四、基因診斷與基因治療
基因克隆和基因分析的手段得到與人類疾病有關(guān)的基因異常變化、以及致病微生物基因結(jié)構(gòu)方面的知識，就可能用檢測和分析基因的方法去診斷疾病。對與疾病相關(guān)的基因及其調(diào)控了解，就有可能導入外源目的基因去糾正基因缺陷或改變基因表達調(diào)控以期達到治療疾病的目的。這些都是分子生物學進展在醫(yī)學上重要的應(yīng)用。因而本書列出兩章專門討論，在此不再重復敘述。
NDA重組技術(shù)和基因工程使人類進入了能動改造的生物界的新紀元，使醫(yī)學發(fā)展到分子醫(yī)學的新階段。但由于人類對生物基因組的結(jié)構(gòu)、基因表達調(diào)控等認識還很有限，因而分子生物學的成果在醫(yī)學上的應(yīng)用還處在初級階段。新的基因工程藥物雖然不斷涌現(xiàn)，但已應(yīng)用的還是少數(shù)，而且由于對基因產(chǎn)物的整體效應(yīng)等研究還不夠充分，即使已批準投入市場的基因工程藥物，有的療效還不很理想。基因診斷應(yīng)用的范圍尚有待擴大，基因治療理想成功的例子還不多。轉(zhuǎn)基因的工作還由于基因?qū)牒笤诨蚪M上的定位整合等知識和技術(shù)尚不成熟，因而現(xiàn)在轉(zhuǎn)基因的工作還很盲目、成功率還很低。這些都有待于進行許多扎實的基礎(chǔ)研究，了解更多分子遺傳學方面規(guī)律，并改進和創(chuàng)建新的技術(shù)，才能得到提高。然而探索著生命本質(zhì)的分子生物學已經(jīng)指出了光明的前程，隨著科學的進步，肯定將逐步實現(xiàn)能按人們的意志去獲得理想的結(jié)果，可以說“前途光明燦爛，道路曲折而遙遠”。
小結(jié)
基因工程又稱遺傳工程，是生物工程的主導技術(shù)。DNA重組技術(shù)或分子克隆是基因工程的核心。分子生物學研究中發(fā)現(xiàn)的許多核酸酶類都可用作基因工程的工具。其中能識別特定的回文序列并切割DNA雙鏈的Ⅱ類限制性核酸內(nèi)切酶在DNA重組技術(shù)中被廣泛應(yīng)用。
當前目的基因序列主要來源于自然界的生物，無性繁殖的純基因稱為基因克隆，目的基因或核酸序列必須由載體攜帶進入宿主細胞復制繁殖才能分離到克隆。常用的載體有質(zhì)粒、噬菌體、病毒、酵母人工染色體等，載體必須能攜帶目的序列有效地進入宿主細胞復制繁殖，并應(yīng)當具有良好的標志可供識別和篩選，常用有抗藥性和α互補藍白篩選標志等。為獲得目的基因克隆，可構(gòu)建生物的基因組文庫，完整的基因組文庫是含有該生物全部遺傳信息的克隆集合體，從基因組文庫中可以克隆得該生物的基因組基因；以mRNA為模板經(jīng)反轉(zhuǎn)錄酶催化合成與NRA序列互補的DNA稱為cDNA，可以從組織細胞提取mRNA構(gòu)建cDNA文庫，完整的cDNA文庫可以獲得特定基因的cDNA構(gòu)隆。目的基因也可以用PCR或人工合成核酸的方法得到，但還離不開從生物基因組和cDNA獲得基因序列知識。要設(shè)計嚴密的方案，借助工具酶的作用，將目的基因或序列以適當?shù)倪B接方式插放載體，用轉(zhuǎn)化、感染或轉(zhuǎn)染的方法導入宿主細胞繁殖，經(jīng)抗藥生長、呈色顯示，核酸分子雜交、PCR、免疫學親和結(jié)合或限制性酶譜分析等方法篩選獲得克隆，最后要經(jīng)過核酸序列分析鑒定。
克隆的基因可以插入表達載體中帶有宿主細胞中表達，這是研究目的基因功能和獲取基因產(chǎn)物必需步驟。表達載體應(yīng)當具備在宿主細胞中復制繁殖、篩選、目的基因插入、以及基因表達所需要的各種元件。大腸桿菌遺傳背景清楚、操作容易、經(jīng)濟、表達水平高，是最常用的表達系統(tǒng)，但它不適用于真核基因組基因的表達并缺乏真核轉(zhuǎn)錄后加工、翻譯后加工等功能。
DNA重組技術(shù)和基因工程是分子生物學發(fā)展的突出領(lǐng)域，開創(chuàng)了人類能動改造生物界的新階段，推動了醫(yī)學和整個生命科學的進步，為基因診斷、基因治療、基因工程藥物的發(fā)展開辟了道路，是分子生物學走向廣泛應(yīng)用的重要方面，目前基因工程還只是發(fā)展的初階段，它將依賴于分子生物學的進步而發(fā)展。
復習思考題
1、什么是DNA重組技術(shù)？它包含那些內(nèi)容？
2、列舉常用的基因工程工具酶的特性和用途。
3、敘述常用的基因工程載體的種類、特點和用途。
4、怎樣獲得目的基因或核酸序列的克��？有那些方法？要經(jīng)過那些基本步驟？
5、怎樣能在大腸桿菌中獲得真核基因的表達產(chǎn)物？
