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(shí)，就可能用檢測(cè)和分析基因的方法去診斷疾病。對(duì)與疾病相關(guān)的基因及其調(diào)控了解，就有可能導(dǎo)入外源目的基因去糾正基因缺陷或改變基因表達(dá)調(diào)控以期達(dá)到治療疾病的目的。這些都是分子生物學(xué)進(jìn)展在醫(yī)學(xué)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(fù)敘述。
NDA重組技術(shù)和基因工程使人類進(jìn)入了能動(dòng)改造的生物界的新紀(jì)元，使醫(yī)學(xué)發(fā)展到分子醫(yī)學(xué)的新階段。但由于人類對(duì)生物基因組的結(jié)構(gòu)、基因表達(dá)調(diào)控等認(rèn)識(shí)還很有限，因而分子生物學(xué)的成果在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用還處在初級(jí)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(duì)基因產(chǎn)物的整體效應(yīng)等研究還不夠充分，即使已批準(zhǔn)投入市場(chǎng)的基因工程藥物，有的療效還不很理想�；蛟\斷應(yīng)用的范圍尚有待擴(kuò)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(shí)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(jìn)行許多扎實(shí)的基礎(chǔ)研究，了解更多分子遺傳學(xué)方面規(guī)律，并改進(jìn)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(xué)已經(jīng)指出了光明的前程，隨著科學(xué)的進(jìn)步，肯定將逐步實(shí)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(yuǎn)”。
小結(jié)
基因工程又稱遺傳工程，是生物工程的主導(dǎo)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(xué)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(shí)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(dāng)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(jìn)入宿主細(xì)胞復(fù)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(jìn)入宿主細(xì)胞復(fù)制繁殖，并應(yīng)當(dāng)具有良好的標(biāo)志可供識(shí)別和篩選，常用有抗藥性和α互補(bǔ)藍(lán)白篩選標(biāo)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(bǔ)的DNA稱為cDNA，可以從組織細(xì)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(shí)。要設(shè)計(jì)嚴(yán)密的方案，借助工具酶的作用，將目的基因或序列以適當(dāng)?shù)倪B接方式插放載體，用轉(zhuǎn)化、感染或轉(zhuǎn)染的方法導(dǎo)入宿主細(xì)胞繁殖，經(jīng)抗藥生長(zhǎng)、呈色顯示，核酸分子雜交、PCR、免疫學(xué)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(dá)載體中帶有宿主細(xì)胞中表達(dá)，這是研究目的基因功能和獲取基因產(chǎn)物必需步驟。表達(dá)載體應(yīng)當(dāng)具備在宿主細(xì)胞中復(fù)制繁殖、篩選、目的基因插入、以及基因表達(dá)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(jì)、表達(dá)水平高，是最常用的表達(dá)系統(tǒng)，但它不適用于真核基因組基因的表達(dá)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(xué)發(fā)展的突出領(lǐng)域，開創(chuàng)了人類能動(dòng)改造生物界的新階段，推動(dòng)了醫(yī)學(xué)和整個(gè)生命科學(xué)的進(jìn)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(xué)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(xué)的進(jìn)步而發(fā)展。
復(fù)習(xí)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(diǎn)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(dá)產(chǎn)物？
