现代生物技术在外科中的应用培训ppt课件

现代生物技术在外科现代生物技术在外科中的应用中的应用现代生物技术在外科中的应用1现代生物技术现代生物技术纳米技术纳米技术干细胞技术干细胞技术RNARNA干扰技术干扰技术细胞分子生物学技术细胞分子生物学技术基因芯片技术基因芯片技术分子免疫学技术分子免疫学技术分子病理学技术分子病理学技术现代生物技术在外科中的应用2现代生物技术纳米技术现代生物技术在外科中的应用2第一部分第一部分纳米技术在肿瘤诊断与治疗纳米技术在肿瘤诊断与治疗中的应用中的应用 Thesis现代生物技术在外科中的应用3第一部分纳米技术在肿瘤诊断与治疗中的应用Thesis现代生前 言现代生物技术在外科中的应用4前言现代生物技术在外科中的应用4v纳米是一种长度单位纳米是一种长度单位,1,1纳米纳米(nanometer,nmnanometer,nm)等于等于1010亿分之一米长度。亿分之一米长度。v纳米材料均具有纳米材料均具有3 3个共同的结构特点个共同的结构特点:(1):(1)结构结构单元的尺度为纳米数量级单元的尺度为纳米数量级;(2);(2)存在大量的界存在大量的界面或自由表面面或自由表面;(3);(3)各纳米单元之间存在或强各纳米单元之间存在或强或弱的相互作用。或弱的相互作用。v由于它的结构特殊性和独特效应由于它的结构特殊性和独特效应,它比传统概它比传统概念的微米材料表现出更多优异的性能和全新念的微米材料表现出更多优异的性能和全新功能。功能。现代生物技术在外科中的应用5纳米是一种长度单位,1纳米(nanometer,nm)等于1v纳米技术是我们操纵微观世界要使用的技术纳米技术是我们操纵微观世界要使用的技术,是指在纳米尺度下对物质进行制备、研究和是指在纳米尺度下对物质进行制备、研究和工业化工业化,以及利用纳米尺度物质进行交叉研究以及利用纳米尺度物质进行交叉研究和工业化的一门综合性的技术体系。和工业化的一门综合性的技术体系。v纳米技术其实就是一种用单个原子、分子进纳米技术其实就是一种用单个原子、分子进行排列组合行排列组合,对之进行操作而制造物质的技术。对之进行操作而制造物质的技术。现代生物技术在外科中的应用6纳米技术是我们操纵微观世界要使用的技术,是指在纳米尺度下对物v纳米生物技术是目前国际生物技术领域最前纳米生物技术是目前国际生物技术领域最前沿的研究课题。沿的研究课题。v应用纳米技术进行恶性肿瘤早期诊断与治疗应用纳米技术进行恶性肿瘤早期诊断与治疗的探索研究在世界范围内已全面展开，期望的探索研究在世界范围内已全面展开，期望在在15152020年内能利用基因治疗方法杀死一部年内能利用基因治疗方法杀死一部分恶性肿瘤细胞。分恶性肿瘤细胞。现代生物技术在外科中的应用7纳米生物技术是目前国际生物技术领域最前沿的研究课题。现代生物v目目前前纳纳米米药药物物及及基基因因载载体体临临床床前前研研究究已已取得重要进展。取得重要进展。v应应用用于于恶恶性性肿肿瘤瘤早早期期诊诊断断和和安安全全有有效效的的靶靶向向性性治治疗疗在在将将来来有有可可能能成成为为一一种种继继手手术术、化化疗疗和和放放疗疗治治疗疗后后更更有有效效的的治治疗疗方方法一。法一。现代生物技术在外科中的应用8目前纳米药物及基因载体临床前研究已取得重要进展。现代生物技术一、一、利用纳米生物技术早利用纳米生物技术早期诊断肿瘤期诊断肿瘤现代生物技术在外科中的应用9一、利用纳米生物技术早期诊断肿瘤现代生物技术在外科中的应用9 纳米生物传感器纳米生物传感器 纳米载体与能够识别肿瘤细胞表面受体的特纳米载体与能够识别肿瘤细胞表面受体的特异性配位体组装而成。异性配位体组装而成。利用物理方法如测试传感器中的磁讯号、光讯利用物理方法如测试传感器中的磁讯号、光讯号等，可以发现早期恶性肿瘤并准确定位，将号等，可以发现早期恶性肿瘤并准确定位，将纳米生物传感器与生化检测技术相结合纳米生物传感器与生化检测技术相结合,能够能够对体内是否存在恶性肿瘤进行早期诊断。对体内是否存在恶性肿瘤进行早期诊断。现代生物技术在外科中的应用10纳米生物传感器现代生物技术在外科中的应用10 1.光学相干层析术光学相干层析术(OGT)被被科科学学家家誉誉为为“分分子子雷雷达达”的的OGTOGT，精精密密度度比比CTCT和和MRIMRI高高出出上上千千倍倍,能能以以每每秒秒20002000次次完完成成生生物物体体内内活活细细胞胞的的动动态态成成像像，观观察察活活细细胞胞的的动动态态，发发现现单单个个细细胞胞病病变变，且且不不会会像像X X线线、CTCT、MRTMRT那那样杀死活细胞。样杀死活细胞。人人们们或或许许能能把把疾疾病病“扼扼杀杀在在萌萌芽芽状状态态”,”,而而不不必等到疾病发生以后才检查出癌组织病变。必等到疾病发生以后才检查出癌组织病变。现代生物技术在外科中的应用111.光学相干层析术(OGT)被科学家誉为“分子雷达”的O2.激光单原子分子探测术激光单原子分子探测术它可在含有它可在含有1019个原子或分子的个原子或分子的1cm3气气态物质中，在单个原子分子层次上准确态物质中，在单个原子分子层次上准确获取其中获取其中1个，因此它具有极高超的灵敏个，因此它具有极高超的灵敏性。科学家们希望通过它检测肿瘤病人性。科学家们希望通过它检测肿瘤病人的唾液、血液、粪便和呼出气，及时发的唾液、血液、粪便和呼出气，及时发现人体中只有亿万分之一的肿瘤或带瘤现人体中只有亿万分之一的肿瘤或带瘤游离分子。游离分子。现代生物技术在外科中的应用122.激光单原子分子探测术它可在含有1019个原子或分子的13.纳米探针纳米探针 将将它它植植入入并并定定位位于于体体内内不不同同的的部部位位或或随随血血液液在在体体内内运运行行，可可将将体体内内的的各各种种生生物物信信息息反反馈馈于于体体外外记记录录装装置置而而达达到到不不同同的的肿瘤诊断和检测目的。肿瘤诊断和检测目的。现代生物技术在外科中的应用133.纳米探针将它植入并定位于体内不同的部位或随血液在体内4 纳米生物细胞分离技术纳米生物细胞分离技术将将纳纳米米微微粒粒用用于于细细胞胞分分离离技技术术,可可早早期期发发现现血血液液中中的的癌癌细细胞胞和和将将骨骨髓髓中中的的癌癌细细胞胞分离出来分离出来,其分离度达其分离度达99.9%以上。以上。现代生物技术在外科中的应用144纳米生物细胞分离技术将纳米微粒用于细胞分离技术,可早期5.纳米细胞检疫器纳米细胞检疫器最最近近发发明明的的世世界界上上最最小小的的纳纳米米细细胞胞检检疫疫器器，即即纳纳米米秤秤，它它能能秤秤量量10-9的的物物体体，即即相相当当于于1个个病病毒毒的的重重量量。利利用用它它可可发发现现新新病病毒毒,也也可可定定点点用用于于口口腔腔、咽咽喉喉、食食管管、气管等开放部位的肿瘤早期诊断。气管等开放部位的肿瘤早期诊断。现代生物技术在外科中的应用155.纳米细胞检疫器最近发明的世界上最小的纳米细胞检疫器，即二、利用纳米技术进行二、利用纳米技术进行 肿瘤治疗肿瘤治疗Preface现代生物技术在外科中的应用16二、利用纳米技术进行肿瘤治疗Preface现1 1 纳米载药微粒纳米载药微粒癌癌症症治治疗疗中中药药物物治治疗疗的的一一个个关关键键是是如如何何把把药药物物定定向向输输送送到到癌癌细细胞胞而而又又不不损损伤伤正正常细胞。常细胞。解解决决这这一一问问题题最最有有前前途途的的方方法法之之一一，就就是是使使用用各各种种类类型型的的微微载载体体把把药药物物定定点点送送到病变组织靶区。到病变组织靶区。现代生物技术在外科中的应用171纳米载药微粒癌症治疗中药物治疗的一个关键是如何把药物定n由由于于纳纳米米控控释释系系统统特特有有的的性性质质,使使其其在在药药物输送方面具有许多优越性。物输送方面具有许多优越性。n纳纳米米粒粒子子缓缓释释抗抗肿肿瘤瘤药药物物延延长长了了药药物物在在肿肿瘤瘤内内的的存存留留时时间间，减减慢慢了了肿肿瘤瘤的的生生长长，与与游游离离药药物物相相比比延延长长了了患患肿肿瘤瘤动动物物的的存存活时间。活时间。现代生物技术在外科中的应用18由于纳米控释系统特有的性质,使其在药物输送方面具有许多优越性n增加纳米载药微粒的靶向性的研究主要增加纳米载药微粒的靶向性的研究主要集中在物理化学导向和生物导向。集中在物理化学导向和生物导向。n物理化学导向是利用药物载体的磁性特物理化学导向是利用药物载体的磁性特点点,在外加磁场的作用下在外加磁场的作用下,磁性纳米载体磁性纳米载体将富集在病变部位将富集在病变部位,进行靶向给药和靶向进行靶向给药和靶向性基因转染性基因转染,减少正常组织的药物暴露减少正常组织的药物暴露,降低药物副作用。降低药物副作用。现代生物技术在外科中的应用19增加纳米载药微粒的靶向性的研究主要集中在物理化学导向和生物导n生物导向生物导向其原理是利用抗体、特定基因其原理是利用抗体、特定基因片段的专一性作用，将配位子结合在载片段的专一性作用，将配位子结合在载体上，与目标表面的抗原性识别器发生体上，与目标表面的抗原性识别器发生特异性结合，使药物或基因能准确地作特异性结合，使药物或基因能准确地作用于目的细胞。用于目的细胞。现代生物技术在外科中的应用20生物导向其原理是利用抗体、特定基因片段的专一性作用，将配位子2 2 纳米基因载体纳米基因载体 n恶性肿瘤的基因治疗是近年来的研究热恶性肿瘤的基因治疗是近年来的研究热点，但基因治疗的临床疗效并不理想，点，但基因治疗的临床疗效并不理想，其主要原因缺乏靶向性强，转染效率高其主要原因缺乏靶向性强，转染效率高的基因载体。的基因载体。n纳米微球是高分子材料、纳米技术与药纳米微球是高分子材料、纳米技术与药剂学相互结合的产物，它是一种新型的剂学相互结合的产物，它是一种新型的药物缓释系统。药物缓释系统。现代生物技术在外科中的应用212纳米基因载体恶性肿瘤的基因治疗是近年来的研究热点，但基n由由于于它它有有很很小小的的尺尺寸寸和和很很大大的的表表面面积积/体体积积比比，因因此此具具有有缓缓释释药药物物、靶靶向向输输送送、保保护护核核苷苷酸酸、毒毒性性小小以以及及能能反反复复给给药药等等独独特特性性能能，这这为为有有效效地地提提高高基基因因转转移移效效率提供了较为理想的基因转移载体。率提供了较为理想的基因转移载体。现代生物技术在外科中的应用22由于它有很小的尺寸和很大的表面积/体积比，因此具有缓释药物、n纳米载体具有结合、浓缩纳米载体具有结合、浓缩DNADNA及及RNARNA和将和将它们高效导入各种细胞的能力它们高效导入各种细胞的能力,其表面其表面正电荷与核苷酸带负电的磷酸根发生静正电荷与核苷酸带负电的磷酸根发生静电作用电作用,形成纳米载体与质粒形成纳米载体与质粒DNADNA的复合的复合物。物。n通过其表面阳离子与细胞膜上带有负电通过其表面阳离子与细胞膜上带有负电荷的糖蛋白及磷脂相互作用而进入细胞荷的糖蛋白及磷脂相互作用而进入细胞质质,阳离子数与其基因转移率呈正相关。阳离子数与其基因转移率呈正相关。现代生物技术在外科中的应用23纳米载体具有结合、浓缩DNA及RNA和将它们高效导入各种细胞nJamesJames等研制出树突状物等研制出树突状物(dendrites)dendrites)的多聚体的多聚体,将装载了将装载了DNADNA的树状聚合体注入组织后的树状聚合体注入组织后,其大小其大小正好可以细胞内吞作用的方式进入细胞正好可以细胞内吞作用的方式进入细胞,使使DNADNA分子释放出来分子释放出来,进入细胞核进入细胞核,实现基因的整合。实现基因的整合。动物体内实验结果表明动物体内实验结果表明,树突状物可以取代病树突状物可以取代病毒成为基因治疗的安全载体毒成为基因治疗的安全载体,且没有毒副作用且没有毒副作用,转染率高。转染率高。现代生物技术在外科中的应用24James等研制出树突状物(dendrites)的多聚体,将3 3 纳米疫苗纳米疫苗n纳米高分子材料可用来包被作为疫苗的纳米高分子材料可用来包被作为疫苗的DNADNA、RNARNA或多肽，具有增强免疫效应的或多肽，具有增强免疫效应的作用，此种疫苗成为纳米疫苗。作用，此种疫苗成为纳米疫苗。n纳米材料作为疫苗的免疫佐剂，对疫苗纳米材料作为疫苗的免疫佐剂，对疫苗的辅助作用辅助作用已经在对皮下和口的辅助作用辅助作用已经在对皮下和口服用药的研究中被证实。服用药的研究中被证实。现代生物技术在外科中的应用253纳米疫苗纳米高分子材料可用来包被作为疫苗的DNA、RNnDNA、RNA疫苗是从基因治疗研究领域疫苗是从基因治疗研究领域发展来的一种全新疫苗，被誉为第三次发展来的一种全新疫苗，被誉为第三次疫苗革命，成为今近年研究热点，但这疫苗革命，成为今近年研究热点，但这核酸疫苗不稳定，易于被核酸酶降解。核酸疫苗不稳定，易于被核酸酶降解。n纳米粒子可保护核苷酸，防止被核酸酶纳米粒子可保护核苷酸，防止被核酸酶降解，纳米包被途径有望成为临床应用降解，纳米包被途径有望成为临床应用的最好选择。的最好选择。现代生物技术在外科中的应用26DNA、RNA疫苗是从基因治疗研究领域发展来的一种全新疫苗，4.4.纳米机器人纳米机器人n最最近近科科学学家家还还发发明明了了纳纳米米铲铲子子、纳纳米米勺勺子子,“,“血血管管机机器器人人”可可以以在在人人的的血血管管里里用用这这些些工工具具进进行行全全身身健健康康检检查查,杀杀死死癌癌细细胞胞,监视体内的病变等。监视体内的病变等。现代生物技术在外科中的应用274.纳米机器人最近科学家还发明了纳米铲子、纳米勺子,“血n纳纳米米机机器器人人还还可可以以用用来来进进行行人人体体器器官官修修复复工工作作,如如进进行行基基因因装装配配工工作作,即即从从基基因因中中除除去去有有害害的的DNADNA或或把把正正常常的的DNADNA安安装装在在基基因因中中,使使机机体体正正常常运运行行,或或使使引引起起癌癌症症的的DNADNA突变发生逆转而延长人的寿命。突变发生逆转而延长人的寿命。现代生物技术在外科中的应用28纳米机器人还可以用来进行人体器官修复工作,如进行基因装配工作陈汝福主持的基金：陈汝福主持的基金：1.1.国家高技术研究发展计划（国家高技术研究发展计划（863计划）：计划）：纳米生物磁靶向纳米生物磁靶向药囊治疗肝胆胰恶性肿瘤的研究分课题纳米载体的研制药囊治疗肝胆胰恶性肿瘤的研究分课题纳米载体的研制 。2.2.广东省自然科学基金：广东省自然科学基金：纳米微粒载体介导纳米微粒载体介导HSV-TK/CDHSV-TK/CD双自双自杀基因靶向治疗肝癌的研究。杀基因靶向治疗肝癌的研究。3.广州市科技攻关项目：广州市科技攻关项目：抗肿瘤血管单链抗体载药纳米微抗肿瘤血管单链抗体载药纳米微粒在胃癌治疗中的应用。粒在胃癌治疗中的应用。4.4.广东省医学科学研究基金：广东省医学科学研究基金：抗肿瘤血管单链抗体载药纳抗肿瘤血管单链抗体载药纳米微粒在肝癌治疗中的应用。米微粒在肝癌治疗中的应用。Preface现代生物技术在外科中的应用29陈汝福主持的基金：1.国家高技术研究发展计划（863计划）：我们已完成的工作我们已完成的工作n1.1.课课题题组组成成员员成成功功掌掌握握了了制制备备纳纳米米微微粒粒的的方方法，制备的硬脂酸聚乙二醇阿霉素纳米微粒法，制备的硬脂酸聚乙二醇阿霉素纳米微粒（DOX-SLNs-PEGDOX-SLNs-PEG）。DOX-SLNs-PEGDOX-SLNs-PEG纳纳米米粒粒平平均均粒粒径径1204.841204.84mmmm，包包封封率率68.6%68.6%，体体外外释释放放实实验验提提示示，7 7天天可可释释放放所所载载60%60%左左右右的的药药物物；体体内内抑抑瘤瘤实实验验表表明明：控控释释制制剂剂间间隔隔给给药药疗疗效效已已优优于于未包载药物每日给药的疗效，量效关系明显。未包载药物每日给药的疗效，量效关系明显。现代生物技术在外科中的应用30我们已完成的工作1.课题组成员成功掌握了制备纳米微粒的方法n2 2已已成成功功制制备备PBLG-PEG/PBLG-PEG/质质粒粒纳纳米米微微球球，并并作作为为基基因因治治疗疗的的载载体体，PBLG-PEGPBLG-PEG纳纳米米载载体体具具有有肿肿瘤瘤被被动动靶靶向向性性、缓缓释释DNADNA、毒毒副副作作用用小小、热热力力学学稳稳定定、能能反反复复使使用用等等优点，是较理想的基因治疗载体。优点，是较理想的基因治疗载体。现代生物技术在外科中的应用312已成功制备PBLG-PEG/质粒纳米微球，并作为基因治疗第二部分第二部分RNARNA干扰技术干扰技术Thesis现代生物技术在外科中的应用32第二部分RNA干扰技术Thesis现代生物技术在外科中的应用前言前言由双链由双链RNARNA介导的介导的,序列特异的转录后序列特异的转录后基因沉默的过程称为基因沉默的过程称为RNAiRNAi,它是双链它是双链RNARNA分子在分子在RNARNA水平关闭相应序列基水平关闭相应序列基因表达的过程因表达的过程,是一门新兴的基因阻是一门新兴的基因阻断技术。断技术。Part I现代生物技术在外科中的应用33前言由双链RNA介导的,序列特异的转录后基因沉默的过程称为RRNA干预（干预（RNAi）是抑制基因表是抑制基因表达的强大武器达的强大武器19981998年，年，Andrew Fire Andrew Fire 和和 Craig MelloCraig Mello首次描述了双链首次描述了双链RNARNA能特异地抑制同序能特异地抑制同序列基因的表达，他们把这种现象称为列基因的表达，他们把这种现象称为RNARNA干预（干预（RNAiRNAi）。）。该报道发表后，曾该报道发表后，曾掀起了研究掀起了研究RNAiRNAi的热潮。的热潮。Part I现代生物技术在外科中的应用34RNA干预（RNAi）是抑制基因表达的强大武器1998年，A双链双链RNARNA在细胞内被一种称为在细胞内被一种称为DICERDICER的酶切的酶切割成很多短的（割成很多短的（21212323碱基对）双链碱基对）双链RNARNA片片段，称为段，称为siRNAsiRNA。siRNAsiRNA与细胞内的与细胞内的RNARNA酶酶（RISCRISC）结合，并引导结合，并引导RISCRISC与同序列基因与同序列基因的的mRNAmRNA结合并切割之，从而在转录后水平结合并切割之，从而在转录后水平沉默基因表达。沉默基因表达。Part I现代生物技术在外科中的应用35双链RNA在细胞内被一种称为DICER的酶切割成很多短的（2siRNAsiRNA被用作有效的基因沉默工具，短被用作有效的基因沉默工具，短短的两年间应用短的两年间应用siRNAsiRNA或研究其机制的或研究其机制的报道迅速增加至报道迅速增加至600600多篇。多篇。20002000年国家和省级基金中，有关年国家和省级基金中，有关siRNAsiRNA研究大部分获得资助。研究大部分获得资助。现代生物技术在外科中的应用36siRNA被用作有效的基因沉默工具，短短的两年间应用siRNsiRNAsiRNA降解信使降解信使RNARNA（mRNAmRNA）作用机理示意图作用机理示意图现代生物技术在外科中的应用37siRNA降解信使RNA（mRNA）作用机理示意图现代生物Part I以以前前较较常常用用的的抑抑制制基基因因表表达达的的另另一一种种工工具具反反义义寡寡核核苷苷酸酸比比较较，siRNAsiRNA沉沉默默基基因因表表达的效应在体内或体外都要强大十倍。达的效应在体内或体外都要强大十倍。现代生物技术在外科中的应用38PartI以前较常用的抑制基因表达的另一种工具反义寡核苷酸Part IsiRNAsiRNA与与反反义义寡寡核核苷苷酸酸的的作作用用机机制制不不同同。反反 义义 寡寡 核核 苷苷 酸酸 主主 要要 在在 信信 使使RNARNA（mRNAmRNA）的的某某个个片片段段中中阻阻断断其其与与核核糖糖体体的的结结合合,从从而而影影响响mRNAmRNA表表达达，而而siRNAsiRNA则则通通过过强强有有效效的的RNARNA酶酶RISCRISC降降解解mRNAmRNA。siRNAsiRNA是是双双链链RNARNA，因因而而能能耐耐受受胞胞浆浆或或体体液液中中RNARNA酶酶的的降降解解，而而反反义义寡寡核核苷苷酸酸则相对欠稳定，易被破坏。则相对欠稳定，易被破坏。原因有以下两方面：原因有以下两方面：现代生物技术在外科中的应用39PartIsiRNA与反义寡核苷酸的作用机制不同。反义寡核RNA干预的应用前景干预的应用前景基因治疗上的应用基因治疗上的应用 抗肿瘤抗肿瘤 抗病毒抗病毒 RNAiRNAi技术在功能基因组中的应用技术在功能基因组中的应用 现代生物技术在外科中的应用40RNA干预的应用前景基因治疗上的应用现代生物技术在外科中的抗肿瘤策略抗肿瘤策略RNAiRNAi具有特异、高效的特点具有特异、高效的特点,因此可用因此可用于一些肿瘤的治疗于一些肿瘤的治疗 。RNAiRNAi技术现象是一个令人激动的事情技术现象是一个令人激动的事情,在未来的在未来的3 35 5年内可将年内可将RNAiRNAi用于宫颈用于宫颈癌病人的临床治疗试验癌病人的临床治疗试验 。Part I现代生物技术在外科中的应用41抗肿瘤策略RNAi具有特异、高效的特点,因此可用于一些肿瘤RNAiRNAi技术也可应用于与技术也可应用于与HBVHBV感染相关的肝细胞感染相关的肝细胞性肝癌的基因治疗。性肝癌的基因治疗。应用应用RNAiRNAi技术抑制肿瘤细胞中血管生长因子技术抑制肿瘤细胞中血管生长因子或其受体的表达或其受体的表达,以及抑制肿瘤细胞中如癌基以及抑制肿瘤细胞中如癌基因因bcl-2bcl-2、p53p53等突变基因及其蛋白的表达而等突变基因及其蛋白的表达而不影响非突变基因的表达不影响非突变基因的表达,可达到很好的抗肿可达到很好的抗肿瘤生长及抗肿瘤转移的目的。瘤生长及抗肿瘤转移的目的。Part I现代生物技术在外科中的应用42RNAi技术也可应用于与HBV感染相关的肝细胞性肝癌的基因治抗病毒抗病毒我国是乙型肝炎的大国我国是乙型肝炎的大国,有学者认为有学者认为,RNAiRNAi技术用于乙型肝炎的治疗技术用于乙型肝炎的治疗,有望有望成为乙型肝炎治疗的革命性的新方法成为乙型肝炎治疗的革命性的新方法,将具有巨大的社会价值。将具有巨大的社会价值。Part II现代生物技术在外科中的应用43抗病毒我国是乙型肝炎的大国,有学者认为,RNAi技术用于乙现代生物技术在外科中的应用培训ppt课件44技术在功能基因组中的应用技术在功能基因组中的应用在功能基因组研究中在功能基因组研究中,需要对特定基因进行功能需要对特定基因进行功能丧失或降低突变丧失或降低突变,以确定其功能。以确定其功能。由于具有高度的序列专一性由于具有高度的序列专一性,可以特异可以特异地使特定基因沉默地使特定基因沉默,获得功能丧失或降低突变获得功能丧失或降低突变,因此可以作为一种强有力的研究工具因此可以作为一种强有力的研究工具,用于功能基因组的研究。用于功能基因组的研究。Part II现代生物技术在外科中的应用45技术在功能基因组中的应用在功能基因组研究中,需要对特不久的将来不久的将来RNAiRNAi作为一种快速的关闭基作为一种快速的关闭基因的途径因的途径,将会是人类基因组功能研究将会是人类基因组功能研究的得力工具。的得力工具。RNAiRNAi正在功能基因组学领域掀起一场真正在功能基因组学领域掀起一场真正的革命正的革命,并将彻底改变这个领域的研并将彻底改变这个领域的研究步伐。为此被究步伐。为此被ScienceScience评为评为20022002年最年最重要的成果之一重要的成果之一 现代生物技术在外科中的应用46不久的将来RNAi作为一种快速的关闭基因的途径,将会是人类基RNAiRNAi作为一种新的基因阻断技术作为一种新的基因阻断技术,可以简可以简单、有效、特异地下调细胞中基因的表单、有效、特异地下调细胞中基因的表达达,它不但将是研究基因功能的一种有力它不但将是研究基因功能的一种有力工具工具,而且为特异性基因治疗提供了新的而且为特异性基因治疗提供了新的技术手段。技术手段。这使得这使得RNAiRNAi在科研、治疗乃至商业上有在科研、治疗乃至商业上有着巨大的前景着巨大的前景 。现代生物技术在外科中的应用47RNAi作为一种新的基因阻断技术,可以简单、有效、特异地下调干细胞研究在医学中干细胞研究在医学中的应用与前景的应用与前景 第三部分第三部分现代生物技术在外科中的应用48干细胞研究在医学中的应用与前景第三部分现代生物技术在外科中前言前言Part II2121世纪是生命科学发展最为迅猛的世纪是生命科学发展最为迅猛的时代时代,而干细胞的研究又是生命科学领而干细胞的研究又是生命科学领域中最热门和最前沿的课题。域中最热门和最前沿的课题。干细胞是一种早期未分化细胞干细胞是一种早期未分化细胞,具有具有自我更新、高度增殖和多向分化潜能自我更新、高度增殖和多向分化潜能的一类细胞的一类细胞,它所产生的子代细胞具有它所产生的子代细胞具有相同的基因型和表现型。相同的基因型和表现型。现代生物技术在外科中的应用49前言PartII21世纪是生命科学发展最为迅猛的时代,而干细胞被分为两类全能干细胞全能干细胞 或称胚胎干细胞或称胚胎干细胞成体干细胞成体干细胞现代生物技术在外科中的应用50干细胞被分为两类现代生物技术在外科中的应用50早期胚胎干细胞早期胚胎干细胞,它来自于受精卵发育形它来自于受精卵发育形成的早期囊胚成的早期囊胚,它的分化能力最大它的分化能力最大,可以可以不断自我更新并分化为任何类型组织细不断自我更新并分化为任何类型组织细胞胞;成体干细胞成体干细胞,它和胚胎干细胞不同它和胚胎干细胞不同,缺乏缺乏全能分化的能力全能分化的能力,而只能定向分化为一类而只能定向分化为一类或某个特定的组织细胞或某个特定的组织细胞,如骨髓中的造血如骨髓中的造血干细胞就属于成体干细胞。干细胞就属于成体干细胞。现代生物技术在外科中的应用51早期胚胎干细胞,它来自于受精卵发育形成的早期囊胚,它的分化能胚胎干细胞较成体干细胞具有更大的分化胚胎干细胞较成体干细胞具有更大的分化潜能潜能,因此因此,其应用价值更大。其应用价值更大。可利用胚胎干细胞高度增殖和多向分化的可利用胚胎干细胞高度增殖和多向分化的能力能力,在体外进行扩增、定向诱导分化、功在体外进行扩增、定向诱导分化、功能激活与调控能激活与调控,用于组织移植、细胞替代及用于组织移植、细胞替代及基因治疗。基因治疗。现代生物技术在外科中的应用52胚胎干细胞较成体干细胞具有更大的分化潜能,因此,其应用价值更胚胎干细胞的来源胚胎干细胞的来源胚胎干细胞是人胚胎发育早期胚胎干细胞是人胚胎发育早期囊囊胚胚(受精后约受精后约5 57 7)中未分化的细胞。中未分化的细胞。囊胚含有约囊胚含有约140140个细胞个细胞,外表是一层扁平外表是一层扁平细胞细胞,称滋养层称滋养层,可发育成胚胎的支持组可发育成胚胎的支持组织如胎盘等织如胎盘等,中心的腔称囊胚腔中心的腔称囊胚腔,腔内一腔内一侧的细胞群侧的细胞群,称内细胞群称内细胞群,这些未分化的这些未分化的细胞可进一步分裂、分化细胞可进一步分裂、分化,发育成个体。发育成个体。现代生物技术在外科中的应用53胚胎干细胞的来源胚胎干细胞是人胚胎发育早期囊胚(受精胚胎干细胞的应用胚胎干细胞的应用 基因功能与胚胎发育基因功能与胚胎发育 研究利用同源重组或基因打靶技术使研究利用同源重组或基因打靶技术使胚胎干细胞的某些基因发生突变胚胎干细胞的某些基因发生突变,可以对可以对怀疑在胚胎发育中起作用的基因进行分怀疑在胚胎发育中起作用的基因进行分析析,不仅可以了解早期胚胎发育中某些基不仅可以了解早期胚胎发育中某些基因的功能因的功能,而且可以利用胚胎干细胞中的而且可以利用胚胎干细胞中的分化调节基因及表达产物研究细胞的定分化调节基因及表达产物研究细胞的定向分化向分化,分离和克隆出在胚胎发育中起重分离和克隆出在胚胎发育中起重要作用的基因要作用的基因 。现代生物技术在外科中的应用54胚胎干细胞的应用基因功能与胚胎发育现代生物技术在外科中的转基因动物制备若将外源基因导入胚胎干细胞若将外源基因导入胚胎干细胞,确认导入确认导入后后,将胚胎干细胞与将胚胎干细胞与8 81616细胞期的胚胎细胞期的胚胎共同培养或直接注入胚泡共同培养或直接注入胚泡,这种细胞则可这种细胞则可以和受体胚胎一起发育成表达外源的嵌以和受体胚胎一起发育成表达外源的嵌合动物合动物,并可稳定地传递给后代并可稳定地传递给后代,从而极从而极大地提高基因转移效率。大地提高基因转移效率。现代生物技术在外科中的应用55转基因动物制备若将外源基因导入胚胎干细胞,确认导入后,将将表达外源基因的胚胎干细胞的细胞核将表达外源基因的胚胎干细胞的细胞核移植到卵细胞中移植到卵细胞中,然后植入母体然后植入母体,发育为发育为转基因动物转基因动物,这种方法不仅是研究基因功这种方法不仅是研究基因功能、筛选良种动物的理想途径能、筛选良种动物的理想途径,而且可用而且可用于大量生产基因工程药物。于大量生产基因工程药物。现代生物技术在外科中的应用56将表达外源基因的胚胎干细胞的细胞核移植到卵细胞中,然后植入母移植治疗移植治疗胚胎干细胞在合适的条件下可能发育为胚胎干细胞在合适的条件下可能发育为完整器官。完整器官。胚胎干细胞体外诱导分化技术不但为移胚胎干细胞体外诱导分化技术不但为移植提供了一种新的干细胞来源植提供了一种新的干细胞来源,而且有可而且有可能在体外能在体外“工厂化工厂化”地大批量生产干细地大批量生产干细胞或定向发育为组织和器官胞或定向发育为组织和器官,解决移植过解决移植过程中供体来源短缺的难题。程中供体来源短缺的难题。可广泛用于组织移植、细胞替代及基因可广泛用于组织移植、细胞替代及基因治疗。治疗。现代生物技术在外科中的应用57移植治疗胚胎干细胞在合适的条件下可能发育为完整器官。现代生物动物实验显示动物实验显示,胚胎干细胞来源的血液细胚胎干细胞来源的血液细胞、神经细胞、心肌细胞、软肌细胞、胞、神经细胞、心肌细胞、软肌细胞、肌肉细胞等移植入体内可发挥相应功能肌肉细胞等移植入体内可发挥相应功能,体外培养膀胱组织已经取得成功体外培养膀胱组织已经取得成功,表明胚表明胚胎干细胞进入临床应用已经为期不远。胎干细胞进入临床应用已经为期不远。胚胎干细胞可能为神经退化、心肌缺损、胚胎干细胞可能为神经退化、心肌缺损、肾萎缩、肝硬化、糖尿病肾萎缩、肝硬化、糖尿病(胰岛萎缩胰岛萎缩)等等难治性疾病的治疗带来新的希望。难治性疾病的治疗带来新的希望。现代生物技术在外科中的应用58动物实验显示,胚胎干细胞来源的血液细胞、神经细胞、心肌细胞、Thank you for your attention.陈汝福陈汝福联系电话：联系电话：1371915575813719155758 13642306078 13642306078Email:Email:现代生物技术在外科中的应用59Thankyouforyourattention.