一、准备和酝酿阶段
19世纪后期到20世纪50年代初,是现代分子生物学诞生的准备和酝酿阶段.在这一阶段产生了两点对生命本质的认识上的重大突破：
确定了蛋白质是生命的主要基础物质
19世纪末Buchner兄弟证明酵母无细胞提取液能使糖发酵产生酒精,第一次提出酶（enzyme）的名称,酶是生物催化剂.20世纪20-40年代提纯和结晶了一些酶（包括尿素酶、胃蛋白酶、胰蛋白酶、黄酶、细胞色素C、肌动蛋白等）,证明酶的本质是蛋白质.随后陆续发现生命的许多基本现象（物质代谢、能量代谢、消化、呼吸、运动等）都与酶和蛋白质相联系,可以用提纯的酶或蛋白质在体外实验中重复出来.在此期间对蛋白质结构的认识也有较大的进步.1902年EmilFisher证明蛋白质结构是多肽；40年代末,Sanger创立二硝基氟苯（DNFB）法、Edman发展异硫氰酸苯酯法分析肽链N端氨基酸；1953年Sanger和Thompson完成了第一个多肽分子--胰岛素A链和B链的氨基全序列分析.由于结晶X-线衍射分析技术的发展,1950年Pauling和Corey提出了α-角蛋白的α-螺旋结构模型.所以在这阶段对蛋白质一级结构和空间结构都有了认识.
确定了生物遗传的物质基础是DNA
虽然1868年F.Miescher就发现了核素（nuclein）,但是在此后的半个多世纪中并未引起重视.20世纪20-30年代已确认自然界有DNA和RNA两类核酸,并阐明了核苷酸的组成.由于当时对核苷酸和碱基的定量分析不够精确,得出DNA中A、G、C、T含量是大致相等的结果,因而曾长期认为DNA结构只是“四核苷酸”单位的重复,不具有多样性,不能携带更多的信息,当时对携带遗传信息的侯选分子更多的是考虑蛋白质.40年代以后实验的事实使人们对核酸的功能和结构两方面的认识都有了长足的进步.1944年O.T.Avery等证明了肺炎球菌转化因子是DNA；1952年A.D.Hershey和M.Cha-se用DNA35S和32P分别标记T2噬菌体的蛋白质和核酸,感染大肠杆菌的实验进一步证明了是遗传物质.在对DNA结构的研究上,1949-52年S.Furbery等的X-线衍射分析阐明了核苷酸并非平面的空间构像,提出了DNA是螺旋结构；1948-1953年Chargaff等用新的层析和电泳技术分析组成DNA的碱基和核苷酸量,积累了大量的数据,提出了DNA碱基组成A=T、G=C的Chargaff规则,为碱基配对的DNA结构认识打下了基础.
二、现代分子生物学的建立和发展阶段
这一阶段是从50年代初到70年代初,以1953年Watson和Crick提出的DNA双螺旋结构模型作为现代分子生物学诞生的里程碑开创了分子遗传学基本理论建立和发展的黄金时代.DNA双螺旋发现的最深刻意义在于：确立了核酸作为信息分子的结构基础提出了碱基配对是核酸复制、遗传信息传递的基本方式；从而最后确定了核酸是遗传的物质基础,为认识核酸与蛋白质的关系及其在生命中的作用打下了最重要的基础.在此期间的主要进展包括：
遗传信息传递中心法则的建立
在发现DNA双螺旋结构同时,Watson和Crick就提出DNA复制的可能模型.其后在1956年A.Kornbery首先发现DNA聚合酶；1958年Meselson及Stahl用同位素标记和超速离心分离实验为DNA半保留模型提出了证明；1968年Okazaki（冈畸）提出DNA不连续复制模型；1972年证实了DNA复制开始需要RNA作为引物；70年代初获得DNA拓扑异构酶,并对真核DNA聚合酶特性做了分析研究；这些都逐渐完善了对DNA复制机理的认识.
在研究DNA复制将遗传信息传给子代的同时,提出了RNA在遗传信息传到蛋白质过程中起着中介作用的假说.1958年Weiss及Hurwitz等发现依赖于DNA的RNA聚合酶；1961年Hall和Spiege-lman用RNA-DNA杂交证明mRNA与DNA序列互补；逐步阐明了RNA转录合成的机理.
在此同时认识到蛋白质是接受RNA的遗传信息而合成的.50年代初Zamecnik等在形态学和分离的亚细胞组分实验中已发现微粒体（microsome）是细胞内蛋白质合成的部位；1957年Hoagland、Zamecnik及Stephenson等分离出tRNA并对它们在合成蛋白质中转运氨基酸的功能提出了假设；1961年Brenner及Gross等观察了在蛋白质合成过程中mRNA与核糖体的结合；1965年Holley首次测出了酵母丙氨酸tRNA的一级结构；特别是在60年代Nirenberg、Ochoa以及Khorana等几组科学家的共同努力破译了RNA上编码合成蛋白质的遗传密码,随后研究表明这套遗传密码在生物界具有通用性,从而认识了蛋白质翻译合成的基本过程.
上述重要发现共同建立了以中心法则为基础的分子遗传学基本理论体系.1970年Temin和Baltimore又同时从鸡肉瘤病毒颗粒中发现以RNA为模板合成DNA的反转录酶,又进一步补充和完善了遗传信息传递的中心法则.
对蛋白质结构与功能的进一步认识
1956-58年Anfinsen和White根据对酶蛋白的变性和复性实验,提出蛋白质的三维空间结构是由其氨基酸序列来确定的.1958年Ingram证明正常的血红蛋白与镰刀状细胞溶血症病人的血红蛋白之间,亚基的肽链上仅有一个氨基酸残基的差别,使人们对蛋白质一级结构影响功能有了深刻的印象.与此同时,对蛋白质研究的手段也有改进,1969年Weber开始应用SDS-聚丙烯酰胺凝胶电泳测定蛋白质分子量；60年代先后分析得血红蛋白、核糖核酸酶A等一批蛋白质的一级结构；1973年氨基酸序列自动测定仪问世.中国科学家在1965年人工合成了牛胰岛素；在1973年用1.8AX-线衍射分析法测定了牛胰岛素的空间结构,为认识蛋白质的结构做出了重要贡献.
三、初步认识生命本质并开始改造生命的深入发展阶段
70年代后,以基因工程技术的出现作为新的里程碑,标志着人类深入认识生命本质并能动改造生命的新时期开始.其间的重大成就包括：
1.重组DNA技术的建立和发展
分子生物学理论和技术发展的积累使得基因工程技术的出现成为必然.1967-1970年R.Yuan和H.O.Smith等发现的限制性核酸内切酶为基因工程提供了有力的工具； 1972年Berg等将SV-40病毒DNA与噬菌体P22DNA在体外重组成功,转化大肠杆菌,使本来在真核细胞中合成的蛋白质能在细菌中合成,打破了种属界限；1977年Boyer等首先将人工合成的生长激素释放抑制因子14肽的基因重组入质粒,成功地在大肠杆菌中合成得到这14肽；1978年Itakura（板仓）等使人生长激素191肽在大肠杆菌中表达成功；1979年美国基因技术公司用人工合成的人胰岛素基因重组转入大肠杆菌中合成人胰岛素.至今我国已有人干扰素、人白介素2、人集落刺激因子、重组人乙型肝炎疫苗、基因工程幼畜腹泻疫苗等多种基因工程药物和疫苗进入生产或临床试用,世界上还有几百种基因工程药物及其它基因工程产品在研制中,成为当今农业和医药业发展的重要方向,将对医学和工农业发展作出新贡献.
转基因动植物和基因剔除动植物的成功是基因工程技术发展的结果.1982年Palmiter等将克隆的生长激素基因导入小鼠受精卵细胞核内,培育得到比原小鼠个体大几倍的“巨鼠”,激起了人们创造优良品系家畜的热情.我国水生生物研究所将生长激素基因转入鱼受精卵,得到的转基因鱼的生长显著加快、个体增大；转基因猪也正在研制中.用转基因动物还能获取治疗人类疾病的重要蛋白质,导入了凝血因子Ⅸ基因的转基因绵羊分泌的乳汁中含有丰富的凝血因子Ⅸ,能有效地用于血友病的治疗.在转基因植物方面,1994年能比普通西红柿保鲜时间更长的转基因西红柿投放市场,1996年转基因玉米、转基因大豆相继投入商品生产,美国最早研制得到抗虫棉花,我国科学家将自己发现的蛋白酶抑制剂基因转入棉花获得抗棉铃虫的棉花株.到1996年全世界已有250万公顷土地种植转基因植物.
基因诊断与基因治疗是基因工程在医学领域发展的一个重要方面.1991年美国向一患先天性免疫缺陷病（遗传性腺苷脱氨酶ADA基因缺陷）的女孩体内导入重组的ADA基因,获得成功.我国也在1994年用导入人凝血因子Ⅸ基因的方法成功治疗了乙型血友病的患者.在我国用作基因诊断的试剂盒已有近百种之多.基因诊断和基因治疗正在发展之中.
这时期基因工程的迅速进步得益于许多分子生物学新技术的不断涌现.包括：核酸的化学合成从手工发展到全自动合成,1975-1977年Sanger、Maxam和Gilbert先后发明了三种DNA序列的快速测定法；90年代全自动核酸序列测定仪的问世；1985年Cetus公司Mullis等发明的聚合酶链式反应（PCR）的特定核酸序列扩增技术,更以其高灵敏度和特异性被广泛应用,对分子生物学的发展起到了重大的推动作用.
2.基因组研究的发展
目前分子生物学已经从研究单个基因发展到研究生物整个基因组的结构与功能.1977年Sanger测定了ΦX174-DNA全部5375个核苷酸的序列；1978年Fiers等测出SV-40DNA全部5224对碱基序列；80年代λ噬菌体DNA全部48,502碱基对的序列全部测出；一些小的病毒包括乙型肝炎病毒、艾滋病毒等基因组的全序列也陆续被测定；1996年底许多科学家共同努力测出了大肠杆菌基因组DNA的全序列长4x106碱基对.测定一个生物基因组核酸的全序列无疑对理解这一生物的生命信息及其功能有极大的意义.1990年人类基因组计划（HumanGenomeProject）开始实施,这是生命科学领域有史以来全球性最庞大的研究计划,将在2005年时测定出人基因组全部DNA3x109碱基对的序列、确定人类约5-10万个基因的一级结构,这将使人类能够更好掌握自己的命运.
3.单克隆抗体及基因工程抗体的建立和发展
1975年Kohler和Milstein首次用B淋巴细胞杂交瘤技术制备出单克隆抗体以来,人们利用这一细胞工程技术研制出多种单克隆抗体,为许多疾病的诊断和治疗提供了有效的手段.80年代以后随着基因工程抗体技术而相继出现的单域抗体、单链抗体、嵌合抗体、重构抗体、双功能抗体等为广泛和有效的应用单克隆抗体提供了广阔的前景.
4.基因表达调控机理
分子遗传学基本理论建立者Jacob和Monod最早提出的操纵元学说打开了人类认识基因表达调控的窗口,在分子遗传学基本理论建立的60年代,人们主要认识了原核生物基因表达调控的一些规律,70年代以后才逐渐认识了真核基因组结构和调控的复杂性.1977年最先发现猴SV40病毒和腺病毒中编码蛋白质的基因序列是不连续的,这种基因内部的间隔区（内含子）在真核基因组中是普遍存在的,揭开了认识真核基因组结构和调控的序幕.1981年Cech等发现四膜虫rRNA的自我剪接,从而发现核酶（ribozyme）.80-90年代,使人们逐步认识到真核基因的顺式调控元件与反式转录因子、核酸与蛋白质间的分子识别与相互作用是基因表达调控根本所在.
5.细胞信号转导机理研究成为新的前沿领域
细胞信号转导机理的研究可以追述至50年代.Sutherland1957年发现cAMP、1965年提出第二信使学说,是人们认识受体介导的细胞信号转导的第一个里程碑.1977年Ross等用重组实验证实G蛋白的存在和功能,将G蛋白与腺苷环化酶的作用相联系起来,深化了对G蛋白偶联信号转导途径的认识.70年代中期以后,癌基因和抑癌基因的发现、蛋白酪氨酸激酶的发现及其结构与功能的深入研究、各种受体蛋白基因的克隆和结构功能的探索等,使近10年来细胞信号转导的研究更有了长足的进步.目前,对于某些细胞中的一些信号转导途径已经有了初步的认识,尤其是在免疫活性细胞对抗原的识别及其活化信号的传递途径方面和细胞增殖控制方面等都形成了一些基本的概念,当然要达到最终目标还需相当长时间的努力.
以上简要介绍了分子生物学的发展过程,可以看到在近半个世纪中它是生命科学范围发展最为迅速的一个前沿领域,推动着整个生命科学的发展.至今分子生物学仍在迅速发展中,新成果、新技术不断涌现,这也从另一方面说明分子生物学发展还处在初级阶段.分子生物学已建立的基本规律给人们认识生命的本质指出了光明的前景,但分子生物学的历史还短,积累的资料还不够,例如：在地球上千姿万态的生物携带庞大的生命信息,迄今人类所了解的只是极少的一部分,还未认识核酸、蛋白质组成生命的许多基本规律；又如即使到2005年我们已经获得人类基因组DNA3x109bp的全序列,确定了人的5-10万个基因的一级结构,但是要彻底搞清楚这些基因产物的功能、调控、基因间的相互关系和协调,要理解80%以上不为蛋白质编码的序列的作用等等,都还要经历漫长的研究道路.可以说分子生物学的发展前景光辉灿烂,道路还会艰难曲折.
rna干扰技术论文篇二RNA干扰技术在消化系肿瘤基因治疗中的应用
【关键词】 RNA干扰 小干涉RNA 消化系肿瘤 基因治疗
RNA干扰(RNA interference，RNAi)是由内源性或外源性双链RNA(double stranded RNA，dsRNA)所诱发，高度特异性降解细胞内同源mRNA，使基因沉默的现象。这种现象发生在转录后水平，故又称为转录后基因沉默(post?transcriptional gene silencing，PTGS)[1]。RNAi是生物体在进化过程中抵御病毒入侵，抑制由转座子移动或重复序列的积累引起的基因组不稳定的保护机制，另外还是基因表达调控的一条重要途径。小干涉RNA(small inter?fering RNA，siRNA)是指干涉RNAi过程中在细胞内产生的长约21～23核苷酸(nt)的小双链RNA分子，是RNAi发挥功能的重要中间效能分子。RNAi自从1998年发现以来，就以其独特的优势在功能基因组学研究中迅速占有一席之地，迄今已成为基因研究中不可或缺的工具之一，并且随着对其作用机制的逐步了解和应用技术的日渐成熟，已开始应用于疾病防治等多个方面。本文就其机制，主要特征，以及在消化系肿瘤中的研究作一简单综述。
1 作用机制及主要特征
1.1 作用机制
RNAi在哺乳动物细胞中有两种作用机制：一种是大于30 nt的长双链RNA(dsRNA)产生的广泛的、非特异性效应。其机制可能是激活了细胞内的蛋白激酶R和RNA酶L，从而导致了非特异性的细胞凋亡。另一种是21～23 nt的短双链RNA(siRNA)产生的相对具体的、特异性效应。目前，RNAi在抗病毒及肿瘤中的研究主要集中在siRNA产生的特异性效应，故下面主要介绍siRNA的作用机制。
siRNA的作用机制目前尚未完全阐明，但已基本达成共识，即①dsRNA在细胞内与DICER酶(一种RNAaseIII家族中特异性识别dsRNA的酶)结合，随即被分割成21～23个核苷酸的短链dsRNA，在这个过程中需要ATP的参与。②分割下来的短链dsRNA即为siRNA，它是RNAi的起始诱导物，与DICER酶形成RNA引导的沉默复合体(RISC)，此时RISC无活性，随后，siRNA经历一个依赖ATP的解双链过程激活RISC[2]。③siRNA特异性地识别靶基因转录的mRNA，并引导RISC结合mRNA，RISC中的DICER酶将mRNA切割成21～23个核苷酸片段，此后mRNA被逐步降解，导致不能进行翻译过程，从而引起目的基因沉默，抑制靶基因的表达。④新产生的dsRNA(siRNA)可继续形成RISC复合物进入新一轮RNAi的循环，产生正反馈效应。这一过程需在RNA依赖RNA聚合酶(RdRP)的条件下进行。除上述机制外，转基因真核生物dsRNA 还可引起相应基因的甲基化，促使异常RNA产生，最终导致基因沉默[3,4]。
1.2 主要特征
1.2.1 高度特异性 RNAi严格遵循碱基配对原则，只降解与之同源的基因的RNA，达到阻止基因表达的目的。
1.2.2 高效性 相对很少量的dsRNA分子(数量远远少于mRNA的数量)就能完全抑制相应基因的表达，在哺乳动物中虽没发现扩增效应，但在细胞实验中只需摩尔级浓度的 siRNA 即可有效抑制目标基因的表达。
1.2.3 可传递性和可遗传性 RNAi抑制基因表达的效应可跨越细胞的界限，甚至可以传播至整个有机体及子代细胞。
1.2.4 浓度、时间双重依赖性 在一定时间内RNAi的效应强度随siRNA的浓度增高而增强，或浓度一定的情况下，随着时间延长，siRNA在细胞内发生正反馈效应，导致浓度增高，使RNAi效应增强。
1.2.5 ATP依赖性 目前研究发现RNAi中至少有2个步骤消耗ATP[5]：DICER酶切割dsRNA成为siRNA并使其5′端磷酸化或胞内磷酸化酶使导入的siRNA 5′端磷酸化而使其成为有活性的siRNA的过程RISC活化即siRNA解双链的过程。
2 RNAi在消化系肿瘤治疗中的应用
肿瘤的发生、发展与原癌基因的激活，抑癌基因的失活，以及凋亡相关基因的异常表达等均有密切的关系。因此我们可以针对这些因素，利用RNAi相关技术在不影响正常基因功能的条件下抑制突变基因表达或基因的表达过量，从而达到基因治疗的目的。另外，肿瘤是多个基因相互作用的基因网络调控的结果，当单一癌基因的阻断不能完全抑制或逆转时，可以设计一种针对同一家族多个基因的保守序列的siRNA分子，便可以同时抑制这一家族的多个基因表达，且抑制效果互不干扰。
2.1 原癌基因
原癌基因是细胞基因组内正常的组成成分，自然状态下无致癌作用，其主要作用是通过编码生长因子等调节正常细胞的生长、分化。原癌基因激活是肿瘤发生的根本原因之一，因此，如何抑制原癌基因的激活成为目前研究肿瘤治疗的热点之一。
2.1.1 Ras基因 Ras基因是目前已知的在人类肿瘤中呈活化状态最普遍的原癌基因，有数据显示此基因的突变现象存在于30%～50%的肿瘤组织中，在胰腺癌中可高达85%。Brummelkamp等[6]建立了突变体的表达系统即pSUPER?K?rasv12，转染人胰腺癌CAPAN?1细胞系后，观察到pSUPER?K?rasv12能显著降低K?rasv12的mRNA表达水平。构建突变体K?rasv12的siRNA病毒载体转染CAPAN?1细胞亦能抑制细胞克隆生长，并阻止裸鼠肿瘤的形成而对照组细胞生长良好并产生克隆，体内裸鼠实验5周内均长出肿瘤，因此证明了该siRNA具有明显的特异性和抑制肿瘤生长的作用。 同时，他们采用反转录病毒载体RNA系统在体外也成功地抑制了ras基因的表达。
2.1.2 Fos基因 Fos基因是一个重要的促进肿瘤细胞转移的基因，其产物Fos蛋白与肿瘤细胞的运动有关。Fra?1蛋白是Fos蛋白家族的成员之一，主要在大肠癌Hct?116细胞株和BE细胞株中表达。用siRNA 转染fosL基因，然后再转染到BE细胞中，发现Fra?1蛋白对细胞的增殖没什么影响，却极大地降低了BE细胞的运动能力，大约降低为原来的1/10[7]。
2.2 抑癌基因
由于抑癌基因在细胞增殖调控中起重要作用，因此也成为基因治疗的重要目标之一。p53基因是最早利用RNAi技术研究的基因之一，人体内大约50%肿瘤的发生是p53基因突变的结果。p53基因能够抑制DNA合成及诱导DNA修复来抑制细胞生长，使细胞停滞在G1期。突变型p53失去对细胞增殖的负调控作用，导致细胞增殖失控发生癌变。Martinez等[8]的报道中，将H1299细胞转染野生型p53和突变型p53的RNA表达型质粒，结果，野生型siRNA明显抑制野生型p53蛋白的表达，对突变型几乎无效而突变型siRNA显著抑制突变型p53蛋白表达，野生型基因则不受影响。由此证明，RNA序列能特异性地分别抑制这两个基因的表达，并且对突变型p53的抑制可在一定程度上恢复野生型基因的表达和功能。这就为选择性和个体化治疗肿瘤提供了可能。
2.3 细胞凋亡相关基因
细胞增殖和凋亡之间的动态平衡对于机体的生长发育有着举足轻重的影响。凋亡过程的失调可能导致肿瘤的发生。有研究表明[9]，将表达有绿色荧光蛋白(GFP)的Bcl?XLsiRNA转染人胃癌细胞株MGC?803，用RT?PCR和免疫荧光法检测Bcl?XL的表达，48 h后发现，与siRNA阴性组相比，实验组GFP明显减少，Bcl?XL蛋白和Bcl?XL mRNA表达减少到基准水平以下，并有自发的细胞凋亡现象，凋亡率达21.17%。这就说明Bcl?XL特异性siRNA能够抑制凋亡抑制基因Bcl?XL的表达，从而诱导胃癌细胞株MGC?803凋亡。
2.4 其他相关基因
2.4.1 Her2基因 Her2基因在胃癌等肿瘤的发病中起到重要作用，尤其见于弥散型胃癌。有研究表明将核仁蛋白NoL8特异性siRNA转染3种弥漫型胃癌细胞ST?4，MKN45，TMK?1，可以有效地降低该基因的表达，并能诱导这些细胞发生凋亡。因此，可以考虑把Her2作为胃癌基因治疗的又一新的靶点[10]。
2.4.2 β?连环蛋白和APC基因 β?连环蛋白和APC基因是WNT信号传导途径的关键成分。这些基因的突变可引起β?连环蛋白表达水平增加，导致细胞过度增生，促进结肠息肉和结肠癌的发生。Verma等[11]构建了β?连环蛋白的多个靶区域，使得蛋白表达量降低90%。有学者进一步用转染β?连环蛋白siRNA 的结肠癌HCT116细胞注射裸鼠，发现有50%的老鼠存活超过70 d，而对照组则全部死亡。
2.4.3 血管内皮细胞生长因子(VEGF) VEGF是体内一种重要的促血管生成因子，在恶性肿瘤的发生、发展及预后过程中均有着极其重要的作用。Zhang等[12]设计了针对鼠VEGF各亚型的siRNA，以DNA为模板在细胞内诱导小片段双链RNA的形成，干扰结果均特异性抑制相应VEGF的表达。同时，Takei等[13]设计了针对人VEGF的siRNA，采用体外合成法得到相应的siRNA，将其注入到荷瘤鼠模型的肿块中。结果肿瘤组织中的VEGF在mRNA水平和蛋白水平的含量明显低于对照组，肿瘤体积亦明显小于对照组。徐文华等[14]设计两组针对VEGF?mRNA 的siRNA,用脂质体转染人胃腺癌细胞系SGC?7901,观察其细胞周期的变化。发现G0/G1期细胞增多, S期细胞减少,细胞周期阻滞于G0/G1期并能诱导细胞凋亡产生凋亡小体。这些结果无疑将给肿瘤的基因治疗提供了新的思考方向。
2.4.4 TGF?β1 TGF?β1是一种多功能生长调节因子，与多种肿瘤的转移关系密切。它可使胃癌细胞表达的黏附分子如CD44表达增多抑制腹腔内淋巴细胞活性使其无法有效杀伤腹腔内游离癌细胞以及血管生成，同时可使间皮细胞变形，腹膜纤维化等。吴涛等[15]利用载体介导的RNAi技术干扰TGF?β1，发现TGF?β1蛋白在人胃癌细胞株SGC?7901中下降约65.8%，腹膜间皮细胞TGF?β1蛋白下降约61.8%。这一结果有力证明了siRNA能抑制TFB?β1在人胃癌细胞株SGC?7901和腹膜间皮细胞中的表达，为今后胃癌腹膜转移靶向治疗奠定了坚实的基础。
2.4.5 埃兹蛋白(Ezrin) Ezrin作为ERM (ezrin radixin moesin)蛋白家族的成员,是一种细胞膜与细胞骨架的连接蛋白，其主要功能是参与细胞的生长和信号转导,接受胞外信号,使骨架蛋白重新排布,并增加细胞运动能力。近来发现, Ezrin的表达与大多数肿瘤转移相关,如Ezrin表达水平与黑素瘤的分级[16]和乳腺癌的发生转移[17]均呈正相关。颜歌等[18]采用小干扰RNA 方法抑制肠癌细胞系Lovo和SW480中的Ezrin的表达,发现Ezrin mRNA和蛋白表达水平均显著下调，肿瘤细胞的运动侵袭能力下降,穿过人工基底膜的细胞数量明显减少。这预示Ezrin蛋白有可能成为抑制肠癌发展、转移的新靶点。
2.4.6 多药耐药(multidrugresistance，MDR) MDR一直是肿瘤治疗的棘手问题之一。研究证实抑癌基因Runx3的缺失和胃癌MDR相关, Guo等[19]应用siRNA敲除Runx3基因后发现癌细胞对多种化疗药物耐药,将携带Runx3的真核生物表达载体转染人类胃癌耐药细胞系SGC7901,体外药敏性分析显示SGC?7901 对各种化疗药物敏感。进一步分析显示Runx3可以抑制MDR?1和MDR相关蛋白1 (MRP?1)启动子的活性, Runx3的高表达可能通过下调MDR?1，MRP?1，Bcl?2的表达,进而使胃癌细胞对化疗敏感。另外，其中的MDR1基因的过度表达及其基因产物P糖蛋白增加是导致MDR的重要原因之一，Nieth等[20]设计了特异的siRNA分别处理胰腺癌EPG85?257RDB细胞和胃癌EPG85?181RDB细胞来抑制MDR1的表达。结果发现这两种细胞的MDR1的mRNA和蛋白表达量可降低90%以上，癌细胞对柔红霉素的耐药作用分别降低了89%和58%。这也提示我们，siRNA介导RNAi技术为克服肿瘤耐药问题可能提供新的策略。
2.4.7 保罗样激酶1(Polo?like kinase 1, Plk1) Plk1是丝氨酸-苏氨酸激酶之一，参与了有丝分裂的不同阶段。Jang等[21]检测发现280例胃癌患者中Plk1表达率高达95%(268/280)，用RNAi的方法阻断Plk1表达后，癌细胞的生长明显受抑。用siRNA敲除Plk1基因后，细胞周期调节蛋白B的表达增加，胃癌细胞堆积于G2/M期，有丝分裂纺锤体形态异常，染色体分离延迟，胞质分裂延迟或者停止，增殖减慢[22,23]。另外，Plk1基因的缺失亦伴随癌细胞凋亡的增加，提示Plk1可能成为胃癌基因治疗的理想靶点。
3 问题与展望
RNAi这一方兴未艾的新技术，为肿瘤及其他疾病的基因治疗提供了新的途径。但是仍有许多问题亟待解决：①如何在体内实现靶基因RNA转移到所有肿瘤细胞并稳定持久地抑制癌基因表达②如何确定21～23 nt左右的核甘酸序列作为siRNA模板的选择原则③如何提高载体系统的效率等等。总之，RNAi技术作为一种研究的新工具，治疗的新手段，随着对其机制的不断认识和技术的改进，必将在消化系肿瘤的研究及治疗中担任不可替代的角色，同时也预示着后基因组时代里一个崭新的RNA时代的到来。
【参考文献】
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1. rna干扰技术论文
2. rfid定位技术论文
3. smt管理技术论文
4. it技术论文
5. pcr技术论文
基因工程是高二学生在学习生物学科时要掌握的重要知识点。为了帮助学生掌握基因工程知识点，下面我为高二学生整理了生物基因工程知识点，希望对大家有所帮助!
高二生物 基因工程知识点一、基因工程的概念
基因工程是指按照人们的愿望，进行严格的设计，通过体外DNA重组和转基因技术，赋予生物以新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，又叫做DNA重组技术。
二、基因工程的原理及技术
原理：基因重组技术
基因工程的基本工具
1.“分子手术刀”——限制性核酸内切酶(限制酶)
(1)来源：主要是从原核生物中分离纯化出来的。
(2)功能：能够识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列，并且使每一条链中特定部位的两个核苷酸之间的磷酸二酯键断开，因此具有专一性。
(3)结果：经限制酶切割产生的DNA片段末端通常有两种形式：黏性末端和平末端.
2.“分子缝合针”——DNA连接酶
(1)两种DNA连接酶(E•coliDNA连接酶和T4DNA连接酶)的比较：
①.相同点：都缝合磷酸二酯键。
②.区别：E•coliDNA连接酶来源于T4噬菌体，只能将双链DNA片段互补的黏性末端之间的磷酸二酯键连接起来而T4DNA连接酶能缝合两种末端，但连接平末端的之间的效率较低。
(2)与DNA聚合酶作用的异同:DNA聚合酶只能将单个核苷酸加到已有的核苷酸片段的末端，形成磷酸二酯键。DNA连接酶是连接两个DNA片段的末端，形成磷酸二酯键。
3.“分子运输车”——载体
(1)载体具备的条件：
①能在受体细胞中复制并稳定保存。
②具有一至多个限制酶切点，供外源DNA片段插入。
③具有标记基因，供重组DNA的鉴定和选择。
(2)最常用的载体是质粒：
它是一种裸露的、结构简单的、独立于细菌染色体之外，并具有自我复制能力的双链环状DNA分子。
(3) 其它 载体：噬菌体的衍生物、动植物病毒
基因工程的基本操作程序
第一步：目的基因的获取
1.目的基因是指：编码蛋白质的结构基因。
2.原核基因采取直接分离获得，真核基因是人工合成。人工合成目的基因的常用 方法 有反转录法和化学合成法。
3.PCR技术扩增目的基因
(1)原理：DNA双链复制
(2)过程：①加热至90～95℃DNA解链
②冷却到55～60℃，引物结合到互补DNA链
③加热至70～75℃，热稳定DNA聚合酶从引物起始互补链的合成
第二步：基因表达载体的构建
1.目的：使目的基因在受体细胞中稳定存在，并且可以遗传至下一代，使目的基因能够表达和发挥作用。
2.组成：目的基因+启动子+终止子+标记基因
(1)启动子：是一段有特殊结构的DNA片段，位于基因的首端，是RNA聚合酶识别和结合的部位，能驱动基因转录出mRNA，最终获得所需的蛋白质。
(2)终止子：也是一段有特殊结构的DNA片段 ，位于基因的尾端。
(3)标记基因的作用：是为了鉴定受体细胞中是否含有目的基因，从而将含有目的基因的细胞筛选出来。常用的标记基因是抗生素基因。
第三步：将目的基因导入受体细胞
1.转化的概念：是目的基因进入受体细胞内，并且在受体细胞内维持稳定和表达的过程。
2.常用的转化方法：将目的基因导入植物细胞：采用最多的方法是 农杆菌转化法，其次还有 基因枪法和 花粉管通道法等。
3.将目的基因导入动物细胞：最常用的方法是 显微注射技术。此方法的受体细胞多是受精卵。将目的基因导入微生物细胞：
4.重组细胞导入受体细胞后，筛选含有基因表达载体受体细胞的依据是
标记基因是否表达.
第四步：目的基因的检测和表达
1.首先要检测转基因生物的染色体DNA上是否插入了目的基因，方法是采用 DNA分子杂交技术.
2.其次还要检测目的基因是否转录出了mRNA，方法是采用 用标记的目的基因作探针与mRNA
杂交。
3.最后检测目的基因是否翻译成蛋白质，方法是从转基因生物中提取
蛋白质，用相应的抗体进行抗原-抗体杂交。
4.有时还需进行个体生物学水平的鉴定。如 转基因抗虫植物是否出现抗虫性状。
基因工程的应用:
1.植物基因工程：抗虫、抗病、抗逆转基因植物，利用转基因改良植物的品质。
2.动物基因工程：提高动物生长速度、改善畜产品品质、用转基因动物生产药物。
3.基因治疗：把正常的外源基因导入病人体内，使该基因表达产物发挥作用。
蛋白质工程的概念：
蛋白质工程：
是指以蛋白质分子的结构规律及其生物功能的关系作为基础，通过基因修饰或基因合成，对现有蛋白质进行改造，或制造一种新的蛋白质，以满足人类的生产和生活的需求。(基因工程在原则上只能生产自然界已存在的蛋白质)
(1)蛋白质工程崛起的缘由：基因工程只能生产自然界已存在的蛋白质
(2)蛋白质工程的基本原理：它可以根据人的需求来设计蛋白质的结构，又称为第二代的基因工程。
(3)基本途径：从预期的蛋白质功能出发，设计预期的蛋白质结构，推测应有的氨基酸序列，找到相对应的脱氧核苷酸序列(基因)以上是蛋白质工程特有的途径以下按照基因工程的一般步骤进行。(注意：目的基因只能用人工合成的方法)
(4)设计中的困难：如何推测非编码区以及内含子的脱氧核苷酸序列
高二生物基因工程练习1.(2018年高考浙江理综)在用基因工程技术构建抗除草剂的转基因烟草过程中，下列操作错误的是()
A.用限制性核酸内切酶切割烟草花叶病毒的核酸
B.用DNA连接酶连接经切割的抗除草剂基因和载体
C.将重组DNA分子导入烟草原生质体
D.用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞
解析：构建重组DNA分子时，需用同种限制性核酸内切酶切割目的基因和载体，再用DNA连接酶连接形成重组DNA分子，而烟草花叶病毒的遗传物质是RNA，所以A项错误。重组DNA分子形成后要导入受体细胞(若是植物细胞，则可导入其原生质体)，若导入的受体细胞是体细胞，经组织培养可获得转基因植物。目的基因为抗除草剂基因，所以未成功导入目的基因的细胞不具有抗除草剂的能力，可用含除草剂的培养基筛选转基因烟草细胞。
答案：A
2.(2018年高考江苏卷)下列关于转基因植物的叙述，正确的是()
A.转入到油菜的抗除草剂基因，可能通过花粉传入环境中
B.转抗虫基因的植物，不会导致昆虫群体抗性基因频率增加
C.动物的生长激素基因转入植物后不能表达
D.如转基因植物的外源基因来源于自然界，则不存在安全性问题
解析：转入到油菜的抗除草剂基因可能会通过花粉被油菜的近缘物种接受，造成意料之外的抗除草剂基因传播，形成基因污染，有可能会对生态系统的平衡和稳定构成威胁，A项正确在转入抗虫基因后，不能适应这种抗虫植物的昆虫的死亡率将大大增加，只有存在对应的抗性基因的昆虫才能生存下来，增加了昆虫群体中抗性基因的频率，B项错误生物界中所有物种基因的转录和翻译用同一套密码子和相同的氨基酸，所以动物的生长激素基因可以在植物体内得到表达，C项错误即便转基因植物的外源基因来自于自然界，通过转基因工程后，可能会使目标生物出现非正常进化过程中的性状改变，有可能会影响生态系统的稳定性，D项错误。
答案：A
3.(2018年高考全国理综Ⅱ)下列叙述符合基因工程概念的是()
A.B淋巴细胞与肿瘤细胞融合，杂交瘤细胞中含有B淋巴细胞中的抗体基因
B.将人的干扰素基因重组到质粒后导入大肠杆菌，获得能产生人干扰素的菌株
C.用紫外线照射青霉菌，使其DNA发生改变，通过筛选获得青霉素高产菌株
D.自然界中天然存在的噬菌体自行感染细菌后其DNA整合到细菌DNA上
解析：基因工程是指按照人们的意愿，进行严格的设计，并通过体外DNA重组和转基因等技术，创造出符合人们需要的新的生物类型和生物产品。基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的。选项中A项属于细胞工程，C项属于人工诱变，D项属于基因重组，只有B项符合基因工程的概念，其中人的干扰素基因是目的基因，质粒是运载体，大肠杆菌是受体细胞，人们需要的生物产品是人干扰素。
答案：B
4.下列关于基因工程应用的叙述，正确的是()
A.基因治疗就是把缺陷基因诱变成正常基因
B.基因诊断的基本原理是DNA分子杂交
C.一种基因探针能检测水体中的各种病毒
D.利用基因工程生产乙肝疫苗时，目的基因存在于人体B淋巴细胞的DNA中
解析：基因治疗是把正常基因导入有基因缺陷的细胞中基因诊断是让正常人的DNA与病人基因组中分离出的DNA进行杂交来诊断疾病一种基因探针只能检测水体中的一种病毒利用基因工程生产乙肝疫苗时的目的基因是乙肝病毒的核酸。
答案：B
5.(2018年海淀检测)近年来基因工程的发展非常迅猛，科学家可以用DNA探针和外源基因导入的方法进行遗传病的诊断和治疗，下列做法中不正确的是()
A.用DNA探针检测镰刀型细胞贫血症
B.用DNA探针检测病毒性肝炎
C.用导入外源基因的方法治疗半乳糖血症
D.用基因替换的方法治疗21三体综合征
解析：镰刀型细胞贫血症是由于基因突变引起的疾病，用β-珠蛋白的DNA探针可以检测到用DNA探针也可以很方便地检测出肝炎患者的病毒半乳糖血症是由于体内缺少半乳糖苷转移酶，将带有半乳糖苷转移酶的基因导入半乳糖血症患者的体内，可以治疗这种疾病21三体综合征是由于患者多了一条21号染色体，不能用基因替换的方法治疗。
答案：D
6. 线性DNA分子的酶切示意图
(2008年高考全国理综Ⅰ)已知某种限制性内切酶在一线性DNA分子上有3个酶切位点，如右图中箭头所指。如果该线性DNA分子在3个酶切位点上都被该酶切断，则会产生a、b、c、d四种不同长度的DNA片段。现有多个上述线性DNA分子，若在每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断，则从理论上讲，经该酶酶切后，这些线性DNA分子最多能产生长度不同的DNA片段种类数是()
A.3 B.4 C.9 D.12
解析：若每个DNA分子上至少有1个酶切位点被该酶切断，则多个线性DNA可以切得的种类有：a、b、c、d、ab、bc、cd、abc、bcd九种。
答案：C
7.(2018年南京模拟)如图是将人的生长激素基因导入细菌B细胞内制造“工程菌”的示意图。已知细菌B细胞内不含质粒A，也不含质粒A上的基因。判断下列说法正确的是()
A.将重组质粒导入细菌B常用的方法是显微注射法
B.将完成导入过程后的细菌涂布在含有氨苄青霉素的培养基上，能生长的只是导入了重组质粒的细菌
C.将完成导入过程后的细菌涂布在含有四环素的培养基上，能生长的就是导入了质粒A的细菌
D.目的基因成功表达的标志是受体细胞能在含有氨苄青霉素的培养基上生长
解析：若导入了质粒，由于含有抗四环素基因，细菌可在含有四环素的培养基上生长。
答案：C
8.质粒是基因工程中最常用的运载体，它存在于许多细菌体内。质粒上有标记基因如图所示，通过标记基因可以推知外源基因(目的基因)是否转移成功。外源基因插入的位置不同，细菌在培养基上的生长情况也不同，下表是外源基因插入位置(插入点有a、b、c)，请根据表中提供的细菌生长情况，推测①②③三种重组后细菌的外源基因插入点，正确的一组是()
A.①是c②是b③是a
B.①是a和b②是a③是b
C.①是a和b②是b③是a
D.①是c②是a③是b
解析：对①细菌来说，能在含青霉素的培养基上生长，也能在含四环素的培养基上生长，说明抗青霉素基因和抗四环素基因没有被破坏，插入点是c对②细菌来说，能在含青霉素的培养基上生长，说明其抗青霉素基因正常，不能在含四环素的培养基上生长，说明其抗四环素基因被破坏，插入点应为b对③细菌来说，不能在含青霉素的培养基上生长，说明其抗青霉素基因被插入而破坏，故插入点为a。
答案：A
高二生物必考知识点应激性(生物个体对外界的刺激会产生一定反应，应激性是动态过程)与适应性(包含应激性，也含静态的适应特征，例如动植物的保护色)，它们都由基因遗传性所决定。
生物工程包含三大部分：分别是基因工程、生物细胞工程(上游技术)和生物发酵工程、酶工程(下游技术)
生命的共性包含共同的物质基础(化合物、元素)、核苷酸种类、氨基酸种类、RNA和DNA的排列结构方式、基因结构(非编码区和编码区)、遗传密码等。
元素含量占细胞鲜重最多是氧。含量从多少到分别是O、C、H、N、P、S，细胞中最最基本元素是C。
生物体中无机盐的功能和作用：如缺铁导致红细胞运输氧气能力下降，体现维持细胞的生命活动作用缺铁导致人贫血，体现维持生物体的生命活动作用。其次构成复杂化合物的作用。
植物细胞中的三大储能物质分别是：脂肪、淀粉、蛋白质动物细胞中的重要储能物质主要是脂肪和蛋白质。区分直接能源、主要能源、储备能源、根本能源。
蛋白质结构多样性原因(4个)，DNA结构多样性原因(3个)，DNA结构稳定性原因(3个)
细胞大小在微米水平，电镜下可看到直径小于0。2微米的细微结构。最小的细胞是支原体。
蛋白质的基本元素是C、H、O、N，S是其特征元素核酸的基本元素是C、H、O、N、P，P是其特征元素血红蛋白的元素是C、H、O、N、Fe，叶绿素的元素是C、H、O、N、Mg，吲哚乙酸的元素是C、H、O、N不含矿质元素的是糖类和脂肪。
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