采用基因芯片研究中药有突破

采用基因芯片研究中药有突破

由浙江省中医院血液病研究所所长高瑞兰研究员主持的课题组，历时3年于新近完成了《制备细胞增殖分化和凋亡基因芯片研究中药有效成分》研究，初步建立了采用基因芯片研究中药的评价标准，为中药研究提供了新思路和新方法，该课题日前通过了专家鉴定。

采用基因芯片可大通量、高灵敏度地跟踪药物作用后细胞内数千个基因的变化。高瑞兰主持的课题组在浙江大学医学院和澳大利亚悉尼新南威尔士大学圣乔治医院专家协助下，从2003年1月开始制备细胞增殖分化和凋亡基因芯片研究中药有效成分。研究人员建立了基因芯片研究中药的技术平台，解决了中药筛选没有高通量方法的难题。在此基础上，研究者通过动物模型、细胞、基因和蛋白分子系统研究了人参二醇组皂苷和三七皂苷，发现人参二醇组皂苷能促进骨髓红系、粒系和巨核系造血祖细胞增殖，改善再障小鼠的造血功能。研究人员还研制了适合人参二醇组皂苷功能研究的DNA芯片，分析了人参二醇组皂苷诱导的基因表达谱，其结果与动物实验、细胞学和蛋白研究结果相符，证明了该芯片结果的可靠性。

gmsr多少面板能打过h麦

很难给出一个明确的答案，因为GMSR和H麦都有不同的面板，功率和技术特点。但一般来说，GMSR的面板比H麦更适合在低功率条件下使用，因此在某些情况下可以打败H麦。
GMSR和H麦都是常见的雷达系统，主要用于飞机和船只等的目标探测。它们都有许多不同的面板，包括相控阵雷达和机械扫描雷达等。这些面板都有不同的功率和技术特点，因此难以给出一个明确的答案。
但是，由于GMSR的功率通常比H麦低，因此GMSR的面板更适合在低功率条件下使用。在这种情况下，GMSR可能会比H麦更有效，因为它可以更容易地检测到较小和更低的目标。
如果您需要使用雷达系统来探测目标，可以考虑使用GMSR或H麦之一，具体取决于您的需求和预算。您还可以根据特定的场景和任务选择不同的面板和设置，以最大程度地提高效率和准确性。
总之，GMSR和H麦都是有效的雷达系统，都有其独特的优点和适用场景。选择正确的系统和面板可以帮助您更好地完成任务。

关于生物技术的，大家帮帮忙吧

　生物技术与信息技术的关系
生物技术（Biotechnology）是以生命科学为基础，利用生物（或生物组织、细胞及其他组成部分）的特性和功能，设计、构建具有预期性能的新物质或新品系，以及与工程原理相结合，加工生产产品或提供服务的综合性技术。信息技术（information science）是研究信息的获取、传输和处理的技术，由计算机技术、通信技术、微电子技术结合而成，即是利用计算机进行信息处理，利用现代电子通信技术从事信息采集、存储、加工、利用以及相关产品制造、技术开发、信息服务的新学科。信息技术和生物技术都是高新技术，二者在新经济中并非此消彼长的关系，而是相辅相成，共同推进21世纪经济的快速发展。
1.生物技术的发展需要信息技术支撑
（1）信息技术为生物技术的发展提供强有力的计算工具。在现代生物技术发展过程中，计算机与高性能的计算技术发挥了巨大的推动作用。在赛莱拉基因研究公司、英国Sanger
中心、美国怀特海德研究院、美国国家卫生研究院和中国科学院遗传所人类基因组中心联合绘制的人类基因组草图的发布中，美国多家研究机构特别强调正是信息技术厂商提供的高性能计算技术使这一切成为可能。同样，在被称为“生命科学阿波罗登月计划”的人类基因草图的诞生过程中，康柏公司的Alpha服务器也为研究人员提供了出色的计算动力。业界分析人士称，在这场激烈的基因解码竞赛背后隐含的是一场超级计算能力的竞赛，同时，这次竞赛有助于大众对超级计算机的超强能力形成普遍认知。在此之前，这些造价至少在数百万美元以上可以超高速运转的机器一直默默无闻，他们被用于控制核反应堆、预报天气或是与世界级国际象棋大师同台对弈。如今，人们越来越清醒地认识到，超级计算机在创造新品种的药物、治愈疾病以及最终使我们能够修复人类基因缺陷等方面是至关重要的，高性能计算可以为人类作出更大的贡献。
赛莱拉公司执行总裁在接受《今日美国》的采访时说:“将人类基因密码以线型方式组合起来，这还是人类有史以来的第一次。”赛莱拉公司要将32亿个碱基对按照正确顺序加以排列，在曾经尝试过的大规模计算中，这次挑战是最为严峻的一次。为了完成这次历史性课题所需的数量极为庞大的数据处理工作，赛莱拉公司动用了700台互联的Alpha64位处理器，运算能力达到每秒1.3万亿次浮点运算。同时，赛莱拉公司还采用了康柏的Storage Works系统，用以完成对一个空间为50TB且以每年IOTB速度增长的数据库管理工作.康柏电脑公司董事会主席曾在一次演讲上说道:“如今，我们很难将生物技术的进步与高性能计算领域的发展割裂开来。实际上，许多一流的科学家都相信，高性能计算是生物和医药的未来。今后，越来越多的具有强大功能的计算机和软件将会被用来搜集、存储、分析、模拟和发布信息。
信息技术还有助于加强生物技术领域的各种数据库管理、信息传递、检索和资源共享等。另一个仅次于基因排序器、在生物技术领域引起关注的硬件是基因芯片，它的研制也非常依赖于信息技术。在显微镜载片或硅片等基片上把基因片段排列、固定，这就是基因芯片。把这个芯片上的基因片段和检体的基因片段放到基因芯片读出器（也是一种破译装置）上，就能迅速比较和破译检体信息。 基因排序器是从零入手破译检体的遗传信息的装置，而基因芯片和其读出器则是与已经有的遗传信息相对照破译信息的装置。 在这个领域，美国的企业比较有名，但日本企业也在同美国企业合作的同时，积极参与这个领域的开发。
（2）生物技术发展需要特定软件技术的支持。生物技术及其产业的发展对于生物技术类软件的需求将进一步增加，软件技术将成为支撑生物技术及其产业发展的关键力量之一。在生物技术各领域中均需要相应的专业软件来支撑：1) 各类生物技术数据库的构建需要性能优良、更新换代迅速的软件技术；2) 核酸低级结构分析、引物设计、质粒绘图、序列分析、蛋白质低级结构分析、生化反应模拟等等也需要相应的软件及其技术支撑；3) 加强生物安全管理与生物信息安全管理也离不开软件及其技术发展的支持。
2.生物技术为信息技术发展开辟了新的道路
（1）生物技术推动超级计算机产业的发展。随着人类基因组计划各项任务的完成，有关核酸、蛋白质的序列和结构数据呈指数增长。面对如此巨大而复杂的数据，只有运用计算机进行数据管理、控制误差、加速分析过程，使得人类最终能够从中受益。然而要完成这些过程，并非一般的计算机力所能及，而需要具有超级计算能力的计算机。因此，生物技术的发展将对信息技术提出更高的需求，从而推动信息产业的发展。比较有说服力的例子是，2002年11月22日出版的《自然》杂志上，以色列科学家宣布研制出一种由dna分子和酶分子构成的微型“生物计算机”，一万亿个这样的计算机仅一滴水那样大，运算速度达到每秒10亿次，准确率为99.8%。当然像所有的新技术一样，有的科学家表示怀疑。他们认为，这种试管里的计算机存在致命的缺陷，因为生化反应本身存在一定的随机性，这种运算的结果可能不完全精确；而且，参与运算的dna分子之间的不能像传统计算机一样通信，只能“各自为战”，不足以处理一些大型计算。
欧美各国及日本相继成立了生物信息数据中心，美国有国家生物技术信息中心(ncbi)、英国有欧洲生物信息研究所(ebi)、日本有70余家制药、生物及高技术公司组成的“生物产业信息化共同体”等。而戈德曼-萨克斯财团2001年的一份报告显示，美国国际商用机器公司(ibm)、sun、康伯和摩托罗拉等公司每家已至少与生物技术公司和调研公司达成12项合作意向，共有140多项合作协议，合作内容涉及到各种技术领域，包括基因芯片，用计算机模拟药效等。
（2）生物技术将从根本上突破计算机的物理极限。目前使用的计算机是以硅芯片为基础，由于受到物理空间的限制、面临耗能和散热等问题，将不可避免地遭遇发展极限，要取得大的突破，需要依赖于新材料的革新。2000年美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的科学家根据生物大分子在不同状态下可产生有和无信息的特性，研制出分子开关（molecular switches）。2001年世界首台可自动运行的DNA计算机问世，并被评为当年世界十大科技进展。2002年，DNA计算机研究领域的先驱阿德勒曼教授利用简单的DNA计算机，在实验中为一个有24个变量、100万种可能结果的数学难题找到了答案，DNA计算机的研制迈出了重要一步。
信息产业和生物产业无疑都是高科技的产物，在生命科学的研究中，始终不能缺少计算机的工作，如果到基因组测序的研究所去看一看，大量的以超级计算机为基础的测序仪，会使你误以为到了一家信息技术公司。生物产业因计算机的加盟而提速，信息技术产业也因生命科学的需要而得以发展、获利。运用数学、计算机科学和生物学的各种工具，来阐明和理解大量基因组研究获得数据中所包含的生物学意义，生物学和信息学交叉、结合，从而形成了一个新的学科。生物信息学或信息生物学，它的进步所带来的效益是不可估量的。美国已经出现了大批基于生物信息学的公司，希冀在基因工程药物、生物芯片、代谢工程等领域掘出财富，生物信息学工业潜力巨大。可以说，生物科技(生物技术)与信息科技(信息技术)的融合，才是世界经济市场的未来。在深圳举行的第三届中国国际高新技术成果交易会高新技术论坛上，中国工程院副院长侯云德院士指出，应该把生物技术产业定位为仅次于信息产业的重点产业。他说，信息和生物技术是关系到我国新世纪经济发展和国家命运的关键技术，并将成为我国创新产业的经济增长点。

思路迪诊断多重检测产品组合，能实现对哪些肿瘤的诊断？

基因诊断又称DNA诊断，是70年代末迅速发展起来的一项应用技术，目前已广泛应用于临床许多疾病的诊断，包括遗传性疾病的基因诊断、肿瘤的基因诊断、感染性疾病的基因诊断、法医学鉴定中的基因诊断、疾病易感性的基因诊断、药物筛选和药物开发的基因诊断等，本文对基因诊断在临床的应用及其应用过程中存在的问题进行综述。
与其他诊断方法相比，基因诊断具有突出的优点：一是能从基因水平彻底揭示疾病病因及发病机理；二是可进行症状前诊断，能显著提早产前诊断的时间；三是取材少，来源广，微量标本即可进行诊断；四是可快速检测不易在体外培养（如艾滋病病毒、各种肝炎病毒等）和不能再实验室安全培养的病原体。因此，基因诊断迅速在临床诊断领域特别在遗传病研究领域得到了较为广泛的应用。 1.基因诊断在临床的应用 1.1遗传性疾病的基因诊断：目前已发现的人类遗传性疾病达数千种之多，分为单基因缺陷造成的遗传病（包括显性遗传、隐性遗传、X-染色体连锁遗传病等）、多基因缺陷导致的复杂因素遗传病以及染色体数目异常的遗传病。随着对多种遗传病致病基因和突变类型以及许多可用于基因连锁分析的遗传标志的澄清，再加上基因诊断方法学的不断改进和更新，使得基因诊断被广泛地应用于遗传病的诊断中。目前遗传病基因诊断所取得的成绩最为显著和突出。地中海贫血是一种常见的严重危害的遗传性血液病。Drobyshev等用10聚体的寡核苷酸微集芯片，成功检测β-地中海贫血患者红细胞中β-珠蛋白基因中的3个突变位点[1]。血友病B是凝血因子Ⅸ基因缺陷引起的一种X染色体连锁隐性遗传病，关节腔和肌肉出血是严重病例的特征性表现。目前只能对下列遗传病进行基因诊断：已知特定基因位点突变或缺失的单基因病；已知与特定突变基因突变处于连锁不平衡的DNA标记RFLP；检查癌细胞染色体重排；新生儿死亡一击基因已被克隆的或有DNA连锁标记的遗传性酶病[2]。 1.2肿瘤的基因诊断：肿瘤的形成是遗传因素与环境因素相互作用的结果。癌基因、抑癌基因及其产物作为肿瘤标志物在肿瘤诊断，检测肿瘤复发与转移，判断疗效和预后以及人群普查等方面都有较大的实用价值。通过检测癌基因、抑癌基因中发生的基因突变有助于肿瘤的早期诊断。抑癌基因p53是人类肿瘤中最常见的突变基因，约50%以上的肿瘤都存在该基因的突变，通过将p53基因外显子2-11区域内所有突变位点的突变探针以及对应的正常序列探针集成在一块芯片上，制成p53基因芯片，为肿瘤的早期诊断、分类提供一条新途径。SPLUNCL蛋白、p16基因、p27基因等可以作为鼻咽癌的诊断标志物，用于鼻咽癌的早期诊断[3]。 1.3感染性疾病的基因诊断：采用形态学、生物化学货血清学诊断细菌、病毒、寄生虫和真菌等感染性疾病，有时存在灵敏度低、特异性差及速度慢等不足之处，基因诊断技术可以克服这些不足，它既能检出正在生长的病原体，也能检出潜伏的病原体；既能确定既往感染，也能确定现行感染。 1.4法医学鉴定中的基因诊断：主要是针对人类DNA遗传差异进行个体识别和亲子鉴定。其中最常用的基因诊断技术是DNA指纹技术、扩增片段长度多态性分析技术以及检测基因组中短串联重复序列遗传特征的PCR-STR技术和检测线粒体DNA的PCR-mtDNA技术。 疾病易感性的基因诊断：基因诊断在判断个体对某种重大疾病的易感性方面起着重要作用。如人类白细胞抗原复合体的多态性与一些疾病的遗传易感性有关。 1.5器官移植组织配型中的基因诊断：器官移植的主要难题时如何解决机体对移植物的排斥反应。基因诊断技术能够分析和显示基因型，更好地完成组织配型，从而有利于提高器官移植的成功率[4]。 1.6药物筛选和药物开发中的基因诊断：由于芯片技术具有高通量、规模、行性等特点，可以进行新药的筛选，尤其在对中药成分的真伪鉴定及有效成分的筛选、理学研究、化学药物的合成等方面具有重要的药化作用。且用基因芯片作大规模的筛选研究可以省略大量的动物实验，缩短药物筛选所用时间。 1.7胚胎植入前遗传学诊断（PGD）：GPD是体外获取卵子或植入前胚胎，经极体或卵裂球活检，检测胚胎的染色体和基因，将无病胚胎植入母体子宫，以获取正常子代的技术，是一项实现诊断时机前移、避免选择性流产、可应用于不育患者并能达到源头阻断遗传病传递的积极优生技术。目前在我国，该项目开展十分有限，总体处于起步阶段。使用到的技术包括单个卵裂球荧光原位杂交、多色/多重FISH等基于单细胞的染色体分析技术；单细胞巢式/多重巢式PCR等基于单细胞的基因诊断技术；全基因扩增技术等[5] 。 2.基因诊断在临床应用存在的问题 2.1基因诊断中的伦理问题：目前使用基因诊断方法所测得的结果是否可靠？被诊断为基因缺陷阳性的人如何得到法律保障，使他们不受人寿保险、招聘单位和社会的歧视？等等，目前推广使用基因诊断方法是否合适还值得商榷。某些遗传疾病通过基因诊断技术虽然可以明确病因，但是，若不能给予有效治疗，这种基因诊断对患者自身的生活将可能意味着负担和麻烦。基因诊断可能导致新的种族歧视并最终使纳粹的人种改良企图死灰复燃[6]。 2.2基因诊断技术的标准化问题：基因诊断技术的发展历史较短，有的问世只有数年，最多也就20余年，故目前尚缺乏标准化的操作规程和质量认证体系，各研究机构之间、各医疗机构的实验室之间尚存在方法不统一，质量难保证的问题[7] 。 综上所述，基因诊断与传统方法相比，具有更灵敏、准确、快捷的特点，在临床应用中具有其他诊断方法不可替代的地位，其未来的发展方向是发挥其在疾病预测、预防和个体化治疗中的作用；同时必须关注基因诊断在医学伦理和生物安全问题，并加强基因诊断技术的质量控制。
基因诊断方法与传统的诊断方法相比，有着显著的优越性，它以基因的结构异常或表达异常为切入点，而不是从疾病的表型开始，因此往往在疾病出现之前就可作出诊断，为疾病的预防和早期及时治疗赢得了时间。另外，遗传病基因变异在全身各处细胞中均能一致体现，诊断取材极为方便，血液细胞及羊水脱落细胞等均可作为诊断材料，而不需要对某一特殊的组织或器官进行检测。由于以上这些优点，基因诊断从发展伊始就受到了人们的高度重视和普遍欢迎，已应用于许多临床疾病的诊断。

1 基因诊断在感染性疾病中的应用

基因诊断具有高度的敏感性和特异性，且简便、快捷，因此在病毒、细菌、支原体、衣原体、立克次体及寄生虫感染诊断中得到了广泛应用。（1）人乳头瘤病毒的检测:HPV（双链DNA病毒）难以用传统病毒培养和血清学技术检测，用核酸杂交、PCR等基因诊断方法则可迅速准确地检出HPV感染并同时进行分型。（2）肝炎病毒的检测:HBV（乙型肝炎病毒）的血清学检测方法已广泛地应用于临床，但其测定的只是病毒的抗原成分和机体对HBV抗原的反应，基因诊断则可直接检测病毒本身，有其独特的优越性。首先，它高度敏感，可在血清学方法阳性之前就获得诊断，这在献血员的筛选中尤为重要，基因诊断方法可将HBV、HCV（丙型肝炎病毒）、HIV（人类免疫缺陷病毒）的窗口期分别由血清学方法60、70、40天缩短到49、11和15天，在防止输血后肝炎的发生中有着重大的意义。其次，基因诊断可对患者血中的病原体定量检测，对临床评价抗病毒治疗效果，指导用药，明确病毒复制状态及传染性有重要价值。如我科引进的定量PCR仪，应用实时在线检测反应管中的荧光信号变化进行病原体DNA的定量，结果更为准确可靠，产物检测始终在密闭状态下进行，有效地解决了产物污染这一难题。基因诊断还可检出病毒变异或因机体免疫状态异常等原因不能测出相应抗原和抗体的病毒感染。（3）结核杆菌的检测:结核病是长期以来严重威胁人类，特别是发展中国家人民生命健康的常见病，传统的实验室诊断依赖痰涂片镜检和结核杆菌的培养与鉴定，但阳性率不高，所需时间长。目前应用PCR技术建立诊断方法，敏感度可达到少至100个细菌的水平，且应用针对在结核分枝杆菌中拷贝存在的特异性重复序列引物，既使菌株发生变异，也能准确检出。（4）基因诊断尚可用于HIV、人类巨细胞病毒（HCMV）、EB病毒、淋病奈瑟氏菌、幽门螺杆菌、脑膜炎奈瑟氏菌、螺旋体及疟原虫、弓形虫等的检测，无不具有灵敏、特异，能反应现行感染的优点 ［1］ 。

2 基因诊断在遗传病中的应用 ［2］

基因诊断本身是在分子遗传学的基础上发展起来的，在遗传病的诊断方面成绩最为突出，也最有发展前途，对许多已明确致病基因及其突变类型的遗传病诊断效果良好。即使不明确致病基因，也可利用遗传标志进行连锁分析来 诊断某些遗传病。现在已实现基因诊断的遗传病已不下百种，这里仅举几例加以说明。（1）血红蛋白病的基因诊断:大多数α地中海贫血是由于α珠蛋白基因缺失所致，应用DNA限制性内切酶酶谱分析法，或用PCR检测α珠蛋白基因有无缺失及其mRNA水平的方法进行诊断。（2）苯丙酮尿症的诊断:苯丙酮尿症是一种常见的常染色体隐性遗传病，其病因的分子基础是苯丙氨酸羟化酶基因点突变，可针对突变的类型应用PCR方法与RFLP（限制片段长度的多态性分析）联合检测。（3）杜氏肌营养不良症:约65%的杜氏肌营养不良症患者有X染色体Xp 21.22-21.3 区抗肌萎缩蛋白基因内部DNA片段的缺失和重复，由此导致移码突变，用针对Xp 21 区各不同部分的多种DNA探针，内切酶酶谱分析，多重PCR等方法均可诊断出抗肌萎缩蛋白基因的异常。

3 基因诊断在肿瘤学中的应用

肿瘤是一类多基因病，其发展过程复杂，临床表现多样，涉及到多个基因的变化并与多种因素有关，因而相对于感染性疾病及单基因遗传病来说，肿瘤的基因诊断难度更大得多。但肿瘤的发生和发展从根本上离不开基因的变化 ，所以基因诊断在肿瘤疾病中也会有广阔的前景。其重要表现有以下几方面。（1）肿瘤的早期诊断及鉴别诊断。（2）肿瘤的分级、分期及预后的判断。（3）微小病灶、转移灶及血中残留癌细胞的识别检测。（4）肿瘤治疗效果的评价。另外检查癌基因的变化不但有助于对肿瘤的诊断和预后，在判断手术中肿瘤切除是否彻底、有无周围淋巴结转移方面也很有优势。在白血病诊断方面，PCR阳性诊断结果可比传统的细胞学方法及临床症状出现早5～8个月，可检出1×10 6 个有核细胞中的一个白血病细胞，在白血病的早期诊断、早期治疗及临床化疗后残留白血病的监测方面有着其它方法无可比拟的特异性和敏感性。基因诊断不是万能的，它只是现代检验医学的非常重要、非常有前景的一种手段。纵观目前基因诊断的临床应用现状，除了病原体的PCR检测得到了一定程度的应用外，其它领域的应用非常有限，即使在条件较好的三级甲等医院开展的项目也不多。

什么是基因工程?

基因工程又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础， 以分子生物学和微生物学的现代方法为手段， 将不同来源的基因(DNA分子)，按预先设计的蓝图， 在体外构建杂种DNA分子， 然后导入活细胞， 以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、 生产新产品。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。
什么是基因工程？【简介】
基因工程是生物工程的一个重要分支，它和细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程共同组成了生物工程。 所谓基因工程（genetic engineering)是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术，是将外源基因通过体外重组后导入受体细胞内，使这个基因能在受体细胞内复制、转录、翻译表达的操作。它是用人为的方法将所需要的某一供体生物的遗传物质——DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源物质在其中“安家落户”，进行正常的复制和表达，从而获得新物种的一种崭新技术。
基因工程是在分子生物学和分子遗传学综合发展基础上于本世纪70年代诞生的一门崭新的生物技术科学。一般来说，基因工程是指在基因水平上的遗传工程，它是用人为方法将所需要的某一供体生物的遗传物质--DNA大分子提取出来，在离体条件下用适当的工具酶进行切割后，把它与作为载体的DNA分子连接起来，然后与载体一起导入某一更易生长、繁殖的受体细胞中，以让外源遗传物质在其中"安家落户"，进行正常复制和表达，从而获得新物种的一种崭新的育种技术。 这个定义表明，基因工程具有以下几个重要特征：首先，外源核酸分子在不同的寄主生物中进行繁殖，能够跨越天然物种屏障，把来自任何一种生物的基因放置到新的生物中，而这种生物可以与原来生物毫无亲缘关系，这种能力是基因工程的第一个重要特征。第二个特征是，一种确定的DNA小片段在新的寄主细胞中进行扩增，这样实现很少量DNA样品"拷贝"出大量的DNA，而且是大量没有污染任何其它DNA序列的、绝对纯净的DNA分子群体。科学家将改变人类生殖细胞DNA的技术称为“基因系治疗”（germlinetherapy），通常所说的“基因工程”则是针对改变动植物生殖细胞的。无论称谓如何，改变个体生殖细胞的DNA都将可能使其后代发生同样的改变。
迄今为止，基因工程还没有用于人体，但已在从细菌到家畜的几乎所有非人生命物体上做了实验，并取得了成功。事实上，所有用于治疗糖尿病的胰岛素都来自一种细菌，其DNA中被插入人类可产生胰岛素的基因，细菌便可自行复制胰岛素。基因工程技术使得许多植物具有了抗病虫害和抗除草剂的能力；在美国，大约有一半的大豆和四分之一的玉米都是转基因的。目前，是否该在农业中采用转基因动植物已成为人们争论的焦点：支持者认为，转基因的农产品更容易生长，也含有更多的营养（甚至药物），有助于减缓世界范围内的饥荒和疾病；而反对者则认为，在农产品中引入新的基因会产生副作用，尤其是会破坏环境。
诚然，仍有许多基因的功能及其协同工作的方式不为人类所知，但想到利用基因工程可使番茄具有抗癌作用、使鲑鱼长得比自然界中的大几倍、使宠物不再会引起过敏，许多人便希望也可以对人类基因做类似的修改。毕竟，胚胎遗传病筛查、基因修复和基因工程等技术不仅可用于治疗疾病，也为改变诸如眼睛的颜色、智力等其他人类特性提供了可能。目前我们还远不能设计定做我们的后代，但已有借助胚胎遗传病筛查技术培育人们需求的身体特性的例子。比如，运用此技术，可使患儿的父母生一个和患儿骨髓匹配的孩子，然后再通过骨髓移植来治愈患儿。
随着DNA的内部结构和遗传机制的秘密一点一点呈现在人们眼前，特别是当人们了解到遗传密码是由 RNA转录表达的以后，生物学家不再仅仅满足于探索、提示生物遗传的秘密，而是开始跃跃欲试，设想在分子的水平上去干预生物的遗传特性。 如果将一种生物的 DNA中的某个遗传密码片断连接到另外一种生物的DNA链上去，将DNA重新组织一下，就可以按照人类的愿望，设计出新的遗传物质并创造出新的生物类型，这与过去培育生物繁殖后代的传统做法完全不同。 这种做法就像技术科学的工程设计，按照人类的需要把这种生物的这个“基因”与那种生物的那个“基因”重新“施工”，“组装”成新的基因组合，创造出新的生物。这种完全按照人的意愿，由重新组装基因到新生物产生的生物科学技术，就称为“基因工程”，或者说是“遗传工程”。
【基因工程的基本操作步骤】
1.获取目的基因是实施基因工程的第一步。
2.基因表达载体的构建是实施基因工程的第二步，也是基因工程的核心。
3.将目的基因导入受体细胞是实施基因工程的第三步。
4.目的基因导入受体细胞后，是否可以稳定维持和表达其遗传特性，只有通过检测与鉴定才能知道。这是基因工程的第四步工作。
基因工程的前景科学界预言，21世纪是一个基因工程世纪。基因工程是在分子水平对生物遗传作人为干预，要认识它，我们先从生物工程谈起：生物工程又称生物技术，是一门应用现代生命科学原理和信息及化工等技术，利用活细胞或其产生的酶来对廉价原材料进行不同程度的加工，提供大量有用产品的综合性工程技术。
生物工程的基础是现代生命科学、技术科学和信息科学。生物工程的主要产品是为社会提供大量优质发酵产品，例如生化药物、化工原料、能源、生物防治剂以及食品和饮料，还可以为人类提供治理环境、提取金属、临床诊断、基因治疗和改良农作物品种等社会服务。
生物工程主要有基因工程、细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程等5个部分。其中基因工程就是人们对生物基因进行改造，利用生物生产人们想要的特殊产品。随着DNA的内部结构和遗传机制的秘密一点一点呈现在人们眼前，生物学家不再仅仅满足于探索、提示生物遗传的秘密，而是开始跃跃欲试，设想在分子的水平上去干预生物的遗传特性。
美国的吉尔伯特是碱基排列分析法的创始人，他率先支持人类基因组工程 如果将一种生物的DNA中的某个遗传密码片断连接到另外一种生物的DNA链上去，将DNA重新组织一下，不就可以按照人类的愿望，设计出新的遗传物质并创造出新的生物类型吗？这与过去培育生物繁殖后代的传统做法完全不同，它很像技术科学的工程设计，即按照人类的需要把这种生物的这个“基因”与那种生物的那个“基因”重新“施工”，“组装”成新的基因组合，创造出新的生物。这种完全按照人的意愿，由重新组装基因到新生物产生的生物科学技术，就被称为“基因工程”，或者称之为“遗传工程”。
人类基因工程走过的主要历程怎样呢？1866年，奥地利遗传学家孟德尔神父发现生物的遗传基因规律；1868年，瑞士生物学家弗里德里希发现细胞核内存有酸性和蛋白质两个部分。酸性部分就是后来的所谓的DNA；1882年，德国胚胎学家瓦尔特弗莱明在研究蝾螈细胞时发现细胞核内的包含有大量的分裂的线状物体，也就是后来的染色体；1944年，美国科研人员证明DNA是大多数有机体的遗传原料，而不是蛋白质；1953年，美国生化学家华森和英国物理学家克里克宣布他们发现了DNA的双螺旋结果，奠下了基因工程的基础；1980年，第一只经过基因改造的老鼠诞生；1996年，第一只克隆羊诞生；1999年，美国科学家破解了人类第 22组基因排序列图；未来的计划是可以根据基因图有针对性地对有关病症下药。
人类基因组研究是一项生命科学的基础性研究。有科学家把基因组图谱看成是指路图，或化学中的元素周期表；也有科学家把基因组图谱比作字典，但不论是从哪个角度去阐释，破解人类自身基因密码，以促进人类健康、预防疾病、延长寿命，其应用前景都是极其美好的。人类10万个基因的信息以及相应的染色体位置被破译后，破译人类和动植物的基因密码，为攻克疾病和提高农作物产量开拓了广阔的前景。将成为医学和生物制药产业知识和技术创新的源泉。美国的贝克维兹正在观察器皿中的菌落，他曾对人类基因组工程提出警告。
科学研究证明，一些困扰人类健康的主要疾病，例如心脑血管疾病、糖尿病、肝病、癌症等都与基因有关。依据已经破译的基因序列和功能，找出这些基因并针对相应的病变区位进行药物筛选，甚至基于已有的基因知识来设计新药，就能“有的放矢”地修补或替换这些病变的基因，从而根治顽症。基因药物将成为21世纪医药中的耀眼明星。基因研究不仅能够为筛选和研制新药提供基础数据，也为利用基因进行检测、预防和治疗疾病提供了可能。比如，有同样生活习惯和生活环境的人，由于具有不同基因序列，对同一种病的易感性就大不一样。明显的例子有，同为吸烟人群，有人就易患肺癌，有人则不然。医生会根据各人不同的基因序列给予因人而异的指导，使其养成科学合理的生活习惯，最大可能地预防疾病。
人类基因工程的开展使破译人类全部DNA指日可待。
信息技术的发展改变了人类的生活方式，而基因工程的突破将帮助人类延年益寿。目前，一些国家人口的平均寿命已突破80岁，中国也突破了70岁。有科学家预言，随着癌症、心脑血管疾病等顽症的有效攻克，在2020至2030年间，可能出现人口平均寿命突破100岁的国家。到2050年，人类的平均寿命将达到90至95岁。
人类将挑战生命科学的极限。1953年2月的一天，英国科学家弗朗西斯·克里克宣布：我们已经发现了生命的秘密。他发现DNA是一种存在于细胞核中的双螺旋分子，决定了生物的遗传。有趣的是，这位科学家是在剑桥的一家酒吧宣布了这一重大科学发现的。破译人类和动植物的基因密码，为攻克疾病和提高农作物产量开拓了广阔的前景。1987年，美国科学家提出了“人类基因组计划”，目标是确定人类的全部遗传信息，确定人的基因在23对染色体上的具体位置，查清每个基因核苷酸的顺序，建立人类基因库。1999年，人的第22对染色体的基因密码被破译，“人类基因组计划”迈出了成功的一步。可以预见，在今后的四分之一世纪里，科学家们就可能揭示人类大约5000种基因遗传病的致病基因，从而为癌症、糖尿病、心脏病、血友病等致命疾病找到基因疗法。
继2000年6月26日科学家公布人类基因组"工作框架图"之后，中、美、日、德、法、英等6国科学家和美国塞莱拉公司2001年2月12日联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。这次公布的人类基因组图谱是在原"工作框架图"的基础上，经过整理、分类和排列后得到的，它更加准确、清晰、完整。人类基因组蕴涵有人类生、老、病、死的绝大多数遗传信息，破译它将为疾病的诊断、新药物的研制和新疗法的探索带来一场革命。人类基因组图谱及初步分析结果的公布将对生命科学和生物技术的发展起到重要的推动作用。随着人类基因组研究工作的进一步深入，生命科学和生物技术将随着新的世纪进入新的纪元。
基因工程在20世纪取得了很大的进展，这至少有两个有力的证明。一是转基因动植物，一是克隆技术。转基因动植物由于植入了新的基因，使得动植物具有了原先没有的全新的性状，这引起了一场农业革命。如今，转基因技术已经开始广泛应用，如抗虫西红柿、生长迅速的鲫鱼等。1997年世界十大科技突破之首是克隆羊的诞生。这只叫“多利”母绵羊是第一只通过无性繁殖产生的哺乳动物，它完全秉承了给予它细胞核的那只母羊的遗传基因。“克隆”一时间成为人们注目的焦点。尽管有着伦理和社会方面的忧虑，但生物技术的巨大进步使人类对未来的想象有了更广阔的空间。
基因工程大事记
1860至1870年 奥地利学者孟德尔根据豌豆杂交实验提出遗传因子概念，并总结出孟德尔遗传定律。
1909年 丹麦植物学家和遗传学家约翰逊首次提出“基因”这一名词，用以表达孟德尔的遗传因子概念。
1944年 3位美国科学家分离出细菌的DNA（脱氧核糖核酸），并发现DNA是携带生命遗传物质的分子。
1953年 美国人沃森和英国人克里克通过实验提出了DNA分子的双螺旋模型。
1969年 科学家成功分离出第一个基因。
1980年 科学家首次培育出世界第一个转基因动物转基因小鼠。
1983年 科学家首次培育出世界第一个转基因植物转基因烟草。
1988年 K.Mullis发明了PCR技术。
1990年10月 被誉为生命科学“阿波罗登月计划”的国际人类基因组计划启动。
1998年 一批科学家在美国罗克威尔组建塞莱拉遗传公司，与国际人类基因组计划展开竞争。
1998年12月 一种小线虫完整基因组序列的测定工作宣告完成，这是科学家第一次绘出多细胞动物的基因组图谱。
1999年9月 中国获准加入人类基因组计划，负责测定人类基因组全部序列的1%。中国是继美、英、日、德、法之后第6个国际人类基因组计划参与国，也是参与这一计划的惟一发展中国家。
1999年12月1日 国际人类基因组计划联合研究小组宣布，完整破译出人体第22对染色体的遗传密码，这是人类首次成功地完成人体染色体完整基因序列的测定。
2000年4月6日 美国塞莱拉公司宣布破译出一名实验者的完整遗传密码，但遭到不少科学家的质疑。
2000年4月底 中国科学家按照国际人类基因组计划的部署，完成了1%人类基因组的工作框架图。
2000年5月8日 德、日等国科学家宣布，已基本完成了人体第21对染色体的测序工作。
2000年6月26日 科学家公布人类基因组工作草图，标志着人类在解读自身“生命之书”的路上迈出了重要一步。
2000年12月14日 美英等国科学家宣布绘出拟南芥基因组的完整图谱，这是人类首次全部破译出一种植物的基因序列。
2001年2月12日 中、美、日、德、法、英6国科学家和美国塞莱拉公司联合公布人类基因组图谱及初步分析结果。
科学家首次公布人类基因组草图“基因信息”。
[编辑本段]基因研究 各国争先恐后 基因时代的全球版图
让我们看一下在新世纪到来时，世界各国的基因科学研究状况。
英国：早在20世纪80年代中期，英国就有了第一家生物科技企业，是欧洲国家中发展最早的。如今它已拥有560家生物技术公司，欧洲70家上市的生物技术公司中，英国占了一半。
德国：德国政府认识到，生物科技将是保持德国未来经济竞争力的关键，于是在1993年通过立法，简化生物技术企业的审批手续，并且拨款1.5亿马克，成立了3个生物技术研究中心。此外，政府还计划在未来5年中斥资12亿马克，用于人类基因组计划的研究。1999年德国研究人员申请的生物技术专利已经占到了欧洲的14%。
法国：法国政府在过去10年中用于生物技术的资金已经增加了10倍，其中最典型的项目就是1998年在巴黎附近成立的号称“基因谷”的科技园区，这里聚集着法国最有潜力的新兴生物技术公司。另外20个法国城市也准备仿照“基因谷”建立自己的生物科技园区。
西班牙：马尔制药公司是该国生物科技企业的代表，该公司专门从海洋生物中寻找抗癌物质。其中最具开发价值的是ET-743，这是一种从加勒比海和地中海的海底喷出物中提取的红色抗癌药物。ET-743计划于2002年在欧洲注册生产，将用于治疗骨癌、皮肤癌、卵巢癌、乳腺癌等多种常见癌症。
印度：印度政府资助全国50多家研究中心来收集人类基因组数据。由于独特的“种姓制度”和一些偏僻部落的内部通婚习俗，印度人口的基因库是全世界保存得最完整的，这对于科学家寻找遗传疾病的病理和治疗方法来说是个非常宝贵的资料库。但印度的私营生物技术企业还处于起步阶段。
日本：日本政府已经计划将明年用于生物技术研究的经费增加23%。一家私营企业还成立了“龙基因中心”，它将是亚洲最大的基因组研究机构。
新加坡：新加坡宣布了一项耗资6000万美元的基因技术研究项目，研究疾病如何对亚洲人和白种人产生不同影响。该计划重点分析基因差异以及什么样的治疗方法对亚洲人管用，以最终获得用于确定和治疗疾病的新知识；并设立高技术公司来制造这一研究所衍生出的药物和医疗产品。
中国：参与了人类基因组计划，测定了1%的序列，这为21世纪的中国生物产业带来了光明。这“1%项目”使中国走进生物产业的国际先进行列，也使中国理所当然地分享人类基因组计划的全部成果、资源与技术。
[编辑本段]基因工程与农牧业、食品工业
运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。
1.转基因鱼
生长快、耐不良环境、肉质好的转基因鱼（中国）。
2.转基因牛
乳汁中含有人生长激素的转基因牛（阿根廷）。
3.转黄瓜抗青枯病基因的甜椒
4.转鱼抗寒基因的番茄
5.转黄瓜抗青枯病基因的马铃薯
6.不会引起过敏的转基因大豆
7.超级动物
导入贮藏蛋白基因的超级羊和超级小鼠
8.特殊动物
导入人基因具特殊用途的猪和小鼠
9.抗虫棉
苏云金芽胞杆菌可合成毒蛋白杀死棉铃虫，把这部分基因导入棉花的离体细胞中，再组织培养就可获得抗虫棉。
[编辑本段]基因工程与环境保护
基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。
利用基因工程培育的指示生物能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。
基因工程与环境污染治理
基因工程做成的“超级细菌”能吞食和分解多种污染环境的物质。
（通常一种细菌只能分解石油中的一种烃类，用基因工程培育成功的“超级细菌”却能分解石油中的多种烃类化合物。有的还能吞食转化汞、镉等重金属，分解DDT等毒害物质。）
[编辑本段]基因治疗可待 医学革命到来
“基因”释意 现在我们通用的“基因”一词，是由“gene”音译而来的。基因就是决定一个生物物种的所有生命现象的最基本的因子。科学家们认为这个词翻译得不仅音顺，意义也贴切，是科学名词外语汉译的典范。基因作为机体内的遗传单位，不仅可以决定我们的相貌、高矮，而且它的异常会不可避免地导致各种疾病的出现。某些缺陷基因可能会遗传给后代，有些则不能。基因治疗的提出最初是针对单基因缺陷的遗传疾病，目的在于有一个正常的基因来代替缺陷基因或者来补救缺陷基因的致病因素。
用基因治病是把功能基因导入病人体内使之表达，并因表达产物——蛋白质发挥了功能使疾病得以治疗。基因治疗的结果就像给基因做了一次手术，治病治根，所以有人又把它形容为“分子外科”。
我们可以将基因治疗分为性细胞基因和体细胞基因治疗两种类型。性细胞基因治疗是在患者的性细胞中进行操作，使其后代从此再不会得这种遗传疾病。体细胞基因治疗是当前基因治疗研究的主流。但其不足之处也很明显，它并没前改变病人已有单个或多个基因缺陷的遗传背景，以致在其后代的子孙中必然还会有人要患这一疾病。
无论哪一种基因治疗，目前都处于初期的临床试验阶段，均没有稳定的疗效和完全的安全性，这是当前基因治疗的研究现状。
可以说，在没有完全解释人类基因组的运转机制、充分了解基因调控机制和疾病的分子机理之前进行基因治疗是相当危险的。增强基因治疗的安全性，提高临床试验的严密性及合理性尤为重要。尽管基因治疗仍有许多障碍有待克服，但总的趋势是令人鼓舞的。据统计，截止1998年底，世界范围内已有373个临床法案被实施，累计3134人接受了基因转移试验，充分显示了其巨大的开发潜力及应用前景。正如基因治疗的奠基者们当初所预言的那样，基因治疗的出现将推动新世纪医学的革命性变化。
[编辑本段]基因工程将使传统中药进入新时代
5月13日 13日参加“中药与天然药物”国际研讨会的中国专家认为，转基因药用植物或器官研究、有效次生代谢途径关键酶基因的克隆研究、中药DNA分子标记以及中药基因芯片的研究等，已成为当今中药研究的热点，并将使传统中药进入一个崭新的时代。
据北京大学天然药物及仿生学药物国家重点实验室副主任果德安介绍，转基因药用植物或器官和组织研究是中国近几年中药生物技术比较活跃的领域之一。
在转基因药用植物的研究方面，中国医学科学院药用植物研究所分别通过发根农杆菌和根癌农杆菌诱导丹参形成毛状根和冠瘿瘤进而再分化形成植株，他们将其与栽培的丹参作了形态和化学成分比较研究，结果发现毛状根再生的植株叶片皱缩、节间缩短、植株矮化、须根发达等；而冠瘿组织再生的植株株形高大、根系发达、产量高，丹参酮的含量高于对照，这对丹参的良种繁育，提高药材质量具有重要意义。
果德安说，研究中药化学成分的生物合成途径，不仅可以有助于这些化学成分的仿生合成，而且还可以人为地对这些化学成分的合成进行生物调控，有利于定向合成所需要的化学成分。国内有关这方面的研究已经开始起步。
据了解，中国在中药研究中生物技术应用方面的研究已经渐渐兴起，有些方面如药用植物组织与细胞培养，已积累了二三十年的经验，理论和技术都相当成熟，而且在全国范围内已形成了一定的规模。其中，中药材细胞工程研究正处于鼎盛时期。
果德安介绍说，面对许多野生植物濒于灭绝，一些特殊环境下的植物引种困难等问题，中国科学工作者开始探索通过高等植物细胞、器官等的大量培养生产有用的次生代谢物。研究内容包括通过高产组织或细胞系的筛选与培养条件的优化和通过对次生代谢产物生物合成途径的调控等，达到降低成本及提高次生代谢产物产量的目的。
此外，近来利用植物悬浮培养细胞或不定根、发状根对外源化学成分进行生物转化的研究也在悄然兴起，并已取得了一定的进展。
不仅如此，科学工作者更加重视对次生代谢产物生物合成途径调控的研究。这些研究都取得了令人兴奋的成果，说明中国的药用植物的细胞培养已进入一个崭新的时代。

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