重要微生物等50多種生物基因組全序列測定工作的完成，國際基因組研究進入到功能基因組學新階段。

功能基因組學已成為21世紀國際研究的前沿，代表基因分析的新階段。它是利用結構基因組所提供的信息和產物，發(fā)展和應用新的實驗手段，通過在基因組或系統水平上全面分析基因的功能，使生物學研究從對單一基因或蛋白質的研究轉向多個基因或蛋白質同時進行系統的研究，是在基因組靜態(tài)的堿基序列弄清楚之后轉入對基因組動態(tài)的生物學功能學研究。從1997年迄今已發(fā)表的有關功能基因組學的論文數以千計，其中不少發(fā)表在《細胞》《自然》《科學》等國際著名刊物上。

目前功能基因組研究的重點集中在四個方面：一是基因測序技術研究。預計今后幾年內，測序技術將繼續(xù)發(fā)展，特別是有一些重要的改進將直接用于功能基因組的研究；二是單核苷多態(tài)性（SNP）以及在此基礎上建立的SNP單體型研究；三是基因組有序表達的規(guī)律研究。主要包括基因的深入鑒定、基因表達與轉錄組研究、蛋白和蛋白質組研究、代謝網絡和代謝分子研究、基因表達調控研究等；四是計算生物學和系統生物學研究。

近幾年來，在國家“863”計劃、國家重大科技專項等的資助下，我國功能基因組學研究取得了一系列進展。中華民族占世界人口的1／5，有豐富的遺傳疾病家系資源，這是我國發(fā)展功能基因組研究的有利因素?！笆濉逼陂g，我國參與國際蛋白質組計劃、國際人類基因組單體型圖計劃，高質量按時完成了項目中所承擔的21號染色體區(qū)域的任務，建立并完善了中華民族基因組和重要疾病相關基因SNPs及其單倍型的數據庫的建設，在國際一流雜志上發(fā)表了一批高水平學術論文，申報了一批國家專利，收集、保存了一批寶貴的遺傳資源，并初步建立了遺傳資源收集網絡和資源信息庫的采集管理系統，組建了一批國家級基地，培養(yǎng)了一支隊伍，建立了一批技術平臺。但總體而言，我國在功能基因組研究及應用方面的原始創(chuàng)新成果數量較少，還不能為醫(yī)藥生物技術產業(yè)的發(fā)展提供足夠的知識和產品。

未來研究重點包括：

——功能基因組研究。重點開展植物功能基因組研究、人類功能基因組研究和重要病原微生物及特殊微生物功能基因組研究；

——蛋白質組學研究。蛋白質組學是一個新生領域，目前還處于初期發(fā)展階段，仍有許多困難有待克服。我國應選擇具有特色的領域開展研究；

——生物信息技術。我國的研究重點應集中在生物信息數據庫的構建、生物信息的開發(fā)、加工、利用及生物信息并行處理方面；

——生物芯片技術及產品。通過微加工技術和微電子技術在固體芯片表面構建的微型生物化學分析系統，以實現對細胞、蛋白質、DNA以及其他生物組分的準確、快速、大信息量的檢測。常用的生物芯片包括基因芯片、蛋白質芯片、生化反應芯片和樣品制備芯片等。生物芯片的主要特點是高通量、微型化和自動化。我國生物芯片研究緊跟國際前沿，它將對我國生命科學研究、醫(yī)學診斷、新藥篩選具有革命性的推動作用，也將對我國人口素質、農業(yè)發(fā)展、環(huán)境保護等作出巨大的貢獻。

專家認為，我國人類功能基因組學研究的研發(fā)水平比領先國家落后5年左右，若能高度重視，充分利用我國已有的技術和資源優(yōu)勢，未來10年我國可能實現人類功能基因組學研究的跨越發(fā)展。

蛋白質組學研究

隨著被譽為解讀人類生命“天書”的人類基因組計劃的成功實施，生命科學的戰(zhàn)略重點轉移到以闡明人類基因組整體功能為目標的功能基因組學上。蛋白質作為生命活動的“執(zhí)行者”，自然成為新的研究焦點。以研究一種細胞、組織或完整生物體所擁有的全套蛋白質為特征的蛋白質組學自然就成為功能基因組學中的“中流砥柱”，構成了功能基因組學研究的戰(zhàn)略制高點。

目前蛋白質組學的主要內容是建立和發(fā)展蛋白質組研究技術方法，進行蛋白質組分析。為了保證分析過程的精確性和重復性，大規(guī)模樣品處理機器人也被應用到該領域。整個研究過程包括樣品處理、蛋白質的分離、蛋白質豐度分析、蛋白質鑒定等步驟。

附圖

自1995年蛋白質組一詞問世到現在，蛋白質組學研究得到了突飛猛進的發(fā)展。我國的蛋白質組研究也在迅速開展，并取得了許多有意義的成果，中國科學家已經在重大疾病如肝癌，比較蛋白質組學的研究等方面取得了重要成就，在“973”計劃的資助下，我國已經開始了二維電泳蛋白組分離研究、圖像分析技術和蛋白質組鑒定質譜技術研究等。

如何抓住國際上蛋白質組學研究剛剛啟動的時機，迅速地進入到蛋白質組學研究的國際前沿，是擺在我國生命科學研究發(fā)展方向上的一個重要課題。

目前我國在該領域的研發(fā)基礎較好，只比先進國家落后5年左右。蛋白質組學屬科學前沿，專家建議結合我國現行的基因組研究及其他有我國特色或優(yōu)勢的領域開展研究，不要重復或追隨國際已有的工作，而應走自己的路，未來10年內有可能取得重大科學突破。

生物制藥技術

生物制藥被稱為生物技術的“第一次浪潮”，其誘人前景引起了全世界各國政府、科技界、企業(yè)界的高度關注。

在過去的30年間，全球生物技術取得了令人矚目的成就。據美國著名咨詢機構安永公司2004年和2005年發(fā)表的第十八和第十九次全球生物技術年度報告分析，2003年全球生物技術產業(yè)營收達410億美元。目前已有190余種生物技術產品獲準上市，激發(fā)起投資者對生物技術股與融資的興趣。

近20年來，我國醫(yī)藥生物技術產業(yè)取得了長足的進步，據《中國生物技術發(fā)展報告2004》統計，我國已有25種基因工程藥物和基因工程疫苗，具有自主知識產權的上市藥物達9種，重組人ω－干擾素噴鼻劑2003年4月獲得國家臨床研究批文，可用于較大規(guī)模高危人群的預防。但總體上與世界先進水平相比還存在很大的差距，醫(yī)藥生物技術產品的銷售收入僅占醫(yī)藥工業(yè)總銷售額的7.5％左右。

為加快我國生物制藥技術的發(fā)展，今后的研究開發(fā)重點是：

——生物技術藥物（包括疫苗）及制備技術。圍繞危害人民健康的神經系統、免疫系統、內分泌系統和腫瘤等重大疾病和疑難病癥的防治與診斷，應用基因工程、細胞工程、發(fā)酵工程和酶工程等技術，開發(fā)單克隆抗體、基因工程藥物、反義藥物、基因治療藥物、可溶性蛋白質藥物和基因工程疫苗，拓寬醫(yī)藥新產品領域；

——高通量篩選技術。目前，國外許多制藥公司已把高通量篩選作為發(fā)現先導化合物的主要手段。典型的高通量篩選模式為每次篩選1000個化合物，而超高通量篩選可每天篩選10萬多個化合物。隨著分析容量的增大，分析檢測技術、液體處理及自動化、連續(xù)流動以及信息處理將成為未來高通量篩選技術研究的重點；

——天然藥物原料制備。目前，已經發(fā)現人類患有3萬多種疾病，其中1／3靠對癥治療，極少數人能夠治愈，而大多數人缺乏有效的治療藥物。以往多用合成藥物，隨著科技的進步，人們自我保健意識增強，對天然藥物的追求與日俱增。當前世界各國都在加強天然藥物的研發(fā)。

生物信息學研究

在生命科學的研究中，以計算機為工具對生物信息進行儲存、檢索和分析，對基因組研究相關生物信息獲取、加工、儲存、分配、分析和解釋——上世紀80年代一經產生，生物信息學就得到了迅猛發(fā)展。其研究一方面是對海量數據的收集、整理與服務；另一方面是利用這些數據，從中發(fā)現新的規(guī)律。

具體地講，生物信息學是把基因組DNA序列信息分析作為源頭，找到基因組序列中代表蛋白質和RNA基因的編碼區(qū)；同時，闡明基因組中大量存在的非編碼區(qū)的信息實質，破譯隱藏在DNA序列中的遺傳語言規(guī)律；在此基礎上，歸納、整理與基因組遺傳信息釋放及其調控相關的轉錄譜和蛋白質譜的數據，從而認識代謝、發(fā)育、分化、進化的規(guī)律。另外生物信息學還利用基因組中編碼區(qū)的信息進行蛋白質空間結構的模擬和蛋白質功能的預測，并將此類信息與生物體和生命過程的生理生化信息相結合，闡明其分子機理，最終進行蛋白質、核酸的分子設計、藥物設計和個體化的醫(yī)療保健設計。

生物信息學的發(fā)展已經將基因組信息學、蛋白質的結構計算與模擬以及藥物設計有機地連接在一起，它將導致生物學、物理學、數學、計算機科學等多種科學文化的融合，造就一批新的交叉學科。

科學家們普遍相信，本世紀最初的若干年是人類基因組研究取得輝煌成果的時代，也是生物信息學蓬勃發(fā)展的時代。據預測，到2005年生物信息的全球市場價值將達到400億美元。

我國生物信息學研究起步較早。20世紀80年代末，國內學者就在《自然》上報道了免疫球蛋白基因超家族計算機分析的工作。目前，多家大學和研究機構也相繼成立了生物信息中心或研究所，各種原始數據庫、鏡像數據庫和二級數據庫也已經逐步建立，同時我國還建立了相關的工作站和網絡服務器，實現了與國際主要基因組數據庫及研究中心的網絡連接，開發(fā)了用于核酸、蛋白結構、功能分析的計算工具以及蛋白質三維結構預測、并行化的高通量基因拼接和基于群論方法開發(fā)的基因預測等多種軟件。中國學者還運用自主開發(fā)的電腦克隆程序，開展了大規(guī)模EST數據分析，建立了一系列基因組序列分析新算法和新技術，并在國內外著名科學雜志上發(fā)表了一系列論文，取得了引人注目的進展，尤其在人類基因組基因數目的預測上獲得了與目前的實驗事實相當吻合的結果，在國際上獲得普遍認可。

農作物新品種培育技術

最近幾年，農業(yè)生物技術的發(fā)展對農業(yè)產業(yè)結構調整產生的巨大影響，已引起各國政府和科學家的高度重視。農業(yè)生物技術領域研究中最活躍的是育種技術——應用現代分子生物學和細胞生物學技術進行品種改良，創(chuàng)造更加適合人類需要的新物種，獲得高產、優(yōu)質、抗病蟲害新品種。這使得新品種層出不窮，品種在農業(yè)增產中的貢獻率將由現在的30％提高到50％。國際水稻研究所已經培育出每公頃7500公斤的超級水稻，非洲培育出增產10倍的超級木薯。

我國該領域的基礎研究和高技術研究取得了一批創(chuàng)新成果：如植物轉基因技術、細胞培育技術、秈稻的全基因組測序、花粉管通道轉基因方法等，使研制具有自主知識產權的轉基因農作物新品種成為現實和可能。目前，已培育出畝產達到807.4公斤的超級雜交稻；2004年轉基因抗蟲棉的種植面積已占全國棉花種植面積的50％左右；利用細胞工程技術培育的抗白粉病、赤霉病和黃矮病等小麥新品種已累計推廣1100多萬畝；植物組織培養(yǎng)和快繁脫毒技術在馬鈴薯、甘蔗、花卉生產中發(fā)揮了重要的作用。

專家認為，我國農作物新品種培育的研發(fā)基礎較好，整體科研技術與國外處于同等水平，只要充分利用資源，發(fā)揮優(yōu)勢，很可能在該領域取得突破。

納米材料與納米技術

納米科技是上世紀末才逐步發(fā)展起來的新興科學領域，它的迅猛發(fā)展將在21世紀促使幾乎所有工業(yè)領域產生一場革命性的變化。納米材料是未來社會發(fā)展極為重要的物質基礎，許多科技新領域的突破迫切需要納米材料和納米科技支撐，傳統產業(yè)的技術提升也急需納米材料和技術的支持。

近年來，科技強國在該領域均取得了相當重要的進展。

在納米材料的制備與合成方面，美國科學家利用超高密度晶格和電路制作的新方法，獲得直徑8nm、線寬16nm的鉑納米線；法國科學家利用粉末冶金制成了具有完美彈塑性的純納米晶體銅，實現了對納米結構生長過程中的形狀、尺寸、生長模式和排序的原位、實時監(jiān)測；德國科學家巧妙地利用交流電介電泳技術，將金屬與半導體單壁碳納米管成功分離；日本用單層碳納米管與有機熔鹽制成高度導電的聚合物納米管復合材料。

在納米生物醫(yī)學器件方面，科學家用特定的蛋白質或化合物取代用硅納米線制成場效應晶體管的柵極用以診斷前列腺癌、直腸癌等疾病，成百倍地提高了診斷的靈敏度。另外，納米技術在醫(yī)學應用、納米電子學、納米加工、納米器件等方面也有新進展。與此同時，國外大企業(yè)紛紛介入，推動了納米技術產業(yè)化的進程。

當前納米材料研究的趨勢是，由隨機合成過渡到可控合成；由納米單元的制備，通過集成和組裝制備具有納米結構的宏觀試樣；由性能的隨機探索發(fā)展到按照應用的需要制備具有特殊性能的納米材料。

納米材料和技術很可能在以下四個領域的應用上有所突破：一是IT產業(yè)（芯片、網絡通訊和納米器件）；二是在生物醫(yī)藥領域應用納米生物傳感的早期診斷和治療，到2010年將給人類帶來新的福音；三是在顯示和照明領域的應用已有新的進展，納米光纖、納米微電極等已產生極大影響；四是納米材料技術與生物技術相結合，在基因修復和標記各種蛋白酶等方面蘊育新的突破，預計2010年納米技術對國際GDP的貢獻將超過2萬億美元。

我國納米材料研究起步較早，基礎較好，整體科研水平與先進國家相比處于同等水平，部分技術落后5年左右。目前有300多個從事納米材料基礎研究和應用的研究單位，并在納米材料研究上取得了一批重要成果，引起了國際上的廣泛關注。據英國有關權威機構提供的調查顯示，我國納米專利申請件數排名世界第三位。

國內目前已建成100多條納米材料生產線，產品質量大都達到或接近國際水平。與發(fā)達國家相比，我國的差距一是在納米材料制備與合成方面尚處于粗放階段，缺乏應用目標的牽引，集成不夠；二是納米材料計量、測量和表征技術明顯落后于國外，對標準試樣和標準方法的建立重視不夠，對表征手段的建立投資不足；三是納米材料的基礎研究、應用研究和開發(fā)研究出現脫節(jié)，納米材料研究缺乏針對性；四是學科交叉、技術集成不夠。

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信息技術正在發(fā)生結構性變革

目前，信息技術正在發(fā)生結構性的變革，在信息器件向高速化、微型化、一體化和網絡化發(fā)展的同時，軟件和信息服務成為發(fā)展重點。大規(guī)模集成電路正快速向系統芯片發(fā)展；移動通信技術正在向第三代、第四展，將提供更優(yōu)質、更快速、更安全的服務，并帶來巨大的經濟利益；電信網、計算機網和有線電視網三網融合趨勢進一步加快，無線網絡成為世界關注的重點；全球化的信息網絡將像電力、電話一樣為社會公眾提供各種信息服務，越來越深刻地改變著人們的學習、工作和生活方式，也將對產業(yè)結構調整產生重大影響。

微電子技術、計算機技術、軟件技術、通信技術、網絡技術等領域的發(fā)展方興未艾，極有可能引發(fā)新一輪產業(yè)革命。

大顯神通的新材料

高性能結構材料是具有高比強度、高比剛度、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損的材料，對支撐交通運輸、能源動力、電子信息、航空航天以及國家重大工程起著關鍵性作用。

新型功能材料是一大類具有特殊電、磁、光、聲、熱、力、化學以及生物功能的材料，是信息技術、生物技術、能源技術和國防建設的重要基礎材料。當前國際上功能材料及其應用技術正面臨新的突破，諸如信息功能材料、超導材料、生物醫(yī)用材料、能源材料、生態(tài)環(huán)境材料及其材料的分子、原子設計正處于日新月異的發(fā)展之中。

篇10

“營養(yǎng)液、白蛋白、血漿、鮮血一滴滴一瓶瓶，日復一日年復一年地流進他的體內，可是身體仍然不可抑止地衰竭，每一根神經都異常地敏感和脆弱，每一個細胞都奄奄一息……”

“精準”一直是醫(yī)者孜孜以求的目標。但不得不承認，醫(yī)學是一門非常復雜的學科，醫(yī)學上仍有很多未被攻克的難題。而醫(yī)生在診斷和治療的過程中，過度診斷和過度治療、無效治療及有害治療等問題如噩夢一般困擾著醫(yī)生和病人。發(fā)展精準醫(yī)學不僅能推動醫(yī)療的進步，或許還能幫助人們跨越醫(yī)患矛盾的鴻溝。

政策利好下的精準醫(yī)學

精準醫(yī)學代表著醫(yī)學科學技術發(fā)展的前沿方向，歐美等國都在積極布局精準醫(yī)學計劃。

為了加快突破重大疾病防控技術，占據未來醫(yī)學及相關產業(yè)發(fā)展主導權，打造中國生命健康產業(yè)發(fā)展的新驅動力，2015年中國啟動了精準醫(yī)學計劃。

2016年3月，科技部的《國家重點研發(fā)計劃精準醫(yī)學研究等重點專項2016年度項目申報指南的通知》，精準醫(yī)學研究被列為2016年優(yōu)先啟動的重點專項之一，并正式進入實施階段。

精準醫(yī)學研究專項主要部署新一代臨床用生命組學技術研發(fā)，大規(guī)模人群隊列研究，精準醫(yī)學大數據的資源整合、存儲、利用與共享平臺建設，疾病防診治方案的精準化研究，精準醫(yī)學集成應用示范體系建設等5個任務，旨在為提升人口健康水平、減少無效和過度醫(yī)療、避免有害醫(yī)療、遏制醫(yī)療費用支出快速增長提供科技支撐，使精準醫(yī)學成為經濟社會發(fā)展新的增長點。

此外，2016年7月28日，精準醫(yī)學被列入《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》重點部署任務之一。

一系列政策利好，精準醫(yī)學引起了國內學術界、醫(yī)療界、資本界的極大重視。

從人類基因組計劃到精準醫(yī)學的過渡

說到精準醫(yī)學，繞不開人類基因組計劃。上個世紀90年代初啟動的人類基因組計劃，被譽為生命科學的“登月計劃”。歷時十年，耗費約30億美元。最終以科學家宣布完成人類基因組草圖的繪制工作落下帷幕。這一切的起因是為了“理解腫瘤”，卻開啟了基因測序技術研究的序幕。

基因測序是一種新型基因檢測技術，能夠從血液或唾液中分析測定基因全序列，預測罹患多種疾病的可能性。2013年5月，有著家族癌癥史的女星安吉麗娜?朱莉通過基因測序，發(fā)現乳腺癌高風險后切除乳腺，這項技術也引發(fā)了世界范圍內的關注。而隨著基因測序技術的不斷成熟，成本的不斷降低，精準醫(yī)學計劃的大幕也由此拉開。

對基因組的解讀仍是待解之謎

基因測序是精準醫(yī)學的基礎環(huán)節(jié)之一，但不是精準醫(yī)學的全部。

復旦大學生物醫(yī)學研究院劉雷教授告訴《經濟》記者，由于疾病的復雜性，過去大眾化的診療方案往往不準確。通過基因測序可將疾病的分類更細致，并針對患者的個人情況、遺傳背景制定更準確的診療方案。中醫(yī)理論中的“同病異治”也蘊含著這一道理。過去醫(yī)生看病只停留在細胞層面，“其實這種分類很粗糙”。如今我們可以觀察疾病在分子層面上的變化。“通過基因測序可檢測出哪個基因出了問題，不同基因用藥也不同，可以提高用藥效率?！?/p>

很多臨床醫(yī)生認為，疾病尤其是癌癥的早期發(fā)現比晚期的精準治療更有意義。

首都醫(yī)科大學肺癌診療中心主任支修益告訴《經濟》記者，30年前，經臨床癥狀確診為晚期癌癥患者超過85%，他們直接失去了外科手術的機會。如今省會城市的晚期肺癌患者已降至60%-70%，而地縣級以下地區(qū)的晚期患者仍在70%-80%之間?！坝纱丝梢?，我國在癌癥早期診斷方面仍有很大缺陷，應予以重視?！?/p>

如果通過基因檢測、液體活檢等技術提前鎖定癌癥高發(fā)地區(qū)和高危人群，“一旦發(fā)現早期肺癌，可以通過現有的技術治愈腫瘤，不必讓患者毫無尊嚴地經受放療、化療，也不必因肺癌而死亡。”

支修益表示，吸煙、霧霾、廚房油煙、裝修材料、愛生悶氣等“五氣纏身”的人是肺癌的高發(fā)人群。相關性并不意味著它們互為因果關系。譬如，當發(fā)現患者的肺部有陰影時，到底哪些人需要進行醫(yī)療干預？哪些是外科手術后的高危人群？哪些是化療后注定失敗的人群等，仍需要通過對基因組學的研究、解讀獲得答案。

從基因測序的技術來看，第二代測序技術不僅大大地減低了基因測序成本，也大幅提高了測序速度?！跋啾鹊谝粋€基因組花費了上億美元的測序成本，如今檢測一個人的基因組大約需要1000美元。”劉雷認為，目前來看基因測序已不是問題，但我們并不清楚這些基因所代表的意義和功能。我們對基因的了解只是冰山一角，甚至不到10%?！叭祟惖幕蚪M像一本書，但是我們還無法讀懂”。因而，對基因組的解讀仍是待解之題。

清華大學生命科學學院教授孟安明表示，精準醫(yī)療的前提是我們對疾病相關的基因作用機制有了深入了解。人類約有兩萬個基因，我們對它卻知之甚少?！澳壳皝砜矗斍熬珳梳t(yī)學能做的十分有限，精準只是針對有限的疾病，而且并非十分可靠，但它的確是未來的發(fā)展方向?！?/p>

基因產業(yè)發(fā)展遇瓶頸

近年來，隨著基因測序技術不斷突破，基因產業(yè)的發(fā)展也漸入佳境。

在第三屆全國功能基因組學學術峰會上，北京百邁客生物科技有限公司總裁鄭洪坤告訴《經濟》記者，國外Illumina、Life Tech、Roche等基因測序儀、試劑的制造商在基因產業(yè)上游形成壟斷局面，“其他企業(yè)在上游的生存空間相對較小。”

中游為基因測序服務領域，也被稱為“測序工廠”，企業(yè)從上游買來測序儀、試劑為機構和個人提供測序數據和測序服務，“由于沒什么技術門檻，中游基本處于“紅海”狀態(tài)，是整個產業(yè)鏈價值最低的一環(huán)”，凱風創(chuàng)投管理合伙人黃昕告訴記者。

鄭洪坤表示，下游是基因解讀和挖掘的環(huán)節(jié)。隨著中游呈現爆發(fā)式的增長，基因測序成本的降低，也產生了大量的基因數據。“但基因數據背后的價值，是大家面臨的一個難題?！蹦壳皩虼髷祿诰?、技術儲備，以及人才儲備等相對短缺，“這是一個偏藍海的市場”。

“未來基因測序的競爭優(yōu)勢體現在對基因數據的解讀上，而不在于測速有多快?！眲⒗字赋觯瑢虼髷祿姆治龊徒庾x是當前國內外基因產業(yè)面臨的最大瓶頸。

健康醫(yī)療大數據共享難題有待破解

據了解，美國的“精準醫(yī)療”計劃將收集超過100萬個美國人的健康信息和遺傳數據，以用于靶向藥物的研發(fā)。大規(guī)模人群隊列研究也是中國精準醫(yī)學計劃的重點項目之一，而“百萬級自然人群國家大型健康隊列研究”是其中的分項。

可以說，健康醫(yī)療大數據是精準醫(yī)療的另一個基礎環(huán)節(jié)，它由基因組學數據、臨床數據、表型數據、居民生活方式數據，以及環(huán)境等其他數據構成。南通大學醫(yī)學信息學系主任、數字醫(yī)學研究所所長董建成告訴《經濟》記者，表型是指個體形態(tài)、功能等各方面的表現，如身高、膚色、血型、酶活力、藥物耐受力乃至性格等。環(huán)境是指大氣污染、土壤污染、食品安全等環(huán)境因素對人體的影響。

值得注意的是，個人生活方式的數據，也越來越受到關注?！霸絹碓蕉嗟娜苏J識到吸煙、飲酒、不良飲食習慣對身體的危害，也意識到在飲食中限鹽、限油可以降低患病幾率。”

董建成表示，精準醫(yī)學的內涵是在大樣本獲得疾病分子機制的知識體系基礎上，以生物醫(yī)學數據特別是生命組學數據為依據，根據患者個體在基因型、表型、環(huán)境、生活方式等各方面的特異性，應用現代遺傳學、分子影像學、生物信息學和臨床醫(yī)學等方法與手段，制定個性化的精準預防、精準診斷和精準治療方案?！搬t(yī)生只有在獲得了真正的健康醫(yī)療大數據的基礎上，其預防、診斷和治療方案才能更加精準。”劉雷指出，精準醫(yī)學將產生海量數據，而精準醫(yī)學的應用也將依賴于對數據和信息的深度、準確分析。

從2009年，我國開始建立社區(qū)健康檔案，采集了社區(qū)的健康醫(yī)療數據，以及有限的生活方式數據。醫(yī)院的臨床數據仍保存在各家醫(yī)院之中，與基因組數據的交互較少。從目前來看，我國的健康醫(yī)療大數據資源較為分散?！按髷祿Y源難以共享是當前最大的問題。”現在每個人的臨床數據、社區(qū)數據及基因數據難以有效整合。然而，只有實現了數據共享，才能通過大數據的技術將它們進行分析、解讀，應用到臨床實踐中，幫助醫(yī)生提高醫(yī)療質量，減少醫(yī)療差錯。

2016年6月24日，國務院的《關于促進和規(guī)范健康醫(yī)療大數據應用發(fā)展的指導意見》指出，到2017年底，實現國家和省級人口健康信息平臺以及全國藥品招標采購業(yè)務應用平臺互聯互通，基本形成跨部門健康醫(yī)療數據資源共享共用格局。到2020年，建成國家醫(yī)療衛(wèi)生信息分級開放應用平臺，實現與人口、法人、空間地理等基礎數據資源跨部門、跨區(qū)域共享，醫(yī)療、醫(yī)藥、醫(yī)保和健康各相關領域數據融合應用取得明顯成效?！暗悄壳翱蒲腥藛T無法從任何一家醫(yī)院調出數據進行研究，要實現數據共享，我們還有很長的路要走。”董建成指出，未來隨著健康醫(yī)療大數據的互聯互通，處理大數據的技術和方法愈來愈重要，相關的人才培養(yǎng)及相關技術的研究應予以重視。

據第四次全國城鄉(xiāng)居民健康素養(yǎng)監(jiān)測結果顯示，2014年中國居民健康素養(yǎng)水平為9.79%，比2013年的9.48%提高0.31個百分點，比2012年的8.80%提高0.99個百分點，據此估計，全國15-69歲的人群中，具備健康素養(yǎng)的人數約為1.01億。董建成告訴記者，隨著百姓健康素養(yǎng)的不斷提高，他們認識到并非所有的疾病都能夠治愈，我們還有很多醫(yī)學難題尚待攻破，“不僅可以解決當前愈演愈烈的醫(yī)患矛盾，還能提升他們的健康水平?！?/p>

知識庫助力大數據解讀

基因組學數據尚待解讀，臨床數據與基因組學數據無法有效整合等問題，導致醫(yī)療健康大數據無法應用到臨床實踐中。劉雷認為，精準醫(yī)療知識庫的構建能夠解決這一瓶頸。

2016年10月，由劉雷負責的“疾病研究精準醫(yī)學知識庫構建”正式啟動，這是精準醫(yī)學研究的重點項目之一。劉雷告訴記者，目前世界上缺少較為完善的精準醫(yī)學知識庫。他希望通過5年時間做成領先國外的精準醫(yī)療知識庫，填補國內精準醫(yī)學知識庫領域的空白。知識庫將為科研人員從海量信息中高效準確地找到相關的知識開展研究，幫助臨床醫(yī)生通過診斷結果精準地判斷疾病類型，尋找最佳治療方案?！斑@是精準醫(yī)學的關鍵環(huán)節(jié)?！?/p>

劉雷認為，對基因組學數據的解讀是一個限速步驟。如果沒有完善的精準醫(yī)學知識庫便制約了解讀基因組的速度。我們可以在一天之內讀出很多人的基因組，卻無法知曉它代表的意義、基因突變代表的意義，以及藥物與疾病之間的關系?！拔覀冊谶@方面的解讀很慢，需要查找散落在各地的數據庫，然后通過查找文獻，再進行解讀。”精準醫(yī)學知識庫就是加快對基因組解讀的速度。將基因檢測的結果通過知識庫解讀出來，甚至形成報告，對科研、診療都是一種支撐。一旦把限速步驟拿掉，會提高精準醫(yī)學的效率。

精準醫(yī)療投資虛火過旺

未來精準醫(yī)療產業(yè)的發(fā)展?jié)摿薮?，劉雷對此十分樂觀。

據火石創(chuàng)造統計數據顯示，國內精準醫(yī)療相關的企業(yè)數量約370家。從2010年開始關注國內精準醫(yī)療領域的黃昕認為，精準醫(yī)療仍處于發(fā)展初期。但是創(chuàng)業(yè)者和資本的蜂擁而至，尤其是在臨床應用領域，當前精準醫(yī)療有些虛火過旺。

“相比國外，我國的臨床數據資源更豐富，每家醫(yī)療機構病人的數量眾多?！秉S昕告訴記者，但從國家在精準醫(yī)療的整體構架來看，缺乏完善的生態(tài)體系的支持?！安还苁强蒲袡C構還是企業(yè)都在單打獨斗，沒有良好的生態(tài)環(huán)境促進整個行業(yè)的成長?！?/p>