基因芯片范文10篇

时间:2023-03-20 05:27:37

基因芯片

基因芯片范文篇1

【关键词】中医证候基因芯片生命科学

近年生命科学最热门的三大领域是基因组研究、细胞凋亡和细胞信号转导。相应地也有三大生物技术给予支持,这就是DNA测序、PCR技术和生物芯片技术。自1991年美国加州旧金山Affymetrix公司创造了世界上第一块DNA芯片、1995年Stanford大学发表第一篇基因表达芯片文章以来,基因芯片技术已广泛地被用于基因功能的研究[1]。基因芯片是生物芯片中应用最广泛、技术最成熟的分支,又叫DNA芯片、DNA微阵列,其是在面积不大的基片表面上以点阵的方式有序排列一系列固定于一定位置的可寻址的识别分子(DNA和RN段),并以此作为探针,在一定条件下与样品待测的靶基因片段进行结合或反应,反应结果用同位素法、化学发光法或酶标法显示,然后用精密的扫描仪扫描记录,通过计算机软件分析,综合可读信息,最终实现对靶基因的存在、含量及变异等信息的快速检测。

1中医证候及其证候基因组

辨证论治是中医学理论的特点之一,论治取决于辨证。中医的“证”是生命物质在疾病过程中具有时相性的本质反映。“候”的原意则是用以说明事物变化的情状,即所谓的疾病的临床表现。由于中医学对于疾病的认识侧重于整体、宏观、司外揣内,重视疾病某阶段机体的整体状态,辨证论治也即是通过对疾病表现在外的征象,进而推测演绎疾病的病因、病性和病位,由此归纳出证的概念[2]。用现代科技研究中医“证候”是中医研究的重要课题,证候病机及其与疾病和方剂的相关性是证候研究的重要科学问题[3]。中医证候是中医药研究的核心,“证候”本质的研究是中医现代化研究的热点和难点,如能获得突破性进展,必将使中医理论研究取得质的飞跃。应用现代医学理论和分子生物学技术阐明中医“证候”本质是实现中医药现代化的基础和关键,具有重大科学意义。中医“证候”本质研究虽经历几十年至今未能实质性突破,其根本原因在于以前没有一种像基因芯片那样十分有效地研究手段能同时检测许多机体、组织和细胞的变化,并比较变化以识别其规律[4]。中医证候的现代研究从以症状、疾病、组织、细胞等为主体,逐渐发展至分子水平、基因水平,并已由单个基因向多基因,由个别基因向基因组发展,由个别基因研究积累到研究基因表达谱,当今在引入基因芯片技术后,建立起证候的功能基因组表达谱[5],旨在寻找一些与证候相关的基因,然后根据这些基因与证候的关系密切程度用于证候的基因诊断和疗效评价[6]。从中医理论看,证候的形成是由先天的体质因素和后天的环境因素共同作用的结果,因而对证候的研究可能要绘制3张图谱:基因组图谱、单核苷多态性(SNP)图谱和蛋白质组学图谱。而SNP谱体现了不同人种和同一人种不同个体之间的基因组差异,并决定人类个体体质差异和疾病易感性,也可能是中医禀赋学说的基因组背景。

2中医证候的基因芯片研究

2.1肾阳虚证

倪红梅等[7]对肾阳虚体质青少年差异表达基因的基因芯片研究,选取上海16~24岁青少年154例进行肾阳虚体质筛查,筛查出6例肾阳虚体质者,男性1例,女性5例,余148例为对照,分别采集两组的外周血,分离白细胞并抽提RNA。基因芯片采用上海博星公司的H80S型,可做人标本的8465点杂交,结果筛选出127条差异基因,其中63条上调基因,64条下调基因,其涉及免疫相关、细胞周期蛋白、发育相关、细胞生长、细胞凋亡相关蛋白、代谢、离子通道、转运蛋白、转录因子,以及信号转导系统。由此说明体质的本质是人体防御免疫功能、自我代偿修复和自我调节的反映,其物质基础是建立在人体各系统形态、机能及代谢活动之上的,其内在机理也是多系统多环节的。谭从娥等[8]对筛选出1例骨关节炎(OA)肾阳虚证行温针治疗(取穴:气海、关元、足三里、内外膝眼、阳陵泉),于治疗前后采集其外周血,做白细胞RNA抽提,以基因芯片研究其治疗前后的基因表达谱。结果:在70条差异表达基因中,上调基因49条,下调基因21条,并对34条基因初步分类分析:与免疫相关基因10条,主要表现为上调。如退火素A1基因(NM-000700),OA早期一些患者滑膜液中可有T细胞浸润,OA晚期某些细胞因子(IL-1,TNF-α)参与局部组织损伤,其与炎症免疫和自身免疫发生有关,致使关节软骨发生退行性变,故认为温针治疗后,免疫相关基因上调,提示温针治疗后可通过调节机体的免疫反应来干预OA的发病过程,还有热休克90KDβ链蛋白1基因(NM-007355)与基础代谢相关的基因5条,如II型cAMP依赖性调节蛋白酶β链基因(NM-002736),经针刺后上调了2.43倍,已知cAMP为调节新陈代谢的第二信使,其受cAMP依赖性蛋白激酶(PKA)调节,可诱导蛋白质酶,加速新陈代谢,升高体温,调节机体能量平衡。提示温针可调节与基础代谢相关基因表达来改善患者基础代谢低的临床症状。与肌肉运动相关的基因5条,主要为下调基因,如胆碱能受体、烟碱性、α多肽1基因(NM-000079),此基因是突触内神经信息传递的基础,与骨骼肌运动、肌肉收缩直接相关。与生长发育相关基因9条,人体各组织均有转化生长因子β(TGFβ)诱导早期生长反应基因(NM-005655),上调了2.8倍,其可调节细胞生长分化。与信息相关的基因5条,主要表现为下调,如G蛋白信号调节因子1(RGS1)基因(NM-002922)下调了0.35倍,其是G蛋白结合受体复合物的重要调节和组成部分。温针可促进气血流通,使机体协调,起到全身调节作用。杨丽萍等[9]也以温针治疗肾阳虚骨关节炎,筛选出与免疫相关基因,其中上调基因5条,下调基因4条,上调基因主要有NCF1基因和CCR7基因,前者编码嗜中性细胞因子,后者编码G蛋白受体家族成员-趋化因子受体7。温针治疗下调基因CD97,其编码一个EGF-TM7家族成员,并存在于大部分活化的白细胞表面的糖蛋白,有G蛋白偶联特征。陈晓玲等[10]对一个典型的肾阳虚家系15个成员,以寡核苷酸杂交技术对其外周血单核细胞的差异表达谱分析研究,同时对血样本进行血液生化、免疫指标检测,还设正常人10人作为对照,比较二者结果。尽管存在普遍的血液生化与免疫学指标异常,但该肾阳虚寒证家族患者作为一个典型的阳虚寒证抽样,经统计学处理均未见显著性差异。此提示检测众多血液生化、免疫指标,对整体性失调的证侯群,其临床意义不大,故作为西医临床诊断所依仗的血液生化与免疫学指标,在诸如肾阳虚寒证等中医证的诊断方面,参考意义不明显。用5张北京博奥生物芯片中心生产的人全基因组表达谱芯片(2200个杂交点),来研究肾阳虚患者外周血红细胞基因表达谱,结果:①典型肾阳虚证/正常对照组:上调基因100条,下调基因33条;②肾阳虚证/正常对照组:上调基因148条,下调基因31条;③典型肾阳虚证治疗显效者治疗前/治疗后:上调基因12条,下调基因47条;④典型肾阳虚证/正常配偶:上调基因66条,下调基因44条。这些基因主要为:物质代谢、信号转导、能量代谢和免疫调节等,初步反映出肾阳虚证患者恶寒喜暖、肢冷倦卧、面色白等宏观证候在微观基因表达的分子生物学基础。

2.2虚寒证

为了研究虚寒证与能量代谢的关系,陆明等[11]分别在四川和陕西选择临床较常见的虚寒证肢冷患者10例和4例,前者温针治疗(取穴同谭从娥等[8])14d后,与对照组比较及治疗前后自身比较,结果在4张芯片中患者1,2,3,4的差异表达基因分别为41条、246条、57条和70条。后者以有明显肢冷者为实验组,无肢冷者为对照组,比较二者,结果差异表达基因101条。在5张芯片中,共有重复差异表达基因30条,可查库基因19条,其中与能量代谢相关基因占21.43%,说明肢冷与新陈代谢密切相关。吴斌等[12]对一虚寒证典型家系(3代16人)筛选出虚寒证患者5人作为实验组,正常人5人做对照组,采集其外周血,抽提其细胞RNA行基因芯片检测,芯片采用上海博星公司的BiostarH-40ScDNA表达谱芯片。结果:筛选出差异基因79条,主要有与新陈代谢有关的基因占56.04%,与细胞生理过程有关的占40.66%,与细胞信号转导有关的占29.67%,与生物的生理过程有关的占15.38%,表明虚寒证集中于代谢基因的异常表达。另外,还涉及15条路径:其中人脂蛋白酶mRNA(Hs.180878)明显低表达,其主要功能为水解循环乳糜微粒的三酰甘油和极低密度脂蛋白,涉及了脂肪代谢路径。为研究OA虚寒证的基因表达谱,选择患者8例,同时选8例正常人为对照,采血提取细胞mRNA以北京博奥公司的22000点基因芯片检测,结果筛选出差异表达基因75条,其中上调基因23条,下调基因52条[13]。研究发现与免疫相关基因7条如与严重OA的自身免疫机制密切相关的中性粒细胞因子1基因(NM-000265),可促使免疫细胞穿过外周组织并进入次级淋巴器官的趋化因子受体7基因(NM-001838),与免疫抑制相关的环孢素B受体基因(NM-000942)等。还有调节软骨细胞生长分化的生长因子相关基因4,如转化生长因子β、胰岛素样生长因子等,其参与细胞的有丝分裂,促进软骨细胞增殖、分化和合成软骨基质。如调节细胞生长和分化的早期关键生长反应因子3基因(NM-004430),激活转化生长因子(TGF-β1)的早期生长反应因子1基因(NM-001964),具有抑制表皮生长因子受体并在其溶酶体降解中具有重要作用的选择性连接蛋白(NM-003100)等。还有Ras诱导衰老因子基因(AF438313)上调。与能量代谢低下相关基因5条,如构成线粒体、呼吸链结构的线粒体ATP合成酶运输H+的F1复合体亚家族基因(NM-001697)GTP酶激活蛋白的G蛋白信号调节因子2基因(NM-002923)等。由肾主骨、藏精气、主生长发育,故OA发病与肾虚有密切关系,而肾虚时亦可出现一系列生长发育相关基因表达异常。王米渠等[14]对寒证基因芯片的检测数据提出了分析方法:①纵向发展的聚类分析(个体用药后的连续追踪,进而研究家系寒证);②横向互比的聚类分析(利用树状分层图等分析有关证候的调查数据);③分证候的聚类分析(如肢冷单个证候的疗效分析);④合寒证聚类分析(研究寒证证候变异主因素及其主效基因组之关系)。杨丽萍等[15]也对上述家系进一步做了能量代谢相关基因异常表达的探讨,结果涉及新陈代谢基因达70.73%。

2.3心阳虚证

用基因芯片探讨冠心病心阳虚证特征性基因表达谱,各采集5例患者和正常人外周血,抽提白细胞RNA行基因芯片检测,并对5例患者做温阳通痹治疗,1例显效,比较这1例治疗前后差异基因表达。结果:5例患者与正常人比较,差异表达基因231条,其与典型患者(1例)治疗前后的基因芯片差异基因谱中有39条差异基因表达一致,两条差异基因表达相异。说明这39条基因的差异表达可能是冠心病心阳虚证发生的分子生物学基础。差异基因的功能分析表明:主要涉及代谢、细胞发育、分化相关和免疫应答相关基因,部分阐释了冠心病心阳虚证的病理机制[16]。

2.4肺虚证

对慢性阻塞性肺疾病(COPD)肺气虚和肺阴虚患者各4例及正常人4例采集其外周血,抽提淋巴细胞RNA行基因芯片检测。结果筛选出肺气虚/正常人45条差异表达基因,其中41条基因上调,4条基因下调;肺气虚/肺阴虚差异表达基因43条,其中上调基因27条,下调基因16条。主要涉及免疫相关基因和酶相关基因。由此可见,肺气虚证实质主要是与免疫相关基因表达谱的改变[17,18]。

2.5脾虚证应用基因芯片技术研究利血平脾虚证大鼠模型大脑皮层基因表达谱的改变,选取雌性的Wistar大鼠30只,分为造模组和对照组。造模组用利血平注射液背部皮下注射,于第14天处死,取大脑皮层,抽提mRNA行基因芯片检测,结果筛选出差异表达基因145条,占检测基因的3.54%。在已知的47条基因中,11条与免疫、应激和炎症反应有关,7条与能量代谢有关,与信号转导/转录有关和与细胞生长和分化有关的各为6条,5条与蛋白质合成有关,各为3条的是与DNA合成、修复有关的,与神经退行性疾病有关的,与神经递质传递和释放有关的基因,两条基因与离子通道和转运体有关的基因[19]。用4张基因芯片探讨脾气虚证免疫相关基因组学机制,选择脾气虚证慢性胃炎和溃疡性结肠炎病例及正常人各3例,分别采集其外周血,提取白细胞RNA行基因芯片检测,结果慢性胃炎脾气虚证和溃疡性结肠炎脾气虚证异常表达的免疫相关基因分别为68条和57条,二者相同的差异表达基因为7条,主要是与免疫相关的基因。提示脾气虚证发生有其免疫相关基因组学基础,是细胞免疫、体液免疫以及非特异性免疫功能等方面发生功能紊乱[20]。

2.6寒热证

2.6.1类风湿性关节炎(RA)在33例RA患者中探讨活动期和非活动期RA寒热证候的基因表达差异,分别采集患者和正常人静脉血,纯化得CD4+T淋巴细胞,用基因芯片进行检测。结果筛选出活动期和稳定期差别基因63条,主要涉及免疫应答,稳定期RA寒热证患者筛选出48条差异基因,只有4条基因与上述63条基因重复,活动期RA寒热证有59条差异基因,但与上述基因不重复,二期均主要涉及功能代谢基因。提示RA患者稳定期和活动期的表达基因差异与寒热证候的基因表达差异不一致。说明RA分期与中医寒热证候分类都有各自的基因组学基础[21]。在这些病例中还进行了RA类风湿因子(RF)阴性和阳性与其寒热证分类的比较,结果RF阴性和阳性间有55条基因表达差异,主要涉及免疫应答;RF阳性和RF阴性RA寒热证患者各有71条和70条基因异常表达,前者主要涉及功能代谢和免疫应答,后者主要涉及功能代谢,与上述55条基因无重复,但与前者71条基因有两条基因重复。说明以RF阳性和阴性分型与中医寒热证分类的基因表达并不一致,都有各自的基因组学基础[22]。同样还有以RA早期和非早期差异基因与正常人基因表达比较,结果RA早期和非早期患者外周血CD4+T淋巴细胞基因表达存在明显差异,与正常人比较的差异基因与RA早期和非早期比较的差异基因不一致[23]。在5例活动期RA患者和3例正常人间比较RA患者外周血单核细胞基因表达差异,结果筛选出差异表达基因151条,主要涉及炎症/免疫反应,特别是与IgG及其免疫复合物结合的Fc受体(FcγR)高表达,其与RA初始阶段炎症激活及其后的炎症级联反应、慢性持续性炎症和关节破坏密切相关[24]。

2.6.2系统性红斑狼疮(SLE)对4例热毒炽盛型、5例阴虚内热型的SLE患者和6例正常人采集外周血,抽提白细胞RNA行基因芯片(7500余杂交点)检测,结果:筛选出差异表达基因89条,其中上调基因45条,下调44条,涉及细胞因子及其受体相关基因、免疫相关基因、信号传导和传递蛋白、离子通道和转运蛋白、蛋白翻译合成等。总的表达模式为免疫细胞对干扰素应答增高,免疫细胞蛋白质合成受抑,诱导细胞凋亡增加等。9张芯片的聚类分析表明,4例热毒炽盛型和5例阴虚内热型患者各归为一类。前者处于SLE中、重度活动期,其代谢相关基因、急性时相炎症反应相关基因表达水平明显高于后者[25],尽管不同患者存在个体差异[26]。

基因芯片研究是全景式研究,使人们从整个细胞的角度观察已知基因在研究者设立的条件下整体表达情况,其与其他分子生物学方法结合起来将会使研究更广阔[27]。中医擅长宏观的整体性功能调节,而在微观其也是从整体上调节对立双方的基因功能,亦即从修饰或改变基因的表达与基因产物的功能着手,而不是改变与纠正基因的结构[28]。问题的关键是要找出不同证候的具有特征意义的差异表达基因,基因芯片技术为此提供了有力的工具。

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基因芯片范文篇2

辨证论治是中医学理论的特点之一,论治取决于辨证。中医的“证”是生命物质在疾病过程中具有时相性的本质反映。“候”的原意则是用以说明事物变化的情状,即所谓的疾病的临床表现。由于中医学对于疾病的认识侧重于整体、宏观、司外揣内,重视疾病某阶段机体的整体状态,辨证论治也即是通过对疾病表现在外的征象,进而推测演绎疾病的病因、病性和病位,由此归纳出证的概念[2]。用现代科技研究中医“证候”是中医研究的重要课题,证候病机及其与疾病和方剂的相关性是证候研究的重要科学问题[3]。中医证候是中医药研究的核心,“证候”本质的研究是中医现代化研究的热点和难点,如能获得突破性进展,必将使中医理论研究取得质的飞跃。应用现代医学理论和分子生物学技术阐明中医“证候”本质是实现中医药现代化的基础和关键,具有重大科学意义。中医“证候”本质研究虽经历几十年至今未能实质性突破,其根本原因在于以前没有一种像基因芯片那样十分有效地研究手段能同时检测许多机体、组织和细胞的变化,并比较变化以识别其规律[4]。中医证候的现代研究从以症状、疾病、组织、细胞等为主体,逐渐发展至分子水平、基因水平,并已由单个基因向多基因,由个别基因向基因组发展,由个别基因研究积累到研究基因表达谱,当今在引入基因芯片技术后,建立起证候的功能基因组表达谱[5],旨在寻找一些与证候相关的基因,然后根据这些基因与证候的关系密切程度用于证候的基因诊断和疗效评价[6]。从中医理论看,证候的形成是由先天的体质因素和后天的环境因素共同作用的结果,因而对证候的研究可能要绘制3张图谱:基因组图谱、单核苷多态性(SNP)图谱和蛋白质组学图谱。而SNP谱体现了不同人种和同一人种不同个体之间的基因组差异,并决定人类个体体质差异和疾病易感性,也可能是中医禀赋学说的基因组背景。

2中医证候的基因芯片研究

2.1肾阳虚证

倪红梅等[7]对肾阳虚体质青少年差异表达基因的基因芯片研究,选取上海16~24岁青少年154例进行肾阳虚体质筛查,筛查出6例肾阳虚体质者,男性1例,女性5例,余148例为对照,分别采集两组的外周血,分离白细胞并抽提RNA。基因芯片采用上海博星公司的H80S型,可做人标本的8465点杂交,结果筛选出127条差异基因,其中63条上调基因,64条下调基因,其涉及免疫相关、细胞周期蛋白、发育相关、细胞生长、细胞凋亡相关蛋白、代谢、离子通道、转运蛋白、转录因子,以及信号转导系统。由此说明体质的本质是人体防御免疫功能、自我代偿修复和自我调节的反映,其物质基础是建立在人体各系统形态、机能及代谢活动之上的,其内在机理也是多系统多环节的。谭从娥等[8]对筛选出1例骨关节炎(OA)肾阳虚证行温针治疗(取穴:气海、关元、足三里、内外膝眼、阳陵泉),于治疗前后采集其外周血,做白细胞RNA抽提,以基因芯片研究其治疗前后的基因表达谱。结果:在70条差异表达基因中,上调基因49条,下调基因21条,并对34条基因初步分类分析:与免疫相关基因10条,主要表现为上调。如退火素A1基因(NM-000700),OA早期一些患者滑膜液中可有T细胞浸润,OA晚期某些细胞因子(IL-1,TNF-α)参与局部组织损伤,其与炎症免疫和自身免疫发生有关,致使关节软骨发生退行性变,故认为温针治疗后,免疫相关基因上调,提示温针治疗后可通过调节机体的免疫反应来干预OA的发病过程,还有热休克90KDβ链蛋白1基因(NM-007355)与基础代谢相关的基因5条,如II型cAMP依赖性调节蛋白酶β链基因(NM-002736),经针刺后上调了2.43倍,已知cAMP为调节新陈代谢的第二信使,其受cAMP依赖性蛋白激酶(PKA)调节,可诱导蛋白质酶,加速新陈代谢,升高体温,调节机体能量平衡。提示温针可调节与基础代谢相关基因表达来改善患者基础代谢低的临床症状。与肌肉运动相关的基因5条,主要为下调基因,如胆碱能受体、烟碱性、α多肽1基因(NM-000079),此基因是突触内神经信息传递的基础,与骨骼肌运动、肌肉收缩直接相关。与生长发育相关基因9条,人体各组织均有转化生长因子β(TGFβ)诱导早期生长反应基因(NM-005655),上调了2.8倍,其可调节细胞生长分化。与信息相关的基因5条,主要表现为下调,如G蛋白信号调节因子1(RGS1)基因(NM-002922)下调了0.35倍,其是G蛋白结合受体复合物的重要调节和组成部分。温针可促进气血流通,使机体协调,起到全身调节作用。杨丽萍等[9]也以温针治疗肾阳虚骨关节炎,筛选出与免疫相关基因,其中上调基因5条,下调基因4条,上调基因主要有NCF1基因和CCR7基因,前者编码嗜中性细胞因子,后者编码G蛋白受体家族成员-趋化因子受体7。温针治疗下调基因CD97,其编码一个EGF-TM7家族成员,并存在于大部分活化的白细胞表面的糖蛋白,有G蛋白偶联特征。陈晓玲等[10]对一个典型的肾阳虚家系15个成员,以寡核苷酸杂交技术对其外周血单核细胞的差异表达谱分析研究,同时对血样本进行血液生化、免疫指标检测,还设正常人10人作为对照,比较二者结果。尽管存在普遍的血液生化与免疫学指标异常,但该肾阳虚寒证家族患者作为一个典型的阳虚寒证抽样,经统计学处理均未见显著性差异。此提示检测众多血液生化、免疫指标,对整体性失调的证侯群,其临床意义不大,故作为西医临床诊断所依仗的血液生化与免疫学指标,在诸如肾阳虚寒证等中医证的诊断方面,参考意义不明显。用5张北京博奥生物芯片中心生产的人全基因组表达谱芯片(2200个杂交点),来研究肾阳虚患者外周血红细胞基因表达谱,结果:①典型肾阳虚证/正常对照组:上调基因100条,下调基因33条;②肾阳虚证/正常对照组:上调基因148条,下调基因31条;③典型肾阳虚证治疗显效者治疗前/治疗后:上调基因12条,下调基因47条;④典型肾阳虚证/正常配偶:上调基因66条,下调基因44条。这些基因主要为:物质代谢、信号转导、能量代谢和免疫调节等,初步反映出肾阳虚证患者恶寒喜暖、肢冷倦卧、面色白等宏观证候在微观基因表达的分子生物学基础。

2.2虚寒证

为了研究虚寒证与能量代谢的关系,陆明等[11]分别在四川和陕西选择临床较常见的虚寒证肢冷患者10例和4例,前者温针治疗(取穴同谭从娥等[8])14d后,与对照组比较及治疗前后自身比较,结果在4张芯片中患者1,2,3,4的差异表达基因分别为41条、246条、57条和70条。后者以有明显肢冷者为实验组,无肢冷者为对照组,比较二者,结果差异表达基因101条。在5张芯片中,共有重复差异表达基因30条,可查库基因19条,其中与能量代谢相关基因占21.43%,说明肢冷与新陈代谢密切相关。吴斌等[12]对一虚寒证典型家系(3代16人)筛选出虚寒证患者5人作为实验组,正常人5人做对照组,采集其外周血,抽提其细胞RNA行基因芯片检测,芯片采用上海博星公司的BiostarH-40ScDNA表达谱芯片。结果:筛选出差异基因79条,主要有与新陈代谢有关的基因占56.04%,与细胞生理过程有关的占40.66%,与细胞信号转导有关的占29.67%,与生物的生理过程有关的占15.38%,表明虚寒证集中于代谢基因的异常表达。另外,还涉及15条路径:其中人脂蛋白酶mRNA(Hs.180878)明显低表达,其主要功能为水解循环乳糜微粒的三酰甘油和极低密度脂蛋白,涉及了脂肪代谢路径。为研究OA虚寒证的基因表达谱,选择患者8例,同时选8例正常人为对照,采血提取细胞mRNA以北京博奥公司的22000点基因芯片检测,结果筛选出差异表达基因75条,其中上调基因23条,下调基因52条[13]。研究发现与免疫相关基因7条如与严重OA的自身免疫机制密切相关的中性粒细胞因子1基因(NM-000265),可促使免疫细胞穿过外周组织并进入次级淋巴器官的趋化因子受体7基因(NM-001838),与免疫抑制相关的环孢素B受体基因(NM-000942)等。还有调节软骨细胞生长分化的生长因子相关基因4,如转化生长因子β、胰岛素样生长因子等,其参与细胞的有丝分裂,促进软骨细胞增殖、分化和合成软骨基质。如调节细胞生长和分化的早期关键生长反应因子3基因(NM-004430),激活转化生长因子(TGF-β1)的早期生长反应因子1基因(NM-001964),具有抑制表皮生长因子受体并在其溶酶体降解中具有重要作用的选择性连接蛋白(NM-003100)等。还有Ras诱导衰老因子基因(AF438313)上调。与能量代谢低下相关基因5条,如构成线粒体、呼吸链结构的线粒体ATP合成酶运输H+的F1复合体亚家族基因(NM-001697)GTP酶激活蛋白的G蛋白信号调节因子2基因(NM-002923)等。由肾主骨、藏精气、主生长发育,故OA发病与肾虚有密切关系,而肾虚时亦可出现一系列生长发育相关基因表达异常。王米渠等[14]对寒证基因芯片的检测数据提出了分析方法:①纵向发展的聚类分析(个体用药后的连续追踪,进而研究家系寒证);②横向互比的聚类分析(利用树状分层图等分析有关证候的调查数据);③分证候的聚类分析(如肢冷单个证候的疗效分析);④合寒证聚类分析(研究寒证证候变异主因素及其主效基因组之关系)。杨丽萍等[15]也对上述家系进一步做了能量代谢相关基因异常表达的探讨,结果涉及新陈代谢基因达70.73%。

2.3心阳虚证

用基因芯片探讨冠心病心阳虚证特征性基因表达谱,各采集5例患者和正常人外周血,抽提白细胞RNA行基因芯片检测,并对5例患者做温阳通痹治疗,1例显效,比较这1例治疗前后差异基因表达。结果:5例患者与正常人比较,差异表达基因231条,其与典型患者(1例)治疗前后的基因芯片差异基因谱中有39条差异基因表达一致,两条差异基因表达相异。说明这39条基因的差异表达可能是冠心病心阳虚证发生的分子生物学基础。差异基因的功能分析表明:主要涉及代谢、细胞发育、分化相关和免疫应答相关基因,部分阐释了冠心病心阳虚证的病理机制[16]。

2.4肺虚证

对慢性阻塞性肺疾病(COPD)肺气虚和肺阴虚患者各4例及正常人4例采集其外周血,抽提淋巴细胞RNA行基因芯片检测。结果筛选出肺气虚/正常人45条差异表达基因,其中41条基因上调,4条基因下调;肺气虚/肺阴虚差异表达基因43条,其中上调基因27条,下调基因16条。主要涉及免疫相关基因和酶相关基因。由此可见,肺气虚证实质主要是与免疫相关基因表达谱的改变[17,18]。

2.5脾虚证应用基因芯片技术研究利血平脾虚证大鼠模型大脑皮层基因表达谱的改变,选取雌性的Wistar大鼠30只,分为造模组和对照组。造模组用利血平注射液背部皮下注射,于第14天处死,取大脑皮层,抽提mRNA行基因芯片检测,结果筛选出差异表达基因145条,占检测基因的3.54%。在已知的47条基因中,11条与免疫、应激和炎症反应有关,7条与能量代谢有关,与信号转导/转录有关和与细胞生长和分化有关的各为6条,5条与蛋白质合成有关,各为3条的是与DNA合成、修复有关的,与神经退行性疾病有关的,与神经递质传递和释放有关的基因,两条基因与离子通道和转运体有关的基因[19]。用4张基因芯片探讨脾气虚证免疫相关基因组学机制,选择脾气虚证慢性胃炎和溃疡性结肠炎病例及正常人各3例,分别采集其外周血,提取白细胞RNA行基因芯片检测,结果慢性胃炎脾气虚证和溃疡性结肠炎脾气虚证异常表达的免疫相关基因分别为68条和57条,二者相同的差异表达基因为7条,主要是与免疫相关的基因。提示脾气虚证发生有其免疫相关基因组学基础,是细胞免疫、体液免疫以及非特异性免疫功能等方面发生功能紊乱[20]。

2.6寒热证

2.6.1类风湿性关节炎(RA)在33例RA患者中探讨活动期和非活动期RA寒热证候的基因表达差异,分别采集患者和正常人静脉血,纯化得CD4+T淋巴细胞,用基因芯片进行检测。结果筛选出活动期和稳定期差别基因63条,主要涉及免疫应答,稳定期RA寒热证患者筛选出48条差异基因,只有4条基因与上述63条基因重复,活动期RA寒热证有59条差异基因,但与上述基因不重复,二期均主要涉及功能代谢基因。提示RA患者稳定期和活动期的表达基因差异与寒热证候的基因表达差异不一致。说明RA分期与中医寒热证候分类都有各自的基因组学基础[21]。在这些病例中还进行了RA类风湿因子(RF)阴性和阳性与其寒热证分类的比较,结果RF阴性和阳性间有55条基因表达差异,主要涉及免疫应答;RF阳性和RF阴性RA寒热证患者各有71条和70条基因异常表达,前者主要涉及功能代谢和免疫应答,后者主要涉及功能代谢,与上述55条基因无重复,但与前者71条基因有两条基因重复。说明以RF阳性和阴性分型与中医寒热证分类的基因表达并不一致,都有各自的基因组学基础[22]。同样还有以RA早期和非早期差异基因与正常人基因表达比较,结果RA早期和非早期患者外周血CD4+T淋巴细胞基因表达存在明显差异,与正常人比较的差异基因与RA早期和非早期比较的差异基因不一致[23]。在5例活动期RA患者和3例正常人间比较RA患者外周血单核细胞基因表达差异,结果筛选出差异表达基因151条,主要涉及炎症/免疫反应,特别是与IgG及其免疫复合物结合的Fc受体(FcγR)高表达,其与RA初始阶段炎症激活及其后的炎症级联反应、慢性持续性炎症和关节破坏密切相关[24]。

2.6.2系统性红斑狼疮(SLE)对4例热毒炽盛型、5例阴虚内热型的SLE患者和6例正常人采集外周血,抽提白细胞RNA行基因芯片(7500余杂交点)检测,结果:筛选出差异表达基因89条,其中上调基因45条,下调44条,涉及细胞因子及其受体相关基因、免疫相关基因、信号传导和传递蛋白、离子通道和转运蛋白、蛋白翻译合成等。总的表达模式为免疫细胞对干扰素应答增高,免疫细胞蛋白质合成受抑,诱导细胞凋亡增加等。9张芯片的聚类分析表明,4例热毒炽盛型和5例阴虚内热型患者各归为一类。前者处于SLE中、重度活动期,其代谢相关基因、急性时相炎症反应相关基因表达水平明显高于后者[25],尽管不同患者存在个体差异[26]。

基因芯片研究是全景式研究,使人们从整个细胞的角度观察已知基因在研究者设立的条件下整体表达情况,其与其他分子生物学方法结合起来将会使研究更广阔[27]。中医擅长宏观的整体性功能调节,而在微观其也是从整体上调节对立双方的基因功能,亦即从修饰或改变基因的表达与基因产物的功能着手,而不是改变与纠正基因的结构[28]。问题的关键是要找出不同证候的具有特征意义的差异表达基因,基因芯片技术为此提供了有力的工具。

【参考文献】

[1]SchenaM,ShalonD.,DaisRW,etal.QuantitativemonitoringofgeneexpressionpatternswithacomplementaryDNAmicoarray[J].Science.1995,270(2):467.

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[3]国家自然科学基金委员会.2004年国家自然科学基金项目指南[J].中国科学基金,2004,(增刊):100.

[4]祁明浩,詹臻.基因芯片技术在中医证研究中的思考与应用[J].中医药学刊,2006,24(11):2022.

[5]刘家强,吴丽娜,王米渠.当今证候基因组研究的反思以及功能基因模块的运用[J].中华中医药学刊,2007,25(10):2152.

[6]王米渠,张洛欣,吴斌,等.论证候基因组研究中的海量数据生物信息问题[J].中医药学刊,2005,23(8):1357.

基因芯片范文篇3

大家好!

我叫*,是联合基因科技集团所属的*博星基因芯片有限公司首席芯片专家,是1999年从美国留学回国的“海归”学者。回国后,自从有了从事研究生命科学的舞台后,我的人生突然开始变得灿烂;我的生命也仿佛融入了新的内涵。我高兴的是,我用最短的时间,在生命科学领域取得了突破性的研究成果,不仅获得国际同行的认可,同时,这些科研成果用“中国速度”,跨入世界科学前沿的行列。

八年来,我主持和参加了具有国际一流水平的国内第一个基因芯片技术平台的创建,开发了寡核苷酸芯片等一系列基因芯片产品,生产出国内第一块基因芯片,4项技术成果通过*市科委成果鉴定委员会鉴定,4项成果被认定为*市高新技术成果转化项目,5项成果填补国内空白,在我国基因技术研究与应用方面起到了引领作用,为生命科学研究领域提供了有力的工具。虽然我只是做了一个科技工作者应该做的事情,可是党和政府却给了我许多荣誉:从*市十大工人发明家、到全国职工创新能手、国务院政府特殊津贴专家、*市劳动模范的崇高荣誉。为此,我衷心地感谢党和政府对我的关怀,感谢*人民对我的信任。

我出生在四川的一个教师家庭,曾是一个山里的女孩,1982年来到复旦大学遗传学专业学习,在党的教育培养下完成了本科、硕士和博士学业,当上了一名大学教师。为了提高自己的学术水平,更好地掌握现代生物学的一些尖端技术,我于1997年6月辞去复旦大学的教师工作,去美国纽约州立大学布法罗分校做博士后深造。在美留学期间,我专心致志学习,得到了指导老师的帮助和赞赏。当时国内正发大水,我参加了当地留学生团体组织的捐款赈灾活动,心灵受到了强烈震撼,我觉得身在异国他乡,就像浮萍一样,找不到根的感觉,只有回到祖国,回到亲人身边,心里才能有一种踏实感。我的内心总是在想,我真正的事业应该在祖国,在*这块热土。

1998年10月的一天,我接到了我先生的越洋电话,他告诉我复旦大学刚刚开始搞人类基因组研究,复旦的老师也希望我能回来,从事这项对我来说是全新的事业。这一夜,我失眠了。斗争了一夜,最后我决定回到祖国,接受这个生命科学的挑战!1999年1月,我毅然放弃了在美国获得工作签证、2万多美金年薪和可以申请到绿卡等优厚待遇的机会,回到了祖国母亲的怀抱,回到了*,为我国生命科学而探秘和攻坚!回国以后,出于对人类健康事业的追求,我在回到复旦大学的同时加入了联合基因科技集团。联合基因是一家民营高科技企业,成立于1997年,它以人类新基因为核心,通过研究具有自主知识产权的基因功能,并实现产业化,造福人类。

基因芯片技术是随着基因组计划而产生的新技术,已成为功能基因组研究中必不可少的手段。我一上任便受命负责基因芯片技术平台的组建和技术攻关,强烈的事业心和使命感,驱使我带领一群年轻技术人员风风火火地干开了。基因芯片技术平台的组建和研发是一项全新的工作,仅凭过去学到的知识是远远不够的,况且当时在国内又没有这方面的专业指导人员,一切都得从零开始,其间遇到的困难和坎坷是一般人难以想象的。我一面埋头于图书馆和资料室,废寝忘食地查阅文献资料,一面想方设法与国外同行建立联系,虚心向他们请教,经过一段时间的努力,芯片研发工作开始有了新的进展。然而,要想真正获得属于自己的东西光有文献和靠别人的介绍是远远不够的,必须得自己亲自去摸索和实践,走自主创新的道路。在那些日子里,早上我骑车带着女儿去上学,可我一路上还在想着“芯片”研究,最后竟然多次把女儿带到了我公司门口。

怀着对科学的一腔追求,我日以继夜,每天工作十多个小时,有时灵感上来了,半夜也会立即起身连夜研究。就这样,我边实验,边研究,边攻克难题,在吸收消化国外技术经验的基础上进行创新。一次次实验的失败,没能阻止我们研究的步伐;一次次难题的破解,增强了我掌握尖端芯片技术的信心。功夫不负有心人。经过半年的苦战,我们的研究工作终于取得了重大突破,一个国内首创、国际一流的基因芯片技术平台在我们手中建成了。一时间国内各大媒体都竞相报道了这一振奋人心的消息,中国人攻克基因芯片技术平台仅仅用了半年时间,在国外一般至少要一年以上时间才能完成。“*速度”,让国际同行也为之震动!美国cDNA微阵列基因芯片创始人之一MarkSchena博士曾先后两次到联合基因参观交流,对我们所取得的成果表示惊讶和赞赏,回国后,他立即向国际基因组织发出呼吁,要求即将召开的国际大会增加一个来自中国*女学者名额。*年11月我被邀请参加了在美国费城召开的“chiptohits*”国际大会。

如果说,基因芯片技术平台的建立为基因芯片的研究和产品开发提供了强有力的支持。那么,通过不断完善技术,我又开发了表达谱系列芯片等十多种基因芯片产品,这些科研成果,在人类重大疾病的发病机理、医学诊断、个性化治疗、疾病易感基因检测、药物开发等方面发挥了重要作用。我研究开发的基因芯片技术及衍生的产品不仅推动了基因技术产业发展,同时还为功能基因组学等生命科学研究领域提供了有力的研究工具,打破了高端科研试剂长期依赖进口的局面。为国家节省了大量的外汇。因为我们研究的成果有着科学的前瞻性,因此我们的两个项目分别获得*市优秀新产品一等奖、科技进步一等奖。博星基因芯片公司也由此成了国内生物技术领域里一颗耀眼的新星。

*年以来我又投身于全民健康系统工程,把基因技术直接用于普通百姓的疾病易感基因检测,促进了我国生物技术产业化发展。现在无论是生病的或是没病的,通过我们的基因“芯片”,即可检测出各人的身体健康状况,让每一个人都可以探知自己生命的全部奥秘。

作为一位知识女性,我有一个幸福和睦的家庭,家人对我的研究工作非常理解和支持。为了钟爱的事业,为了跟上生物技术发展的步伐,我放弃了个人的爱好,牺牲了大部分业余时间,一心一意地扑在科研工作上,丝毫不敢怠慢。近三年来,我完成了国家“十五”863计划等国家和省部级项目8项。申请国家基因发明专利3项,获得授权专利3项,获市科技进步二等奖1项(第六完成人)。由我负责开发的*市火炬计划成果转化项目——“表达谱基因芯片”的用户单位达到近千家,累计实现销售收入达到3000多万元。在*年的一次全球招标中,我们以过硬的技术赢得了挪威三文鱼基因组的合作项目,提高了公司的国际竞争力。几年来,我培养了一批博士生、硕士生,并走上了工作岗位,有不少成了公司的技术或管理骨干。

基因芯片范文篇4

本文作者:张娟谭嘉力梁宇斌李晓明吴炜亮工作单位:广东产品质量监督检验研究院国家食品安全风险评估与质量监督检验中心

可视基因芯片技术在食品安全检测中的应用

在食源性致病微生物检测中的应用食源性致病微生物检测是食品安全检测中一个重要的环节。食源性致病微生物对食品的污染,不仅会给国家造成巨大的经济损失,而且还会严重威胁人类的生命安全。目前传统的食源性致病微生物的检测方法由于过程繁琐,而且各操作步骤之间相对独立,因此很难快速且高通量的对食品安全进行检测。因此,非常有必要建立全新的食源性致病微生物检测体系。可视芯片技术从理论上说与传统生物芯片的检测效果是一致的,可以一次性检出所有潜在的致病微生物,同时兼具传统生物芯片的所有优点,因而在食源性致病微生物检测中具有很好的发展前景。近年来,许多学者对可视芯片检测食品中常见致病微生物进行了一系列相关探讨和研究。朱许强等运用可视基因芯片技术快速、准确检测食品中肠出血性大肠埃希菌、志贺菌、沙门菌以及单核细胞增生李斯特菌4种常见产毒微生物;以志贺菌为对象,该方法的检测灵敏度可达到670cfu/mL[19]。赵金毅等[20]利用该技术可以准确的检出沙门氏菌属和金黄色葡萄球菌、小肠结核肠炎耶尔森氏菌、单核细胞增生李斯特氏菌3种食品中常见致病菌,对于汤卜逊沙门氏菌,检测灵敏度可达8.5×101cfu/mL。Jenison等[21]则开发出一套多呼吸道病毒识别的可视基因芯片,可准确识别6种人类呼吸道病毒,且敏感性高、通量大、结果直观。但以上研究方法存在明显的不足,即未充分体现芯片高通量检测这一特点,因而相关学者又做了进一步研究以弥补该不足。Bai等和黎吴雁等[22-23]分别针对11种和12种常见食源性致病菌建立了相应的诊断方法,后者针对纯培养单增李斯特氏菌的灵敏度为103cfu/mL,模拟样本的灵敏度为104cfu/mL。与以上检测方法建立的原理不同,部分研究人员建立了另一类可视基因芯片。郭永刚等以链霉亲和素包被的磁珠作为标记物,通过链霉亲和素与生物素的亲和作用,使得杂交结果可以在普通的光学显微镜或放大镜下检测,甚至肉眼可见,并利用大肠杆菌作为样品进行方法验证,取得较好的实验结果[24]。史蕾等[25]利用基于磁珠的可视化基因芯片建立了一种快速检测诺如病毒的新方法,检测的灵敏度达50ng,特异性和重复性均较好,与PCR方法检测结果一致。Sun等[26]同样基于磁珠法建立了用于检测7种肠道病原菌的可视基因芯片技术,检测灵敏度高于前者(可达25ng/μL),86个样品同时用传统方法、PCR法和芯片方法进行检测,三者检测结果完全一致。同样是对肠道致病菌的检测,彭贤慧等[27]基于酪胺信号放大技术和金标银染技术建立的可视化基因芯片法可同时检测10种肠道病毒,可检出不低于102拷贝/μL的体外转录RNA,30例临床样本的芯片检测结果与荧光PCR法一致。此外,有关研究人员基于不同基质也做了相关研究。Wang等[28]利用尼龙膜作为基质建立了可检测20种肠道病原菌的可视芯片检测方法,检测结果通过特异性PCR进一步得到证实。张英朗等[29]同样利用尼龙膜做基质结合反向斑点杂交技术制备了可视化的基因芯片,能够在3~4h对我国常见的12种角膜致病真菌进行鉴定,特异性和敏感性较高。可视蛋白芯片的研究较少,石霖等将免疫胶体金技术和银显影技术有机的结合,建立并优化了可同时鉴别诊断4种禽病血清抗体的可视化蛋白质芯片技术[30]。从以上可以看出,可视基因芯片在食源性致病微生物的检测应用方面比可视蛋白质芯片技术应用更加广泛,其主要原因是前者相对与后者在技术成熟度、稳定性、操作程序方面均占据一定的优势。可视芯片技术在食源性致病微生物检测方面的特点及优势,可能使其在未来成为最具潜力的检测手段之一。在转基因食品检测和真假植物油鉴别中的应用伴随着现代生物技术的迅猛发展,以基因工程为基础的转基因技术得到广泛应用,因此,越来越多的转基因食品展现在人们面前。一方面由于对转基因食品可能对人体以及生物多样性导致的不可预期的结果所担忧,另一方面为了维护消费者对转基因食品的知情权和选择权以便做出综合评价,转基因检测技术的研究已成为当前生物技术领域的热点。现有的检测方法(普通PCR扩增法和实时荧光PCR扩增法)一次只能检测一种外源基因,对具有多种特性的转基因食品却无能为力,而且其检测效率低、检测周期长,因而不能实现对食品中大量不同转基因成分的高通量检测。Bai等[31]利用可视基因芯片技术对转基因作物进行了相关研究。通过对转基因作物的特异性序列及植物基因组SNP检测的研究,建立了一套基于可视基因芯片技术的转基因作物检测和植物基因组SNP突变鉴别的行之有效的方法。该方法快速准确,并显示出高灵敏度和强特异性,可广泛运用于需要对特异核苷酸序列进行阳性鉴定的相关研究中。Xu等和Bai等[32-33]同样利用该技术分别建立了同时检测7种转基因油菜品种和6种转基因玉米品种的可视基因芯片检测方法,当探针浓度为0.01μM时仍可以检测到100fmol的PCR产物。中国作为一个食用油消费大国,其食用油主要是以植物油为主。由于各种植物油价格存在很大差异,有些生产企业为了牟取暴利,常在高价植物油中掺入低价油或劣质油,严重侵犯了消费者的权益。现今用于鉴别植物油掺假的主要方法为物理或化学方法,但检测手段费时费力且检测结果不太理想。因此,开发准确、方便、快速地鉴定植物油成分的方法对控制食品质量和确保食品品质具有重要意义。针对此问题,Bai等[34-35]将可视基因芯片技术用于真假植物油的鉴别,一次可同时检测8种植物油成分,最低检出限可达0.1fmol,与以往研究相比,敏感性高很多。可视基因芯片技术应用于转基因检测或真假植物油鉴别,一次实验可筛选出大量的转基因成分或植物油成分,基于现有的研究基础,其必将是未来转基因食品检测和真假食品鉴别的主要研究方向。在食物过敏原检测中的应用近年来,食物中的过敏原已逐渐成为一个重要的公共健康问题,其影响范围可达总人口的4%,在婴幼儿中可达8%[36-37]。为了保护这些过敏人群的健康安全,食品必须标明可能引起过敏反应的原材料。目前,部分国家已经颁布了相应的法令。因此,亟需一种行之有效的快速检测食品中引起过敏反应的材料的方法。现在主要通过免疫学方法检测食品中的蛋白质成分[38-43],然而,不同的食品加工方法(例如热处理或烘焙)可能引起食物中蛋白质的变性,从而不能得到满意的结果。最近,基于DNA的分析方法被用于过敏原的检测[44-49],主要是针对于蛋白质来说它具有更高的稳定性。由于在食品中存在着各种不同类型的过敏原,因此有必要建立一种高通量的快速检测方法。传统生物芯片已在各类研究中展现出这一特性[50-51],在这其中,可视芯片技术依据其自身的优势显示出比传统生物芯片方法更强的竞争力。Wang等[52]利用可视基因芯片技术对食品中的过敏原进行了检测分析。通过对杏仁、芝麻以及核桃等8种原材料进行研究,建立了一套新的用于检测食品中过敏原材料的可视基因芯片方法。该方法不但降低了检测费用,而且显示出极高的敏感性和特异性,与其他方法相比具有很强的竞争力。其中,芝麻的绝对检出限和实际检出限分别为0.5pg和0.001%(w/w),与以往研究报道相比具有更高的敏感性[53-54]。李小燕等利用辣根过氧化物酶和3,3'''',5,5′-四甲基联苯胺(TMB)-H2O2作为信号示踪系统,建立了一种用于检测菲律宾蛤仔过敏原的可视化抗体微阵列玻片的检测方法,最低可检出10ng/mL的杂色蛤过敏原,该方法可发展为多种过敏原的通量化检测方法[55]。通过以上检测方法的建立,将为预防因食物过敏原导致的过敏性疾病的发生提供理论依据,从而保障消费者的健康,并有利于促进我国食品的进出口贸易。

可视芯片技术存在的问题及前景展望

可视芯片技术虽然起步较晚,其凭借自身的优势在食品安全的检测中却获得越来越广泛的应用,但同时也存在一些亟待完善的问题。1)可视芯片制备的稳定性需进一步提高。首先,可视基因芯片制备过程中质量控制不严格,很容易出现杂交点模糊、形状不规范、杂交信号不均一以及背景区出现信号点等问题,严重影响后续的结果分析;其次,理论上杂交后可视基因芯片的背景不应出现信号,但在实际检测中,由于受多种因素的影响,背景区和未发生杂交反应的位点也可能会产生沉淀的堆积而造成表面颜色的改变。2)可视芯片技术在食品安全检测中的应用范围需进一步扩大。从上文中可以看出,目前可视芯片技术的应用主要集中在食源性致病菌的检测方面,而在其他方面的研究力度相对薄弱,下一步有必要加强各方面的相关研究,使该技术在食品安全检测的各个方面发挥其作用。3)可视芯片技术标准化的建立存在局限性。由于各研究单位或实验室的实验设备、操作过程以及判定方法的不同,导致各数据之间缺乏严重的可比性,很难实现共享。可视芯片技术尽管还不够完善,但由于该技术在最终的结果分析中,与传统生物芯片相比,彻底摆脱了昂贵的分析仪器,大大降低了检测成本,提高了可操作性,因而在食品安全检测领域将有广阔的发展潜力。随着该技术的广泛应用,一方面,必然带来检测效率的提高和检测费用的降低,从而大大提高了食品安全的检测水平;另一方面,为食品安全的风险预警提供了一种简易快捷的检测手段,保障了人民的健康生活。

基因芯片范文篇5

1国内外科技期刊中几种常见分子生物学名词符号的现行编排格式

1.1问题调查与数据统计方法。在中国知网《期刊全文数据库》中选取80种近几年刊登分子生物学论文较多的学术性中文科技期刊,其中,生物学期刊20种,农学期刊30种,医学期刊30种;在美国《科学引文数据库》中选取50种近几年刊登分子生物学论文较多的英文科技期刊,其中,生物学期刊10种,农学期刊20种,医学期刊20种。于2017年6月下旬,分别用“分子标记”“基因”“位点”“引物序列”“基因芯片”(或其相应的英文)为关键词逐刊检索其2016年以来发表的论文,每刊取不同期号发表的2~4篇文章,统计其中基因、基因位点、引物、分子标记符号以及SNP基因芯片型号的编排格式,同时统计了引物序列转行时是否加有连字符的情况。1.2调查结果与分析。1.2.1基因符号的现行编排格式。简单地说,基因是含特定遗传信息的核苷酸序列,是遗传信息的最小功能单位[7]。具体一点说,基因是基因组序列中与调控、转录和/或其他功能序列相关联的有确定位置的区段,对应于一个遗传单位[8]。基因的命名在不同物种间还没有统一的规则,但各物种内的基因命名已趋于遵循统一的规则,具体可参见有关文献[6-12]。比如细菌的基因符号由3个小写斜体字母组成,具有相同表型的不同基因座(locus,如今一般被翻译为基因位点)突变用斜体大写字母后缀相区别,等位基因用紧随基因座名称后的一系列特定的数字来表示[6],如araA2表示ara基因座A的2位突变。因为每一个物种都有一个国际性的基因命名委员会,已经注册的基因都已被命名,并且经过了有关委员会的审批[6-10],作者在撰写论文时,一般都会自觉采用已有的名称;在命名新发现的基因时,一般也都会遵循本物种的基因命名规则。因此,绝大多数学术期刊中出现的问题都不是基因名称是否正确,而是基因符号的编排格式不规范。最普遍的问题是基因符号的正斜体格式不规范。在《TIG遗传命名指南》[6]中,所有基因符号中的字母都被要求为斜体,包括表示复等位基因的上角标字母(如豌豆crtys)在内;数字的正斜体虽然没有明确要求,但所有举例中,无论是阿拉伯数字还是罗马数字,也不管它们在基因符号的末尾、中间,还是上标位置,一律都是斜体(例如细菌基因lacA1,lac-23;枯草芽孢杆菌突变体基因spo0A,spoⅡB;斑马鱼基因cyctf219),未见一处例外。而从表1可知,在笔者调查的80种国内学术期刊中,基因符号有多种编排格式,其中,所有字母和数字均为斜体的期刊只占36.25%,字母为斜体、数字为正体的期刊占31.25%,还有少量期刊是部分字母为斜体、部分字母(比如代表基因座的大写字母)和数字为正体(比如将大肠杆菌aroG基因写成aroG);最不应该发生的情况是,在不同文章,尤其是不同期号的不同文章中,格式不统一,在这一篇文章中是字母和数字均为斜体,在另一篇文章中是字母斜体、数字正体,这样的期刊还不少,占到了总数的13.75%。这正是没有统一标准造成的不良后果。国外SCI收录期刊的格式统一度要高得多。在所调查的50种期刊中,基因名称和基因符号的字母和数字均为斜体的期刊占90.00%;字母为斜体、数字为正体的期刊占10.00%,多为亚非拉国家主办的期刊;没有字母和数字均为正体的期刊。1.2.2基因位点符号的现行编排格式。基因在染色体上占有的特定位置叫基因位点,又称为遗传基因座[13]。一个基因位点上往往存在两个或两个以上的基因,这些基因被称为等位基因或复等位基因[14]。基因位点符号一般也都由字母和阿拉伯数字组成,有时也会有连字符。在《TIG遗传命名指南》[6]中,基因位点(locus)被翻译为基因座,一般是在基因符号后加上适当的后缀来表示;基因位点符号中的字母和数字也都为斜体,如1B染色体上控制小麦株高的位点符号为Rht-B1。国内学术期刊在基因位点符号的编排格式上更为混乱(见表1),在笔者调查的80种期刊中,字母和数字均为正体的期刊比例最大(32.50%);字母和数字均为斜体的期刊次之(27.50%);字母为斜体、数字为正体的期刊也占有不小的比例(21.25%);在不同文章中格式不统一的期刊占18.75%,其中个别期刊在同一篇文章中前后的格式都不一致,有的是字母和数字均为正体,有的是字母斜体、数字正体。国外SCI收录期刊的格式也不够统一,但与基因符号的情况相似,仍然以字母和数字均为斜体者占绝大多数(82.00%);字母为斜体、数字为正体的期刊只占10.00%;不同文章中格式不统一的期刊占8.00%。后两类多为亚非拉国家主办的期刊。1.2.3引物和分子标记符号的现行编排格式。引物(primer)是人工合成的、作为DNA复制起始点的两段寡核苷酸序列[15]。分子标记(molecularmarkers)有广义和狭义之分。广义的分子标记是指可遗传并可检测的DNA序列或蛋白质,狭义的分子标记是指DNA标记,也就是能反映生物个体或种群间基因组中某种差异的特异性DN段[16]。引物和分子标记的符号一般也都由字母和数字组成,应该用正体还是斜体,也没有统一规定,国内学术期刊在其编排格式上也不够统一(见表1)。在笔者调查的80种中文期刊中,引物符号中的字母和数字均为正体的期刊占70.00%,字母和数字均为斜体的期刊占8.75%,在不同文章中正斜体格式不统一的期刊占21.25%;分子标记符号中的字母和数字均为正体的期刊占48.75%,字母和数字均为斜体的期刊占16.25%,字母为斜体、数字为正体的期刊占7.50%,在不同文章中或者同一篇文章的正文与图表中正斜体格式不统一的期刊占27.50%。SCI收录的国外期刊中,引物符号的格式比较统一,字母和数字均为正体的期刊占86.00%,均为斜体的期刊占12.00%;不同文章中格式不统一的期刊只占2.00%;分子标记符号的格式也比较统一,字母和数表1国内外科技期刊所发表的分子生物学论文中几种常见名词符号的编排格式Tab.1Formattingofnormalnounsandsymbolsformo-lecularbiologypaperspublishedindomesticoroverseassci-techjournals字均为正体的期刊占82.00%,均为斜体的期刊占12.00%;不同文章中格式不统一的期刊占6.00%。需要特别说明的是,有一类SSR(Simplese-quencerepeats)标记,比如检测小麦抗病基因的SSR标记Xcfd81、Xwmc154、Xgwm429等等,其符号开头的X代表基因位点,所以这类标记符号一般都被排为斜体,这是应该的。同一种期刊的不同论文或同一篇论文中,这类标记被排为斜体,其他标记(如SCAR标记SCAR203)被排为正体,笔者在调查统计时,未将其视为“格式不统一”。1.2.4引物序列的现行编排格式。引物序列(Primersequences)即引物的核苷酸序列,也就是DNA或RNA中碱基的排列顺序,如5'-GTGATGAAGTCGGAGTGGCA-3',其中的A、T、G、C代表4种碱基。有些引物比较长,含有四五十个碱基,排版时往往需要转行,转行时,不宜在碱基之间加连字符,因为一个连字符代表一个省略的碱基,转行时所加的连字符容易被误认为省略了一个碱基。国内中文期刊中,引物序列符号转行时不加连字符的期刊占57.50%,转行时加连字符的期刊占42.50%。SCI收录的国外期刊中,引物序列符号转行时不加连字符的占92.00%,转行时加连字符的占8.00%,后者基本为亚洲和非洲期刊。1.2.5SNP基因芯片型号的现行编排格式基因芯片又称DNA芯片(DNAchip)、DNA微阵列(DNAmicroarray)、DNA微阵列芯片(DNAmicroarraychip),是以预先设计的方式将大量的生物讯息密码(寡核苷酸、cDNA、基因组DNA等)固定在玻片、硅片、聚丙烯膜、尼龙膜等固相载体上组成的密集分子阵列[17]。其中的SNP(SingleNucleotidePolymorphisms,单核苷酸多态性)基因芯片有90K、60K等不同型号。SCI收录的国外期刊中,这种K为大写者占96.00%,为小写者仅占4.00%,并且与数字之间均无空格。但国内中文期刊中,这种K有大写、小写、与数字之间留空格和不留空格4种格式,如90K、90,K、90k、90,k,有时同一篇论文中出现4种或3种格式:K为大写、与数字之间无空格的期刊占38.75%;K为小写、与数字之间有空格或无空格的期刊占17.50%;在不同文章或同一篇文章中格式不统一的期刊占31.25%。

2上述符号的规范编排建议

没有统一的国家标准,可能是造成我国众多科技期刊分子生物学名词符号编排不规范的主要原因。因此,中国科技期刊编辑学会应该尽快牵头制定与上述分子生物学符号编排格式有关的国家标准,让相关期刊有据可依。在标准制定中,应以《TIG遗传命名指南》为基准,以方便期刊排版操作为原则,以多数国际性期刊的习惯格式为标样。笔者在此提出几点建议,供标准制定者和有关期刊参考:①根据《TIG遗传命名指南》及90%国外期刊的惯例,建议基因和位点符号中的字母和数字都用斜体。②根据80%以上国外期刊的惯例,建议引物和标记符号中的字母和数字都用正体。③将引物序列尽量排在同一行,必须转行时,一定不要加连字符。④根据95%以上国外期刊的惯例,建议SNP基因芯片型号中的字母大写,字母与数字之间不留空格。

基因芯片范文篇6

1.医院信息系统(HospitalInformationSystem,HIS)

HIS是利用网络通讯技术,计算机软硬件技术等现代化手段,对医院及所属各个部门的进行综合管理,对在医疗活动各阶段产生的数据进行采集,存储,处理,提取,传输,汇总加工生成各种信息,从而为医院的整体运行提供各种信息及自动化的管理服务的信息系统。HIS对于现代化医院的建设起着不可或缺的作用。它大大简化了工作流程,减轻医务人员的劳动强度,提高了工作效率,也提高了数据录入的准确性,达到信息精确化。

2.电子病历(ElectronicMedicalRecord,EMR)

电子病历就是把传统的病历计算机化。它是用计算机、储存卡等电子设备存储、查找、提取患者的诊疗经过,替代传统的手写病历。电子病历的内容与传统病例一样,包括患者所有的诊疗信息。病历记录着患者病情演变的详细过程,是医生了解患者病情制定诊疗方案的重要依据,也是医务人员之间交流的一项重要文件,又是探索疾病规律及处理医疗纠纷的法律依据,是国家的宝贵财富。病历对医疗、预防、教学、科研、医院管理等都有重要的作用。而电子病历于传统的手写病历相比,有着显著的优势。

1)易于存储。患者可以将自己的病历保存在一张小小的储存卡里,方便且易于保存;医院可以将患者们的病历存储于计算机无限的存储空间里,节省空间也便于管理。

2)提取便捷。电子病历系统可以快速的查找提取患者的病历信息,医务人员可以快速了解患者的病史,为及时准确的制定诊疗方案省下宝贵的时间;此外,电子病历方便医务人员调取大量的临床信息,为科研提供便利,节约人力物力,大大的提高工作效率。

3)方便共享。因为有网络的支持,即使相隔千里,医务人员也可以通过计算机病历系统对同一患者的诊治情况共享,为医生们进行患者病情的讨论和研究提供了方便。

3.临床支持决策系统

决策方法对医生做出正确的临床诊断及制定合理的治疗方案有很大帮助,决策系统与计算机相结合能通过网络收集全面地信息,从而为临床决策提供依据。临床支持决策系统可以预先输入正常范围的医学数据,从而向医务人员对可能出现的问题发出警告。例如在监测某患者血常规时,发现白细胞升高,则可提醒医生注意排除该患者是否有感染。决策系统与医学知识库的连接可以帮助医生解决临床诊断问题。临床上患者病情复杂多变,医生必须掌握丰富的知识才能明确诊断。医学知识数据库可以为临床上疑难病例提供案例参考和解决建议,是医生的好帮手。决策系统通过网络与其连接,为医生临床决策提供帮助。决策系统还能够及时将患者的药物过敏史、药物间的相互作用、药物与疾病的联系反馈给医生,帮助医生更好的进行诊疗。

二、计算机在医学领域应用发展前景

虽然目前计算机技术广泛应用于计算机领域,给医疗系统带来了很大的便利,但计算机的潜能依旧有待进一步开发,我们坚信,在未来,计算机和医学结合,一定会产生更先进的应用,推进医学的进步,造福人类,提高我们的生活质量。

1.生物芯片

生物芯片又称基因芯片,是DNA杂交探针技术与半导体工业技术相结合的结晶。是将大量生物分子,如DNA分子、寡核苷酸探针、蛋白质等固定于硅片等载体支持物上后与带标记的样品DNA分子进行杂交,通过仪器检测分析进而获取样品分子的数量和序列信息。生物芯片包括基因芯片、蛋白质芯片、组织芯片等。例如通过基因芯片,可以检测同一个个体在正常生理及病理情况下基因表达的不同,借助基因的检测,为临床诊断学的发展提供强有力的工具,对于基因诊断、药物筛选,给药个性化方面的突破也会有重要推动作用。现在生物芯片在临床疾病诊断、新药研发等领域的应用还很局限,随着科学技术的不断进步,研究的不断深入生物芯片在医学领域一定会有广泛的应用前景。

2.医学影像学的应用

时至今日,医学的发展已经离不开影像技术,临床医生借助影像技术更好的作出诊断及评价诊疗效果。例如,心脏内科行CAG,借助影像技术,直视下直接评价患者冠状动脉的狭窄情况,为下一步是否需要性PCI提供金标准。现代影像学已发展为MRI,CT,DSA,PET,SPECT等多种技术的组成的医学成像体系,必将对医学的进步做出更大的奉献。

三、结论

基因芯片范文篇7

【关键词】肝炎,乙型,慢性;治疗;拉米夫定;干扰素

0引言

拉米夫定(LAM)通过特异性的阻断嗜肝病毒DNA的合成,显著抑制HBV的复制,目前已广泛的应用于乙肝的治疗[1],长期应用LAM其耐药突变的发生率为16%~43%.突变发生后一方面降低疗效,另一方面使肝病活动,甚至诱发重症肝炎,为此我们采用了LAM与干扰素联合对抗乙肝病毒变异进行了临床试验,取得了明显的治疗效果.

1对象和方法

1.1对象

200202/200407住院的HBeAg和HBVDNA阳性,丙氨酸氨基转移酶(ALT)异常,均经过LAM正规的治疗12~18mo的患者80(男48,女32)例,年龄20~52岁.按1∶1的比例随机分为2组,其中LAM与干扰素共用为联合治疗组,LAM单独为对照组.联合治疗组:INFα1b,隔日5MU,im,及LAM100mg/d;LAM组LAM100mg/d,口服,共12mo,慢性乙肝的诊断标准符合2000年西安全国传染病与寄生虫病学术会议修订的病毒性肝炎防治方案标准[2].

1.2方法

①肝功能用美国Beckman全自动生化仪及其配套的试剂检测;判定标准;治疗后ALT降至正常参考值为显效,有所下降为有效,无下降者为无效.②HBVM用酶联免疫法试剂由美国Abbott公司提供;e抗原的判定:e抗原转阴,产生e抗体,若e抗原转阴,但没有产生抗体表示基因突变.③HBVDNA用荧光定量聚合酶链反应PCR检测,由广州达安基因诊断中心提供仪器和试剂盒,截止值为103copies/mL;判定标准:HBVDNA转阴的标准是0.001PG/mL,约等于100copies/mL.④YMDD变异用基因芯片检测[3,4],以HBV序列(GenBank4490408)为模板设计以下引物:上游引物:5′GATGTGTCTGCGGCGT3′,下游引物:5′GTAAACTGAGCCAGGAGAAA3′,在50μL含20mmol/LTrisHCl,50mmol/LKCl,2mmol/LMgCl2,0.2mmol/LdATP,dTTP和Cy5dCTP(英国Amersham公司产品),100mmol/L引物、2UTaq酶的体系中,经95℃5min预变性,以94℃30s,50℃30s,72℃30s循环30次,扩增并标记长度为308bp的待测片段.扩增产物经乙醇沉淀纯化,55℃杂交30min,45℃洗两次,晾干扫描,计算判读按每块芯片检测4位点计可测得基因突变数同时可获得确切的突变类型.⑤肝脏组织病理的变化用肝穿刺活检的方法对肝脏的炎症程度进行检测,每个受试对象都接受2次肝穿.用放免法对肝纤维化程度进行检测.

统计学处理:用SPSS10.0软件,记数资料用χ2检验,计量资料用成组t检验.

2结果

2.1均衡性检验两组在性别、年龄、病程、ALT、乙肝病毒e抗原和乙肝病毒定量方面无明显差异(P>0.05).LAM组:40(男25,女15)例,年龄(36.26±1.25)岁,病程(12.20±1.61)mo,ALT(86.07±1.26),乙肝病毒e抗原阳性(40例)、乙肝病毒定量阳性(40例);联合治疗组:40(男23,女17)例,年龄(36.18±1.75)岁,病程(12.01±1.23)mo,ALT(87.25±1.34),为乙肝病毒e抗原阳性(40例)、乙肝病毒定量阳性(40例).

2.2治疗后在ALT,HBeAg,HBVDNA的变化联合治疗组ALT复常率、HBeAg和HBVDNA转阴率明显的高于LAM组(P<0.01,Tab1).表1两组治疗后ALT、乙肝病毒e抗原、乙肝病毒定量方面的比较(略)

2.3肝脏组织病理的变化治疗后两组肝脏组织病理的改善,LAM组为45.0%(18/40);联合治疗组为87.5%

(35/40),联合治疗组肝脏组织病理的改善明显高于LAM组(P<0.01).

2.4对治疗后基因突变的检测在常规PCR检测中,发现LAM抗病毒作用在短期达到较好效果,但随着抗病毒时间的延长,治疗效果反而有减弱的现象,为此用基因芯片技术对有关标本进行了进一步的检测,观察HBVYMDD变异,LAM组基因突变数为80%(32/40),联合治疗组基因突变数为37.5%(15/40),LAM组突变率明显高于联合治疗组(χ2=14.907,P<0.01).

3讨论

虽然LAM是目前治疗乙肝的主要药物,它可迅速抑制HBV的复制,在短时间间内使HBVDNA转阴,肝功能和肝脏组织学得到改善[5],但是在其抗病毒治疗过程中可出现HBVYMDD变异,其突变率高达16%~43%[6,7],给治疗带来许多困难,是继续用药还是终止用药,一直是临床工作争论的焦点,现在还无定论.体外实验证明,YMDD突变发生后LAM的用量提高105~106倍[8],应该停药或更换其他的药物治疗.由于缺乏相应的临床资料也有专家认为;体外实验并不能说明体内LAM的效果,因此即使出现耐药,还应继续用药.针对这一临床问题,我们采用了LAM联合干扰素对乙肝病毒变异进行了正规的治疗,通过治疗临床观察表明:LAM和干扰素联合治疗可显著的减少YMDD变异的产生,能有效的抑制野生株并能控制突变株的发生已获得满意的治疗效果.可能因乙肝的发病机制是持续的胞内病毒复制和细胞介导的免疫损伤,所以联合治疗仍然是慢性乙肝抗病毒治疗的主要方向,即在抗病毒治疗的同时进行免疫调节治疗.治疗后可使血清转换率、肝脏的炎症及纤维化程度得到了明显的改善,也使HBVYMDD变异出现了抑制或是延缓的发生.LAM联合干扰素对乙肝病毒变异应该是理想的治疗.

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[2]中华医学会传染病与寄生虫病学分会.病毒性肝炎防治方案[J].中华肝脏病杂志,2000;8(6):324-329.

BranchofinfectiousdiseasesandparasitediseasesofChinesemedicinemeeting.Virusnaturehepatitispreventionandcurescheme[J].ChinJLabMed,2000;8(6):324-329.

[3]宋家武,林菊生,孔心涓,等.检测拉米夫定耐药基因芯片的制作及其初步应用初探[J].中华检验医学杂志,2003;26(15):1-3,68.

SongJW,LinJS,KongXJ,etal.DoingofdetectlamivudinedurablegeneCMOSchipanditsfirstexploringofprinaipiumapplication[J].ChinJCheckout,2003;26(15):1-3,68.

[4]宋家武,林菊生,孔心涓,等.基因芯片检测拉米夫定致乙型肝炎病毒耐药突变的临床研究[J].中华肝脏病杂志,2003;6(9):361-363.

SongJW,LinJS,KongXJ,etal.lamivudineinwhichgeneCMOSchipdetectresultinclinicresearchofhepatitisBvirusdurabledruggenemutation[J].ChinJHepatol,2003;6(9):361-363.

[5]姚国弼,催振宇,姚集鲁,等.国产拉米夫定治疗2200例慢性乙型肝炎的IV期临床试验[J].中华肝脏病杂志,2003;11(6):103-108.

YaoGB,CuiZY,YaoJL,etal.IVperiodclinicTestof2200caseschronichepatitisBinwhichlamivudinemadeinChinatreating[J].ChinJHepatol,2003;11(6):103-108.

[6]ZoulimF.TherapyofchronichepatitisBvirusinfection;inhibitionoftheviralpolymeraseandotherantiviralstrategies[J].AntiviralRes,1999;44(26):1-30.

[7]计淼淼,杨敏燕,钱又宏,等.拉米夫定治疗慢性乙型肝炎临床疗效及病毒变异[J].肝脏,2000;6(18):75-77.

基因芯片范文篇8

【关键词】,肝炎ObservationoftherapeuticefficacyoflamivudinecombinedwithalphainterferoninpatientswithchronichepatitisB【Abstract】AIM:TostudythetherapeuticefficacyoflamivudinecombinedwithalphainterferoninpatientswithchronichepatitisBandtofindanewapproachtocontrolthedisease.METHODS:EightychronichepatitisBpatientswithHBVDNAandHBeAgpositiveweredividedintotwogroups:LAMIFNgrouptreatedwithlamivudineandalphainterferonfor12monthsandLAMgrouptreatedwithlamivudinealonefor12months.RESULTS:ThetherapeuticeffectonYMDDmutationinthegroupwithlamivudineandIFNα1bwassignificantlybetterthanthatinthegroupwithlamivudinealone(P<0.01).CONCLUSION:LamivudinecombinedwithalphainterferonhasbettertherapeuticefficacyinpatientswithchronichepatitisB.【Keywords】hepatitisB,chronic;treatment;lamivudine;interferon【摘要】目的:了解拉米夫定(LAM)和干扰素对慢性乙肝的疗效,为慢性乙肝的治疗开辟一条新的途径.方法:将HBVDNA和HBeAg均阳性的慢性乙肝患者80例,1∶1随机分为两组,即治疗组和对照组.其中治疗组(LAM干扰素)为:INFα1b,隔日5MU,im,及LAM100mg/d;对照组(LAM组)为LAM100mg/d,口服,共12mo.结果:LAM和干扰素(治疗组)对YMDD变异株的治疗作用初步结果明显高于LAM单独作用(对照组)(P<0.01).结论:LAM和干扰素联合治疗慢性乙肝的初步结果显示出有较好的疗效,为临床进一步验证提供了科学依据.【关键词】肝炎,乙型,慢性;治疗;拉米夫定;干扰素0引言拉米夫定(LAM)通过特异性的阻断嗜肝病毒DNA的合成,显著抑制HBV的复制,目前已广泛的应用于乙肝的治疗[1],长期应用LAM其耐药突变的发生率为16%~43%.突变发生后一方面降低疗效,另一方面使肝病活动,甚至诱发重症肝炎,为此我们采用了LAM与干扰素联合对抗乙肝病毒变异进行了临床试验,取得了明显的治疗效果.1对象和方法1.1对象200202/200407住院的HBeAg和HBVDNA阳性,丙氨酸氨基转移酶(ALT)异常,均经过LAM正规的治疗12~18mo的患者80(男48,女32)例,年龄20~52岁.按1∶1的比例随机分为2组,其中LAM与干扰素共用为联合治疗组,LAM单独为对照组.联合治疗组:INFα1b,隔日5MU,im,及LAM100mg/d;LAM组LAM100mg/d,口服,共12mo,慢性乙肝的诊断标准符合2000年西安全国传染病与寄生虫病学术会议修订的病毒性肝炎防治方案标准[2].1.2方法①肝功能用美国Beckman全自动生化仪及其配套的试剂检测;判定标准;治疗后ALT降至正常参考值为显效,有所下降为有效,无下降者为无效.②HBVM用酶联免疫法试剂由美国Abbott公司提供;e抗原的判定:e抗原转阴,产生e抗体,若e抗原转阴,但没有产生抗体表示基因突变.③HBVDNA用荧光定量聚合酶链反应PCR检测,由广州达安基因诊断中心提供仪器和试剂盒,截止值为103copies/mL;判定标准:HBVDNA转阴的标准是0.001PG/mL,约等于100copies/mL.④YMDD变异用基因芯片检测[3,4],以HBV序列(GenBank4490408)为模板设计以下引物:上游引物:5′GATGTGTCTGCGGCGT3′,下游引物:5′GTAAACTGAGCCAGGAGAAA3′,在50μL含20mmol/LTrisHCl,50mmol/LKCl,2mmol/LMgCl2,0.2mmol/LdATP,dTTP和Cy5dCTP(英国Amersham公司产品),100mmol/L引物、2UTaq酶的体系中,经95℃5min预变性,以94℃30s,50℃30s,72℃30s循环30次,扩增并标记长度为308bp的待测片段.扩增产物经乙醇沉淀纯化,55℃杂交30min,45℃洗两次,晾干扫描,计算判读按每块芯片检测4位点计可测得基因突变数同时可获得确切的突变类型.⑤肝脏组织病理的变化用肝穿刺活检的方法对肝脏的炎症程度进行检测,每个受试对象都接受2次肝穿.用放免法对肝纤维化程度进行检测.统计学处理:用SPSS10.0软件,记数资料用χ2检验,计量资料用成组t检验.2结果2.1均衡性检验两组在性别、年龄、病程、ALT、乙肝病毒e抗原和乙肝病毒定量方面无明显差异(P>0.05).LAM组:40(男25,女15)例,年龄(36.26±1.25)岁,病程(12.20±1.61)mo,ALT(86.07±1.26),乙肝病毒e抗原阳性(40例)、乙肝病毒定量阳性(40例);联合治疗组:40(男23,女17)例,年龄(36.18±1.75)岁,病程(12.01±1.23)mo,ALT(87.25±1.34),为乙肝病毒e抗原阳性(40例)、乙肝病毒定量阳性(40例).2.2治疗后在ALT,HBeAg,HBVDNA的变化联合治疗组ALT复常率、HBeAg和HBVDNA转阴率明显的高于LAM组(P<0.01,Tab1).表1两组治疗后ALT、乙肝病毒e抗原、乙肝病毒定量方面的比较(略)2.3肝脏组织病理的变化治疗后两组肝脏组织病理的改善,LAM组为45.0%(18/40);联合治疗组为87.5%(35/40),联合治疗组肝脏组织病理的改善明显高于LAM组(P<0.01).2.4对治疗后基因突变的检测在常规PCR检测中,发现LAM抗病毒作用在短期达到较好效果,但随着抗病毒时间的延长,治疗效果反而有减弱的现象,为此用基因芯片技术对有关标本进行了进一步的检测,观察HBVYMDD变异,LAM组基因突变数为80%(32/40),联合治疗组基因突变数为37.5%(15/40),LAM组突变率明显高于联合治疗组(χ2=14.907,P<0.01).3讨论虽然LAM是目前治疗乙肝的主要药物,它可迅速抑制HBV的复制,在短时间间内使HBVDNA转阴,肝功能和肝脏组织学得到改善[5],但是在其抗病毒治疗过程中可出现HBVYMDD变异,其突变率高达16%~43%[6,7],给治疗带来许多困难,是继续用药还是终止用药,一直是临床工作争论的焦点,现在还无定论.体外实验证明,YMDD突变发生后LAM的用量提高105~106倍[8],应该停药或更换其他的药物治疗.由于缺乏相应的临床资料也有专家认为;体外实验并不能说明体内LAM的效果,因此即使出现耐药,还应继续用药.针对这一临床问题,我们采用了LAM联合干扰素对乙肝病毒变异进行了正规的治疗,通过治疗临床观察表明:LAM和干扰素联合治疗可显著的减少YMDD变异的产生,能有效的抑制野生株并能控制突变株的发生已获得满意的治疗效果.可能因乙肝的发病机制是持续的胞内病毒复制和细胞介导的免疫损伤,所以联合治疗仍然是慢性乙肝抗病毒治疗的主要方向,即在抗病毒治疗的同时进行免疫调节治疗.治疗后可使血清转换率、肝脏的炎症及纤维化程度得到了明显的改善,也使HBVYMDD变异出现了抑制或是延缓的发生.LAM联合干扰素对乙肝病毒变异应该是理想的治疗.【参考文献】[1]YaoGB,WangBE,CuiZY,etal.ArandomizeddoubleblindplacebocontrolledstudyoflamivudineinthetreatmentofpatientswithchronichepatitisBvirusinfection[J].ChinMed(Engl),1999;12(35):387-391.[2]中华医学会传染病与寄生虫病学分会.病毒性肝炎防治方案[J].中华肝脏病杂志,2000;8(6):324-329.BranchofinfectiousdiseasesandparasitediseasesofChinesemedicinemeeting.Virusnaturehepatitispreventionandcurescheme[J].ChinJLabMed,2000;8(6):324-329.[3]宋家武,林菊生,孔心涓,等.检测拉米夫定耐药基因芯片的制作及其初步应用初探[J][1][2].中华检验医学杂志,2003;26(15):1-3,68.SongJW,LinJS,KongXJ,etal.DoingofdetectlamivudinedurablegeneCMOSchipanditsfirstexploringofprinaipiumapplication[J].ChinJCheckout,2003;26(15):1-3,68.[4]宋家武,林菊生,孔心涓,等.基因芯片检测拉米夫定致乙型肝炎病毒耐药突变的临床研究[J].中华肝脏病杂志,2003;6(9):361-363.SongJW,LinJS,KongXJ,etal.lamivudineinwhichgeneCMOSchipdetectresultinclinicresearchofhepatitisBvirusdurabledruggenemutation[J].ChinJHepatol,2003;6(9):361-363.[5]姚国弼,催振宇,姚集鲁,等.国产拉米夫定治疗2200例慢性乙型肝炎的IV期临床试验[J].中华肝脏病杂志,2003;11(6):103-108.YaoGB,CuiZY,YaoJL,etal.IVperiodclinicTestof2200caseschronichepatitisBinwhichlamivudinemadeinChinatreating[J].ChinJHepatol,2003;11(6):103-108.[6]ZoulimF.TherapyofchronichepatitisBvirusinfection;inhibitionoftheviralpolymeraseandotherantiviralstrategies[J].AntiviralRes,1999;44(26):1-30.[7]计淼淼,杨敏燕,钱又宏,等.拉米夫定治疗慢性乙型肝炎临床疗效及病毒变异[J].肝脏,2000;6(18):75-77.JiMM,YangMY,QianYH,etal.CliniccurativeeffectandvirusmutationoflamivudinetreatingchronichepatitisB[J].Liver,2000;6(18):75-77.[8]AllenMI,DeslauriersB,AndrewsCW,etal.IdentificationandcharacterizationofmutationinhepatitisBvirusresistanttolamivudine[J].Hepatology,1998;27(28):1670-1677

基因芯片范文篇9

关键词:转基因食品;检测基因;分子生物学;检测技术

转基因食品逐步商业化满足了人们不断增长的物质需求。转基因食品却在食用安全性和对生态环境的影响方面存在问题。转基因食品是使用基因工程技术来改变原始物种基因信息的新型技术。转基因过程中的每个阶段都可能存在安全隐患。因此,建立有效、快速、准确的转基因食品检验方法,可以有效满足消费者的知情权和选择权,改善转基因食品安全管理不足。本文重点阐述分子生物技术在转基因食品检测中的应用。

1基因水平定性的PCR检测法

为了更好地使外源基因成功转移到宿主体内并合理表达,转基因通常必须构建启动子、终止子、选择标记基因和报道基因。其中启动子和终止子是目标基因,具有表达顺序的作用。根据科学研究,大多数转基因作物具有启动子(CaMV35s),终止子(NOS)和抗性基因(NPTII3)三个基因成分。为了设计启动子、终止子、选择标记基因等的引物,基于此编码序列的PCR扩增,可以评估该食品是否含有转基因成分。目前,我国利用花椰菜花叶病毒35S启动子和农杆菌腐烂NOS终止子设计方案,非特异性引物设计对35S和NOS已成功地通过PCR扩增技术测试了转基因大豆。该方法用于成功测试RounfupReady,这是一种抗草甘膦的转基因大豆。但是,PCR方法只适用于转基因产品基础测试,一些绿色植物或土壤微生物也将携带CaMV35S和NOS基因成分,检测结果很可能是假阳性。

2基于基因芯片的检测法

基因芯片分析(Genechip),也称为DNA微阵列(DNAmicroarray),是一种特殊的分类方法,可将许多包含基因的寡核苷酸探针固定在聚酯膜,单晶硅片和夹层玻璃上。它可以与靶基因片段进行分子杂交,并根据扫描仪系统软件检查分子杂交的敏感性,然后利用电子信息技术对数据信号以及其中的许多基因序列和表达信息进行判断和定量分析。在食品卫生与安全行业中,基因分析技术已应用于食源性致病微生物的快速检测和转基因食品的检测。根据在此阶段从油菜籽转移的外源基因,将CaMV35S启动子,FMV35S启动子,Nos终止子,Bar,Barnase,Barstar,EPSPS,cOX,PAT和内源基因Fbp用作目标编码序列来设计方案。通过特异的引物设计和探针,以及相关基因分析,融合多重PCR技术被用于测试油菜籽样品中经常含有的外源基因,一次可以检测10个基因,这是其独特的优势[1]。

3酶联免疫吸附检测法

酶联免疫吸附测定法是一种新型的免疫测定技术,也称ELISA检测法(Enzyme-LinkedImmunoSorbentAssay)。ELISA检测法结合了抗原和抗体的非特异性免疫反应与酶的高效催化反应合并在一起。ELISA的基本原理是使用固相培养基吸收测试样品和抗原或抗原体,与相对的美标抗原或抗原体进行非特异性反应,产生经抗原检测的抗原体-酶标记的抗原一氧化氮。加入酶底物后,酶产生显色反应,被测抗原的量与着色物质呈正相关。因此,可以基于有色板材料的量确定样品中的测试物质的组成。ELISA技术标准低,实际操作简单准确,已发展成为一种通用的检测方法。在现阶段,在转基因食品检验行业中,有多种商业ELISA诊断试剂盒。ELISA的技术也有缺点,即测试扩散系数低,测试试剂盒一般只能测试特殊的转基因材料,测试成本较高[2]。

4蛋白质芯片检测法

蛋白质芯片技术的基本原理与基因分析基本相同。蛋白质检测试剂或测试探针以阵列形式固定在固相介质上,例如晶片、单晶硅晶片和化学纤维膜等。然后将产品中获得的总蛋白质与蛋白质芯片一起温育,使蛋白质分子结构与集成的IC中包含荧光标记和分子结构的目标蛋白产生非特异性反应。根据荧光接收灵敏度的测试,可以区分它是否属于食品类别。通过总体目标蛋白质和待测成分,可以推断出食品中是否含有转基因成分和与蛋白质相匹配的成分,创建了一种抗原蛋白芯片测试方法。该方法可以额外测试BTCry1Ac蛋白,植酸酶蛋白和BTCry1Ah蛋白的三种转基因成分。蛋白芯片技术具有非特异性和高效率的优点,但也存在一些必须解决的问题。例如,芯片制造成本相对较高,并且固定在介质表面上的特定外源蛋白质非常容易降解和敏感度次低[3]。

结语

随着基因工程技术的飞速发展,越来越多的转基因食品被注入市场。除了满足各种特殊要求外,转基因食品也越来越受到关注。合理标识和有效控制转基因食品的前提是对转基因食品进行有效检测。随着分子生物技术的发展,转基因检测技术也具有巨大的发展趋势。除了本文阐释的技术之外,从分子生物技术的角度来看,转基因测试还有许多新的技术应用,例如巢式和半巢式PCR、生物传感器技术、PCR-ELISA和免疫系统PCR。转基因食品检查的方法多种多样,但所有方法各有利弊,必须逐步加以完善。随着技术的发展,将出现大量用于转基因食品的优秀检测技术。

参考文献

[1]顾爱国,王伟,张晓强,等.转基因食品检测技术的研究进展.江苏农业科学,2017,(3):180~183.

[2]国家安全生产监督管理局.农业转基因生物安全管理条例.中国种业,2018,13(3):38~39.

基因芯片范文篇10

[5]首先提出转基因食品安全性问题,1998年他研究发现,幼鼠食用了转基因土豆之后,其免疫系统和内脏都受到了损坏。这一发现轰动了科学界。后来经审查发现这项研究结果不够详实,不足以证明转基因食品具有危险性[6]。转基因食品的风险尚未有定论,迄今为止也没有因食用转基因食品而导致重大的事故伤亡。随着人们安全意识的逐渐加强,各国开始了对转基因产品的监控和管理。转基因技术的安全管理世界上主要分为两大模式,这两种模式在转基因食品安全管理的方法和理念上存在巨大的差异,分别是开放鼓励型的美国模式和严谨限制型的欧盟模式,其他国家实行的模式介于两者之间[7]。欧盟对转基因食品一向严谨。尽管欧盟的研究表明目前市场上的转基因食品是安全的,但欧盟认为转基因食品的安全评估需要靠长期的实验和观察才能得以进行。欧盟的管理模式以转基因食品的工艺过程为基础,所有的转基因生物,都要接受安全性评价和监控[8]。转基因食品管理的理论基础是“预防”原则。其目标是保证人类和动物的生命健康、保护环境免遭破坏。其管理政策是确保欧盟市场健康正常的运转[9]。欧盟很重视转基因食品的立法。自20世纪90年代制定了一系列的法律法规,制定了新食品定义和主要成分、安全评估机制和成分标识。从田间到菜场制定了全方位的食品安全管理体制。所有转基因食品在上市前须通过欧盟的强制性安全评估和批准程序,同时进行标识,确保其安全性和可追溯性,使消费者的权益得到保障,确保转基因食品监督有效,并能及时采取适当的风险应对措施。欧盟的转基因食品管理机构是欧盟食品安全局。欧盟各个国家在管理上存在差异,没有完全依照欧盟转基因食品管理体系来实行。与欧盟管理模式相似的有新西兰、澳大利亚等国家[10]。美国提出,必须有可靠的科学证据证明风险的存在,才会采取适当的管制,即对转基因食品的法律管制须建立在“可靠科学”原则基础上[11]。美国管理模式以产品为基础,认为转基因食品与传统食品之间没有本质差别,具有同样的安全性。美国在国内对转基因食品进行自律管制、在国际上推行转基因产品贸易自由,管理模式宽松。美国没有制定完整的法规来管制转基因食品,仅纳入到现有的法律管制范围内。美国的转基因生物安全管理机构有:美国农业部、环境保护局、食品与药品管理局。美国对转基因技术的发展很是乐观。加拿大对转基因食品的管理与美国相似,运用自律性管理。中国拥有大量的人口,随着环境的急剧恶化及耕地不断的被征用,耕地面积却在大量的减少,中国的农业生产面临着巨大的压力,转基因食品的出现使这一问题得到了转机[12]。中国对转基因食品的研究起步比较晚,但国家对转基因技术非常重视,并取得了一定的成果。1986年启动的“国家高技术研究与发展计划”中,大力支持发展生物技术。中国是世界上第一个批准转基因产品商业化生产的国家。近年中国在转基因技术方面的研究取得了不错的成绩,但与欧美等发达国家还存在着巨大的差距[13]。中国对转基因食品采取较为严格的管理模式。中国的管理机构有:农业部、科技部、卫生部、食品与药物管理局和国家环保总局,中国转基因食品的管理中发挥着主导作用的是农业部。

转基因食品的检测技术

DNA在提取的时候会产生的应抑制因子、产品深加工时破坏了核酸等因素会使PCR结果呈假阴性;作物受到病毒感染、实验室污染等因素会造成PCR结果呈假阳性[16-18]。所以,定性PCR只能初步检测转基因食品。为了解决PCR存在的问题,消除检测干扰,在试验中引入内部对照反应,从而可以半定量地检测样品[19]。(1)竞争定量PCR:其主要的过程是将一种人工构建的相互间竞争模板,使这种模板能够具有一致的待检测基因所具有的动力学特点,能够在同一反应体系中同引物和底物相竞争,之后进行电泳检测。将结果制成标准曲线,计算待测基因的含量。该方法容易产生误差,比较难使用[20]。(2)实时荧光定量PCR:该技术是普通PCR的升级,主要思想就是把一个标记了2个荧光基团的探针加入到反应体系中,根据探针上的荧光信号实时监测整个PCR进程,然后将结果制成标准曲线,计算未知模板的含量[21]。实时定量PCR检测的灵敏度很高,它的最小检测量为2pgDNA/g样品。检测要求低、范围广,可以检测一些已经加工,或者还未进行加工以及混合样品。实时荧光PCR检测技术能对PCR反应进行有效地实时的监测。在实时荧光PCR技术中加入闭管分析,不需要加入PCR后处理过程,能使核酸的交叉污染有效的降低甚至消除。此方法的挑战就是定量标准物的滞后发展。(3)多重PCR:在同一反应体系中的多个靶点能同时进行PCR检测,试验结果可靠,操作简单快速,降低了检测的成本。多重PCR法的应用前景很广阔。(4)Southern和Northern杂交:用限制性核酸内切酶对与特异性探针结合的基因组片断内或其周围序列进行酶切,研究基因内部的序列。该技术检测结果准确可靠,但要求样品的纯度高,检测费用也较高。Southem杂交的检测对象是DNA,而Northern杂交是RNA。基因芯片又叫DNA芯片或DNA微阵列[22]。是美国的Affymetrix公司开发的,世界上第一块商品化的基因芯片在1996年问世。基因芯片技术是目前转基因食品检测的前沿技术,是一种高度集成化的反向杂交技术。将探针分子固定在载体上,用PCR、末端标记等方法对待测基因进行处理,处理后的基因与固定了的探针杂交。借助放射自显影或者激光共聚焦显微镜或CCD相机检测并读出各个不同斑点信号的强度,将所获得的杂交信号用相应的软件处理,得到被检样品的遗传信息。该方法可实现样品大量序列的检测和分析,同时完成样品的定性定量。将抗原和抗体反应的特异性结合酶对底物的高效催化这两者有机的结合,完成ELISA的检测。酶作用于底物后,颜色会发生变化,抗原结合抗体时,可以通过比色过程或者根据荧光反应来测定。通过颜色的变化来判断样品中含有抗原的的数量。ELISA检测可以同时完成样品的定性和定量检测。该方法选择性和灵敏度较高,但复杂基质对它的准确度有干扰,外源蛋白质含量低或被热处理变性,该方法的检测能力就会下降[23]。3.2.2Western杂交Western杂交又称蛋白质印迹法,是将抗体的特异性、蛋白质电泳的分离能力、显色酶反应的灵敏性结合在一起的蛋白质检测方法,可用于检测复杂混合物中特异蛋白质的含量。用于检测特异性目的蛋白质,检测灵敏度可达1~5ng,还可用于检测不可溶性蛋白质。其检测的关键是抗体的制备[24]。

中国转基因食品安全管理的改善措施

中国缺乏系统的法规来制约转基因食品的安全,因此需及时将转基因食品的安全性纳入到法律的框架内。需要建立转基因生物安全管理的基本原则和制度,建立相应的部门并明确它们该承担的职责义务和管理权限,对一些经过转基因技术加工的产品和借助转基因技术进行研究的行业开展全方位的正规的管理体系[25]。许多发达国家在转基因生物安全管理立法方面已积累了一定的经验,中国立法时可以借鉴。在对待转基因食品风险的不确定方面,学习欧盟等国采取审批制度和强制性标识制度。鉴于转基因技术发展所带来的巨大经济利益和未来美好的发展前景,许多发达国家均投入大量资金和人力进行研发,中国在确保安全的提前下,也应使转基因技术得到更好的发展,最大限度地维护国家利益。转基因食品从研发到消费这一系列的过程都必须采用标识、通报等措施保证消费者知情同意权的实现。当前市场上的转基因食品的标识很不完善。普遍存在未办理转基因生物标识,并私自进行转基因种子生产、经营的行为。由于缺乏完整的农业转基因生物成分的检测体系,监督市场产品时,无法准确判断农产品是否有转基因成分,缺乏奏效的监控手段。因此,通过市场调查了解转基因食品标识的实际情况,掌握转基因食品的种类、来源和加工后的形式等,制定相应的转基因食品安全管理的条例。建立转基因食品标识的定期监督制度,借助已建的转基因食品管理机构,加强农业转基因食品标识管理。中国境内销售的转基因食品必须实行标识,不标识和不符合标识规定的一律不得进口和销售。标识目录由农业部和国务院相关部门制定并公布[26]。目前相关部门的职责配合不够,很难对转基因食品进行有效的监管。因此应设立专门的系统的转基因食品安全管理部门。对转基因食品的研发、生产加工、运输、进出口和销售等环节进行全面的监督,确保转基因食品产业安全规范的运行[27]。在当前的技术条件下,转基因食品的安全性还不能确定,应理性对待转基因食品。因此,政府应设立专业的独立行政监管机构,全程跟踪,并建立食品安全监管过程中有效的追踪制度,详细记录每一环节,一旦出现问题,可以速度的找出危害关键控制点,便于及时采取措施,将危害降至最低。针对转基因食品存在的风险不确定性,制定安全评价标准以保证转基因食品行业正常稳定的发展。转基因食品的安全评价需要合适的检测技术。转基因食品品种繁多且数量大,含转基因成分的食品成分复杂、待检测成分被降解或破坏,检测难度大[28]。目前的检测手段有:人工检测、仪器检测和生物芯片,但不能满足当前的检测需要。因此,需加大转基因技术的研究力度,使检测快速、准确、可靠。在发展自身技术的同时,还应积极开展国际合作,加强转基因食品的安全防范[29-31]。对转基因食品的安全评价需做到公开透明。需制定一整套针对转基因食品的法规、安全评价标准、方法及规则。对转基因食品的生产源头开始,以及对其生产、加工、成品、销售等一系列过程进行详细的存档化管理并进行详细的记录存档,使记录和标识具有可溯源性[32,33]。以转基因食品的安全性、营养上的要求和质量上的评价以及对环境所产生的影响等标准作为是否决定进口及进口的数量、方式等的判断因素。同时在此基础上要建立有效且实时的预警机制,在转基因作物的风险处理上,要防患于未然。监管部门对进口的转基因食品实行跟踪检查,将存在的或可能存在的质量问题及时公布于众。政府应重视和加强对国外转基因食品相关政策信息的收集和研究,为企业和消费者提供一些必要且合理的咨询服务,以减少国际贸易中的摩擦[34]。