現代生物技術在醫學領域的應用

翁曼詩

摘要：現代生物技術是目前我國重點發展項目之一，在科學及醫學領域有廣泛應用。當下世界各國醫學技術中尚存在諸多問題，生物技術的應用可為此類問題提供新的解決方法。本文介紹了現代生物技術在制藥、診斷、治療領域的應用，為我國未來醫學的研究發展方向提供參考。

關鍵詞：現代生物技術;醫學領域;應用

0 前言

現代生物技術又名生物工程，是在分子生物學基礎上建立的創建新生物類型或新生物機能的實用技術，是現代生物科學和工程技術相結合的產物。其主要包括基因工程、細胞工程、酶工程和發酵工程。目前，現代生物技術發展潛力巨大，受到世界各國及地區的重視。同時，它也被我國列為重點發展的科研項目。

隨著社會和科技的發展，人們越來越重視身體健康，然而傳統醫學技術尚存在諸多弊端，例如現有藥物靈敏度低、制備量少，疾病診斷不精準，遺傳病、慢性病治療效果不佳等。現代生物技術中的DNA重組技術、蛋白質工程、基因探針技術、單克隆抗體技術以及人體干細胞培養技術等恰能有效地解決上述問題。本文將主要介紹現代生物技術在制藥、診斷、治療領域的應用，以期為生物技術在未來醫學中的應用與發展提供理論參考。

1 在制藥領域的應用

1.1 DNA重組技術的應用

DNA重組技術又名基因工程，是指目的基因在體外通過酶的作用進行分子重組構成新的重組核酸分子，植入到受體細胞當中，使重組或改進的基因在生物體內表達，從而改變生物的特性。基因工程是現代生物技術中一項最核心的技術，在醫學領域有很廣泛的應用[1]。

乳腺生物反應器是DNA重組技術應用的重要實例。其原理是將藥用蛋白基因構建入載體，加上適當的調控序列，轉入動物胚胎細胞，再結合胚胎培養和移植技術，使轉基因動物分泌的乳汁中含有所需要藥用蛋白。生產出的藥用蛋白具有較高的生物活性，產量大且易被分離提純，具有很高的社會經濟效益。

1.2 蛋白質工程的應用

蛋白質工程是按照人們的意愿運用基因工程的手段對自然界已存在的蛋白質進行改造或創造出自然界不存在的全新蛋白質，它將核酸與蛋白質、蛋白質空間結構與生物功能相結合，大大推動了蛋白質和酶的研究。將蛋白質工程應用于生物制藥行業已展示出誘人的前景[1]。

利用蛋白質工程技術，我們可以針對現有生物醫藥蛋白的不足對其加以修飾和改造。胰島素是一種蛋白質類激素，糖尿病患者需使用外源胰島素控制血糖。注射藥用胰島素會導致患者血液中胰島素水平顯著提高，使得其主要以多聚體形式存在。然而，胰島素須以單體形式與受體結合才能表現生理活性，為此人們采用蛋白質工程技術替代胰島素中某些氨基酸殘基獲得速效胰島素，其自我聚合能力大大降低，可以有效改善傳統藥用胰島素的缺陷[2]。

1.3 植物組織培養技術的應用

植物組織培養技術原理是在無菌和人工控制下，將離體的植物器官、組織、細胞，培養在人工配制的培養基上，給予適當的培養條件，誘導其產生愈傷組織、叢芽，最終形成完整的植株。組織培養技術可以解決藥用原材料稀少問題。人參為我國名貴藥材，但人工栽培生長緩慢，用組織培養技術生產的人參，生長速度快，其藥用成分和藥理活性與栽培人參相似，甚至更加優良。

2 在疾病診斷中的應用

2.1 單克隆抗體技術的應用

抗體是機體體液免疫反應中至關重要的一類免疫球蛋白分子，每一種抗體都可以特異性地識別和結合一種抗原。利用此種特異性，抗體被廣泛地應用于臨床診斷等相關研究中[3]。

單克隆抗體是一類特異性針對單一抗原決定簇的抗體。生產該抗體的細胞是由效應B細胞和骨髓瘤細胞雜交融合得到的雜交瘤細胞，因而單抗具有特異性強、靈敏度高、純度高和產量高的特點。

如今，感染性疾病依舊嚴重威脅人類健康，很多疑似病原體感染的病人不能得到及時準確的診斷，延誤最佳的治療時期。傳統的病原學檢測周期長，以PCR為代表的分子學生物診斷技術雖然快速準確，但價格高昂，而單克隆抗體診斷既高效又低廉。單克隆抗體檢測的病原體包括細菌、病毒以及寄生蟲。以檢測白喉病為例：該病由白喉桿菌感染引起，應用鼠源抗-白喉毒素單克隆抗體并結合間接免疫熒光技術，可以檢測到心肌細胞中的白喉毒素[3]，從而判斷是否感染白喉桿菌。

2.2 基因芯片的應用

基因芯片是通過微加工技術將數以萬計、乃至百萬計的特定序列的DNA片段（基因探針），有規律地排列固定于一定大小的支持物上，構成的一個二維DNA探針序列。生物表現的性狀在根本上是由基因決定的，所以若能直接從基因序列中檢測出異常，就能準確地判斷被檢測者患有的疾病。

基因芯片在醫學診斷的主要方法是：將正常人基因組中分離出的DNA與DNA芯片雜交，得出標準圖譜;從待測細胞中分離出DNA或RNA，經逆轉錄、PCR擴增、末端標記等操作與DNA芯片雜交，得出病變圖譜。通過比較這兩種圖譜，來對人類的感染性疾病、遺傳性疾病、惡性腫瘤等進行診斷。與傳統檢測方法相比，其可以在一張芯片上對病人進行多種疾病的檢測，使醫務人員在短時間內獲得大量的疾病診斷信息，找到正確的治療措施[4]。目前，基因芯片已應用于血友病、杜氏肌營養不良癥、B-地中海貧血、異常血紅蛋白病、苯丙酮尿癥等遺傳性疾病的檢測[4]。

3 在疾病治療中的應用

3.1 干細胞移植技術

干細胞移植是利用干細胞的自我復制和發育全能性，通過自體細胞移植治療，重建或修復病衰的組織、器官。干細胞來源穩定，免疫排斥反應較小，具有十分廣闊的前景。

目前，多種干細胞技術尚處于臨床試驗階段。阿爾茨海默病是一種神經退行性疾病，俗稱“老年癡呆”，研究人員嘗試將體外擴增的神經干細胞移植到腦內，替代丟失和受損的神經細胞，修復神經系統[5]。此研究動物模型已取得了顯著的療效，但臨床應用還較為困難。另外，由于胚胎細胞具有發育全能性，若實現體外培育器官這一設想，將是人類醫學一項劃時代的成就，它將使器官培養工業化、供應專一化，解決供體器官來源不足的問題。然而，多種干細胞相關研究還面臨許多難題，如誘導條件難以確定、移植后對機體的影響不可預測以及一系列法律法規及倫理道德問題等。

3.2 基因治療

基因治療是把正常基因導入體內，使該基因的表達產物發揮功能，從而達到治療疾病的目的。隨著DNA重組技術逐漸成熟以及人們對疾病認識的不斷深入，越來越多的證據表明，多種疾病與基因結構的改變有關，因此基因治療技術也將成為最具革命性的醫療手段之一。

截止到2014年7月，全球共批準2076項基因治療方案進入臨床試驗階段，其中2/3左右針對惡性腫瘤，其余還涉及單基因遺傳病、心血管疾病、感染性疾病、自身免疫性疾病等。目前，對于HIV、帕金森病、多種癌癥的臨床實驗均取得了重大突破。此外，基因治療技術尚存在有效性和安全性的問題：如基因導入效率較低，存在細胞惡性轉化的潛在危險，病毒載體的安全性令人擔憂等等，但不可否認基因治療技術為攻克多種惡性疾病帶來了新的希望[6]。

綜上所述，現代生物技術能夠有效地解決許多傳統醫學技術的弊端，帶來巨大的社會經濟效益，發展潛力巨大，若能深入研究，我國的醫學水平將有迅猛發展和突破。此外，現代生物技術中許多理論尚處在臨床實驗階段，希望世界各國的科學家們能夠早日攻克技術難關，實現多種醫療技術的革新。

參考文獻：

[1]徐紹涵，徐蕾涵.現代生物技術五大分支及其醫學應用[J].生物化工，2016，2 （4）：73-77.

[2]薄濤，侯建華，王翠艷，等.重組類胰島素研究進展[J].天津醫科大學學報，2005，11 （1）：150-153.

[3]趙笑，張冬梅.單克隆抗體和基因工程抗體在感染性疾病病原體檢測中的應用[J].中國病原生物學雜志，2016，11 （8）：4-6.

[4]連冬生，楊汝德，趙樹進.基因芯片技術及其在疾病基因診斷中的應用[J].現代生物醫學進展，2008，8 （10）：1982-1986.

[5]劉曉峰，吳迪，吳巖.干細胞治療阿爾茨海默病的現狀及未來[J].中國組織工程研究，2013，17 （40）：7132-7137.

[6]鄧洪新，魏于全.腫瘤基因治療的研究現狀和展望[J].中國腫瘤生物治療雜志，2015，22 （2）：170-176.