導(dǎo)語：如何才能寫好一篇基因組學(xué)應(yīng)用，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞：藥物基因組學(xué)；中藥；基因組技術(shù)

中圖分類號：[R932] 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：1674-9324（2013）44-0160-02

中藥是中華民族的瑰寶，隨著生物科技的發(fā)展，我們也越來越關(guān)注運用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對中藥進行全面研究?；蚪M學(xué)是20世紀(jì)末發(fā)展起來的一門科學(xué)，隨著人類基因組計劃的完成及后基因組時代的到來，藥物基因組（Pharmacogenomics），即研究遺傳變異與藥物反應(yīng)相互關(guān)系的一門學(xué)科，是以提高藥物的療效和安全為目標(biāo)，已成為新的研究重點。藥物基因組學(xué)的發(fā)展為中藥現(xiàn)代化提供了良好契機。

一、基因組學(xué)概述

1.基因組學(xué)定義?；蚪M學(xué)（Genomics）是研究基因組的科學(xué)，它以分子生物學(xué)、電子計算機和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為研究手段，以生物體內(nèi)全部基因為研究對象，在全基因組背景下和整體水平上探索生命活動內(nèi)在規(guī)律及內(nèi)在環(huán)境對機體影響機制的科學(xué)。它從全基因組的整體水平，而不是單個水平，來研究生命這一具有自組織和自裝配特性的復(fù)雜系統(tǒng)，認(rèn)識生命活動的規(guī)律，從而將更加接近生命的本質(zhì)和面貌。

2.基因組研究內(nèi)容?；蚪M學(xué)作為一門新興學(xué)科，根據(jù)其研究對象，研究的重點及研究的目的不同，又分成多分支學(xué)科。根據(jù)研究的重點不同，基因組學(xué)可以分為結(jié)構(gòu)基因組學(xué)和功能基因組學(xué)，結(jié)構(gòu)基因組學(xué)以全基因組測序為目標(biāo)，而功能基因組學(xué)以基因功能鑒定為目標(biāo)。根據(jù)研究的對象不同還可將基因組學(xué)分為疾病基因組學(xué)、比較基因組學(xué)、藥物基因組學(xué)和環(huán)境基因組學(xué)等?；蚪M研究可以理解為：①基因表達概況研究，即比較不同組織和不同發(fā)育階段、正常狀態(tài)與疾病狀態(tài)，以及體外培養(yǎng)的細(xì)胞中基因表達模式的差異，技術(shù)包括傳統(tǒng)的RTPCR，RNase保護試驗，RNA印跡雜交等。②基因產(chǎn)物-蛋白質(zhì)功能研究，包括單個基因的蛋白質(zhì)體外表達方法，以及蛋白質(zhì)組研究。③蛋白質(zhì)與蛋白質(zhì)相互作用的研究，利用酵母雙雜交系統(tǒng)，單雜交系統(tǒng)（one-hybrid system），三雜交系統(tǒng)（thrdee-hybrid system）以及反向雜交系統(tǒng)（reverse hybrid system）等。

二、中藥研究中常用的基因組技術(shù)

1.基因芯片技術(shù)?；蛐酒址QDNA芯片（DNA chip）、DNA微陣列，是基于核酸、探針互補雜交技術(shù)原理，將大量的寡核酸片段按預(yù)先設(shè)定的排列順序固化在載體表面如硅片或玻片上，并以此為探針，在一定的條件下與樣品中的待測的靶基因片段或DNA序列雜交，通過檢測雜交信號的強度及分布來實現(xiàn)對靶序列信息的快速檢測和分析。目前已成為基因表達分析的最常用工具?；蛐酒夹g(shù)具有高通量、并行、高內(nèi)涵的特點，這就為探索中藥作用機理開辟了新領(lǐng)域?，F(xiàn)代藥理學(xué)分子水平研究表明藥物作用都有其靶點，基因芯片可以確定靶組織的基因表達模式，從而將中藥作用的靶基因全部顯示出來。如陳明偉利用基因芯片技術(shù)檢測中藥單體人參皂苷20（R）Rg3對腫瘤血管生長調(diào)控因子（VEGF）蛋白表達的抑制作用。基因芯片技術(shù)還有助于確定中藥有效部位，通過基因芯片技術(shù)迅速篩選起作用的中藥有效成分。此外，基因芯片技術(shù)在中藥材鑒定，道地藥材篩選，中藥新藥研發(fā)等方面都有重要的應(yīng)用。

2.DNA分子標(biāo)記技術(shù)。①RAPD技術(shù)。RAPD即隨機擴增多態(tài)性DNA，在1990年由Welsh與Williams等人發(fā)展起來，是建立在PCR（Polymerase Chain Reaction）基礎(chǔ)之上的一種可對整個未知序列的基因組進行多態(tài)性分析的分子技術(shù)。其以基因組DNA為模板，以單個人工合成的隨機多態(tài)核苷酸序列（通常為10個堿基對）為引物，在熱穩(wěn)定的DNA聚合酶作用下，進行PCR擴增。RAPD技術(shù)能快捷地辨別出不同遺傳物質(zhì)之間最微小的DNA偏差，而且耗材較少，不必提前獲知其基因堿基順序，通過對遺傳資源的分析，從遺傳多樣性中得到詳盡的遺傳信息。現(xiàn)在，RAPD技術(shù)已成功鑒定細(xì)辛、蒲公英、龍膽草、人參及西洋參等藥材。②RELP技術(shù)。RELP技術(shù)即限制性長度多態(tài)性分析技術(shù)，就是將DN段用限制性內(nèi)切酶消化后，進行限制性片段長度多態(tài)性分析。RELP技術(shù)可以確定基因種屬的特異性和藥材的鑒定。陳美蘭采用PCR-RFLP方法從分子水平鑒定人參中有效成分人參皂苷的含量，克服了因人參分布易受生長環(huán)境、儲存條件和加工等諸因素影響，采用傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)和組織學(xué)方法難以鑒別的缺點。

3.PCR技術(shù)。PCR技術(shù)即聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)，是體外擴增DNA序列的技術(shù)，廣泛應(yīng)用于目的基因的制備等幾乎所有的分子生物學(xué)領(lǐng)域。DNA的保存需要嚴(yán)格的條件，在正常的中藥材加工和儲存過程中是很難做到的。王嚴(yán)明等通過PCR技術(shù)從保存了9年的藥材龜板中提取DNA，成功進行了DNA指紋鑒定。

4.DNA測序技術(shù)。DNA測序技術(shù)，即測定DNA序列的技術(shù)。在分子生物學(xué)研究中，DNA的序列分析是進一步研究和改造目的基因的基礎(chǔ)。該技術(shù)包括單向測序（Single-Read Sequencing），雙向測序（Paied-End Sequencing）混合樣品測序（Indexed Sequencing）。DNA測序技術(shù)在中藥品質(zhì)研究中有重要的應(yīng)用，劉玉萍等采用PCR直接測序技術(shù)測定半夏及其偽品的18SrRNA基因核苷酸序列并作序列變異和選擇性內(nèi)切酶譜（PCR-SR）分析，為半夏正品鑒別提供分子依據(jù)。此外，該技術(shù)還可以用于中藥的品質(zhì)鑒定，仇萍等通過DNA指紋圖譜從分子水平對中藥材種質(zhì)進行準(zhǔn)確分析，從而為鑒定藥材的真?zhèn)蝺?yōu)劣提供依據(jù)。

三、展望

基因組學(xué)研究已把揭示生命本質(zhì)提高到了一個全新水平，同樣它在中藥各個領(lǐng)域的滲透也使中藥發(fā)展有了更廣闊的前景，將推動中藥在種材培育、藥材鑒定、機理闡述和新藥研發(fā)的進步，促進中藥走出中國，走向世界。

參考文獻：

[1]侯燦.后基因組時代的統(tǒng)一醫(yī)藥學(xué)——展望21世紀(jì)復(fù)雜性科學(xué)的一個新前沿（一）[J].中國中西醫(yī)結(jié)合，2002，22（1）：5-7.

[2]朱華，吳耀生.基因芯片技術(shù)在藥用植物研究中的應(yīng)用.中草藥，2005，36（10）：144l-1444.

[3]荊志偉，王忠，高思華等.基因芯片技術(shù)與中藥研究—中藥基因組學(xué)[J].中國中藥，2007，32（4）：289-292.

[4]陳明偉，倪磊，趙小革.人參皂苷R93對腫瘤血管生長調(diào)控因子蛋白表達抑制作用的研究[J].中國中藥，2005，30（5）：357-360.

[5]侯敏芳.分子生物技術(shù)在中藥鑒定中的應(yīng)用[J].浙江中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報，2010，3（4）：120-130.

[6]陳美蘭.采用RAPD和PCR-RFLP方法從分子水平鑒定人參[J].Biol Pharm Bull，2001，24（8）：872-875.

[7]王亞明，周亞光，吳平等.中藥龜板和鱉甲中DNA的提取和擴增[J].藥學(xué)學(xué)報，1996，31（6）：472-476.

篇2

一、中學(xué)教研組作用弱化的原因

20世紀(jì)90年代以來，隨著學(xué)校規(guī)模的不斷擴大，年級組在中學(xué)基層管理中的作用越來越突出，因而很多學(xué)校以年級組負(fù)責(zé)制取代教研組負(fù)責(zé)制。教師不再按照任教學(xué)科在一起辦公，而是按任教的年級在一起辦公。各年級同學(xué)科組成的備課組的作用也超過了教研組在日常教學(xué)組織和教學(xué)研究方面的作用，教研組作用被大大弱化。許多學(xué)校的教研組甚至不再擔(dān)任教研工作，教研工作流于形式、走過場的現(xiàn)象十分普遍。那么究竟是哪些具體原因?qū)е逻@些現(xiàn)象呢？

1.學(xué)校教學(xué)組織管理基層組織的轉(zhuǎn)變

隨著學(xué)校規(guī)模的擴大，為適應(yīng)扁平化管理的需要，年級組的作用越來越突顯，進而取代教研組成為執(zhí)行學(xué)校教學(xué)組織管理的基層組織。這是由于年級組在學(xué)校教學(xué)管理的層面有著其不可比擬的優(yōu)勢：第一，年級組更能有效貫徹學(xué)校的目標(biāo)管理體系。教研組是對其本學(xué)科的教學(xué)負(fù)責(zé)，但整個年級最終成績的取得是要靠各學(xué)科相互協(xié)調(diào)、相互配合，相比各科教研組的分頭奮戰(zhàn)，年級組在課程課時、時間分配、學(xué)情分析等各方面資源的統(tǒng)籌能力要高于教研組，它更易找到年級組內(nèi)班與班之間成績的差距。第二，教研組開展的學(xué)生活動多限于與本學(xué)科相關(guān)的興趣活動小組或?qū)W習(xí)小組，而在開展多樣性、多層次的學(xué)生活動、學(xué)生日常行為規(guī)范管理、學(xué)習(xí)習(xí)慣養(yǎng)成管理等方面，不如年級組有優(yōu)勢。第三，當(dāng)前學(xué)校所承擔(dān)的社會角色越來越多樣化，面對各種綜合性的檢查、評比、爭創(chuàng)榮譽等，年級組更容易承擔(dān)這樣的工作。

2.教研對學(xué)生成績提高收效過慢

由于應(yīng)試教育追求的是學(xué)生成績的提高，導(dǎo)致許多學(xué)校出現(xiàn)重教不重研，重管不重教的現(xiàn)象。教研著眼于長期，通過研究教學(xué)方法等提高學(xué)生成績、培養(yǎng)學(xué)生興趣，但見效較為緩慢，使許多一線教師很難在短期內(nèi)感受到教學(xué)研究的有力成效。在這樣的壓力下，教研以及教研組的作用便不斷被弱化。

3.教研活動重量不重質(zhì)，降低了教師的積極性

長期以來教研活動“假、大、空”的現(xiàn)象十分普遍。許多教師對教研活動要么感到無力著手，要么不屑一顧。教研組組織教師教研的職能也常常被上級單向性的任務(wù)指標(biāo)所覆蓋，使得在開展教研組活動時，往往是工作布置多，問題探討少;討論試卷答案問題的多，討論教材教法問題的少;聽課評課現(xiàn)象描述多，實質(zhì)分析少;教學(xué)經(jīng)驗體會多，整理研究成果的少;應(yīng)付上級檢查的材料多，自覺思考研究的少;課題論文大話寫得多，解決問題實戰(zhàn)性的見解少。在這種情況下，教師對教研組組織的教研活動的熱情就會大打折扣。

二、中學(xué)教研組作用弱化的具體表現(xiàn)

以上這些因素使當(dāng)下許多學(xué)校的教研組組織教師進行教學(xué)研究活動的職能被不斷弱化，對學(xué)校、教師以及學(xué)生造成許多不良的后果，具體表現(xiàn)如下：

1.學(xué)校

對一所學(xué)校的校園文化產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響的是該校的文化底蘊和積淀，包括辦學(xué)理念、辦學(xué)特色、師生的精神氣質(zhì)，從另一方面反映了學(xué)校的辦學(xué)品質(zhì)。學(xué)校重視教學(xué)管理，從短期效果看學(xué)生更容易出成績，但從長遠(yuǎn)看要提高學(xué)生素質(zhì)，提升學(xué)校辦學(xué)品質(zhì)，就必須注重教研。如果完全依靠學(xué)校管理者的行政指令，沒有教師自覺的專業(yè)發(fā)展追求，就容易出現(xiàn)人去政息，一任領(lǐng)導(dǎo)一任措施，教師教研的氛圍得不到保護，學(xué)校的辦學(xué)品質(zhì)也很難保證。

2.教師

對一線教師而言，如果教研組不能有力地承擔(dān)起對教師教學(xué)問題交流、教學(xué)能力提升、創(chuàng)造良好教研氛圍的作用，使教師長期缺乏教學(xué)反思，缺乏實實在在的研究，就會限制其專業(yè)能力的發(fā)展，進而容易產(chǎn)生職業(yè)倦怠情緒。

3.學(xué)生

對學(xué)生而言，每天面對的是所有的任課教師同一化、標(biāo)準(zhǔn)化的教學(xué)模式，很容易產(chǎn)生單調(diào)乏味感，降低學(xué)習(xí)興趣，思維也很難得到拓展。

三、加強中學(xué)教研組教研作用的應(yīng)對策略

教研組作用被弱化對我國推行素質(zhì)教育尤其是推動新課改向縱深發(fā)展產(chǎn)生了一些不利的影響，對學(xué)校辦學(xué)和教師專業(yè)成長也造成了一定的阻礙。筆者結(jié)合自身的工作經(jīng)驗從幾個方面淺析關(guān)于加強中學(xué)教研組教研作用的應(yīng)對策略。

1.教研活動應(yīng)注重有效性，減少形式化的流弊

許多學(xué)校都有規(guī)范的教研制度和教研活動時間，但在實際開展教研活動過程中，由于缺乏實際內(nèi)容，使參加教研活動的教師覺得無趣、沒有收獲。因此開展教研組活動要精心準(zhǔn)備，提高教研活動的有效性。如，聽課、評課，不是簡單地評價優(yōu)缺點，而是要提出對課堂中某個片段、細(xì)節(jié)或重難點如何處理的看法，給上課教師和其他聽課教師一定的啟發(fā);也可以是專題討論，例如就“如何提高學(xué)生課堂討論的積極性”“如何幫學(xué)生記住歷史事件的時間”等實際意義的問題進行討論;或者對課題研究如何開展、成果總結(jié)等進行討論?？傊萄谢顒禹氀灾形锊拍芪處煼e極參與。

2.教研組應(yīng)鼓勵教師大膽創(chuàng)新

教學(xué)創(chuàng)新是一個循序漸進的過程，因此收效也較為緩慢。由于學(xué)校教學(xué)是以量化的成績作為評價教學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)，為了讓學(xué)生盡快取得好的成績，教師更容易從應(yīng)試的角度完成教學(xué)任務(wù)，缺乏積極的創(chuàng)新精神。在一次高一語文公開課上，一位年輕教師講授的是有關(guān)莊子的課文，他上這堂課的形式非常特別，首先把全班學(xué)生帶到操場，讓他們參天省地、靜坐冥思，20分鐘后回到教室，他問學(xué)生在剛才的靜坐冥思中有什么收獲，沒想到學(xué)生都愣住了，不知道要如何回答。在接下來的時間里，這位教師完全失去了對教學(xué)的把握，顯得很慌亂。最后，學(xué)生沒有聽懂教學(xué)內(nèi)容，教學(xué)目標(biāo)也沒有達到。按照評課標(biāo)準(zhǔn)，這是一節(jié)失敗的公開課。在評課時，同教研組的許多教師從教學(xué)設(shè)計、教學(xué)模式等方面把這節(jié)課批得體無完膚。但是在筆者看來，這節(jié)課雖然算不上成功，但是帶學(xué)生進行戶外冥思的設(shè)計是值得肯定的，這也是本節(jié)課的最大亮點。這位教師的錯誤在于課前引導(dǎo)不足，缺乏教學(xué)經(jīng)驗，這是年輕教師常出現(xiàn)的問題。然而所有的教師都只是從結(jié)果的角度整體否定了這堂課，沒有教師肯定他戶外體驗的教學(xué)方法，更沒有教師幫他指出解決問題的方法。教研組應(yīng)該創(chuàng)設(shè)寬松的環(huán)境，鼓勵、支持教師的創(chuàng)新教學(xué)，只有這樣，教研組的作用才能得到教師的認(rèn)可。

3.教研管理要由管理意識向服務(wù)意識轉(zhuǎn)變

管理是外控的，而教研的動力則應(yīng)是教師自身內(nèi)化的。教師教研就像作家寫作，其動力應(yīng)當(dāng)更多地出自其內(nèi)在的欲望和追求，而不是上級的任務(wù)要求。許多學(xué)校的教研管理只是簡單地布置任務(wù)，比如要求每位教師一年必須上交幾篇論文，參與多少課題，寫多少篇教學(xué)反思和教學(xué)敘事等，這些“硬性任務(wù)”最終難免流于形式，打擊了教師教研的積極性?；谶@個原因，筆者認(rèn)為教研活動的管理首先應(yīng)重在服務(wù)，教研組應(yīng)為教師專業(yè)化發(fā)展提供平臺，比如組織教學(xué)技能比賽，進行公開課、說課、片段教學(xué)、課件制作、微課制作的評比等。只有這樣，教師的個人教學(xué)技能才能有施展的平臺，促使教師不斷學(xué)習(xí)進步。同時，學(xué)校教研管理應(yīng)重在激勵，對教師教研的成果和做出較大成績的教研組應(yīng)該有相應(yīng)的物質(zhì)獎勵、工作積分獎勵，或選派去比賽、培訓(xùn)，引導(dǎo)優(yōu)秀教學(xué)能手向?qū)W習(xí)型、專家型教師發(fā)展。

4.縣市區(qū)級教研活動為教師專業(yè)發(fā)展提供更高更廣闊的平臺

各校教研組可以依托片區(qū)進修學(xué)校等教研機構(gòu)，組織參加更高級別的比賽和交流。同時，片區(qū)教研力量在培養(yǎng)骨干教師、學(xué)科帶頭人，請名師、專家到校指導(dǎo)開講座等方面更有優(yōu)勢，為教師專業(yè)成長、教研組活力的提升起到了重要作用。近年來，隨著電子閱卷系統(tǒng)的普及，片區(qū)教研力量還可以組織片區(qū)內(nèi)學(xué)校進行統(tǒng)一閱卷，并將閱卷的數(shù)據(jù)及時反饋給各學(xué)校，提升學(xué)校對各學(xué)科的質(zhì)量監(jiān)控效率，有利于提高片區(qū)內(nèi)教研活動的實效性。

5.教育主管部門應(yīng)明確教育的目的是為人的自身發(fā)展服務(wù)

教育的首要核心是培養(yǎng)高素質(zhì)的社會主義建設(shè)者，因此中學(xué)教育更應(yīng)注重教學(xué)研究，扎扎實實把關(guān)課堂教學(xué)，實實在在讓學(xué)生想學(xué)習(xí)、會學(xué)習(xí)，而不是在課堂中接受滿堂灌，過早地透支學(xué)習(xí)的熱情、興趣。教育的質(zhì)量離不開教學(xué)成績的考核，但純粹的教學(xué)成績考核會讓基層學(xué)校的應(yīng)試教育愈演愈烈。因此從我國當(dāng)前的國情出發(fā)，教育主管部門應(yīng)積極發(fā)揮教研組的作用，逐步為學(xué)?；馃岬闹?、高考成績比拼降溫，建立完善的學(xué)校辦學(xué)質(zhì)量考核體系和學(xué)生綜合素質(zhì)評價體系。

篇3

目前為止，科學(xué)家還沒有真正地定論到底什么是基因，但是我們有對基因深刻的理解，可以闡述基因在細(xì)胞學(xué)的基礎(chǔ)是什么。首先我們知道基因在染色體上，信息基礎(chǔ)是DNA序列和遺傳密碼，功能技術(shù)是基因產(chǎn)物，這個產(chǎn)物包括RNA和蛋白質(zhì)。

基因是經(jīng)濟，也是未來基因首先是資源，每個人都攜帶自己的基因；基因本身是知識，我們要了解基因的功能、基因的存在、基因的多樣性；基因也可以成為專利，然后生產(chǎn)出基因藥物；基因還可用于食療；做農(nóng)產(chǎn)品的基因組就是為了讓農(nóng)產(chǎn)品增產(chǎn)，所以基因是經(jīng)濟，也是未來；基因與健康的關(guān)系稍微復(fù)雜一些，基因可以歸味入藥，可以用于診斷疾病、治病救人。

基因產(chǎn)物的多樣性通過數(shù)學(xué)家的參與，使生物學(xué)有更重大的發(fā)展，產(chǎn)生了數(shù)量遺傳學(xué)。分子生物學(xué)的介入使生物學(xué)又有一個新的綜合思考，就是分子生物學(xué)和觀察生物學(xué)，這兩個生物學(xué)之間的綜合就產(chǎn)生了新的開闊領(lǐng)域?；虻难芯炕蛘呱飳W(xué)的研究有很多因素在里面，有環(huán)境因素，有基因型，有表現(xiàn)型、表型可塑型。

基因組學(xué)人有數(shù)十萬個基因，在不同的細(xì)胞里表達的基因不一樣，人體由幾十種組織，幾百個細(xì)胞組成?；蚪M學(xué)或者叫做人類基因組計劃開創(chuàng)的基因組生物學(xué)，主要目的是獲取基本的生物學(xué)信息，包括六張基本的圖，從DNA到蛋白質(zhì)的相互作用。

人類基因組學(xué)研究計劃的幾個階段目標(biāo)

基因組編碼的生命藍(lán)圖是現(xiàn)在生命科學(xué)研究很重要的起點。人類基因組學(xué)研究總體計劃分幾個階段性目標(biāo)：

“一個人”：1995～2004年，完成一個人的基因組，即人類基因組全部序列；

“幾百人”：2003～2005年，完成幾百個人的人類基因組的多樣性，即人類基因組單倍體型圖；

“幾千人”：2005年以后，完成幾千人基因組多樣性，完成群體特異性基因變異圖譜；

“每個人”：2010年以后，當(dāng)技術(shù)準(zhǔn)備充分，每個人的基因組都可以測定出來。

從基因組學(xué)到疾病與健康

基因可歸味入藥；基因可斷疾切脈；基因可治病救人；基因可延年益壽；基因可返老還童；基因可起死回生?；蚪M計劃的目的把基因組學(xué)的科學(xué)成果用到生物學(xué)其他領(lǐng)域里，用到人的健康上，最后到社會的應(yīng)用。

目前，人類面對很多慢性疾病，如高血壓、癌癥等，對此，研發(fā)新藥也有新的突破，中國科學(xué)家生產(chǎn)出來第一個用基因重組的藥，是基因治療藥物，第一個在市場上應(yīng)用。

篇4

關(guān)鍵詞：人類基因組 基因克隆 基因組學(xué) 結(jié)構(gòu)基因組 功能基因組

人類基因組計劃（human genome project,HGP）是由美國科學(xué)家、諾貝爾獎獲得者Renato dulbecco于1986年在雜志《Science》上發(fā)表的文章中率先提出的，旨在闡明人類基因組脫氧核糖核酸（DNA）3×109核苷酸的序列，闡明所有人類基因并確定其在染色體的位置，從而破譯人類全部遺傳信息。美國于1990年正式啟動人類基因組計劃，估計到2003年完成人類基因組全部序列測定。歐共體、日本、加拿大、巴西、印度、中國也相繼提出了各自的基因組研究計劃[1]。由于各國政府和科學(xué)家的共同努力，HGP目前已在為全球范圍的合作項目；隨著數(shù)理化、信息、材料等學(xué)科的滲透和工業(yè)化管理模式的引進，HGP已真正成為生命科學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)工程，基因組（genomics）作為一門新興學(xué)科也應(yīng)運而生。

與此同時，科學(xué)界也在思索人類基因組計劃完成后的下一步工作，因此就有了“后基因組計劃”（post-genome project）的提法。大多數(shù)科學(xué)家認(rèn)為原定于2003年所完成的人類基因組計劃只是一個以測序為主的結(jié)構(gòu)基因組學(xué)（structural genomics）研究，而所謂的“后基因組計劃”應(yīng)該是對基因功能的研究，即所謂的功能基因組學(xué)（functional genomics）。此外，一些新的概念如：“蛋白質(zhì)組（proteome）”、“環(huán)境基因組學(xué)（environmental genomics）”和“腫瘤基因組解剖學(xué)計劃（cancer genome anatomy project,CGAP）”等等也在不斷向外延伸。

一、結(jié)構(gòu)基因組學(xué)

（一）人類基因組作圖

人類基因組作圖根據(jù)使用的標(biāo)記和手段不同，初期的作圖有二種：一是通過計算連鎖的遺傳標(biāo)記之間重組頻率而確定它們相對距離的遺傳連鎖圖，一般用厘摩（cM）來表示；二是確定各遺傳標(biāo)記之間物理距離的物理圖，一般用堿基（bp）或千堿基（kb）或兆堿基（Mb）來表示。1cM的遺傳距離大致上相當(dāng)于1Mb的物理距離。隨著研究工作的進展，遺傳圖和物理圖逐漸發(fā)生整合，在此基礎(chǔ)上大量引入基因標(biāo)記，從而形成了新一代的轉(zhuǎn)錄圖[1]。

1.遺傳連鎖圖 遺傳連鎖圖（genetic map）繪制需要遺傳標(biāo)記，早期的遺傳標(biāo)記主要為生化標(biāo)記，20世紀(jì)80年代中期以限制性片段長度多態(tài)性（RFLP）、串聯(lián)重復(fù)序列拷貝多態(tài)性和小衛(wèi)星重復(fù)順序等遺傳標(biāo)記為主，這類標(biāo)記的數(shù)量較少，信息也較低；20世紀(jì)80年代后期發(fā)展的短串聯(lián)重復(fù)序列（short tandem repeat,STR）也稱微衛(wèi)星（microsatellite,MS）標(biāo)記，主要為二核苷酸重復(fù)序列，如：（CA）n，它們在染色體上分布較均勻，信息含量明顯高于RFLP，因而成為遺傳連鎖分析極為有用的標(biāo)記；近年來，單個堿基的多態(tài)性（single nucleotide polymorphism,SNP）標(biāo)記又被大量使用，其意義已超出了遺傳作圖的范圍，而成為研究基因組多樣性和識別、定位疾病相關(guān)基因的一種新標(biāo)記。

2.物理圖 物理圖（physical map）包含了兩層意義，一是獲得分布于整個基因組的30000個序列標(biāo)簽位點（sequence tagged site,STS），這可使基因組每隔100kb距離就有一個標(biāo)記；二是在此基礎(chǔ)上構(gòu)建覆蓋每條染色體的大片段DNA克隆，如：酵母人工染色體（yeast ar tificial chromosome,YAC）或細(xì)菌人工染色體（bacterial artificial chromosome,BAC）、人工附加染色體（human artificial episomal chromosome,HAEC）和人工噬菌體染色體（P1 bacteriophage artificial chromosome,PAC）等連續(xù)克隆。這些圖譜的制作進一步定位其它基因座提供了詳細(xì)的框架[2]。

3.轉(zhuǎn)錄圖 構(gòu)建轉(zhuǎn)錄圖的前提條件是獲得大量基因轉(zhuǎn)錄本即信使核糖核酸（mRNA）的序列，人類基因組中的基因數(shù)目約在10萬左右，構(gòu)建轉(zhuǎn)錄圖首先需要獲得人類基因的表達序列標(biāo)簽（expressed sequence tag,EST），以此建立一張人類的轉(zhuǎn)錄圖，并與遺傳圖的交叉參照。

4.DNA序列的生物信息學(xué) HGP一開始就與信息高速公路和數(shù)據(jù)庫技術(shù)形成了同步發(fā)展。迄今，國際上四個大的生物信息中心即美國的國家生物技術(shù)信息中心（NCBI）、基因組序列數(shù)據(jù)庫（GSDB）、歐洲分子生物實驗室（EMBL）和日本DNA數(shù)據(jù)庫（DDBJ）已經(jīng)建立和維持了源自數(shù)百種生物的互補DNA（cDNA）和基因組DNA序列的大型數(shù)據(jù)庫。這些中心和全球的基因組研究實驗室通過網(wǎng)點、電子郵件或者直接與服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫聯(lián)系而獲得的搜尋系統(tǒng)，使得研究者可以在多種不同的分析系統(tǒng)中對序列數(shù)據(jù)庫提出質(zhì)詢，這些分析包括基因的發(fā)現(xiàn)、蛋白質(zhì)模體的鑒別、調(diào)控元件的分析、重復(fù)序列的鑒別、相似性的分析、核苷酸組成的分析以及物種間的比較等。

（二）基因組的基本結(jié)構(gòu)和進化

人類基因組研究的目的，不僅為了單純地積累數(shù)據(jù)，而且要提示數(shù)據(jù)中所蘊藏的內(nèi)在規(guī)律[3]，從而更好地認(rèn)識生命體。近年來，隨著模式生物體測序的相繼完成和人類基因組測序速度的加快（到1999年12月已宣布完成人類第22號染色體的完全測序），特別是生物信息所提供的強有力的分析和綜合手段，使人人能夠逐漸透過浩瀚的基因組序列信息，去探索一些更為本質(zhì)的問題，如：基因組的復(fù)雜度與生物進化、基因組編碼序列的結(jié)構(gòu)、基因和蛋白家族、基因家族的大小及其進化。

（三）疾病的基因組學(xué)

HGP的直接始動因素是要解決包括腫瘤在內(nèi)的人類疾病的分子遺傳學(xué)問題[4]，因此與人類健康密切相關(guān)。另一方面，8000多種單基因遺傳病和多種大面積危害人群健康的多基因疾?。ㄈ纾耗[瘤、心血管病、代謝性疾病、神經(jīng)疾病、精神疾病、免疫性疾?。┑闹虏』蚝图膊∠嚓P(guān)基因占人類基因組中相當(dāng)大的一部分。因此，疾病基因的定位、克隆和鑒定是HGP的核心部分。

20世紀(jì)90年代之前，絕大多數(shù)人類遺傳性疾病的原發(fā)生化基礎(chǔ)尚不清楚，無法用表型-蛋白質(zhì)-基因的傳統(tǒng)途徑進行研究。在HGP的遺傳和物理作圖帶動下，出現(xiàn)了最初被稱為“反求遺傳”、90年代初又改稱為“定位克隆法”的全新思路。該思路的關(guān)鍵內(nèi)容是：應(yīng)用細(xì)胞遺傳學(xué)定位和家第連鎖分析方法，首先將疾病基因定位于染色體的特定位置，然后通過進一步的遺傳和物理作圖，使相關(guān)區(qū)域壓縮至1Mb之內(nèi)，此時即可構(gòu)建YAC、BAC、PAC、HAEC或粘粒（comid）等克隆重疊樣，從中分離基因，并在正常人和患者的DNA中進行結(jié)構(gòu)比較，最終識別出疾病基因。包括囊性纖維化、Huntington舞蹈病、遺傳性結(jié)腸癌、乳腺癌等一大批重要疾病的基因是通過“定位克隆”發(fā)現(xiàn)的，從而為這些疾病的基因診斷和未來的基因治療奠定了基礎(chǔ)。隨著人類基因圖的日臻完善，一旦某個疾病位點被定位，即可從局部的基因圖中遴選出結(jié)構(gòu)、功能相關(guān)的基因進行分析，將大大提高疾病基因發(fā)現(xiàn)的效率。

目前，人類疾病的基因組學(xué)研究，已深入到多基因疾病這一難點。多基因疾病難以用一般的家系遺傳連鎖分析取得突破，需要在人群和遺傳標(biāo)記的選擇、數(shù)學(xué)模型的建立、統(tǒng)計方法的改進等方面進行不斷的探索。

二、功能基因組學(xué)

HGP當(dāng)前的整體發(fā)展使功能基因組學(xué)提到了議事日程[5]，出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)和功能基因組學(xué)向功能基因組學(xué)過渡、轉(zhuǎn)化的過程。一般認(rèn)為，在功能基因的組研究中可能的核心科學(xué)問題有基因組的多樣性和進化規(guī)律；基因組的 表達及其調(diào)控；模式生物體基因組研究等。

（一）基因組多樣性

人類是一個具有多樣性的群體，不不同群體和個體在生物學(xué)性狀以及在對疾病的易感性/抗性上的差別，反映了進化過程中基因組與內(nèi)、外環(huán)境相互作用的結(jié)果。開展人類基因組多樣性的系統(tǒng)研究，無論是對于了解人類的起源和進化，還是對于醫(yī)學(xué)均會產(chǎn)生重大的影響。各種常見多因素疾?。ㄈ纾焊哐獕?、糖尿病和精神分裂癥等）相關(guān)基因的研究將成為功能基因組時代的研究熱點。除了利用多態(tài)性遺傳標(biāo)記進行精細(xì)定位這一傳統(tǒng)途徑，也將采用基因組水平再測序的方法直接識別變異序列，即選取一定數(shù)量的受累和未受累個體，對所有疾病相關(guān)或候選基因的全序列（或其編碼區(qū)）進行再測序，準(zhǔn)確定位其變異相關(guān)標(biāo)記位點。同樣，腫瘤研究也需要對腫瘤相關(guān)基因進行大規(guī)模的再測序。

（二）識別人類基因的共同變異

已知大多數(shù)人類基因的等位基因數(shù)量是有限的，常僅有2～3種。形成這種遺傳多樣性局限性的原因，很有可能是因為現(xiàn)代人類來源于一個相當(dāng)小的群體，這有助于揭開許多疾病敏感性的奧秘。如：載脂蛋白E基因有三種主要變型（E2、E2和E4），可以解釋老年癡呆癥和心血管疾病的風(fēng)險性；血管緊張素原轉(zhuǎn)換酶（ACE）與心血管疾病一定相關(guān)性；化學(xué)趨化因子受體CKR-5在一定程度上影響對人類免疫缺陷病毒（HIV）的敏感性等。非編碼區(qū)對評價疾病風(fēng)險也是重要的，精確定位非編碼區(qū)變異的方法可以是對調(diào)控區(qū)域變異的系統(tǒng)性篩查，也可利用精密遺傳圖在人類群體中識別祖先染色體節(jié)段。

三、藥物基因組學(xué)

基因組多樣性也在一定程度上決定了人體對藥物的反應(yīng)，通過對影響藥物代謝或效應(yīng)通路有關(guān)基因的編碼序列的再測序，有可能提示個體對藥物反應(yīng)差異的遺傳學(xué)基礎(chǔ)，這就是“藥物基因組學(xué)”（pharmacogenomics）的主要內(nèi)容[6]；以此作為延伸，提示個體對環(huán)境反應(yīng)差異的遺傳學(xué)基礎(chǔ)的環(huán)境基因組學(xué)也已露端倪。

四、蛋白質(zhì)組學(xué)

蛋白質(zhì)組學(xué)是要從整體上研究蛋白質(zhì)及其修飾狀態(tài)。目前正在發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)化和自動化的二維蛋白質(zhì)凝膠電泳的工作體系，包括用一個自動系統(tǒng)來提取人類細(xì)胞的蛋白質(zhì)，繼而用色譜儀進行部分分離，再用質(zhì)譜儀檢測二維修飾，如：磷酸化和糖基化。此外，也有人在設(shè)計和制作各種蛋白質(zhì)生物芯片；蛋白質(zhì)的另一個重要工作內(nèi)容是建立蛋白質(zhì)相互作用的系統(tǒng)目錄。生物大小即蛋白-蛋白和蛋白-核酸之間的互作構(gòu)成了生命活動的基礎(chǔ)，這些互作有可能以通用的或特殊的“陷井”（如：酵母雙雜交系統(tǒng)）加以識別[7]。

總之，基因組學(xué)正方興未艾，其現(xiàn)實意義和深遠(yuǎn)意義已得到全體人類的共識，預(yù)期在不遠(yuǎn)的將來，人類基因組學(xué)將對人類的健康、計劃生育、優(yōu)生優(yōu)育產(chǎn)生重大影響。

參考文獻

1 Rowen L. Mahairas G, hood.L.Science,1997;278:605-607

2 Goffeau A,Barrell h,Bussey H et al. Sceince,1996;274:546-567

3 Kleyn PW,Vesell eS.Develop Sci,1998;18:1820

4 Housman D,Ledley fD.Nature Biotech,1998;16:492

5 Hitert P,Boguski m.Science,1997;278:568

篇5

關(guān)鍵詞：高性能計算；應(yīng)用；中醫(yī)藥

中圖分類號：R-3 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：2095-5707（2016）06-0010-03

Abstract： High performance computing （HPC）， as a new and important research tool， has been applied in many fields successfully. Application of HPC in the TCM field is still in the exploratory stage. HPC in the future may be innovatively applied in the field of genomics Chinese herbal medicine， virtual medicine screening of new TCM， TCM data mining and big data analytics， modeling and simulation and so on.

Key words： high performance computing （HPC）； application； TCM

高性能計算是計算機科學(xué)的一個分支，研究并行算法和開發(fā)相關(guān)軟件，致力于開發(fā)高性能計算機。高性能計算是世界各國競相發(fā)展的前沿技術(shù)，是體現(xiàn)一個國家綜合實力和科技競爭力的重要指標(biāo)。

科學(xué)計算作為科研方法變革的產(chǎn)物，已經(jīng)發(fā)展成為與傳統(tǒng)的理論、實驗并駕齊驅(qū)的第三種科研方法，并且日益成為越來越重要的科研方法?？茖W(xué)計算方法的運用，是高性能計算應(yīng)用的基礎(chǔ)和前提條件，而使高性能計算真正發(fā)揮作用主要取決于高性能計算的應(yīng)用研究水平[1]。本文對于促進高性能計算未來在中醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用、豐富中醫(yī)藥信息學(xué)的研究內(nèi)容及由此產(chǎn)生的中醫(yī)藥科研方法的創(chuàng)新具有推動作用。

1 高性能計算應(yīng)用概況

1.1 我國在高性能計算應(yīng)用領(lǐng)域仍處于落后水平

在高性能計算的研發(fā)和應(yīng)用領(lǐng)域美國一直處于世界領(lǐng)先水平，日本和歐洲國家緊隨其后長期位居世界先進行列。近年來，我國在高性能計算硬件的研發(fā)方面取得了突破性進展，通過自主創(chuàng)新逐步掌握了一批硬件研發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)。中國國防科技大學(xué)研制的天河系列超級計算機連續(xù)多次在世界超級計算機排行榜中名列首位，標(biāo)志著我國高性能計算的硬件研究水平目前已經(jīng)接近國際先進水平。但在應(yīng)用軟件方面的發(fā)展嚴(yán)重滯后于硬件的發(fā)展水平，自主開發(fā)的高性能計算應(yīng)用軟件嚴(yán)重匱乏，需要大量購買和引進國外開發(fā)的應(yīng)用軟件，重要和關(guān)鍵部門的應(yīng)用受制于人[2]。應(yīng)用軟件是高性能計算應(yīng)用的基礎(chǔ)，由于應(yīng)用軟件研發(fā)水平的嚴(yán)重落后，目前我國在高性能計算應(yīng)用領(lǐng)域仍處于落后水平。

1.2 國內(nèi)外高性能計算主要的應(yīng)用領(lǐng)域

高性能計算作為嶄新和重要的科研工具，目前已經(jīng)在眾多的領(lǐng)域得到了成功應(yīng)用，各種前沿科學(xué)研究、技術(shù)開發(fā)和工程設(shè)計都越來越多地使用了高性能計算，高性能計算已經(jīng)日益成為科技創(chuàng)新的重要力量。目前主要的應(yīng)用領(lǐng)域包括氣象數(shù)值模擬與預(yù)報、地震預(yù)報、納米技術(shù)、生物醫(yī)學(xué)、環(huán)境科學(xué)、空間科學(xué)、材料科學(xué)、計算物理、計算化學(xué)、流體力學(xué)、地震三維成像、石油勘探、天體星系模擬、大氣與海洋模擬、固體地球模擬、工業(yè)設(shè)計、核武器研究、全球氣候模型、湍流分析、飛行動力學(xué)、海洋環(huán)流、流體力學(xué)和超導(dǎo)模型等[1]。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用目前主要集中在人類基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、藥物設(shè)計、分子動力學(xué)模擬等方面。

1.3 高性能計算應(yīng)用的瓶頸

高性能計算雖然已經(jīng)在眾多領(lǐng)域得到了成功應(yīng)用，但由于技術(shù)難度等的限制，仍然屬于高投入高產(chǎn)出的非普及型應(yīng)用。目前制約高性能計算應(yīng)用的主要問題包括軟件開發(fā)的技術(shù)難度非常大，系統(tǒng)使用成本過高，不僅體現(xiàn)在軟硬件購置費用昂貴，而且系統(tǒng)運行維護成本過高，大型系統(tǒng)的年電費需上千萬元[2]。比較高精尖的應(yīng)用范圍、非常高的技術(shù)要求和過高的使用成本，這些都限制了高性能計算的廣泛應(yīng)用。

2 高性能計算在中醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用的可行性分析

2.1 高性能計算在領(lǐng)域應(yīng)用的前提條件

高性能計算在領(lǐng)域應(yīng)用的條件首先需要應(yīng)用領(lǐng)域具有較高的科研水平，特別是能夠通過科學(xué)計算的方法建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)物理模型和應(yīng)用軟件來解決實際問題，利用高性能計算才有可能促成應(yīng)用領(lǐng)域研究水平的大幅度提高。通過對高性能計算應(yīng)用領(lǐng)域的最高學(xué)術(shù)獎戈登獎獲獎項目的分析，這些獲獎的應(yīng)用項目絕大多數(shù)都具有多學(xué)科交叉融合的背景，這反映了高性能計算的應(yīng)用需要應(yīng)用領(lǐng)域與計算機科學(xué)、數(shù)學(xué)等學(xué)科的跨學(xué)科合作[3]。隨著高性能計算的應(yīng)用，近些年高性能計算與應(yīng)用學(xué)科的交叉學(xué)科不斷涌現(xiàn)，產(chǎn)生了計算化學(xué)、計算物理學(xué)、計算生物學(xué)等許多新興學(xué)科，這些交叉學(xué)科的產(chǎn)生標(biāo)志著高性能計算在這些領(lǐng)域得到了高水平應(yīng)用。

2.2 計算生物學(xué)的啟示

計算生物學(xué)是一門以生命科學(xué)中的現(xiàn)象和規(guī)律作為研究對象，以解決生物學(xué)問題為最終目標(biāo)，通過模擬和仿真的方法對生物學(xué)問題進行定量和定性研究的新興學(xué)科。計算生物學(xué)與生物信息學(xué)比較，最大的不同之處在于生物信息學(xué)側(cè)重于生物信息的采集、存儲、處理和分析，而計算生物學(xué)側(cè)重于對生命現(xiàn)象進行研究、解決生物學(xué)問題[4]。目前計算生物學(xué)領(lǐng)域的研究主要集中在蛋白質(zhì)行為的模擬、藥物分子的篩選、基因測序等方面。

雖然目前中醫(yī)藥領(lǐng)域還不滿足高性能計算的應(yīng)用條件，但通過借鑒計算生物學(xué)的研究方法，未來有可能在中醫(yī)藥領(lǐng)域開展具有創(chuàng)新性的高性能計算的應(yīng)用研究。

3 高性能計算在中醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用的展望

3.1 中藥植物藥的基因組學(xué)

基因組學(xué)是遺傳學(xué)的一個分支，研究生物基因組和如何利用基因，涉及基因作圖、測序和整個基因組功能分析，研究內(nèi)容包括以全基因組測序為目標(biāo)的結(jié)構(gòu)基因組學(xué)和以基因功能鑒定為目標(biāo)的功能基因組學(xué)?；蚪M學(xué)是高性能計算應(yīng)用的一個重要方向，沒有高性能計算人類的基因組計劃就不可能實現(xiàn)，高性能計算已經(jīng)成為基因組學(xué)研究不可或缺的科研工具。隨著基因組學(xué)研究的深入、技術(shù)的成熟和成本的大幅度下降，使得基因組學(xué)的研究逐漸由人類的基因組學(xué)擴展到動物、植物等多個相近領(lǐng)域。利用高性能計算在基因組學(xué)方面成熟的應(yīng)用軟件開展中藥植物藥的基因組學(xué)研究未來有可能是高性能計算在中醫(yī)藥領(lǐng)域的重要應(yīng)用。

3.2 中藥新藥的虛擬藥物篩選

利用高性能計算進行虛擬藥物篩選目前已經(jīng)成為西藥新藥開發(fā)的一條嶄新和重要的途徑。新藥研發(fā)的核心工作之一是從大量的化合物樣品庫中發(fā)現(xiàn)有藥理活性的化合物，計算機虛擬篩選輔助新藥開發(fā)是利用統(tǒng)計學(xué)和分子模型化技術(shù)來指導(dǎo)新的先導(dǎo)結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)或設(shè)計，從而減少實驗室的工作量，縮短開發(fā)周期、降低開發(fā)成本。近年來對多靶點藥物的研究已經(jīng)成為國際上新藥開發(fā)的一個重要的研究熱點，中藥是天然的多靶點藥物，蘊含著巨大的新藥創(chuàng)制的潛力[5-6]。應(yīng)用高性能計算開展中藥新藥的虛擬藥物篩選有可能成為中藥新藥開發(fā)的嶄新途徑。

3.3 中醫(yī)藥數(shù)據(jù)挖掘和大數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)挖掘是從大量的、不完全的、有噪聲的、模糊的、隨機的實際應(yīng)用數(shù)據(jù)中，提取隱含在其中的、人們事先不知道的、但又是潛在有用的信息和知識的過程。大數(shù)據(jù)分析是指對規(guī)模巨大的數(shù)據(jù)進行分析，目前世界各國對大數(shù)據(jù)分析技術(shù)高度重視，大數(shù)據(jù)被視為國家重要的戰(zhàn)略資源。數(shù)據(jù)挖掘和大數(shù)據(jù)分析是高性能計算應(yīng)用的重要領(lǐng)域之一。目前中醫(yī)藥領(lǐng)域的數(shù)據(jù)挖掘和大數(shù)據(jù)分析主要集中在對方劑配伍規(guī)律、中醫(yī)證治規(guī)律等的研究，現(xiàn)有的研究水平還不能構(gòu)成對高性能計算的迫切需求。隨著數(shù)據(jù)挖掘和大數(shù)據(jù)分析在中醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)用水平的提高，數(shù)據(jù)研究的內(nèi)容、方法和結(jié)果的日趨豐富，隨著數(shù)據(jù)量的積累和研究方法復(fù)雜度的提高，中醫(yī)藥數(shù)據(jù)挖掘和大數(shù)據(jù)分析未來有可能成為高性能計算在中醫(yī)藥領(lǐng)域富有潛力的應(yīng)用。

3.4 模擬與仿真

模擬與仿真是依靠計算機通過數(shù)值計算和圖像顯示的方法，對工程、物理、生物等各類問題進行研究。高性能計算不僅具有強大的計算功能，還可以模擬或代替由于受經(jīng)濟或者其他條件限制不能進行的實驗。2013年10月，哈佛大學(xué)教授Martin Karplus、斯坦福大學(xué)教授Michael Levitt和南加州大學(xué)教授Arieh Warshel因“為復(fù)雜化學(xué)系統(tǒng)創(chuàng)立了多尺度模型”而獲得諾貝爾獎，評委會聲明中稱這一成果意味著對于化學(xué)家來說計算機已經(jīng)成為同試管一樣重要的工具[1]。

計算機模擬方法在生命科學(xué)中已經(jīng)得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。高性能計算應(yīng)用領(lǐng)域的最高學(xué)術(shù)獎戈登獎獲獎項目“在20萬CPU核和異構(gòu)體系結(jié)構(gòu)上的千萬億次持續(xù)性能血流模擬”，該項目模擬了血液流動狀態(tài)，可以輔助血栓的早期病理學(xué)診斷及抗血栓藥物的研究。另一項獲獎項目“呼之欲出的貓：包含109規(guī)模神經(jīng)元、1013規(guī)模突觸的大腦皮質(zhì)模擬”，對神經(jīng)元和突觸規(guī)模與貓大腦相當(dāng)?shù)拇竽X皮質(zhì)功能進行了模擬，并以此為基礎(chǔ)開展了認(rèn)知計算的研究[3]。此外國內(nèi)外大量的高性能計算被用于分子動力學(xué)模擬，分子動力學(xué)模擬是一種數(shù)值模擬方法，通過將分子抽象為由化學(xué)鍵連接的質(zhì)點按照基于牛頓力學(xué)的數(shù)學(xué)模型迭代求解分子體系的行為。利用高性能計算進行分子動力學(xué)模擬已經(jīng)成為化學(xué)和生物學(xué)研究中與實驗手段相當(dāng)?shù)臉?biāo)準(zhǔn)研究方式[7-8]。模擬和仿真技術(shù)在中醫(yī)藥研究中的應(yīng)用未來有可能成為高性能計算在中醫(yī)藥領(lǐng)域創(chuàng)新性的應(yīng)用。

4 小結(jié)

高性能計算的應(yīng)用是使高性能計算真正發(fā)揮作用的軟實力，是高性能計算領(lǐng)域重要的研究內(nèi)容。高性能計算的應(yīng)用需要多學(xué)科的交叉與合作，計算生物學(xué)的產(chǎn)生標(biāo)志著高性能計算在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到了成功應(yīng)用。

高性能計算在中醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用目前還處于探索階段，尚不具備大規(guī)模應(yīng)用的條件和基礎(chǔ)。未來有可能通過借鑒計算生物學(xué)的研究方法在中藥植物藥的基因組學(xué)、中藥新藥的虛擬藥物篩選、中醫(yī)藥數(shù)據(jù)挖掘和大數(shù)據(jù)分析、模擬與仿真等領(lǐng)域進行開創(chuàng)性的應(yīng)用研究。高性能計算在中醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用將會對中醫(yī)藥科研方法的創(chuàng)新與發(fā)展產(chǎn)生深刻的影響。

參考文獻

[1] 顧蓓蓓，武虹，遲學(xué)斌，等.國內(nèi)外高性能計算應(yīng)用發(fā)展概況分析[J].科研信息化技術(shù)與應(yīng)用，2014，5（4）：82-91.

[2] 周興銘.高性能計算技術(shù)發(fā)展[J].自然雜志，2011，33（5）：249-254.

[3] 張理論，鄧小剛.戈登獎――分析與思考[J].計算機工程與科學(xué)， 2012，34（8）：44-52.

[4] 徐書華，金力.計算生物學(xué)[J].科學(xué)，2009，61（4）：34-37.

[5] 朱偉，羅頌平.治療輸卵管阻塞性不孕的中藥多靶活性成分計算機虛擬篩選[J].時珍國醫(yī)國藥，2012，23（6）：1531-1532.

[6] ，孫曉波.網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)：中醫(yī)藥現(xiàn)代化的新機遇[J].藥學(xué)學(xué)報，2012，47（6）：696-703.

篇6

（青年俊才候選人）。主要從事魚類比較基因組學(xué)和群體基因組學(xué)研究。迄今在BMC Biology、Molecular Biology and Evolution、Molecular Ecology等國際知名學(xué)術(shù)期刊發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇。

魚類幾乎占領(lǐng)了地球上所有水域中的生態(tài)位，既是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分和生物資源，也是重要的科學(xué)研究對象。“中國的魚類研究具有源遠(yuǎn)流長的歷史。遺憾的是，目前斑馬魚、青、刺魚、鱺魚等成為模式生物的魚類，都是由外國學(xué)者所倡導(dǎo)和建立的。某種角度上中國的魚類研究缺少自己的標(biāo)簽?！惫鶎毘烧f。10多年來，郭寶成遨游在魚類世界里，他的身影穿梭在實驗室里、野外采樣現(xiàn)場、講臺上、學(xué)術(shù)報告會議上，忙碌而又充實。

始于興趣，享受科研

“早在中山大學(xué)讀本科的時候，受益于本科生導(dǎo)師制，師從魚類生理學(xué)家和魚類養(yǎng)殖學(xué)家林浩然院士?！惫鶎毘删褪沁@樣跟魚結(jié)了緣。

興趣使然，研究生時期，郭寶成選擇就讀于中國魚類學(xué)研究中心――中國科學(xué)院水生生物研究所，師從中國魚類分子系統(tǒng)學(xué)與生物地理學(xué)的杰出研究者――何舜平研究員。郭寶成回憶說：“何老師給了我極大的學(xué)術(shù)自由，寬松自由的學(xué)習(xí)氛圍使我感受到了科研是一種享受。”

同時，郭寶成也深刻感知到科研容不得半點浮躁，并且在之后的科研道路上用自己的行動踐行著這一箴言?！昂卫蠋熆偸歉嬲]我們要把有限的時間和精力都投入到實驗室和科研項目上。很多老院士、老科學(xué)家，他們一輩子就專注于做一件事。”郭寶成也堅信，有付出就會有回報，你的付出即便現(xiàn)在看不到回報，但在未來一定會反饋給你。

2010年，郭寶成順利拿到了中國科學(xué)院水生生物研究所水生生物學(xué)博士學(xué)位，5年的碩博連讀使他在魚類分子進化領(lǐng)域得到了系統(tǒng)的訓(xùn)練與積累，但是郭寶成卻希望能夠繼續(xù)深造，開闊學(xué)術(shù)視野。“在魚類研究領(lǐng)域，國外無論是在理論上，還是在實際應(yīng)用中，都有很多值得學(xué)習(xí)的地方?！辈┦慨厴I(yè)后，郭寶成先后在瑞士蘇黎世大學(xué)和芬蘭赫爾辛基大學(xué)繼續(xù)從事有關(guān)魚類進化基因組學(xué)的研究。

國外6年的科研歷程使郭寶成建立了廣泛的學(xué)術(shù)交流網(wǎng)絡(luò)，瑞士蘇黎世大學(xué)的Andreas Wagner教授、芬蘭赫爾辛基大學(xué)的JuhaMerila教授、德國明斯特大學(xué)的Erich Bornberg-Bauer教授、英國皇家學(xué)會院士牛津大學(xué)的 PerterHoland教授、加拿大麥吉爾大學(xué)的Frederic Chain博士、芬蘭赫爾辛基大學(xué)的Zitong Li博士都是郭寶成科研路上的合作者。

“其實，科研是沒有國界、不分領(lǐng)域的。我和很多科學(xué)研究者都素未謀面，但是我們通常會用e-mail進行交流，共同的興趣愛好驅(qū)使我們走到一起。比如，我在瑞士的導(dǎo)師提倡‘idea-driven’，他的實驗室里有做魚的、做酵母的、做老鼠的，大家的研究對象不盡相同，但總是可以相互學(xué)習(xí)借鑒?！惫鶎毘烧f。

勇于開拓，解鎖魚類基因進化密碼

基因（M）重復(fù)作為普遍存在的生物學(xué)現(xiàn)象，是基因組和遺傳系統(tǒng)多樣化的重要推動力量。重復(fù)基因的功能分化一直是研究熱點，也是郭寶成的研究內(nèi)容之一。通過數(shù)據(jù)挖掘，郭寶成發(fā)現(xiàn)已有的研究大都集中于重復(fù)基因序列堿基變異，插入缺失對重復(fù)基因的影響是研究中的“缺口”。因此，他決定以在進化過程中，基因（組）重復(fù)尤其突出的魚類為研究對象，系統(tǒng)研究插入缺失對重復(fù)基因分化的影響。

郭寶成發(fā)現(xiàn)重復(fù)基因比單拷貝基因積累了更多的插入缺失，重復(fù)基因兩個拷貝均有插入缺失積累，缺失的積累要比插入的積累普遍，插入缺失傾向積累于蛋白質(zhì)二級結(jié)構(gòu)的環(huán)結(jié)構(gòu)域及三級結(jié)構(gòu)的表面，重復(fù)基因兩個拷貝間的序列分化程度與其插入缺失積累密度呈顯著的正相關(guān)，插入缺失而非堿基變異是重復(fù)基因兩個拷貝間蛋白四級結(jié)構(gòu)分化的主要原因。通過總結(jié)上述研究成果，郭寶成提出了插入與缺失是重復(fù)基因進化的重要動力。研究結(jié)果發(fā)表于國際知名分子進化刊物Molecular Biology and Evolution，受到編輯與審稿人的高度認(rèn)可。

生物適應(yīng)性進化的遺傳基礎(chǔ)是生物學(xué)研究的基本問題，了解生物適應(yīng)性進化的遺傳基礎(chǔ)，對于生物多樣性的保護以及資源的可持續(xù)利用至關(guān)重要。因此，郭寶成以魚類海水向淡水的適應(yīng)為其研究的切入點。

已有研究表明，環(huán)境因子是方向性選擇的重要動力，因此具有非常高鹽度和溫度梯度變化的波羅的海為研究海洋魚類群體分化提供了天然的實驗室。通過對波羅的海中三刺魚和鯡魚群體的研究，郭寶成發(fā)現(xiàn)，遺傳分化發(fā)生在三刺魚和鯡魚的整個基因組范圍；而鹽度和溫度的變化是波羅的海三刺魚和鯡魚遺傳分化的動力。為海洋魚類群體分化及局部適應(yīng)（local adaptation）提供了確鑿的證據(jù)，研究成果發(fā)表在BMC系列旗艦刊物BMC Biology和分子生態(tài)學(xué)代表性刊物Molecular Ecology上，發(fā)表一年來已受到數(shù)十次引用。積跬步，以至千里

“促進和提高中國的魚類進化研究”，這是長久以來縈繞在郭寶成內(nèi)心的聲音。2016年，郭寶成作為中國科學(xué)院動物研究所“百人計劃―青年俊才”候選人從芬蘭歸來。在未來幾年里，一方面，他將以前期的研究成果為切入點，繼續(xù)深入研究插入與缺失在重復(fù)基因功能分化中的作用及其在魚類物種分化中可能的作用；另一方面，為了研究生物進化的重復(fù)性和可預(yù)測性，郭寶成擬以發(fā)生適應(yīng)輻射的刺魚類群為研究對象，運用群體基因組學(xué)和比較基因組學(xué)的方法，研究全球范圍內(nèi)，刺魚從海水向淡水適應(yīng)輻射過程中，種內(nèi)平行進化與種間趨同進化的遺傳基礎(chǔ)，從而進一步揭示適應(yīng)輻射發(fā)生遺傳機制的一般規(guī)律。郭寶成已經(jīng)逐步組建起了屬于自己的魚類進化與基因組學(xué)研究團隊，并且得到了國家自然科學(xué)基金的資助。

在開展科學(xué)研究的同時，郭寶成深知科研平臺在創(chuàng)新型人才的培養(yǎng)中蘊含著巨大的潛力。他說：“人才培養(yǎng)工作是科學(xué)研究的重中之重，畢竟科研最終是要由人完成的。就魚類研究在國內(nèi)的發(fā)展來看，我們應(yīng)該以人為本，培養(yǎng)一批以魚類為研究對象，掌握分子與細(xì)胞生物學(xué)、遺傳學(xué)、基因組學(xué)以及生物信息學(xué)技術(shù)的復(fù)合型人才，以此帶動我國魚類研究的發(fā)展。”目前.郭寶成的中國科學(xué)院動物研究所魚類進化與基因組學(xué)研究團隊已經(jīng)納入了1名博士后、1名博士生和2名碩士研究生，并且正在逐步擴展當(dāng)中。

在具體的科研人才培養(yǎng)工作中，郭寶成認(rèn)為，學(xué)生獨立思考與動手能力是并重的。他說：“作為學(xué)生科研道路上的指引者，我們既要培養(yǎng)學(xué)生的獨立思考能力，組織學(xué)生參加各種學(xué)術(shù)會議，開拓眼界，又要培養(yǎng)學(xué)生動手解決科學(xué)問題的能力。獨立思考能讓學(xué)生知道什么是科學(xué)研究的重要問題或者亟待解決的問題，而動手能力則為問題的解決提供了保障。”

篇7

【摘要】

整體醫(yī)學(xué)是一種弱整體觀，理論基礎(chǔ)是還原科學(xué)觀。未來的整體醫(yī)學(xué)是以中醫(yī)學(xué)為核心的功能與結(jié)構(gòu)統(tǒng)一的醫(yī)學(xué)體系。中醫(yī)學(xué)的整體觀經(jīng)歷了一個發(fā)展過程，中醫(yī)現(xiàn)代化必須從《內(nèi)經(jīng)》的整體觀開始，而中醫(yī)基因組學(xué)和中醫(yī)心理學(xué)是關(guān)鍵。中醫(yī)現(xiàn)代化的目的就是用現(xiàn)代的語言和當(dāng)代科學(xué)技術(shù)重新描述人與自然、人與社會平衡條件下的人整體及其運動規(guī)律。整體醫(yī)學(xué)的崛起將給中醫(yī)藥學(xué)的國際化帶來機遇。

【關(guān)鍵詞】 整體醫(yī)學(xué)； 基因組； 中醫(yī)心理學(xué)； 中醫(yī)基因組學(xué)

1 整體醫(yī)學(xué)

整體醫(yī)學(xué)是現(xiàn)代社會正在興起的一種醫(yī)學(xué)體系，將醫(yī)學(xué)看成一個有機整體，從整體上來認(rèn)識醫(yī)學(xué)的性質(zhì)、對象和目的。整體醫(yī)學(xué)與傳統(tǒng)中醫(yī)藥學(xué)在外表近似，但是本質(zhì)有所不同。整體醫(yī)學(xué)從本質(zhì)上說，是一種系統(tǒng)論。整體醫(yī)學(xué)就是用整體觀認(rèn)識醫(yī)學(xué)的各個要素。 而整體醫(yī)學(xué)的整體觀是建立在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)所認(rèn)識的所有聯(lián)系的基礎(chǔ)上，從科學(xué)的長遠(yuǎn)發(fā)展上來說，這是一種弱整體觀，一種綜合論，理論基礎(chǔ)是還原科學(xué)觀。

醫(yī)學(xué)的發(fā)展大致經(jīng)歷了三個時代，即經(jīng)驗醫(yī)學(xué)時代、實驗醫(yī)學(xué)時代和當(dāng)前的整體醫(yī)學(xué)時代。經(jīng)驗醫(yī)學(xué)時代為自然哲學(xué)醫(yī)學(xué)模式，實驗醫(yī)學(xué)時代為生物醫(yī)學(xué)模式，而整體醫(yī)學(xué)時代為生物-心理-社會醫(yī)學(xué)模式。當(dāng)今醫(yī)學(xué)的特點是處在實驗醫(yī)學(xué)時代向整體醫(yī)學(xué)時代的過渡時期，整體醫(yī)學(xué)的理論體系尚未正式形成，但已具雛形?，F(xiàn)代的整體醫(yī)學(xué)是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)尤其是生命科學(xué)發(fā)展的結(jié)果，但是生命科學(xué)——基因組學(xué)正在走向完善的基因組聯(lián)系，將來的發(fā)展必然在基因組的普遍聯(lián)系上證明中醫(yī)的基本理論，所以隨著基因組學(xué)的整體化發(fā)展，以及中醫(yī)學(xué)的跨越式發(fā)展，現(xiàn)代整體醫(yī)學(xué)必然走向更完備的、以中醫(yī)學(xué)為核心的整體醫(yī)學(xué)。

2 中醫(yī)學(xué)現(xiàn)代化

整體醫(yī)學(xué)的崛起給中醫(yī)藥學(xué)國際化帶來了機遇，整體醫(yī)學(xué)與中醫(yī)藥學(xué)的關(guān)系是十分密切的。從理論體系看，整體醫(yī)學(xué)的理論與中醫(yī)藥學(xué)的學(xué)說實際上是相通的。如《黃帝內(nèi)經(jīng)》中就提出“人與天地相參”的觀點。

中醫(yī)藥學(xué)其實就是一門完整的整體醫(yī)學(xué)。中醫(yī)學(xué)有著對人體自身整體性及人與自然、社會環(huán)境相統(tǒng)一的認(rèn)識。但是中醫(yī)學(xué)又是一門模糊的整體科學(xué)?！饵S帝內(nèi)經(jīng)》建立于二千多年前，是古人觀察人體與自然所建立的整體醫(yī)學(xué)，其本質(zhì)就是結(jié)構(gòu)與功能相統(tǒng)一的整體觀，但是由于社會發(fā)展水平和極端落后的科學(xué)技術(shù)條件的限制，這個時候形成的整體只能是粗略與模糊的。隨著時代的發(fā)展，由于封建禮教的限制，加之受中國哲學(xué)觀重用輕體、重道輕器價值取向的影響，人們開始疏于人體具體的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，歧視人體解剖，對人體的細(xì)節(jié)和局部方面未做較深入的剖析研究，隨之《內(nèi)經(jīng)》的結(jié)構(gòu)功能統(tǒng)一的整體觀逐漸演變?yōu)閱渭兊墓δ苄缘恼w觀。由于缺乏了結(jié)構(gòu)和形態(tài)的支持，不能得到有效的可見的物質(zhì)證據(jù)來說明自己的科學(xué)性，本身也缺乏創(chuàng)新發(fā)展，所以隨著以結(jié)構(gòu)為主的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的發(fā)展，中醫(yī)學(xué)屢次受到打擊和排斥。

中醫(yī)藥學(xué)的發(fā)展必須從《黃帝內(nèi)經(jīng)》的整體思想開始做起，真正認(rèn)識整體的本質(zhì)，結(jié)合現(xiàn)達的科學(xué)技術(shù)尤其是分子生物學(xué)技術(shù)，發(fā)展新時代的完整的結(jié)構(gòu)與功能統(tǒng)一的整體觀。所謂中醫(yī)現(xiàn)代化就是用現(xiàn)代語言和科學(xué)技術(shù)重新描述人與自然、人與社會平衡條件下的人整體的運動規(guī)律。

當(dāng)代分子生物學(xué)在迅猛發(fā)展，借助電子計算機技術(shù)處理大量數(shù)據(jù)，基因組學(xué)得到了極大的發(fā)展。在足夠的時間內(nèi)，基因組學(xué)很可能走向整體，最后可能在基因的相互聯(lián)系中發(fā)現(xiàn)了中醫(yī)的陰陽五行所存在的基因證據(jù)，這時候中醫(yī)就會被分子生物學(xué)所吸收，現(xiàn)代的整體醫(yī)學(xué)就可能吸收了中醫(yī)藥學(xué)的優(yōu)勢發(fā)展成為完善的結(jié)構(gòu)與功能統(tǒng)一的整體醫(yī)學(xué)，中醫(yī)不再是中國的中醫(yī)了。這是好事，但是對于國家和民族，對于中醫(yī)學(xué)的發(fā)源地，我們將失去一次崛起的機會。

3 整體的含義

中醫(yī)學(xué)是整體科學(xué)，西醫(yī)學(xué)是還原科學(xué)。中醫(yī)現(xiàn)代化首先必須是基礎(chǔ)理論的現(xiàn)代化，而基礎(chǔ)理論的現(xiàn)代化又以整體為前提，整體觀的現(xiàn)代化為首要。 以前中醫(yī)現(xiàn)代化的失敗在于從傳統(tǒng)的功能整體觀方法論上而不是從整體的根本意義上看待現(xiàn)代化。而西醫(yī)也是從自身的方法論上看待中醫(yī)，所以在這種前提下根本的中西醫(yī)結(jié)合是不可能的。

整體是物質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一，兩者互相依存、不能分離，結(jié)構(gòu)是功能的基礎(chǔ)，功能是結(jié)構(gòu)的展現(xiàn)。整體是局部的整體，局部是整體的局部。 整體是物質(zhì)形、氣、能的統(tǒng)一，是結(jié)構(gòu)與功能的統(tǒng)一，是一種客觀實在。

任何個體都是由兩種以上的物質(zhì)要素混化而成的。這一混化物可以呈質(zhì)地均勻無別的氣態(tài)，也可以呈實體存在的實體態(tài)。前者固然是一體，后者，盡管它的實體組成部分可以形形，各部分的功能也可千差萬別，但該實體物的氣卻遍布全體、貫穿內(nèi)外，使組元形成有機聯(lián)系的和諧整體。這里所說的整體，指形成氣的時空結(jié)構(gòu)而言，它是維系氣獨立性、特殊性的根本，也可把整體理解為氣的結(jié)構(gòu)模式。譬如，設(shè)某模式為特殊的比附，這種特定的形狀結(jié)構(gòu)的性質(zhì)是不受其所占位置的大小影響的。因而時空結(jié)構(gòu)模式一旦形成，不僅可以使全部事物的各個部分都處在同一結(jié)構(gòu)上，而且這一整體特以滲透到所屬各個局部中去，使在這一整體中的局部組元可以體現(xiàn)整體，這是與組元作為獨立存在物的根本區(qū)別：①整體的實在性。②整體的聯(lián)系性：任何整體都在和其他整體處在密切的聯(lián)系當(dāng)中，聯(lián)系是這個整體存在的必然條件，沒有聯(lián)系便沒有這個整體存在的必然性了。③整體的層次性：任何整體都是大的整體的一個組成部分，而這個整體有包含了小的層次的整體，小的局部組成。④整體規(guī)律的類似性：一物生來有一身，一物自有一乾坤。每個整體都是從類似規(guī)律演化而來，從無極演化，有太極，從這太極演化陰陽，以至這一整體全部。⑤整體的進化性：宇宙從無極逐漸演化太極，以至現(xiàn)在的萬物，在發(fā)展至人這個宇宙最高級的生命個體，便是整體演化的最好的證明。

氣是中醫(yī)學(xué)的核心。現(xiàn)代醫(yī)學(xué)是從有形的結(jié)構(gòu)上研究，形是氣所聚，形散為氣，氣是形的場，形氣是統(tǒng)一的。氣是整體的體現(xiàn)。 那么從形氣理論的兩種醫(yī)學(xué)也是可以統(tǒng)一的。

整體性是貫穿人體宏觀和微觀的根本。從宏觀逐漸微觀，每一層次都是結(jié)構(gòu)和功能的統(tǒng)一，每一層次都服從統(tǒng)一的整體性，而整體性是每一層次運動聯(lián)系的根本。這個的整體規(guī)律就是中醫(yī)基礎(chǔ)理論，這個規(guī)律指導(dǎo)著每一層次的運動和相互作用。

4 建立中醫(yī)基因組學(xué)

基因組是現(xiàn)代生物學(xué)還原到分子的體現(xiàn)，由此生命科學(xué)開始轉(zhuǎn)向整體科學(xué)?，F(xiàn)在的功能基因組學(xué)就是這一轉(zhuǎn)向的體現(xiàn)?；蚪M是整體科學(xué)與還原科學(xué)的交匯點。

基因組是人體的微觀信息調(diào)控中心，更體現(xiàn)了人體的整體性。它是人的精氣的凝聚態(tài)，含有生命的全部信息。宏觀人體整體和微觀的人體基因組整體性是統(tǒng)一的和同源的，基因組整體是由五臟功能模塊組成，這五臟又有亞細(xì)的模塊組成，這亞細(xì)的模塊又有更微小的基因模塊組成，各個大模塊亞細(xì)模塊之間存在協(xié)調(diào)的相互關(guān)系，這個關(guān)系就是微觀經(jīng)絡(luò)系統(tǒng)?；蚬δ苣K由相應(yīng)的基因組成，基因組整體是結(jié)構(gòu)和功能統(tǒng)一的整體。建立中醫(yī)特色的基因組學(xué)是為了完善中醫(yī)藥學(xué)理論，發(fā)展整體醫(yī)學(xué)。建立微觀基因組整體辨證論治，并沒有否定傳統(tǒng)意義上的辨證論治觀，而是將其發(fā)展一步，深入到基因組整體內(nèi)部，將整體觀深入到基因組整體中，將宏觀整體辨證和微觀基因組整體辨證結(jié)合起來，建立了一個從外至里、從里至外的整體的辨證論治觀，建立宏觀和微觀統(tǒng)一的整體的辨證體系。這才是科學(xué)的完整的辨證論治觀。

建立中醫(yī)基因組學(xué)是為了在基因研究的基礎(chǔ)上，結(jié)合證候研究，證明中醫(yī)證候理論的正確性；進而在分子基礎(chǔ)上證明中醫(yī)臟腑經(jīng)絡(luò)理論的正確性，最后深入基因組研究，深入了解基因組所蘊含的生命本質(zhì)以及生命的發(fā)展。

中醫(yī)基因組學(xué)的建立是中醫(yī)現(xiàn)代化走向未來的一個關(guān)鍵點，整體科學(xué)與還原科學(xué)都在這一尖端領(lǐng)域進行著研究，而中醫(yī)學(xué)進入這一領(lǐng)域，一可以完善自己的理論體系，解譯基因組所包含的全部生命信息，促進人類的健康事業(yè)；二則可以引導(dǎo)還原科學(xué)的整體化演變。

5 中醫(yī)心理學(xué)的發(fā)展

這是中醫(yī)心理學(xué)與現(xiàn)代心理學(xué)結(jié)合的關(guān)鍵點。也是中醫(yī)現(xiàn)代化的另一個關(guān)鍵點。

中醫(yī)心理學(xué)原來是中醫(yī)學(xué)的一個分支，以心理的整體功能為本體論述人的心理的，講的是人的先天功能。傳統(tǒng)中醫(yī)學(xué)建立在遠(yuǎn)古極端落后的社會經(jīng)濟條件下，人們看不出人的社會本質(zhì)和社會發(fā)展，而現(xiàn)代社會條件下，人的心理與健康都受到了社會的極大影響，發(fā)生了很大改變，中醫(yī)心理學(xué)也必須隨時代的發(fā)展而發(fā)展。

現(xiàn)代心理學(xué)是以人的大腦的具體結(jié)構(gòu)為生理基礎(chǔ)，論述人在社會中的各種行為性格等，這是人的后天功能，對人們的各種行為意識均有科學(xué)的描述。但是現(xiàn)代心理學(xué)沒有與人的整體功能結(jié)合在一起，沒有指出人的根本的社會本質(zhì)，所以其發(fā)展也是有局限的?，F(xiàn)代心理學(xué)是建立在還原論基礎(chǔ)上的，而人的心理是整體的，所以它本身具有很大的缺陷。

人的各種語言、行為以及意識思維等都是在人的元神的支配下進行的，元神是最根本的自我。而心理的進行是在社會背景條件下的，一切心理行為都有社會背景的，社會背景形成了人的心理模塊、人格模式，人格模式下的元神系統(tǒng)構(gòu)成了人的社會自我，心理的行為是在元神的支配下通過心理模塊進行的，以此結(jié)合這兩個心理學(xué)，可以從根本上解決人的心理問題。佛學(xué)對人的心性理論有深刻認(rèn)識，但是借鑒之前必須徹底拋棄佛學(xué)所具有的唯心思想，心性理論中性與元神相關(guān)，而心與元神、元神支配下形成的人格模式有關(guān)。

元神可以接受信息，加工、儲存、提取信息，發(fā)放信息三個方面。人出生時意識是白凈的，但是在人從出生開始，人就在不斷接受信息，在一定社會文化背景下不斷學(xué)習(xí)，不斷加深信息，積累信息，使元神中的信息不斷強化與激活而得到強化，最終形成了比較固定的人格參照模式。這個模式一旦形成，就形成了新進入信息的文化背景，形成了人各種意識、行為的模板，形成了特定的性格模式。人的性格模式是在元神支配下形成的，但是性格模式一旦形成就對人的元神人的生理發(fā)生作用，形成了人的后天行為的文化背景和模式。人的性格模式與人的后天社會文化環(huán)境有很大關(guān)系，它也不是固定不變的。

中醫(yī)心理學(xué)和現(xiàn)代心理學(xué)是功能與應(yīng)用的結(jié)合。元神是人的整體功能，人的五臟情志、七情等都是人的元神功能的一個方面，但是這些情志的發(fā)生必然受到人的性格模式的影響，性格模式又決定了情志的發(fā)生模式。中醫(yī)心理學(xué)和現(xiàn)代心理學(xué)都是不完整的，各講述了人心理的一個方面，結(jié)合起來才是真正的人的心理整體過程。

人的心理在當(dāng)今社會是一個比較陌生的領(lǐng)域，佛學(xué)、現(xiàn)代心理學(xué)、中醫(yī)心理學(xué)都有各自的認(rèn)識，但是它們又不是完全的，正確的認(rèn)識是將它們結(jié)合起來，建立科學(xué)的辨證唯物主義的整體的心理學(xué)體系?，F(xiàn)代中醫(yī)心理學(xué)的建立不但解決了人的意識的根本問題，促進人類的心理健康發(fā)展，而是還對社會的發(fā)展有很大的潛在的作用。

6 結(jié)論

篇8

關(guān)鍵詞：遺傳學(xué)；教學(xué)改革；課程群；

隨著現(xiàn)代生物科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，遺傳學(xué)已成為21世紀(jì)生命科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一，是生命科學(xué)中各門學(xué)科的核心，它的分支幾乎擴展到生命科學(xué)的各個研究領(lǐng)域.目前，在生物學(xué)各專業(yè)的教學(xué)中，普遍存在著知識老化，課程體系陳舊，如遺傳學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)、生物化學(xué)、基因工程、基因組學(xué)、分子遺傳學(xué)等課程之間存在著部分內(nèi)容重復(fù)等一系列問題.顯然，當(dāng)前的課程體系已不適應(yīng)高等學(xué)校生命科學(xué)教育的要求.如何突出遺傳學(xué)主干課程，實現(xiàn)課程體系的整合、優(yōu)化，不同課程間知識的融通和銜接，以此組建口徑寬、方向靈活的課程群，加強學(xué)生創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，以增強學(xué)生的適應(yīng)性和競爭力，培養(yǎng)學(xué)生的個性特長、能力特長以及繼續(xù)學(xué)習(xí)的能力，形成終身學(xué)習(xí)的觀念，是擺在我們面前值得思考的問題.我們從遺傳學(xué)課程入手，對遺傳學(xué)課程群進行了初步的思考，重新設(shè)置和實踐，目的是實現(xiàn)課程體系的整合、優(yōu)化，培養(yǎng)符合現(xiàn)代社會要求的創(chuàng)新型、復(fù)合型人才.

1遺傳學(xué)課程群內(nèi)課程設(shè)置的基本思路

遺傳學(xué)課程群內(nèi)課程設(shè)置的基本思路就是圍繞“一個中心，三個方向”的原則，以普通遺傳學(xué)為核心課程，兼顧三個方面的內(nèi)容.基本框架如圖1.

“一個中心”就是以普通遺傳學(xué)為核心課程.遺傳學(xué)是一門生命科學(xué)所有專業(yè)的重要基礎(chǔ)課，要求全面系統(tǒng)地介紹遺傳學(xué)的基本原理、分析方法及現(xiàn)代遺傳學(xué)發(fā)展的最新成就.在教學(xué)中，要始終貫穿遺傳物質(zhì)的本質(zhì)、遺傳物質(zhì)的傳遞和變異、遺傳信息的表達與調(diào)控這一主線，使學(xué)生在群體水平、個體水平、細(xì)胞水平和分子水平的不同層次上對遺傳學(xué)有比較全面、系統(tǒng)的認(rèn)識，并能應(yīng)用其基本原理分析遺傳學(xué)數(shù)據(jù)，解釋遺傳學(xué)現(xiàn)象，并對遺傳學(xué)各分支學(xué)科有一個基本的了解.

“三個方向”是以遺傳學(xué)分支學(xué)科、反映現(xiàn)代遺傳學(xué)發(fā)展的學(xué)科及遺傳學(xué)普及性學(xué)科為遺傳學(xué)內(nèi)容細(xì)化、深化和普及的三個層面，主要包括以下內(nèi)容：

一是遺傳學(xué)分支學(xué)科的內(nèi)容，主要包括《群體遺傳學(xué)》、《微生物遺傳學(xué)》、《細(xì)胞遺傳學(xué)》等課程，以專業(yè)選修課的形式開出，主要目的是根據(jù)學(xué)生的興趣和愛好，深入學(xué)習(xí)遺傳學(xué)各個分支學(xué)科的知識.如《群體遺傳學(xué)》是研究在自然選擇、基因漂變、突變以及遷移四種進化動力的影響下，等位基因的分布和改變.它是在群體水平上研究種群的分類、空間結(jié)構(gòu)等，并試圖解釋諸如適應(yīng)和物種形成現(xiàn)象的理論.《微生物遺傳學(xué)》是以病毒、細(xì)菌、小型真菌以及單細(xì)胞動植物等為研究對象的遺傳學(xué)分支學(xué)科.《細(xì)胞遺傳學(xué)》是遺傳學(xué)與細(xì)胞學(xué)相結(jié)合的一個遺傳學(xué)分支學(xué)科，主要是在細(xì)胞和染色體水平上研究.

二是反映現(xiàn)代遺傳學(xué)發(fā)展的學(xué)科，如《基因工程》、《分子遺傳學(xué)》、《基因組學(xué)》.這三門課程都是在普通遺傳學(xué)基礎(chǔ)上開設(shè)的專業(yè)選修課程，目的是與現(xiàn)代遺傳學(xué)的發(fā)展接軌.如《分子遺傳學(xué)》(moleculargenetics)的主要內(nèi)容為基因的結(jié)構(gòu)、復(fù)制和轉(zhuǎn)錄以及轉(zhuǎn)錄后調(diào)控、翻譯，基因突變，DNA的復(fù)制、修復(fù)，原核與真核生物的基因表達調(diào)控，是在分子水平上進行的研究.此課程為生命科學(xué)各專業(yè)本科生的學(xué)科基礎(chǔ)課，也可作為研究生的專業(yè)選修課.《基因工程》(geneengineering)主要介紹基因操作的主要技術(shù)原理，基因操作的工具酶，克隆載體，目的基因的分離方法，重組體的構(gòu)建及導(dǎo)入，克隆基因的表達與檢測，基因工程研究進展，存在問題及新策略等內(nèi)容，使學(xué)生具備基因工程方面的基本知識和掌握其操作技術(shù).《基因組學(xué)》(genomics)是對所有基因進行基因組作圖，核苷酸序列分析，基因定位和基因功能分析的一門科學(xué).主要講述生物基因組的基本結(jié)構(gòu)和組成、基因組內(nèi)基因的表達和調(diào)控、遺傳圖譜與物理圖譜、基因組測序、基因組序列解讀、染色體的結(jié)構(gòu)與基因表達調(diào)控、基因組的復(fù)制、基因組進化的分子基礎(chǔ)、基因組進化的模式、分子系統(tǒng)發(fā)生學(xué)等內(nèi)容，并講述人類基因組計劃的全過程以及由此引發(fā)的道德倫理和法律問題，系統(tǒng)向?qū)W生講授基因組學(xué)研究的基本內(nèi)容及相關(guān)進展.通過該課程學(xué)習(xí)，使學(xué)生了解結(jié)構(gòu)基因組學(xué)和功能基因組學(xué)的重要研究領(lǐng)域、熱點問題與發(fā)展趨勢，以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與進展.

三是遺傳學(xué)普及性的內(nèi)容，此類課程為遺傳學(xué)的平行課程，以公選課的形式開出，主要目的是普及遺傳學(xué)知識，提高人口質(zhì)量和全民素質(zhì).我們針對非生物專業(yè)的學(xué)生開設(shè)了《人類遺傳學(xué)》和《遺傳與優(yōu)生》兩門課程.《人類遺傳學(xué)》主要講述人類在形態(tài)、結(jié)構(gòu)、生理、生化、免疫、行為等各種性狀的遺傳上的相似和差別，人類群體的遺傳規(guī)律以及人類遺傳性疾病的發(fā)生機理、傳遞規(guī)律和如何預(yù)防等內(nèi)容，使學(xué)生掌握人類遺傳學(xué)的基本概念和主要研究方法.《遺傳與優(yōu)生》主要講述什么是遺傳病，遺傳病對人類的危害，人類的染色體和染色體病、基因和基因病、腫瘤與遺傳、人類代謝和發(fā)育中的遺傳學(xué)問題、優(yōu)生學(xué)的基本概念、影響優(yōu)生的因素，優(yōu)生的措施等.這兩門課程都注重貼近生活，貼近社會，從剖析青年學(xué)生關(guān)注的問題入手去介紹人類遺傳與優(yōu)生的基礎(chǔ)理論和基本知識，使學(xué)生能夠在輕松、順暢且饒有興趣的學(xué)習(xí)過程中獲益.對于醫(yī)療保健事業(yè)和人群遺傳素質(zhì)的改進具有重要意義.

2遺傳學(xué)課程群內(nèi)課程內(nèi)容整合的思路

為解決遺傳學(xué)的迅速發(fā)展及新知識、新技術(shù)不斷出現(xiàn)與遺傳學(xué)教學(xué)時數(shù)減少這一矛盾，我們通過建立遺傳學(xué)課程群體系，協(xié)調(diào)課程群內(nèi)各門課程的關(guān)系，盡量減少重復(fù)內(nèi)容，對于學(xué)習(xí)遺傳學(xué)的有關(guān)基礎(chǔ)知識，如核酸的結(jié)構(gòu)和特征在先修課程《生物化學(xué)》中介紹，染色體的結(jié)構(gòu)，細(xì)胞周期等在細(xì)胞生物學(xué)課程中介紹，概率和統(tǒng)計學(xué)知識在生物統(tǒng)計學(xué)課程中介紹.而對于遺傳學(xué)各分支學(xué)科的深入討論，將在細(xì)胞遺傳學(xué)、群體及數(shù)量遺傳學(xué)、分子遺傳學(xué)、基因組學(xué)、基因工程、生物信息學(xué)等課程中介紹.

3遺傳學(xué)課程群內(nèi)實驗課程整合的思路

遺傳學(xué)課程群內(nèi)主要設(shè)置了遺傳學(xué)實驗和分子遺傳學(xué)大實驗，遺傳學(xué)實驗是為了配合遺傳學(xué)的教學(xué)而開設(shè)的一門實驗課程，其設(shè)計思想是：1)配合遺傳學(xué)的教學(xué)，鞏固和加深對遺傳學(xué)知識的理解；2)適應(yīng)現(xiàn)代遺傳學(xué)的發(fā)展，讓學(xué)生掌握現(xiàn)代遺傳學(xué)研究所必需的基本實驗技術(shù)；3)開設(shè)綜合性、設(shè)計性和創(chuàng)新性實驗，鼓勵學(xué)生自己動腦筋設(shè)計、完成實驗.目前已形成具有基礎(chǔ)性實驗、提高性實驗和具有綜合性、研究創(chuàng)新性、開放性實驗的不同層次的遺傳學(xué)實驗教學(xué)內(nèi)容體系.鼓勵學(xué)生自己動腦筋設(shè)計、完成實驗，實驗室已對學(xué)生部分開放，并實施了自選實驗考試法[1].學(xué)生在此過程中得到了很好的科研訓(xùn)練，部分學(xué)生在本科階段就寫作并發(fā)表了論文，充分體現(xiàn)了遺傳學(xué)課程教學(xué)改革的特色.例如，結(jié)合本科畢業(yè)設(shè)計，我們編制了“遺傳學(xué)試驗的計算機模擬”軟件[2]，增強了學(xué)生對遺傳學(xué)基本概念和基本原理的理解，而且也增加了學(xué)生對計算機應(yīng)用于生命科學(xué)研究的興趣.我們開發(fā)設(shè)計了“遺傳學(xué)實驗顯微圖像演示系統(tǒng)”[3]，建立了遺傳學(xué)實驗圖像庫，學(xué)生在實驗前可以方便地檢索觀察實驗中可能出現(xiàn)的各種圖像，大大提高了實驗效率.通過遺傳學(xué)實驗的培訓(xùn)，學(xué)生具備了一定的設(shè)計和綜合創(chuàng)新的能力，在此基礎(chǔ)上，進入分子遺傳學(xué)大實驗的學(xué)習(xí).而分子遺傳學(xué)大實驗的設(shè)計整合了分子遺傳學(xué)和基因工程兩門課程的實驗內(nèi)容，既涵蓋了分子遺傳學(xué)的基本實驗技術(shù)，也體現(xiàn)了現(xiàn)代分子遺傳學(xué)發(fā)展的新方法、新技術(shù).實驗通過DNA提取、擴增、檢測，到目的基因的獲取、重組、轉(zhuǎn)化、分子雜交等系列性實驗，使學(xué)生不僅掌握了現(xiàn)代生物學(xué)分析技術(shù)，也培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力和獨立設(shè)計實驗的能力，更實現(xiàn)了理論類課程與實踐訓(xùn)練類課程的有序銜接，同時完善了學(xué)生從認(rèn)知實踐到科研實踐的創(chuàng)新精神培養(yǎng)體系.

4遺傳學(xué)課程群實踐基地的建設(shè)

僅有書本上的知識是不夠的，遺傳學(xué)課程群內(nèi)的課程具有很強的實踐性，專業(yè)知識與生產(chǎn)實際相結(jié)合的綜合性教學(xué)是實踐教學(xué)環(huán)節(jié)不可缺少的重要一環(huán).為此，我們通過認(rèn)識實習(xí)和生產(chǎn)實習(xí)等手段加強課程知識的掌握.利用地域優(yōu)勢，與中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院徐州分院、江蘇省藥用植物重點實驗室、江蘇維維集團等建立長期穩(wěn)定的合作關(guān)系.如，我們在講解“三系配套”時就帶領(lǐng)學(xué)生到中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院徐州分院參觀學(xué)習(xí)、實地學(xué)習(xí)如何進行“三系配套”的操作，加深了對理論知識的理解.通過專業(yè)實踐，拓寬了學(xué)生的視野，培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題以及開拓創(chuàng)新的能力，增強了學(xué)生的事業(yè)心和責(zé)任感.

5遺傳學(xué)課程群教學(xué)方法和教學(xué)手段改革之思考

篇9

提要　尋找與高血壓以及血壓調(diào)節(jié)有關(guān)的基因，已成為當(dāng)前心血管領(lǐng)域的研究焦點之一，一些屬于單基因遺傳病的繼發(fā)性高血壓的致病基因已被識別。原發(fā)性高血壓是一種多基因遺傳病，其發(fā)病系遺傳與環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，這為高血壓易感基因研究帶來很大困難。迄今大多用候選基因法進行高血壓相關(guān)基因研究。在人和動物模型的研究中，有關(guān)高血壓候選基因多態(tài)性的報道已有四十多種，但各家結(jié)果不一致。近年來用微衛(wèi)星標(biāo)記進行全基因組掃描和連鎖分析，它已成功地用于多基因病相關(guān)基因的定位克隆研究。應(yīng)用該技術(shù)對原發(fā)性高血壓易感基因的定位研究正在進行中。

Gene studies in hypertension:State-of-art

Abstract 　 The search for genes influencing blood pressure or hypertension has become one of the focal point of cardiovascular research. A few disease genes causing secondly hypertension，as a result of a single gene defect， have been identified. However，essential hypertension is a polygenic disease and both genetic and environmental factors play important roles in its development. This fact makes the identification of its susceptibility genes more difficult. So far most studies to reveal the genes related to essential hypertension have employed a candidate gene approach.Using this strategy，the associations between polymorphisms of over forty genes with essential hypertension have been reported in human or in animal models.However，the results are not consistent .Recently，a genome－wide scan and linkage analysis using microsatellite markers becomes a useful approach in the positional cloning of genes in polygenic diseases.Its application for mapping susceptibility genes of hypertension is ongoing.

Key words　essential hypertension;gene;candidate gene approach;genome－wide scan

和平利用原子能、登月和人類基因組計劃（HGP）是本世紀(jì)最重要的三大科技成就。1990年啟動的美國HGP的研究目標(biāo)是在2005年最終闡明人類基因組DNA的全序列、發(fā)現(xiàn)所有人類基因、完成它們在染色體上的定位。目前人類基因組遺傳圖和物理圖已經(jīng)完成，大規(guī)模測序技術(shù)和生物信息學(xué)獲得迅速發(fā)展，提前達到HGP研究目標(biāo)已成定局。在“結(jié)構(gòu)基因組學(xué)”獲得巨大進展的推動下，一個以破譯基因功能信息為目標(biāo)的“功能基因組學(xué)”已應(yīng)運而生。為應(yīng)對激烈的國際競爭和日新月異的科技進步，我國科學(xué)家率先提出了“疾病基因組學(xué)”這一新概念，從而確立了我國人類基因組研究的重點和特色。在“863”計劃等相關(guān)項目的研究基礎(chǔ)上，集合了國內(nèi)一批一流研究單位，一項以創(chuàng)立“疾病基因組學(xué)”理論和技術(shù)體系為目標(biāo)和“國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃”研究項目，已于今年初正式啟動，這標(biāo)志著我國疾病基因研究已經(jīng)跨入積極參與大規(guī)模國際競爭的時代。

1　繼發(fā)性高血壓基因研究現(xiàn)狀與展望

在高血壓基因研究方面，迄今已有10多種屬于單基因遺傳病性質(zhì)的繼發(fā)性高血壓的致病基因已被定位或克隆。它們是：與腎上腺皮質(zhì)激素代謝有關(guān)的基因：如醛固酮合成酶基因與11β羥化酶基因形成嵌合基因，導(dǎo)致糖皮質(zhì)激素可抑制性醛固酮增多癥；與離子轉(zhuǎn)運有關(guān)的基因：如已查明Liddle綜合征系上皮細(xì)胞鈉通道β.γ亞單位突變所致；一些因兒茶酚胺產(chǎn)生過量導(dǎo)致高血壓的常染色體顯性遺傳疾病，它們的致病基因已被識別。此外，某此類型的多囊腎致病基因也已被定位。需要指出單基因性質(zhì)的高血壓基因研究

并未結(jié)束，可能還有一些尚未認(rèn)識的新病種有待發(fā)掘，如在土耳其發(fā)現(xiàn)一種以嚴(yán)重高血壓伴短指畸形為特征的常染色體顯性遺傳病，新近其基因已被定位。此外，闡明致病基因在高血壓發(fā)病中的分子生物學(xué)和病理生理機制、探索基因治療等方面有待進一步研究。

2　原發(fā)性高血壓基因研究現(xiàn)狀與展望

單基因病致病基因的識別，猶如池塘中的魚已釣一個少一個；而多基因病易感基因卻似深海中的魚，若隱若現(xiàn)、深不可測。當(dāng)前疾病基因的研究重點從單基因病轉(zhuǎn)向多基因病已成趨勢，但難度也越來越大。原發(fā)性高血壓（EHT）是一多基因遺傳病，其發(fā)病率高、危害性大、家系樣本收集相對比較容易，因此已成為當(dāng)前多基因病研究的重點和熱點之一。

EHT發(fā)病是遺傳因素與環(huán)境因素共同作用的結(jié)果，一般認(rèn)為，人群中血壓變異的30％～60％是由遺傳因素決定的。遺傳因素賦予個體對于EHT的易感程度，因此與EHT發(fā)病相關(guān)的基因稱為易感基因而不是致病基因。

自90年代起識別EHT相關(guān)基因的研究開展得十分活躍，目前最常用的方法為候選基因法，其基本策略和步驟為：以參與血壓調(diào)節(jié)機制的蛋白為對象，確定候選基因；進行遺傳連鎖分析，確定該候選基因座位與高血壓是否連鎖；篩查該候選基因的各種突變體；基因多態(tài)性與高血壓間的關(guān)聯(lián)研究，以確定該基因突變體是否與EHT相關(guān)。相關(guān)基因識別后到最終確定為EHT易感基因還有很多工作要做。

在已研究過的所有EHT候選基因中，以血管緊張素原（AGT）基因的研究最為深入。多數(shù)報道指出AGT基因與EHT相連鎖，不少研究發(fā)現(xiàn)AGT基因的M235T變異體（即基因突變導(dǎo)致AGT第235號氨基酸由甲硫氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)樘K氨酸）與高血壓相關(guān)聯(lián)，235T純合個體的血漿AGT水平顯著高于235M純合個體。但也有一些研究無法證實AGT基因M235T多態(tài)性與高血壓有關(guān)。血管緊張素轉(zhuǎn)化酶（ACE）基因存在插入型（Insertion，I）或缺失型（Deletion，D）多態(tài)性。目前一般認(rèn)為ACE基因這一多態(tài)性與高血壓關(guān)系不大，但似與心、腦、腎等靶器官損害有關(guān)。盡管薈萃分析結(jié)果支持這一觀點，但ACE基因的DD基因型是否為心腦血管病的危險因子，需待前瞻性研究加以證實。一組意大利學(xué)者對α－adducin基因與高血壓關(guān)系進行過系列研究，提出α－adducin基因突變是鹽敏感性高血壓的遺傳基礎(chǔ)之一，從而引起廣泛重視，但目前多數(shù)報道不能證實這一結(jié)果。目前已經(jīng)研究過的EHT候選基因不下四、五十個，不能一一介紹。但迄今為止用這一方法未能肯定哪個基因與EHT相關(guān)。盡管如此EHT候選基因?qū)ο笕栽跀U大，對于已研究過的候選基因?qū)ふ倚碌淖儺愺w，并探索它們與EHT間的關(guān)系還將繼續(xù)。另一方面，候選基因多態(tài)性的民族和地區(qū)差異的研究，尤其對于基因多態(tài)性分型用于指導(dǎo)臨床的可能性探討正越來越受到重視。

近年來應(yīng)用微衛(wèi)星引物進行基因組掃描的技術(shù)已經(jīng)成熟，多色熒光標(biāo)記的微衛(wèi)星DNA引物已經(jīng)商品化。用300多對覆蓋整個基因組的微衛(wèi)星引物，選擇大樣本的EHT家系或同胞對進行連鎖分析，有可能將EHT相關(guān)基因位點定位到某一染色體區(qū)域內(nèi)，分辨率可達10cM。進一步用區(qū)域內(nèi)DNA多態(tài)標(biāo)記進行精細(xì)定位，如能將范圍縮小到1cM以內(nèi)，便可直接大規(guī)模DNA測序，分離并克隆出EHT相關(guān)基因。全基因組掃描的應(yīng)用，在個別多基因遺傳病基因定位中已有成功報道。目前國內(nèi)外一些實驗室正采用此技術(shù)進行EHT相關(guān)基因的染色體定位研究，但迄今尚未見正式報道。

患者對藥物的反應(yīng)、藥物副作用以及藥物在體內(nèi)的代謝，都存在明顯的個體差異，這種差異都有一定的遺傳背景。如能在基因水平上闡明有關(guān)機制，將有可能通過檢測某個或某一組基因的多態(tài)性，預(yù)測藥物療效、減輕甚至避免副作用。“藥物基因組學(xué)”的出現(xiàn)為實現(xiàn)高血壓個體化治療帶來了希望。

篇10

信息、生物、新材料三大前沿領(lǐng)域

信息、生物、新材料是21世紀(jì)前30年發(fā)展最快、最熱門的三大領(lǐng)域，它們集結(jié)了當(dāng)今世界最強勢的研究力量。但在這些關(guān)系未來發(fā)展的關(guān)鍵領(lǐng)域中，我國許多核心技術(shù)仍依賴追蹤、模仿和引進國外技術(shù)，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(lǐng)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(yīng)國際科技競爭的緊迫形勢，對內(nèi)要滿足經(jīng)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(shù)創(chuàng)新能力的薄弱，已成為當(dāng)前和未來相當(dāng)長時期內(nèi)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(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》即將，科技部等有關(guān)部門正在著手制定科技“十一五規(guī)劃”——關(guān)于中國科技“未來”的探討與關(guān)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(guān)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(jīng)變成了未來發(fā)展的重大機遇。未來10年，中國在這三大領(lǐng)域中最有可能實現(xiàn)自主創(chuàng)新的關(guān)鍵技術(shù)群究竟有哪些？有限的科技經(jīng)費究竟應(yīng)當(dāng)投入到哪些突破口？

下一代移動通信技術(shù)

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(shù)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(shù)。過去10年，移動通信技術(shù)完成了由第一代模擬通信技術(shù)向第二代數(shù)字通信技術(shù)的過渡，當(dāng)前正處于由其巔峰狀態(tài)向第三代（3g）移動通信技術(shù)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(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)和產(chǎn)品的開發(fā)。

——3g移動通信：國際電信聯(lián)盟（itu－t ）批準(zhǔn)為3g 的三大標(biāo)準(zhǔn)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（enhanced 3g）：為了克服3g 技術(shù)不能很好支持流媒體等業(yè)務(wù)的不足，國際電信聯(lián)盟已在制定增強型3g技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。專家預(yù)測，增強型3g技術(shù)將進入商用。

——4g（或beyond 3g）：下一代移動通信即所謂超3g（以下統(tǒng)稱beyond 3g）技術(shù)的研究是國際上的熱點。beyond 3g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(yù)期beyond 3g技術(shù)可望在2010年后開始商用。

中國移動用戶總數(shù)已達3.34億，居世界第一，總體技術(shù)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(shù)已經(jīng)具備了實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的能力，我國大唐電信2000年5月提出的td－scdma標(biāo)準(zhǔn)已成為國際電信聯(lián)盟正式采納的三大標(biāo)準(zhǔn)之一。此外，在國家“863”計劃的支持下，開展了beyond 3g技術(shù)的研究，預(yù)期該技術(shù)可望在2010年后開始商用。

beyond 3g技術(shù)對我國經(jīng)濟社會發(fā)展和國防建設(shè)具有十分重要的意義。 德爾菲專家調(diào)查統(tǒng)計結(jié)果顯示，我國研發(fā)水平比領(lǐng)先國家落后5年左右， 通過自主開發(fā)或聯(lián)合開發(fā)，在未來5年可能形成自主知識產(chǎn)權(quán)。以華為、 中興為代表的一批高技術(shù)通信設(shè)備制造業(yè)公司，在第三代移動通信設(shè)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(shù)通信設(shè)備的壟斷，開始參與國際通信標(biāo)準(zhǔn)的制定，開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，具備了參與國際競爭的能力，具備實現(xiàn)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展的契機。

中國下一代網(wǎng)絡(luò)體系

下一代網(wǎng)絡(luò)（ngn）泛指以ip為核心，同時可以支持語音、 數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的因特網(wǎng)、移動通信網(wǎng)絡(luò)和固定電話通信網(wǎng)絡(luò)的融合網(wǎng)絡(luò)。

世界各國和國際通信標(biāo)準(zhǔn)化組織都在積極開展下一代網(wǎng)絡(luò)的研究開發(fā)工作。國際電信聯(lián)盟電信標(biāo)準(zhǔn)化部門（itu－t）、歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會（etsi）、互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組（ietf）、第三代伙伴組織計劃（3gpp）等，都在致力于下一代網(wǎng)絡(luò)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(lián)網(wǎng)研究計劃，全面開展各項核心技術(shù)的研究和開發(fā)。

我國在下一代網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)”（cainonet）、國家自然科學(xué)基金委支持的“中國高速互連研究試驗網(wǎng)nsfcnet”等重大項目，目前已開始基于ngn的軟交換技術(shù)在移動和多媒體通信中的應(yīng)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(lián)網(wǎng)研究上，中興、港灣網(wǎng)絡(luò)等推出的高端路由交換機，可應(yīng)用于國家骨干ip網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，以及大中型寬帶ip城域網(wǎng)核心骨干和匯聚。國內(nèi)公司還開始自行設(shè)計高端分組交換定制asic芯片。我國已成為少數(shù)幾個能夠提供全系列數(shù)據(jù)通信設(shè)備的國家之一。

下一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對促進我國高新技術(shù)的發(fā)展，以及對改造和提升我國傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)具有舉足輕重的作用，對國家安全至關(guān)重要。從總體上看，我國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)跟隨國外發(fā)展，在技術(shù)選擇上缺乏系統(tǒng)研究，走過一些彎路，至今與國外仍存在較大差距。無論網(wǎng)絡(luò)用戶規(guī)模、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品都尚有很大的發(fā)展空間。從全局著眼，應(yīng)不失時機地開展中國下一代網(wǎng)絡(luò)體系的研究、應(yīng)用試驗、關(guān)鍵技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā)。不能像第一代互聯(lián)網(wǎng)那樣，技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)都是外國的，給國家安全造成隱患。

納米級芯片技術(shù)

當(dāng)前，集成電路的發(fā)展仍遵循“摩爾定律”，即其集成度和產(chǎn)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(shè)計技術(shù)優(yōu)化的途徑繼續(xù)發(fā)展。

自上世紀(jì)90年代以來， 全球集成電路制造技術(shù)升級換代速度加快。 當(dāng)前國際上cmos集成電路大規(guī)模生產(chǎn)的主流技術(shù)是130nm， 英特爾等部分技術(shù)先進的芯片制造公司已在用90nm進行高性能芯片生產(chǎn)。2005年，美國amd公司已開始量產(chǎn)90nm的高性能芯片，國際上對65nm技術(shù)的開發(fā)也已成功。伴隨130nm到90nm技術(shù)的升級， 考慮到擴大生產(chǎn)規(guī)模和降低成本，大多數(shù)公司將使用12英寸替代8英寸硅基片， 這也必將帶來半導(dǎo)體設(shè)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(nèi)集成電路制造工藝技術(shù)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(shè)計公司年設(shè)計能力已超過500種，主流設(shè)計水平達到180nm，130nm技術(shù)正在開發(fā)中，90nm技術(shù)的研發(fā)也開始著手進行。從產(chǎn)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(chǎn)骨干企業(yè)、十多家重點封裝廠、二十多家初具規(guī)模的設(shè)計公司、若干家關(guān)鍵材料及專用設(shè)備儀器制造廠組成的產(chǎn)業(yè)群體，設(shè)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(gòu)和企業(yè)在cpu研發(fā)方面所取得的新進展，標(biāo)志著我國集成電路設(shè)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(lǐng)域，ic卡芯片所占比重一直占據(jù)芯片總體市場的20％左右。

世界第一顆0.13微米工藝td－scdma 3g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(shù)的時代，而納米級芯片技術(shù)是我國趕超國際的關(guān)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(rèn)為應(yīng)優(yōu)先發(fā)展。

中文信息處理技術(shù)

包括漢字和少數(shù)民族文字在內(nèi)的中文信息處理技術(shù)，是漢語言學(xué)和計算機科學(xué)技術(shù)的融合，是一門與語言學(xué)、計算機科學(xué)、心理學(xué)、數(shù)學(xué)、控制論、信息論、聲學(xué)、自動化技術(shù)等多種學(xué)科相聯(lián)系的邊緣交叉性學(xué)科。

隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，中文信息處理技術(shù)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(chǎn)wps擠出了市場，繼而windows中文版又把國產(chǎn)中文之星擠垮。微軟憑借其強大的優(yōu)勢地位，使國產(chǎn)的中文信息處理軟件舉步維艱。中文版的windows、office等占據(jù)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(jīng)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(shù)已經(jīng)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(shù)的研究已獲得進展。中文的全文檢索、內(nèi)容管理、智能搜索、中文和其他文字之間的機器翻譯等技術(shù)也正在開發(fā)、研制，并取得了較大進展，涌現(xiàn)了聯(lián)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(wǎng)絡(luò)信息時代的來臨， 中文信息處理技術(shù)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(jīng)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(yīng)當(dāng)加強中文信息處理技術(shù)的研發(fā)投入與政策傾斜。

人類功能基因組學(xué)研究

20世紀(jì)末啟動的人類基因組計劃被公認(rèn)為生命科學(xué)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(xué)新階段。

功能基因組學(xué)已成為21世紀(jì)國際研究的前沿，代表基因分析的新階段。它是利用結(jié)構(gòu)基因組所提供的信息和產(chǎn)物，發(fā)展和應(yīng)用新的實驗手段，通過在基因組或系統(tǒng)水平上全面分析基因的功能，使生物學(xué)研究從對單一基因或蛋白質(zhì)的研究轉(zhuǎn)向多個基因或蛋白質(zhì)同時進行系統(tǒng)的研究，是在基因組靜態(tài)的堿基序列弄清楚之后轉(zhuǎn)入對基因組動態(tài)的生物學(xué)功能學(xué)研究。從1997年迄今已發(fā)表的有關(guān)功能基因組學(xué)的論文數(shù)以千計，其中不少發(fā)表在《細(xì)胞》《自然》《科學(xué)》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(shù)研究。預(yù)計今后幾年內(nèi)，測序技術(shù)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(chǔ)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(zhuǎn)錄組研究、蛋白和蛋白質(zhì)組研究、代謝網(wǎng)絡(luò)和代謝分子研究、基因表達調(diào)控研究等；四是計算生物學(xué)和系統(tǒng)生物學(xué)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(xué)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(zhì)組計劃、國際人類基因組單體型圖計劃，高質(zhì)量按時完成了項目中所承擔(dān)的21號染色體區(qū)域的任務(wù)，建立并完善了中華民族基因組和重要疾病相關(guān)基因snps及其單倍型的數(shù)據(jù)庫的建設(shè)，在國際一流雜志上發(fā)表了一批高水平學(xué)術(shù)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(wǎng)絡(luò)和資源信息庫的采集管理系統(tǒng)，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(shù)平臺。但總體而言，我國在功能基因組研究及應(yīng)用方面的原始創(chuàng)新成果數(shù)量較少，還不能為醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供足夠的知識和產(chǎn)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(zhì)組學(xué)研究。蛋白質(zhì)組學(xué)是一個新生領(lǐng)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(yīng)選擇具有特色的領(lǐng)域開展研究；

——生物信息技術(shù)。我國的研究重點應(yīng)集中在生物信息數(shù)據(jù)庫的構(gòu)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(shù)及產(chǎn)品。通過微加工技術(shù)和微電子技術(shù)在固體芯片表面構(gòu)建的微型生物化學(xué)分析系統(tǒng)，以實現(xiàn)對細(xì)胞、蛋白質(zhì)、dna以及其他生物組分的準(zhǔn)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(zhì)芯片、生化反應(yīng)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(xué)研究、醫(yī)學(xué)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(zhì)、農(nóng)業(yè)發(fā)展、環(huán)境保護等作出巨大的貢獻。

專家認(rèn)為，我國人類功能基因組學(xué)研究的研發(fā)水平比領(lǐng)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(shù)和資源優(yōu)勢，未來10年我國可能實現(xiàn)人類功能基因組學(xué)研究的跨越發(fā)展。

蛋白質(zhì)組學(xué)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(xué)的戰(zhàn)略重點轉(zhuǎn)移到以闡明人類基因組整體功能為目標(biāo)的功能基因組學(xué)上。蛋白質(zhì)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(xì)胞、組織或完整生物體所擁有的全套蛋白質(zhì)為特征的蛋白質(zhì)組學(xué)自然就成為功能基因組學(xué)中的“中流砥柱”，構(gòu)成了功能基因組學(xué)研究的戰(zhàn)略制高點。

目前蛋白質(zhì)組學(xué)的主要內(nèi)容是建立和發(fā)展蛋白質(zhì)組研究技術(shù)方法，進行蛋白質(zhì)組分析。為了保證分析過程的精確性和重復(fù)性，大規(guī)模樣品處理機器人也被應(yīng)用到該領(lǐng)域。整個研究過程包括樣品處理、蛋白質(zhì)的分離、蛋白質(zhì)豐度分析、蛋白質(zhì)鑒定等步驟。

附圖

自1995年蛋白質(zhì)組一詞問世到現(xiàn)在，蛋白質(zhì)組學(xué)研究得到了突飛猛進的發(fā)展。我國的蛋白質(zhì)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(xué)家已經(jīng)在重大疾病如肝癌，比較蛋白質(zhì)組學(xué)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(jīng)開始了二維電泳蛋白組分離研究、圖像分析技術(shù)和蛋白質(zhì)組鑒定質(zhì)譜技術(shù)研究等。

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

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

生物制藥技術(shù)

生物制藥被稱為生物技術(shù)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(guān)注。

在過去的30年間，全球生物技術(shù)取得了令人矚目的成就。據(jù)美國著名咨詢機構(gòu)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(shù)年度報告分析，2003年全球生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)營收達410億美元。目前已有190余種生物技術(shù)產(chǎn)品獲準(zhǔn)上市，激發(fā)起投資者對生物技術(shù)股與融資的興趣。

近20年來，我國醫(yī)藥生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)取得了長足的進步，據(jù)《中國生物技術(shù)發(fā)展報告2004》統(tǒng)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(chǎn)權(quán)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(yù)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(shù)產(chǎn)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(shù)的發(fā)展，今后的研究開發(fā)重點是：

——生物技術(shù)藥物（包括疫苗）及制備技術(shù)。圍繞危害人民健康的神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、內(nèi)分泌系統(tǒng)和腫瘤等重大疾病和疑難病癥的防治與診斷，應(yīng)用基因工程、細(xì)胞工程、發(fā)酵工程和酶工程等技術(shù)，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(zhì)藥物和基因工程疫苗，拓寬醫(yī)藥新產(chǎn)品領(lǐng)域；

——高通量篩選技術(shù)。目前，國外許多制藥公司已把高通量篩選作為發(fā)現(xiàn)先導(dǎo)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(shù)、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(shù)研究的重點；

——天然藥物原料制備。目前，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)人類患有3萬多種疾病，其中1／3靠對癥治療，極少數(shù)人能夠治愈，而大多數(shù)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(dāng)前世界各國都在加強天然藥物的研發(fā)。

生物信息學(xué)研究

在生命科學(xué)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(guān)生物信息獲取、加工、儲存、分配、分析和解釋——上世紀(jì)80年代一經(jīng)產(chǎn)生，生物信息學(xué)就得到了迅猛發(fā)展。其研究一方面是對海量數(shù)據(jù)的收集、整理與服務(wù)；另一方面是利用這些數(shù)據(jù)，從中發(fā)現(xiàn)新的規(guī)律。

具體地講，生物信息學(xué)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(zhì)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(zhì)，破譯隱藏在dna序列中的遺傳語言規(guī)律；在此基礎(chǔ)上，歸納、 整理與基因組遺傳信息釋放及其調(diào)控相關(guān)的轉(zhuǎn)錄譜和蛋白質(zhì)譜的數(shù)據(jù)，從而認(rèn)識代謝、發(fā)育、分化、進化的規(guī)律。另外生物信息學(xué)還利用基因組中編碼區(qū)的信息進行蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的模擬和蛋白質(zhì)功能的預(yù)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(jié)合，闡明其分子機理，最終進行蛋白質(zhì)、核酸的分子設(shè)計、藥物設(shè)計和個體化的醫(yī)療保健設(shè)計。

生物信息學(xué)的發(fā)展已經(jīng)將基因組信息學(xué)、蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)計算與模擬以及藥物設(shè)計有機地連接在一起，它將導(dǎo)致生物學(xué)、物理學(xué)、數(shù)學(xué)、計算機科學(xué)等多種科學(xué)文化的融合，造就一批新的交叉學(xué)科。

科學(xué)家們普遍相信，本世紀(jì)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(xué)蓬勃發(fā)展的時代。據(jù)預(yù)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(xué)研究起步較早。20世紀(jì)80年代末，國內(nèi)學(xué)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(xué)和研究機構(gòu)也相繼成立了生物信息中心或研究所，各種原始數(shù)據(jù)庫、鏡像數(shù)據(jù)庫和二級數(shù)據(jù)庫也已經(jīng)逐步建立，同時我國還建立了相關(guān)的工作站和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，實現(xiàn)了與國際主要基因組數(shù)據(jù)庫及研究中心的網(wǎng)絡(luò)連接，開發(fā)了用于核酸、蛋白結(jié)構(gòu)、功能分析的計算工具以及蛋白質(zhì)三維結(jié)構(gòu)預(yù)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(yù)測等多種軟件。中國學(xué)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(shù)據(jù)分析，建立了一系列基因組序列分析新算法和新技術(shù)，并在國內(nèi)外著名科學(xué)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(shù)目的預(yù)測上獲得了與目前的實驗事實相當(dāng)吻合的結(jié)果，在國際上獲得普遍認(rèn)可。

農(nóng)作物新品種培育技術(shù)

最近幾年，農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的發(fā)展對農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整產(chǎn)生的巨大影響，已引起各國政府和科學(xué)家的高度重視。農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域研究中最活躍的是育種技術(shù)——應(yīng)用現(xiàn)代分子生物學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)技術(shù)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(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗病蟲害新品種。這使得新品種層出不窮，品種在農(nóng)業(yè)增產(chǎn)中的貢獻率將由現(xiàn)在的30％提高到50％。國際水稻研究所已經(jīng)培育出每公頃7500公斤的超級水稻，非洲培育出增產(chǎn)10倍的超級木薯。

我國該領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究和高技術(shù)研究取得了一批創(chuàng)新成果：如植物轉(zhuǎn)基因技術(shù)、細(xì)胞培育技術(shù)、秈稻的全基因組測序、花粉管通道轉(zhuǎn)基因方法等，使研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的轉(zhuǎn)基因農(nóng)作物新品種成為現(xiàn)實和可能。目前，已培育出畝產(chǎn)達到807.4公斤的超級雜交稻；2004年轉(zhuǎn)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(xì)胞工程技術(shù)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(shù)在馬鈴薯、甘蔗、花卉生產(chǎn)中發(fā)揮了重要的作用。

專家認(rèn)為，我國農(nóng)作物新品種培育的研發(fā)基礎(chǔ)較好，整體科研技術(shù)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(lǐng)域取得突破。

納米材料與納米技術(shù)

納米科技是上世紀(jì)末才逐步發(fā)展起來的新興科學(xué)領(lǐng)域，它的迅猛發(fā)展將在21世紀(jì)促使幾乎所有工業(yè)領(lǐng)域產(chǎn)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(zhì)基礎(chǔ)，許多科技新領(lǐng)域的突破迫切需要納米材料和納米科技支撐，傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的技術(shù)提升也急需納米材料和技術(shù)的支持。

近年來，科技強國在該領(lǐng)域均取得了相當(dāng)重要的進展。

在納米材料的制備與合成方面，美國科學(xué)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(xué)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(xiàn)了對納米結(jié)構(gòu)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(xué)家巧妙地利用交流電介電泳技術(shù)，將金屬與半導(dǎo)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(dǎo)電的聚合物納米管復(fù)合材料。

在納米生物醫(yī)學(xué)器件方面，科學(xué)家用特定的蛋白質(zhì)或化合物取代用硅納米線制成場效應(yīng)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(shù)在醫(yī)學(xué)應(yīng)用、納米電子學(xué)、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(shù)產(chǎn)業(yè)化的進程。

當(dāng)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(jié)構(gòu)的宏觀試樣；由性能的隨機探索發(fā)展到按照應(yīng)用的需要制備具有特殊性能的納米材料。

納米材料和技術(shù)很可能在以下四個領(lǐng)域的應(yīng)用上有所突破：一是it產(chǎn)業(yè)（芯片、網(wǎng)絡(luò)通訊和納米器件）；二是在生物醫(yī)藥領(lǐng)域應(yīng)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(lǐng)域的應(yīng)用已有新的進展，納米光纖、納米微電極等已產(chǎn)生極大影響；四是納米材料技術(shù)與生物技術(shù)相結(jié)合，在基因修復(fù)和標(biāo)記各種蛋白酶等方面蘊育新的突破，預(yù)計2010年納米技術(shù)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(chǔ)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(shù)落后5年左右。目前有300多個從事納米材料基礎(chǔ)研究和應(yīng)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(guān)注。據(jù)英國有關(guān)權(quán)威機構(gòu)提供的調(diào)查顯示，我國納米專利申請件數(shù)排名世界第三位。

國內(nèi)目前已建成100多條納米材料生產(chǎn)線，產(chǎn)品質(zhì)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(yīng)用目標(biāo)的牽引，集成不夠；二是納米材料計量、測量和表征技術(shù)明顯落后于國外，對標(biāo)準(zhǔn)試樣和標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)研究、應(yīng)用研究和開發(fā)研究出現(xiàn)脫節(jié)，納米材料研究缺乏針對性；四是學(xué)科交叉、技術(shù)集成不夠。

鏈接：

信息技術(shù)正在發(fā)生結(jié)構(gòu)性變革

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

微電子技術(shù)、計算機技術(shù)、軟件技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等領(lǐng)域的發(fā)展方興未艾，極有可能引發(fā)新一輪產(chǎn)業(yè)革命。

大顯神通的新材料

高性能結(jié)構(gòu)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(guān)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(xué)以及生物功能的材料，是信息技術(shù)、生物技術(shù)、能源技術(shù)和國防建設(shè)的重要基礎(chǔ)材料。當(dāng)前國際上功能材料及其應(yīng)用技術(shù)正面臨新的突破，諸如信息功能材料、超導(dǎo)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(shè)計正處于日新月異的發(fā)展之中。