生物技术概论-医学与能源

生物技术概论结课论文学院：法学院专业：法学学生姓名：陈云学号：141211216生物技术在医学方面的应用及发展前景【摘要】：生物技术是一门领域比较广泛的学科，仅在医学上，就可以涉猎医学检验(生物医学工程，生化检验，基因检验，生物传感器等等)、药理药效、生物大分子的理论和实际应用(分子生物学，生物制药等)、临床发病的机理，总之，医、理、工全面涉猎，范围很广。医学上很多问题如果从分子水平来看，都要涉及到生物技术。。【关键词】：现代;生物技术;应用一、基本概念生物技术（biotechnology），是指人们以现代生命科学为基础，结合其他基础科学的科学原理，采用先进的科学技术手段，按照预先的设计改造生物体或加工生物原料，可以为人类生产出所需产品或达到某种目的。生物技术是人们利用微生物、动植物体等对物质原料进行加工，是以提供产品来为社会服务的技术。生物技术主要包括发酵技术和现代生物技术。因此，生物技术是一门新兴的、综合性的学科。现代生物技术综合有基因工程、分子生物学、生物化学、遗传学、细胞生物学、胚胎学、免疫学、有机化学、无机化学、物理化学、物理学、信息学及计算机科学等多学科技术，它可用于研究生命活动的规律和提供产品为社会服务等。二、主要领域环境保护、工业应用、军事科技、农学食粮、医疗领域。其中在目前医疗领域的研究受到极大的注目。像是干细胞应用于再生医学领域，如人工脏器、神经修复等。或是以蛋白质结构解析数据，对于功能性区域（domain）来开发相对应的抑制剂（如：酵素抑制剂）。利用微阵列核酸芯片，或是蛋白质芯片，寻找致病基因。或是利用抗体技术，将毒素送入具有特殊标记的癌细胞。或利用基因克隆技术，进行基因治疗等。基因治疗（genetherapy）利用分子生物学方法将目的基因导入患者体内，使之表达目的基因产物，从而使疾病得到治疗，为现代医学和分子生物学相结合而诞生的新技术。基因治疗作为新疾病治疗的新手段，给一些难治疾病的根治带来了光明三、主要内容1．基因工程药物基因工程药物具有毒副作用小、靶点明确、针对性强、疗效好等特点1989年我国科学家成功研制出第一个基因工程药物α1β扰素目前基因工程药物开发针对神经系统、肿瘤、蛋白质和核酸等新生物技术产品2．重组DNA技术在医药中的应用1974年，波兰遗传学家斯吉巴尔斯基基因重组技术为合成生物学概念，随着基因组计划的成功，?000年从而DNA重组技术与转基因生物技术发展到了人工设计与合成全基因、基因调控网络基因工程是以分子遗传学为基础，用人工的方法把不同生物的遗传物质(基因)分离出来，在体外进行剪切、组合、拼装，形成基因重组体，然后把重组体引入宿主细胞内或个体中以得到高效表达基因工程一般包括4个步骤:克隆目的基因;重组DNA;将重组DNA引入细菌或动植物细胞内使其增殖;将表达目的基因的受体细胞挑选出来近年来，我国学者在重组DNA技术上却有着重大的进展利用重组DNA技术生产主要产品有抗生素、长激素抑制剂、白细胞介素、微生物菌体、淋巴细胞活素、乙型肝炎病毒疫苗、生溶菌酶、凝乳酶、流感病毒疫苗、胰岛素、生长激素、醇类等3.蛋白质工程在药学方面的应用蛋白质结构与功能的关系的认识对蛋白质设计是至关重要的，蛋白质的结构涉及一级结构(序列)及三维结构蛋白质工程法是指调整蛋白质分子的某些肤段、结构域或寡糖链，生成合适的糖型，产生新的功能功能互补的两种基因工程药物在基因水平上融合蛋白质类药物主要分为激素、细胞生长调节因子、血浆蛋白质、豁蛋白、胶原蛋白、碱}性蛋白质蛋白酶抑制剂植物凝集素等几分类目前_组合化学技术的成熟可以源源不断地提供大量新药开发的新化合物，但设计的蛋白质与夭然蛋白质比较，缺乏结构的独特性及明显的功能优越性Pag。等研究发现一种发生显著变化的蛋白质，经蛋白质组学技术鉴定为核糖体RNA结合蛋白.I:hPValiPr等发现了32种由过氧化物酶增殖因子蔡酚平诱导的蛋白}}s}蛋白质工程可以按照人类的需求创造出原来不曾有过、具有不同功能的蛋白质及其新产品，可以定向改造酶的性能，生产新型功能性药物随着蛋白质组技术的不断发展成熟，蛋白质组筛选技术将在今后的新药开发中起着越来越重要的作用。4．在制药方面的应用（1）、肿瘤在全世界肿瘤死亡率居首位，美国每年诊断为肿瘤的患者为100万，死于肿瘤者达54.7万。用于肿瘤的治疗费用1020亿美元。肿瘤是多机制的复杂疾病，目前仍用早期诊断、放疗、化疗等综合手段治疗。今后10年抗肿瘤生物药物会急剧增加。如应用基因工程抗体抑制肿瘤，应用导向IL-2受体的融合毒素治疗CTCL肿瘤，应用基因治疗法治疗肿瘤可抑制肿瘤血管生长，阻止肿瘤生长与转移。这类抑制剂有可能成为广谱抗肿瘤治疗剂，已有3种化合物进入临床试验。（2）、神经退化性疾病老年痴呆症、帕金森氏病、脑中风及脊椎外伤的生物技术药物治疗，胰岛素生长因子rhIGF-1已进入Ⅲ期临床。神经生长因子(NGF)和BDNF(脑源神经营养因子)用于治疗末稍神经炎，肌萎缩硬化症，均已进入Ⅲ期临床。中风症的有效防治药物不多，尤其是可治疗不可逆脑损伤的药物更少，Cerestal已证明对中风患者的脑力能有明显改善和稳定作用，现已进入Ⅲ期临床。Genentech的溶栓活性酶(Activase重组tPA)用于中风患者治疗，可以消除症状30%。（3）、自身免疫性疾病许多炎症由自身免疫缺陷引起，如哮喘、风湿性关节炎、多发性硬化症、红斑狼疮等。风湿性关节炎患者多于4000万，每年医疗费达上千亿美元，一些制药公司正在积极攻克这类疾病。如Genentech公司研究一种人源化单克隆抗体免疫球蛋白E用于治疗哮喘，已进入Ⅱ期临床;Cetor′s公司研制一种TNF-α抗体用于治疗风湿性关节炎，有效率达80%。Chiron公司的β-干扰素用于治疗多发性硬化病。还有的公司在应用基因疗法治疗糖尿病，如将胰岛素基因导入患者的皮肤细胞，再将细胞注入人体，使工程细胞产生全程胰岛素供应。（4）、冠心病美国有100万人死于冠心病，每年治疗费用高于1170亿美元。今后10年，防治冠心病的药物将是制药工业的重要增长点。Centocor′sReopro公司应用单克隆抗体治疗冠心病的心绞痛和恢复心脏功能取得成功，这标志着一种新型冠心病治疗药物的延生。5.改变医学的生物技术从化验唾液检查癌症，到只打一针，就可使神经重新沿着脊髓生长出来，医学界取得的这些新成果，帮助我们恢复健康，改善生活，延长生命，使得生物技术在医学领域的地位逐渐重要起来，生物技术开始改变传统的医学技术。例如：人造淋巴，淋巴结对人体非常重要，它可产生具有抗感染功能的免疫细胞。现在已经利用生物技术制造出人造淋巴，医生利用特定细胞填充这种淋巴结，就能治疗癌症或艾滋病等特殊疾病。1）癌症唾液化验，通过一滴唾液发现口腔癌，有了这种仪器，不再需要进行活组织切片检查，就能发现癌症。与癌细胞有关的蛋白质会与传感器上的颜料起反应，发出利用显微镜可以看到的荧光。可以利用相同方法，通过唾液，对多种疾病进行诊断。反馈信息的假肢，假肢面临的一大挑战是，很难对它们进行监控，皮肤对肢体伸展非常敏感，它能感觉到四肢在方向和强度方面发生的微小变化。现在医学界正在研发一种仪器，这种仪器可通过延伸截肢患者被截肢体周围的皮肤，为他们提供有关四肢位置和运动的反馈信息。2）可吸收性心脏支架，心脏支架可撑开变窄的动脉血管壁，避免血管堵塞，防止冠心病发生。药物洗脱支架释放药物，防止动脉血管再次变窄。这种生物降解支架比药物洗脱支架更加先进。跟金属药物洗脱支架不同，它在阻止动脉变窄后，会被动脉壁吸收。这种支架进入动脉血管6个月后开始分解，2年后完全消失，留下的是一根健康有活力的动脉。3）神经再生器，由于受到疤痕组织阻挠，神经元无法沿着受伤脊髓生长。不过目前已经解决了这一障碍。这种液体纳米凝胶被注入人体后，它会自动聚集成纳米纤维框架。这种纤维里的缩氨酸，将指示在通常情况下会形成疤痕组织的干细胞产生可促进神经生长的细胞。与此同时，这个框架将支持新神经轴突沿着脊髓生长。4）纳米粘合剂，壁虎脚上覆盖着一层纳米茸毛，这些茸毛利用分子间的力，让壁虎牢牢趴在物体表面。科学家们根据这一原理，已经研发出一种粘合剂，医生可以利用这种东西粘贴伤口或者胃溃疡产生的破洞。这种粘合剂具有弹性、防水，而且制作这种粘合剂的材料可以在伤愈的过程中慢慢分解掉。四、对人类影响这些生物技术的应用推动了现代医学的进步，使人得以更高质量的生活、就医。大大降低了治疗为病人带来的副作用和危险性，提高了治愈率，减少了病人的痛苦。五、展望现代生物技术是一个复杂的技术群，如今已经成为高技术群体中一支绚丽的奇葩现代生物技术应用潜力十分广泛，如染色体工程、组织培养和器官培养、数量遗传工程等现代生物技术的深入发展和广泛应用、是本世纪继计算机技术革命之后又一次重要的技术革命，是现代医药的生力军目前，用基因工程技术生产的药物已有很多种，如人胰岛素、人干扰素、人生长激素、人心钠素、肿瘤士不死因子等。因此，生物技术在医学方面的应用还非常有前景，它需要我们不断探索，用现代的新兴技术来造福人类。六、自我认识现代生物技术在众多领域都起到了重要作用，其在医学领域的应用可以说改变了现代医学的发展，对人类基因和遗传学的研究，帮助人类在医学领域逐渐改变被动的地位，由疾病的治疗向疾病的预防发展，利用生物技术对人类自身的研究，使得医学研究的范围开始扩大化。医学技术，医学手段在生物技术的发展下也迅速发展，可以预见，在将来，生物技术将成为现代医学不可或缺的重要组成部分。