基因組學原理范文
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篇1
關鍵詞:就業能力
不足
原因
對策
近年來,大學生就業難的問題越來越突出。就業難的原因是多方面的,但越來越多人意識到大學生就業能力的欠缺是大學生就業難的重要因素之一。有調查顯示,有接近50%的大學生對自己的就業能力評價一般[1]。因此,如何提高大學生的就業能力也就成為教育機構及教育工作人員需要進一步思考的問題。
1.大學生就業能力不足的原因分析
1.1 從政府的管理體制方面看
政府在大學生就業市場上起宏觀調控的作用,但政府介入大學畢業生的配置和安排活動中力度仍然不夠。此外,公平公正的就業環境、競爭環境和獎勵措施有待建立,人才信息網絡需要健全,與就業相關的法律法規還需進一步完善。
1.2 從高校的培養模式方面看
一方面,我國高校教學模式相對落后,一貫重視理論教育,忽視實際操作能力的培養;一貫重視應試能力的鍛煉,忽視對整體素質的塑造。另一方面,我國高等教育市場不完善,校企之間缺少合作,無法給學生提供足夠的實習機會,大學生實踐能力培育先天不足[2]。此外,不少專業的設置與市場脫節。
1.3 從高校的職業指導工作看
職業指導是為求職者就業、就業穩定、職業發展和用人單位合理用人,提供咨詢、指導和幫助的過程[3]。與國外發達國家相比,我國高校畢業生職業指導工作存在形式與方法相對單一,內容不豐富等問題。
1.4 從大學生的自身方面看
當前大學生比較缺乏職業意識,未臨近畢業都不會考慮太多的職業素養和職業選擇問題,對自身職業生涯規劃也沒有明確的目標,有的學生就業觀念落后,就業心理準備不足,在就業市場競爭力不強。
2.提高大學生就業能力的對策
2.1推進教育教學改革,提高學生專業能力
2.1.1 轉變教育觀念
高校只有轉變教育觀念,以市場為導向,面向社會,充分考慮社會發展變化用人單位的需求,改革落后的課程體系和人才培養方案,不斷提高教材和教學的適時性和適用性,針對性的培養綜合型人才,才能真正幫助學生提高專業能力。
2.1.2改進課程設置
高等教育要貼近就業市場,其專業設置和課程設置都要隨著社會的進步和需求隨時調整。例如:廣東醫學院于前幾年啟動了各本科專業教學計劃的全面修訂工作,以社會需求為導向,以“以學生為主體,教師為主導”的教育理念,結合“國際醫學教育標準”和國家執業醫師資質的基本要求,并根據該校一校兩區的狀況,優化本科專業知識結構,加大課程的重組和整合。
2.1.3提高教學質量
教學質量是高校畢業生實現充分就業的前提和條件,保證了教學質量就是保證了高校生產出來的“產品”的質量。不少高校成立本科教學質量改革工程領導小組,頒發了相關文件,不斷推進教學改革,提高教育教學質量。
2.2 加強職業指導工作,提高學生求職能力
2.2.1重視職業指導工作
目前大多數高校還處于“從就業指導到職業輔導”的過渡階段,以“職業發展”為核心的就業教育剛剛起步。高校需要高度重視,加強力度,進一步做好職業指導工作。如廣東醫學院建立了職業規劃教育的專門機構,統籌規劃就業指導工作;不斷輸送相關老師參加職業指導師資格考前培訓班;構建“全程化、多層次”職業輔導體系,實行“全程教育、分段實施、分類指導”;廣泛聯系,主動到醫療衛生單位推薦畢業生等。
2.2.2實施就業幫扶制度
為積極做好貧困大學生的就業幫扶工作,廣東醫學院結合實際,在全校組織開展了在職的副科級以上黨政干部和全體輔導員“一對二”貧困畢業生就業幫扶計劃,經過兩年多的運行,取得了較好的效果,得到學生和家長的一致好評。
2.2.3建立二級就業管理機制
二級學院是高校人才培養的具體執行者,高校對大學生就業能力培養的目標、政策、措施等很多方面要通過二級學院來實現。如,廣東醫學院每年召集二級學院召開畢業生就業工作會議,并由學校主管學生工作的黨委副書記與二級學院主要負責人簽訂了《普通本專科畢業生就業工作目標責任書》,各二級學院也成立了相關就業工作小組,保證了該校畢業生就業工作的順利進行。
2.2.4提高大學生求職能力
除通過就業指導課的課堂授課,學校還可以通過舉辦簡歷設計大賽的形式,讓學生直接參與,學以致用,進一步掌握簡歷設計的方法與要點。此外,廣東醫學院每年均舉辦“模擬招聘會”,通過模擬就業過程的各個環節,讓學生體驗現場求職的實況和氣氛,對學生就業能力的提高起到很好的促進作用。
2.3大力開展素質教育,提高學生通用能力和特殊能力
2.3.1加強學生基本素質培養
學校可以結合思想政治理論課,大力開展各種思想教育活動,對學生進行思想政治教育;通過開展豐富多彩的校園文化活動和志愿服務活動,鍛煉提高學生的團隊協作能力、溝通協調能力等。
2.3.2加強學生特殊能力培養
學生特殊能力是學生就業強有力的助推器,學校可以通過建立書畫社、文學社、舞協、音協、棋協等社團,以及成立學校及二級學院的藝術團,鼓勵學生培養和發揮特長,并提供各種舞臺,不斷提高學生的特殊能力。
2.3.3加強學生綜合素質培養
學校要立足于對學生進行全面的素質教育,根據未來社會對學生素質的要求與教育現狀,從彌補不足的角度出發,全面提高學生的綜合素質。如廣東醫學院通過制定《關于加強學生課外學術科技活動的意見》、《大學生課外科研管理辦法》等文件,設立學生課外科研專項經費,引導學生開展學生科研,提高學生的創新素質;舉辦中國文化系列講座、名家講壇等提高學生的人文素質;舉辦大學生“健心工程”等提高學生的心理素質等等。
此外,學生組織和參與到高層次、高品位的校園文化中,對于其綜合能力和綜合素質的提高都有較大的幫助。如廣東醫學院開展臨床技能操作大賽、護理技能操作大賽、檢驗技術操作大賽、醫學理論知識競賽、開展相關學習講座、組織參加全國英語競賽等,都讓同學們在豐富多彩的校園文化中能更好的結合專業的學習。
綜上所述,提高大學生就業能力是解決大學生就業難的重要途徑之一,相關政府部門、高校、職業指導工作者、教育工作者及學生本人等都需提高認識,不斷去提高大學生的就業能力。當然,就業能力的提高是一個系統工程,方法和方式也是多樣化的,新的思路、新的觀點都有待我們在實際的職業指導工作中不斷探索和總結。
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篇2
【關鍵詞】兒童白血病;腸梗阻;護理;原因
【中圖分類號】R574.2【文獻標志碼】A
腸梗阻是指由于各種原因導致的腸內容物不能正常運行,不能順利通過腸道,屬于外科的常見急腹癥。其典型的臨床表現主要有腹脹、腹痛、嘔吐、停止排便排氣[1]。隨病情不斷進展可出現水、電解質紊亂,腸道黏膜循環障礙或壞死,繼發感染,最后可導致出現敗血癥,休克,甚至死亡[2]。白血病患兒在化療過程中或骨髓抑制期間合并腸梗阻,是嚴重并發癥之一。由于患兒處于骨髓抑制狀態,機體抵抗力低下,身體虛弱,白細胞及血小板數量低于正常,凝血功能異常等,有感染的危險及出血傾向等[3],外科治療存在禁忌證,臨床一般需采取保守治療。因此,患兒治療過程中提前給予相關知識的指導,采取合理的護理措施,降低腸梗阻的發生率。有效的護理將減少腸梗阻的發生或縮短患兒腸梗阻的病程,減輕腸梗阻為白血病患兒帶來的不良后果,為患兒的進一步治療提供了重要條件。對我科2014年1~3月發生的8例化療及抑制期出現腸梗阻患兒的護理經驗及原因進行分析總結。
1臨床資料
1.1一般資料
2014年1月~2Ol4年3月我科收治急性白血病患兒治療過程中出現腸梗阻8例,男3例,女5例。年齡1~11歲,平均(5±0.85)歲;其中1例為B淋巴母細胞性淋巴瘤,2例為急性髓系白血病,4例為急性淋巴細胞白血病。4例為化療過程中,4例為化療后。均有不同程度的腹痛、腹脹、惡心、嘔吐、停止排氣排便。進行X線腹部平片檢查、CT檢查等,確診為腸梗阻。
1.2治療方法
所有患兒均采用內科保守治療。給予患兒行局部對癥治療如胃腸減壓、胃管注藥、肛管排氣、中藥外敷等,并輔以全身支持治療,給予患兒禁食,全胃腸外營養,補充電解質及能量液體,強有力抗感染治療,輸入血制品及注射粒細胞集落刺激因子等處理。
1.3結果
經治療后,4例患兒2d內排氣排便回復正常,3例為5d,另1例13d回復正常,腸梗阻均得到治愈,急性白血病行下一步化療。
2腸梗阻原因分析
2.1精神狀態的改變
患兒在白血病的治療過程中,反復靜脈穿刺及骨腰穿的治療操作,使其精神處于高度的恐懼、焦慮狀態,胃腸道黏膜的組織灌注和各種消化液分泌受到患兒精神狀態的影響,導致腸道運動功能的減弱,引起便秘,甚至腸梗阻。
2.2環境的改變
患兒在白血病治療過程中離開家庭,環境的改變,受藥物的影響,飲食習慣的改變,患兒排便習慣的改變,引起便秘,甚至腸梗阻。
2.3化療藥物的神經毒性
由于某些化療藥物在周圍神經組織血藥濃度較高,引起自主神經傳遞障礙,致腸壁肌肉運動障礙,腸內容物不能正常下行,雖無器質性腸腔狹窄,也會引起便秘,逐漸發展成腸梗阻。在患兒化療中,便秘的發生率較高,WHO已將便秘歸屬于“神經毒性”一類,化療藥物中的長春新堿主要毒性是引起植物神經功能損害,其發生機制為:長春新堿對神經系統有限制性毒性,持續時間長,也是其不良反應之一,可引起腸道植物神經功能障礙,影響腸道平滑肌收縮或局部神經傳導,藥物的刺激使腸內容物不能向下運行,引起腸蠕動減慢,引起便秘,嚴重時發生麻痹性腸梗阻[4]。
2.4抗腫瘤輔助藥的應用
患兒化療期間使用抗腫瘤輔助藥如格拉司瓊、雷莫司瓊、阿扎司瓊及帕洛諾司瓊等是一種高選擇性外周和中樞神經系統5-羥色胺3(5-HT3)受體拮抗劑,用于抑制抗腫瘤化療藥物引起的惡心和嘔吐,藥物與迷走神經中5-羥色胺3相結合,抑制腸道平滑肌的收縮,腸蠕動減弱。在患兒比較敏感的情況下可導致便秘,進而產生麻痹性腸梗阻[5]。
2.5電解質紊亂
化療前后各種并發癥引起患兒電解質紊亂,導致低鉀血癥,使胃腸道運動減弱的麻痹性腸梗阻。
2.6不合理飲食
受化療藥物的影響,患兒食欲減退。家屬為加強營養及增強抵抗力,化療期間給予高蛋白、高脂飲食,以及高壓低菌飲食,導致膳食纖維攝入不足,導致腸內容物不足,排便意識減弱,次數減少,大便干燥,導致便秘、腸梗阻。
2.7白血病本身對胃腸道的影響
兒童白血病為血液系統惡性腫瘤,腫瘤細胞可浸潤胃腸道組織,導致腸道黏膜缺血、潰瘍、出血等,化療藥物攻擊浸潤腸壁的腫瘤細胞時,也會傷害腸道黏膜正常細胞,引起組織炎癥反應,導致發生滲出、增殖、纖維化等,可引起腸壞死或腸粘連,導致腸梗阻。
2.8缺乏活動
兒童白血病患者常表現為乏力、出血等,患兒活動受限使患兒長期臥床引起腸蠕動減少,逐漸出現便秘,導致腸梗阻。
3護理對策
3.1密切觀察病情
觀察患兒生命體征,神志,面色及精神狀態等。觀察腹部體征及消化道反應,如惡心、嘔吐、腹脹腹痛及排便排氣等情況,詳細準確記錄出入量,了解患兒營養狀態及各種化驗結果的回報,及時與醫生溝通,積極采取有效措施,控制病情發展。
3.2與活動
腹痛時囑患兒臥床休息,也可取半坐臥位,使膈肌下降,改善呼吸和循環功能。指導家屬餐后2h為患兒行順時針緩慢按摩,避開膀胱區,力度為下壓腹部患兒一橫指(患兒未感不適為好),促進腸蠕動,鼓勵患兒腹痛緩解時多床旁活動[6]。
3.3腹部的護理
密切觀察患兒腹痛的性質、部位、范圍、持續時間、以伴隨的癥狀,指導并協助家屬正確使用暖水熱敷腹部,并防止燙傷或500g芒硝置于紗布袋中均勻置于臍周,2h取下,2次/d[6],及時與患兒交流溝通,消除緊張情緒,給予患兒聽音樂看動畫片及玩玩具等轉移注意力。腹痛必要時遵醫囑給予解痙藥,并注意用藥后的反應。嗎啡等止痛藥慎用,以免掩蓋病情。糞塊、食物等長時間滯留于腸腔后發酵產生氣體,或大量消化液進入腸道后,導致患兒腹脹,觀察患兒腹脹的程度,必要時檢測腹圍變化。如果患兒腹痛加劇,呈持續性陣發性,或有明顯腹膜刺激征,可能存在絞窄性腸梗阻或腸穿孔的危險,應立即通知醫生。
3.4灌腸肛管排氣
協助患兒左側臥位,結合患兒的年齡及病情,遵醫囑使用開塞露、石蠟油、大承氣湯或肥皂水灌腸,注意患兒有無心悸、心慌憋氣等不適,囑灌腸后盡量保留10min,促進腸內容物的排出,有效減輕腹脹,消除腸梗阻。此方法適用于下段梗阻患兒,本組患兒中4例進行灌腸治療,均能有效的緩解患兒腹脹、腹痛的癥狀,但是我科曾發生腸梗阻后灌腸引起腸穿孔的病例,考慮可能和用藥期間腸壁黏膜改變有關,因此長期應用激素及化療患者慎用,嚴格控制灌腸液的用量,避免發生腸穿孔。
3.5胃腸減壓
給予患兒禁食,必要時留置胃管行胃腸減壓是治療腸梗阻的主要措施之一。向患兒及家屬告知相關操作必要性及操作流程,消除患兒緊張情緒。由于白血病患兒血小板數量少,出凝血異常,操作時動作宜輕柔,避免損傷鼻腔及消化道黏膜。胃管插入前,檢查患兒鼻腔是否通暢,必要時先給予石蠟油滴鼻數次,上呼吸道。選擇合適型號的胃管,細軟的胃管還可放入冰箱內冷凍2h,以增加胃管硬度。插管過程中如出現嗆咳、呼吸困難、發紺時,應立即拔管,休息后重新置管。連接負壓吸引器時應緩慢加壓,以防突然負壓增大胃管末端吸附黏膜,造成黏膜損傷。妥善固定胃腸減壓管,防止胃管脫落(我科統一使用重力繃帶,采用高舉平臺方法固定均為發生導管滑脫),定時更換重力繃帶。保持胃腸減壓管通暢,持續處于負壓引流狀態,吸引器應低于胃的水平位,防止返流,間斷注入液狀石蠟、植物油、甘露醇或大承氣湯等約20~30ml,腸壁,促進腸蠕動,應在注藥后暫停減壓0.5h。注藥后應用溫水沖洗胃管保持通暢,防止胃管堵塞;定時更換負壓吸引器、及時傾倒引流液,觀察引流液性質、顏色和量并詳細記錄。如引流液中有紅色或褐色液體,提示有消化道出血,及時通知醫生并留取相應標本,作近一步處理。患兒病情緩解,腸蠕動恢復且排氣排便,腹痛腹脹明顯減輕或消失,可遵醫囑停止胃腸減壓,待繼續觀察后拔管。拔管時,先分離胃管和吸引器,夾閉胃管末端,當末端位于咽喉時迅速拔除,防止患兒誤吸。本組患兒中兩例應用胃腸減壓,其中一例為1歲幼兒操作配合程度差,因此胃腸減壓過程中的胃管護理,及病情觀察同為重要。
3.6口腔護理
本組患兒均在化療或骨髓抑制期間,抵抗力低下,易引起口腔潰瘍。腸梗阻后伴有惡心、嘔吐,嘔吐時協助患兒頭偏向一側或者坐起,嬰幼兒可俯臥位,及時清除口腔嘔吐物,避免吸人性肺炎或窒息的發生。嘔吐后及時清潔口腔,每日督促患兒漱口,給予患兒口腔護理2次/d。留置管過程中應每日檢查胃管對鼻腔黏膜的壓迫情況,必要時每日鼻腔內滴石蠟油,減少胃管對鼻腔黏膜的刺激。檢查口腔黏膜情況,如患兒咽喉不適可給予霧化吸入減輕癥狀。
3.7飲食護理
患兒拔除胃腸減壓管及病情緩解后可少量飲水或流質飲食,少食多餐,以米湯、魚湯、及各種水果蔬果汁為主,避免容易產氣的食物,如豆制品、牛奶、甜品等不好消化的食物攝入。如無不適,第二天進半流質飲食,循序漸進到軟食,2周后逐漸恢復正常飲食。在以后白血病的治療中也要注意飲食,以低脂肪、清淡、富含維生素和礦物質及豐富膳食纖維等易消化為原則。
3.8維持水電解質平衡
白血病本身屬惡性消耗性疾病,治療期間受藥物的影響患兒不能正常飲食。并發腸梗阻后患兒頻繁嘔吐及胃腸減壓,使腸液大量丟失,均可引起水、電解質紊亂和酸堿失衡,必需通過靜脈補充水、電解質、營養等以滿足機體需要量。與患兒及家屬及時溝通,積極聯系營養科醫師,為醫師提供相應的數據,如嘔吐情況及量,胃腸減壓引流液的量、尿量及電解質等,遵醫囑行腸外營養。隨時監測患兒電解質的變化,加強與醫生溝通,根據化驗結果及患兒病情及時調整治療方案,調整輸入順序,準確記錄24h出入量,保證靜脈通道暢通。
3.9心理護理
急性白血病患兒化療中及骨髓抑制期出現腸梗阻,同時需要面對禁食和胃腸減壓等治療,增加了患兒和家屬在治療過程中的不良心理情緒,如緊張、恐懼、焦慮、煩躁不安等,同時也增加了家庭的經濟支出。應加強與患兒及溝通,盡量滿足患兒的合理要求。認真傾聽患兒及家屬的主訴,提前告知家屬藥物毒副反應及預防措施,結合其他患兒成功病例,給予患兒鼓勵,使其消除不良情緒,使其配合治療和護理,樹立戰勝疾病信心。了解患兒及家庭的社會支持情況,為家屬聯系社會救助提供便利,為義工服務創造條件,使家庭得到更多的經濟支持、生活便捷和心靈安撫,樹立戰勝疾病的信心和勇氣。
3.10活動
急性白血病患兒在重度貧血及凝血功能異常時限制其活動,指導家屬餐后2小時按摩腹部,根據結腸方向(升結腸、橫結腸、降結腸至乙狀結腸)環形按摩,力度為下壓腹部患兒一橫指,順時針方向緩慢揉動30次。血象稍有恢復后,或腸梗阻病情減輕后應鼓勵患兒床上活動,恢復自理能力,指導患兒經常主動更換,促進胃腸蠕動,同時避免皮膚局部長期受壓,好轉后應積極下床活動,在家屬輔助下散步、如廁、進食等,促進機體和胃腸功能恢復。飯后避免進行劇烈運動。
3.11預防與評估
兒童的胃腸道系統發育不完善,腸道正常菌群脆弱,因此化療前首先評估患兒近期有無腹部不適,有無腹部手術史及有無疝氣。患兒排便習慣,特殊排便方式,有無便秘史。化療前調節好腸道功能,如給予患兒雙歧桿菌等調節腸道菌群,有便秘史的患兒,每日觀察患兒是否大便,且大便是否干燥。必要時給予患兒粗纖維飲食,嚴重者給予乳果糖或小麥纖維素進行調節。大便干燥者可以使用開塞露,或食用油少量保留灌腸,必要時摳出干燥大便。向家屬強調排便規律的是為了防止大便干燥引起便秘后并發腸梗阻,大便干燥還可能引起肛周的破裂感染。本組患兒均未再次發生腸梗阻,且在病房內對患兒實行評估并針對性健康宣教后能有效的減少腸梗阻的發生。
4討論
急性白血病患兒機體抵抗力低下,身體虛弱,機體本身易受外界環境、精神狀態、藥物、飲食及活動程度的影響并發腸梗阻,腸梗阻的主要臨床表現有腹脹、腹痛,惡心、嘔吐,停止排便和排氣等.如病情不能得到及時扭轉,可能會進展成水、電解質及酸堿失衡,腸道循環障礙、壞死,繼發感染等。白血病患兒腸梗阻存在外科治療的禁忌證,因此禁食、禁水、胃腸減壓等是治療腸梗阻的主要手段。本組8例腸梗阻患兒,通過病情密切觀察,及時有效的采取護理措施、針對性心理支持、合理的飲食輔助與后期康復訓練,腸梗阻得到了緩解,腸道功能得以恢復,有效的護理將縮短白血病患者腸梗阻的病程,減輕不良后果的發生,保障白血病下一步治療的順利進行。通過對8例患兒發生腸梗阻的原因分析總結,提高臨床護士護理經驗,對患兒進行化療前的評估與預防性的指導,與患者及家屬進行有效的溝通,減少腸梗阻并發癥的發生,保證白血病治療的順利進行。
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篇3
關鍵詞:新升本院校;大學生;自我管理
中圖分類號:G647 文獻標識碼:B文章編號:1009-9166(2010)023(C)-0151-01
引言:在二十世紀末,隨著高等教育的大規模改革,民族地區一批高等專科院校陸續升格為本科院校。這類高等院校為國家改善高等教育資源現狀,做出了重要的貢獻,但是由于各種原因,這類高校也面臨著巨大變革,如何快速提高辦學水平和教學質量是這類高校工作的重中之重,其中大學生自我管理能力是體現大學教育水平的一個重要方面。本文采用調查問卷的方式對民族地區新升本院校大學生自我管理狀況進行了調查,并對調查結果及產生原因進行了分析,以期為民族地區新生本院校大學生自我管理能力的培養提供借鑒。
一、問卷調查實施的情況
(一)方法
1、被試
筆者選取具有民族地區新升本院校共性的廣西某大學中部分在校大學生做了問卷調查。此次問卷調查按照不同性別、不同學科來發放問卷,共發放問卷330份,回收308份,問卷回收率為93.33%,有效問卷295份,問卷有效率為95.78%。
2、材料
該問卷是在賀小格等人編制的大學生自我管理量表基礎上經過部分調整而編制而成,共66道題。
3、數據處理
本研究的所有數據均采用SPSS17.0統計分析軟件進行分析處理。
(二)結果
1、民族地區大學自我管理的基本情況(見表一)
表一顯示,從整體來看,295名民族地區新升本院校的大學生中有50.88%的自我管理能力高于平均水平;從對民族地區新升本院校大學生進行測量的各個維度來看,295名大學生中有一半以上的大學生在組織計劃、研究思考、交流能力、觀念意識、人際關系、自我效能感六個方面高于平均水平,而在學習能力、自我控制能力、工作態度、趨勢需要動力四方面則低于平均水平。
表一:民族地區大學自我管理的基本情況
二、問題分析
(一)社會環境
由于我國當前正處于社會轉型時期,社會負面因素普遍存在,而民族地區新升本院校大學生由于大多來自經濟欠發達地區,同時他們也正處于生理和心理發展成熟的時期,因此更容易受到影響,導致了部分學生易于盲從,急功近利,從而不能靜心修身,做好規劃,做好自我管理。
(二)家庭環境
很多民族地區農村的學生習慣于被父母安排,父母往往也忽略了如何培養子女學會獨立和自我管理。這使得子女依賴性強,缺乏獨立性,自我意識強烈,缺乏協作精神,軟弱心態明顯,缺乏社會責任感等方面的個性缺陷較突出。
(三)學校環境
民族地區新升本院校大多秉承我國傳統的教育理念,以說服、灌輸教育為主,對學生采取的是統一的說教方式,較少考慮激發學生的自主思維,培養他們人格的獨立性,缺乏這種獨立人格教育,學生自然就缺少自我管理的意識。
(四)學生自身的原因
與其他高校大學生一樣,民族地區新生本院校的學生們在中學時代,也是一味被動地接受老師傳授的知識,被動地接受家長的安排,過多地依賴老師和家長,缺乏自我管理理念。
總之,大學生自我管理能力是學生能力要素中的一個重要方面,也是學校教育教學效果及管理水平的重要體現,了解大學生的自我管理能力現狀,為制定學校人才培養方案,學生管理制度等提供一定的依據,學校應充分整合家長、學校、學生自身資源,培養出能夠自我科學管理、和諧發展的高素質人才。
作者單位:河池學院
作者簡介:李曉東(1982― ),男,漢族,陜西蒲城人,河池學院政治與法律系輔導員,講師,碩士,研究方向為大學生思想政治教育與就業指導。
參考文獻:
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篇4
2003~2008年,我們對60例動靜脈內瘺血流量不足的透析患者進行原因分析,并給予積極護理,現報告如下。
1 臨床資料
本組60例患者在透析過程中均發生動靜脈內瘺血流量不足。其中男40例,女20例,年齡36~72歲,平均56.3歲。第1次行內瘺手術48例,第2次12例。慢性腎炎30例,糖尿病15例,高血壓11例,狼瘡腎3例,多囊腎1例。
2 原因分析
2.1 穿刺方法不當
長期以區域穿刺法和紐扣眼穿刺法進行穿刺,使血管周圍形成疤痕和動脈瘤,未穿刺的血管和組織易形成塌陷,使內瘺出現狹窄,影響血流量。
2.2 高凝狀態
患者體重增長過多,干體重過低,透析頻繁出現低血壓、腹瀉、脫水及促紅細胞生成素過量,均可引起血液粘稠度增高,引起內瘺阻塞。
2.3 內瘺護理不當
透析后止血帶壓迫過緊、時間過長,睡覺時壓迫內瘺側肢體等,均可能造成內瘺血流量不足。
2.4 血腫的形成
壓迫止血方法不當、血管條件不好和穿刺技術欠佳是血腫形成的主要因素,局部血腫會引起局部粘連、機化,造成瘺管狹窄從而影響血流量。
2.5 內瘺應用過早
一般內瘺應在術后3~4周應用,如果應用時間過早,內瘺不夠成熟,便會引起血流量不足。
3 護 理
3.1 制定正確的穿刺計劃
責任護士對內瘺做出評估后,經主管護師確認采用紐扣式平行移動穿刺法進行穿刺,根據患者血管條件選擇不同的穿刺針,對小兒及躁動、神智不清者的穿刺肢體給予夾板固定。對于由穿刺不當引起內瘺側肢體血腫的情況,應選擇其他肢體血管做通路。對血管過細、吻合口小、成熟不良的內瘺應由主管護師或資深護師進行穿刺,避免操作者多次連續選用同一處易穿刺的血管而造成通路破壞或動脈瘤等不良后果。
3.2 注意穿刺點護理
血液透析結束后,用紗布球按壓穿刺點,紗球不宜過小,壓力不宜過大,以適度力量按壓穿刺部位。用手按壓止血的效果好于松緊帶止血,其止血快、出血少,但需要人力。
3.3 血管保護
患者取平臥位,避免吻合部和靜脈近心端受壓,保持靜脈血流通暢,禁止在手術患肢進行靜脈輸液、注射、測血壓等操作,避免吻合部及靜脈側受壓,以免吻合口裂開。術后4周內盡量避免使用內瘺,內瘺成熟后即可穿刺使用,穿刺時要有計劃,自遠心端向近心端,下一次離上次穿刺點2cm以上。
3.4 加強內瘺護理規范性
穿刺前正確處理穿刺處皮膚,發現內瘺感染的癥狀及體征或震顫、雜音改變時及時報告。穿刺時嚴格無菌操作,減少感染機會。透析間期指導患者加強內瘺穿刺處的局部熱敷,必要時外搽喜療妥。
3.5 嚴格控制透析間期體重
體重增長控制在干體重的4%以內,在醫師指導下定期修正患者的干體重,避免透析中及透析后血壓過低的情況。
篇5
基因工程的發展促使它成為生命科學研究的核心學科。一般高校都將基因工程這門課作為專業必修課在大三的第二學期開設,其先修課程為生物化學、遺傳學以及分子生物學等。基因工程的課程內容具有兩個特點:一是教學內容與其他學科緊密相連。基因工程不僅與生物化學等基礎課程的內容相互聯系、交叉重疊,同時又與細胞工程、蛋白質工程、微生物工程等應用性課程相互呼應與銜接。二是內容涵蓋面廣,更新發展快。隨著人類基因組計劃的完成,生命科學的研究已經由基因組時代進入到后基因組時代,單純的基因測序以及基因工程技術已經不能滿足人類對生命信息的探索與追求。后基因組時代到來的標志就是功能基因組學研究的興起。功能基因組學研究涉及轉錄組、蛋白質組以及代謝組等多個方面,多學科的交叉研究使其發展迅速。綜上兩個特點,為了避免課程知識上的教學重復,同時又能在有限的教學課時內將基礎知識與最新、最前沿的研究信息最大程度地傳授給學生,筆者對課程的教學內容及其對應的教學課時進行適當的調整。以往的基因工程教學內容共有11章32學時,可歸納為4個部分:第1章,基因工程學發展歷史概述、基因工程的基本概念(4課時);第2、3章,基因工程的基本原理及技術,主要圍繞基因工程的基本構件載體和工具酶(12課時);第4~10章,基因工程實施的三大步驟,包括DNA體外重組、重組DNA導入宿主細胞后擴增和表達以及基因工程后處理(12課時);第11章,基因工程的應用與前景(4課時)。筆者在此基礎上對教學內容進行了適當合理的取舍與增加,做到突出重點,加強基本概念和原理的理解,通過列舉實際應用研究來介紹相關的技術與方法。同時整合課時分布,在原有的32課時中拿出8課時介紹功能基因組學研究的知識。其內容主要圍繞克隆與表達后的目的產物(蛋白質)的提取、分離、純化與鑒定的方法、原理以及技術。調整后的課程安排如表1。通過此番改革教學內容,一方面可以開拓學生的視野,幫助學生了解基因工程以及功能基因組學的理論知識和實際應用領域;另一方面也可以激發學生學習基因工程的積極性與主動性。
2教學手段與方法的改良
傳統的基因工程教學方法在水產類高等學校中多以板書結合多媒體的方法來講解概念、原理以及性質等內容,其過程相對機械、枯燥,使得學生難以理解所學內容。對此,筆者通過多媒體教學與自制模型演示相結合的方法取代原有的傳統教學。由于基因工程的很多內容相對抽象,僅僅通過文字、圖片和語言來表述是難以講解透徹的。現代的多媒體教學技術具有圖文聲像隨意組合、靈活多變的特點,為學生創造了良好的學習情境。通過功能強大的各種計算機軟件把一些很難理解的內容做成動畫影片,化難為易、化靜為動、變抽象為形象,使學生對上課產生興趣,促進學生對知識學習的渴望。同時,利用自制的模型講解課程中的重點以及難點。例如:在介紹限制酶的切割位點時,讓學生手持模型,分別角色扮演限制酶和基因序列,在排列位置的互換中了解3種切口的方式以及位置。這樣的教學方法不僅形象,也讓學生在互動中快速、深刻地記憶知識要點。另外,通過當下研究的前沿話題為例,先提出一個問題,引導學生運用其他課程所學過的或者自身所積累的知識來聯想、分析、討論,自己設計解答此問題的方法或實驗流程。然后老師再參與其中,在討論和修改方法以及實驗流程的過程中,引出所要講授的新的概念和知識要點。
例如介紹表達物質(蛋白質)的鑒定時,老師會先提出問題:基因克隆表達出的物質是什么?這些物質是由什么組成的?鑒定這些物質可以使用什么方法?然后引導學生回顧生物學中心法則,得出基因表達物質為蛋白質,蛋白質是由氨基酸組成等所學過的知識,由此學生可歸納出氨基酸測序法等鑒定蛋白質的方法。最后老師再在此基礎上補充出WesternBlot法、生物質譜技術等新的鑒定方法。這樣的講課方式讓學生回到課堂上的主角位置,在復習了以往的知識要點的同時也加深了學生對新知識的理解與記憶,在一定程度上啟發了學生如何去發現問題和解決問題。此外,基因工程是一門實踐性很強的課程,在講授理論課的同時,實驗課的安排也是非常重要的。設計好與理論課相配套的實驗課程,可以使學生加深對基因工程學理論的學習和理解,達到理論和實踐相結合的目的。對此,各大高校均在基因工程實驗課上進行了改革創新,但有一點總被忽略,那就是實驗研究對象。目前,國內大多數高校基因工程實驗課所使用的研究對象均為果蠅等無脊椎模式生物。這種情況對于普通高校而言是可行的,但是對于擁有特色學科的水產類高校而言,研究對象也應具有其專業特點。所以本實驗課所使用的研究對象是斑馬魚這種海洋模式生物。研究對象的改變雖微不足道,但是能讓學生更好地理解自己所學專業的特色,在實踐操作中加深對所屬專業的熱愛。
3成績考核
中國傳統的應試教育產生了“高分決定一切”的迂腐思想。隨著國家教育體系改革的不斷推進,學生對于專業知識的掌握與否,已經不能僅從一張考卷成績的高低來反映,考核成績的結構應向多元化的方向發展。基因工程的最終考核成績主要包括兩部分:平時成績占40%,其中課堂出勤率10%、課堂討論10%、課堂小考10%以及實驗報告10%;期末考試成績占60%。這樣的考核體系改變了過去注重結果忽略過程的做法,讓學生在平時將知識一點一滴地積累起來。同時,也讓授課教師能夠及時得到教學效果的反饋信息,進一步提高教學水平。
4結語
篇6
關鍵詞:民族地區,高校學生公寓,現狀,對策
學生公寓是高校學生進行各種交流的重要場所,是培養四有人才的重要陣地。因此,加強高校學生公寓管理意義重大。但隨著高校招生規模的擴大,高校學生群體特點變化呈現多元化的現象,民族地區高校的這一現象更突出。如何做好新形式下的學生公寓管理工作,已成為民族地區高校一個重要的課題。本文就此作初步探討。以期對我校學生公寓管理工作有所幫助。
一、民族地區高校學生公寓管理難的原因
在新的時代背景下高校學生突顯個人化、自由化、復雜化、思想社會化、多數吃苦少、生長環境較好、有的嬌生慣養、心理脆弱、群體意識差、對他人有過高的要求,同時隨著高校的擴招、學生素質不斷下降、生源的多民族性等因素影響了民族地區高校學生公寓管理工作的難度,溯其最主要原因有:
(一)源于被管理者的原因
1、民族地區的高校由于生源的多民族性。使學生在社會經驗、人生閱歷、生活方式、民族風俗、民族信仰等各不相同,且存在著較大差異。
2、學生知識面廣,接受新生事物快,信息來源廣,人生觀、價值觀正在逐步形成,他們對一些社會現象和社會問題總是有自己的認識和見解。
3、學生多為獨生子,有些學生自我成才意識不強,爭取進步不積極;有些學生個性強,認識與行為表現反差較大;有些學生生性弱,依賴性強,逆反心理重。
4、學生公寓是學生宣泄情感和發泄不滿的重要場所,因此出事頻率較高。
(二)源于學校的原因
1、各種規章制度的執行和完善有待商榷。首先規章制度流于形式。學校制定了各種各樣的關于公寓管理的規章制度,但真正執行了的很少,流于形式的太多,主管學生工作的相關人員親自督促實施的就更很少了,制度制定后一定需要相關人員認真執行后才有它的價值和作用。其次是欠缺各種責任分擔的規范性文件。
2、學生公寓硬件設施建設不配套
學校硬件設施不完善。首先隨著高校的擴招,學校的建筑設施等跟不上,十個、八個學生共居一室與在家中一人一室相差實在太大,在加上不同素質、不同民族、不同信仰、不同風俗的學生雜居一室,使同學之間的矛盾和糾紛不斷增加,從而使公寓成為矛盾激化帶。其次是高校學生公寓沒有網絡,而圖書館對學生的容納量是有限的,學生在公寓里無事可干的時間增多,同樣矛盾量也會增加。
(三)管理人員管理能力參差不齊。
民族地區的學生公寓管理,需要通過高素質管理者身體力行,言傳身教,為人師表,來影響和感召學生,從而提高學生的綜合素質。從目前情況看,現有學生公寓管理人員中,大多數未從事過公寓管理工作,缺乏工作經驗,沒有受過較正規的專業培訓,不懂得各民族的風俗和信仰,很難與多民族多信仰的學生交流。
二、民族地區高校學生公寓管理的措施
(一)從思想上加強對學生的教育
從一定意義上講,以思想教育為主要內容的“軟管理”比以處分為主的“硬管理”有效得多,這種“軟管理”充分體現了教育者對受教育者的關心、尊重和理解。在公寓管理者的說服教育中,讓學生改變個性來適應共性,并懂得尊重他人;讓學生自覺的多作換位思考。才能在師生的共同努力下構建和諧公寓。
(二)完善學生公寓的規章制度,實現規范化管理
公寓雖然是學生的私人生活區,但它與普通居民生活區不同,它是一個群體區域。是群體就該有規范,否則千人千面,各行其道。沒有切實可行的規章制度,就無法進行有效的管理和服務,也就會造成被管理者無所適從,管理者無章可循的狀況,當公寓安全事件發生后,學校(具體的公寓管理者)、家長、肇事者之間相互推委。
(三)盡快完善學生公寓硬件配套設施
改善公寓硬件配套設施是實現公寓安全管理的必要措施。首先應在條件允許的情況下,盡可能讓同民族、同信仰、同生活習慣、同志向的人住同一公寓。其次應盡快讓寬帶進入公寓。高校不再是封閉的“象牙塔”,網絡逐漸成為學生們了解社會,獲取知識、傳遞信息、交流感情的手段,網絡正在改變著大學生的學習、生活模式、影響大學生的人生觀、價值觀。再次是在公寓公共區域建立安全監控。如在公寓大門、樓道等公共區監控違紀學生進出入的寢室號,當違紀事件發生后讓相關的管理者及時做出相應的應對措施。這些都是搞好公寓管理、服務于學生的必備條件。
(四)建立一支高素質的公寓管理員隊伍,提高管理服務水平
學生公寓工作人員既是服務者、管理者,也是教育者,是一支不上講臺的育人隊伍。他們的思想作風和工作態度對學生有著直接的影響。因此,要發揮公寓管理功能,實現育人目標,必須大力提升學生公寓隊伍素質,努力建設一支具備“三種意識”(即育人意識、服務意識、效率意識)、“三種精神”(即求實精神、奉獻精神、創新精神)和“四個能力”(即管理能力、創新能力、解決問題能力和應變突發事件能力)的高素質學生公寓隊伍。
(五)在公寓管理中實施教育管理學分制
學分制對于許多高校來說并不是陌生,但把它引入到公寓管理中也許不多見。教育管理學分制是對學生在公寓中的表現以學分的形式記錄下來,如滿分是20分,每學期達到18分為合格,如果連續有幾學期都不合格的公寓將不能準時畢業。教育管理學分制主要內容表現在:文明禮儀、品德行為、勞動衛生、違規違紀等。具體細節如不按時起床、不按時熄燈、在宿舍內吸煙喝酒、在宿舍內使用違禁電器、不整理內務等等。也就是把學生在公寓內頻繁出現的問題以管理學分的形式記錄下來。這項制度的實施,不僅使公寓管理人員有了一項管理學生的具體措施,更重要的是在學生德育方面呈現出良好的效果。
社會在不斷進步,高等教育在繼續改革之中,由于新變化和新問題在學生公寓管理運行機制的轉換過程中會不斷出現,民族地區高校公寓管理工作是一個長期復雜的工程,它需要社會、學校、家長和學生的共同努力。
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篇7
[關鍵詞] 系統生物學;基因組學;蛋白質組學;計算生物學
近代生物學研究主要是以分子生物學和細胞生物學研究為主。研究方法皆采用典型的還原論方法。目前為止,還原論的研究已經取得了大量的成就,在細胞甚至在分子層次對生物體都有了很具體的了解,但對生物體整體的行為卻很難給出系統、圓滿的解釋。生物科學還停留在實驗科學的階段,沒有形成一套完整的理論來描述生物體如何在整體上實現其功能行為,這實際上是還停留在牛頓力學思想體系的簡單系統的研究階段。但是生物體系統具有紛繁的復雜性[1,2]。盡管對一個復雜的生物系統來說,研究基因和蛋白質是非常重要的,而且它將是我們系統生物學的基礎,但是僅僅這些尚不能充分揭示一個生物系統的全部信息。這種研究結果只限于解釋生物系統的微觀或局部現象,并不能解釋系統整體整合功能的來源,不能充分揭示一個生物系統的信息,且忽略了系統中各個層面的交互、支持、整合等作用,限制了生物學研究的發展。在這種現狀下,20世紀末人類基因組計劃完成后,生物學領域的科學家都在考慮一個問題:未來生物學研究的方向在哪里?為此學術界也不乏辯論。得出的共識是:生物學的發展未來主要面對如下問題:(1)如何弄清楚單一生物反應網絡,包括反應分子之間的關系、反應方式等;(2)如何研究生物反應網絡之間的關系,包括量化生物學反應及生物反應網絡;(3)如何利用計算機信息及生物工程技術進行生物反應,生物反應網絡,乃至器官及生物體的重建。
早在1969年,Bertalanfy LV就提出了一般系統理論(general systems theory),他在文章中指出生物體是一個開放系統,對其組成及生物學功能的深入研究最終需要借助于計算機和工程學等其他分支學科才能完成[3]。1999年,由Leroy Hood創立的系統生物學(systems biology)則是在以還原論為主流的現代生物學中反其道而行之,把這種以整體為研究對象的概念重新提出。他給系統生物學賦予了這樣的定義,系統生物學(systems biology)是研究一個生物系統中所有組成成分(基因、mRNA、蛋白質等)的構成,以及在特定條件下這些組分間的相互關系的學科。換言之,以往的實驗生物學僅關心基因和蛋白質的個案,而系統生物學則要研究所有的基因、所有的蛋白質、組分間的所有相互關系。顯然,系統生物學是以整體性研究為特征的一種大科學,是生物學領域革命性的方法論。以胡德的觀點,基因、蛋白質以及環境之間不同層次的交互作用共同架構了整個系統的完整功能。因此,用系統的方法來理解一個生物系統應當成為并正在成為生物學研究方法的主流。利用系統的方法對其進行解析,綜合分析觀察實驗的數據來進行系統分析。具體通過建立一定的數學模型,并利用其對真實生物系統進行預測來驗證模型的有效性,從而揭示出生物體系所蘊涵的奧秘,這正是生物學研究方法的關鍵所在。
1 系統生物學的主要研究內容
系統生物學主要研究實體系統(如生物個體、器官、組織和細胞)的建模與仿真、生化代謝途徑的動態分析、各種信號轉導途徑的相互作用、基因調控網絡以及疾病機制等[4,5]。
系統生物學的首要任務是對系統狀態和結構進行描述,即致力于對系統的分析與模式識別,包括對系統的元素與系統所處環境的定義,以及對系統元素之間的相互作用關系和環境與系統之間的相互作用的深入分析。具體如生物反應中反應成分之間的量的關系,空間位置,時間次序,反應成分之間的因果關系,特別是反饋調節和變量控制等有關整個反應體系的問題等。其次要對系統的演化進行動態分析,包括對系統的穩態特征、分岔行為、相圖等的分析。掌握了系統的基本演化機制,使系統具有目標性和可操作性,使之按照我們所期望的方向演化,也有助于我們重新構建或修復系統,為組織工程學的組織設計提供指導。另外,系統科學對生物系統狀態的描述是分層次的,對不同層次進行的描述可能是完全不同的;系統科學對系統演化機制的分析更強調整體與局部的關系,要分析子系統之間的作用如何形成系統整體的表現、功能,而且對系統整體的每一行為都要找出其與微觀層次的聯系。
系統生物學的研究包括兩方面的內容。首先是實驗數據的取得,這主要包括提供生物數據的各種組學技術平臺,其次是利用計算生物學建立生物模型。因此科學家把系統生物學分為“濕”的實驗部分(實驗室內的研究)和“干”的實驗部分(計算機模擬和理論分析)。“濕”、“干”實驗的完美整合才是真正的系統生物學。
系統生物學的技術平臺主要為各種組學研究。這些高通量的組學實驗構成了系統生物學的技術平臺。提供建立模型所需的數據,并辨識出系統的結構。其中包括基因組學、轉錄組學、蛋白質組學、代謝組學、相互作用組學和表型組學計算生物學通過建模和理論探索。可以為生物系統的闡明和定量預測提供強有力的基礎。計算生物學包括數據開采和模擬分析。數據開采是從各實驗平臺產生的大量數據和信息中抽取隱含其內的規律并形成假說。模擬分析是用計算機驗證所形成的假說,并對擬進行的體內、體外生物學實驗進行預測,最終形成可用于各種生物學研究和預測的虛擬系統。計算生物學涉及一些新的數學原理和運算規則,需要物理和數學來研究生物學的最基本的原理,也需要計算科學、信息學、工程學等進行生物工程重建和生物信息傳遞的研究。
2 系統生物學的研究思路及特點
系統生物學識別目標生物系統中的各種因素,然后構架一個系統模型,在其中賦予這個生物系統能動性。在此模型中研究細胞、組織、器官和生物體整體水平,研究結構和功能各異的各種分子及其相互作用,并通過計算生物學來定量描述和預測生物功能、表型和行為。系統生物學最大的特點即整合。這里的整合主要包括三重含義。首先,把系統內不同性質的構成要素(DNA、mRNA、蛋白質、生物小分子等)整合在一起進行研究;其次,對于多細胞生物,系統生物學要實現從基因到細胞、到器官、到組織甚至是個體的各個層次的整合。第三,研究思路和方法的整合。經典的分子生物學研究是一種垂直型的研究,即采用多種手段研究個別的基因和蛋白質。而基因組學、蛋白質組學和其他各種“組學”則是水平型研究,即以單一的手段同時研究成千上萬個基因或蛋白質。而系統生物學的特點,則是要把水平型研究和垂直型研究整合起來,成為一種“三維”的研究[6]。
3 系統生物學的研究方法
系統生物學最重要的研究手段是干涉(perturbation)。系統生物學的發展正是由于對生物系統的干擾手段不斷進步促成的。干涉主要分為從上到下(top-down)或從下到上(bottom-up)兩種。從上到下,即由外至里,主要指在系統內添加新的元素,觀察系統變化。例如,在系統中增加一個新的分子以阻斷某一反應通路。而從下到上,即由內到外,主要是改變系統內部結構的某些特征,從而改變整個系統,如利用基因敲除,改變在信號傳導通路中起重要作用的蛋白質的轉錄和翻譯水平[7]。
目前國際上系統生物學的研究方法根據所使用研究工具的不同可分為兩類:一類是實驗性方法,一類是數學建模方法。實驗性方法主要是通過進行控制性的反復實驗來理解系統[8,9]。首先明確要研究的系統以及所關注的系統現象或功能,鑒別系統中的所有主要元素,如DNA、mRNA、蛋白質等,并收集所有可用的實驗數據,建立一個描述性的初級模型(比如圖形的),用以解釋系統是如何通過這些元素及其之間的相互作用實現自身功能的。其次在控制其他條件不變的情況下,干擾系統中的某個元素,由此得到這種干擾情況下系統各種層次水平的一些數據,同時收集系統狀態隨時變化的數據,整合這些數據并與初級模型進行比較,對模型與實際之間的不符之處通過提出各種假設來進行解釋,同時修正模型。再設計不同的干擾,重復上面的步驟,直到實驗數據與模型相一致為止。
數學建模[10,11]方法在根據系統內在機制對系統建立動力學模型,來定量描述系統各元素之間的相互作用,進而預測系統的動態演化結果。首先選定要研究的系統,確定描述系統狀態的主要變量,以及系統內部和外部環境中所有影響這些變量的重要因素。然后深入分析這些因素與狀態變量之間的因果關系,以及變量之間的相互作用方式,建立狀態變量的動態演化模型。再利用數學工具對模型進行求解或者定性定量分析,充分挖掘數學模型所反映系統的動態演化性質,給出可能的演化結果,從而對系統行為進行預測。
4 當代系統生物學研究熱點
基因表達、基因轉換開關、信號轉導途徑,以及系統出現疾病的機制分析等四個方面是目前系統生物學研究的主要陣地。
基因組醫學(genomic medicine)是以人類基因組為基礎的生命科學和臨床醫學的革命。生命科學和臨床醫學結合,將人類基因組研究成果轉化應用到臨床實踐中,是后基因組時代最重要的研究方向之一。人類基因組計劃從完成和多種疾病相關的基因研究發現,迅速進入到蛋白質組學、染色體組和人類疾病基因的研究,通過單基因或復雜多基因疾病的相關基因研究和疾病易感因素分析,達到揭示基因與疾病的關系之目的;遺傳背景與環境因素綜合作用對疾病發生發展的影響;為疾病的診斷、預防和治療、預后和風險預測提供依據。基因組醫學將大大提高我們對健康和疾病狀態的分子基礎的認識,增強研制有效干預方法的能力。
后基因組(post-genome)的交叉學科研究是目前生命科學研究的前沿。交叉學科是一個新的研究領域,范圍非常廣闊,如基因組、蛋白質組、轉錄組等等,從而出現許多新的交叉學科。
細胞信號轉導(signal transduction)的研究是當前細胞生命活動研究的重要課題。細胞信號轉導蛋白質組學是功能蛋白質組學的重要組成部分。系統地研究多條信號轉導通路中蛋白質及蛋白質間相互關系及其作用規律,細胞信號轉導通路網絡化,其作用模式、通路、功能機制、調控多樣化,細胞信號轉導結構、功能、途徑的異常在癌癥、心血管疾病、糖尿病和大多數疾病中起重要作用。對細胞信號轉導機制的了解,已成為創新藥物、防病治病的關鍵。細胞信號轉導不是一門單一學科,而是多種學科,如細胞學、生物化學、生物物理學和藥理學等多學科的交叉學科。
5 現階段系統生物學存在的問題
目前的系統生物學研究還只是初步使用動力學建模方法來定量描述系統的動態演化行為,這種方法對簡單巨系統是適用的,但是在運用到復雜適應性系統時就會表現出很多的局限性,有很多問題就不能解決。生物體系統的復雜程度超乎我們的想象,現階段不宜研究整個生物體系統,可以從研究“小系統”(生物體中具有一定功能、相對獨立的部分,將其看成一個“系統”)開始,當然如何正確地分析這個小系統本身也不是件易事。
5.1現有技術水平的限制
著眼于整體的系統生物學對技術、儀器的依賴性大大超過傳統的分子生物學。高通量、大規模的基因組及蛋白質組等的發展都是建立于新技術、新儀器出現基礎之上。就目前的技術水平來講,距系統生物學所要求達到的理想水平還相差很遠。由于技術發展的不均衡造成了系統中各個水平上的研究不均衡。基因組和基因表達方面的研究已經比較成熟,而在其他水平如蛋白質、小分子代謝物等的研究仍處于起步階段。各種蛋白質在數量上的巨大差異是全面分析低豐度蛋白質的一大障礙。而低豐度蛋白往往是最重要的生物調節分子,如何加強對低豐度蛋白的高通量研究,將是對蛋白質組應用前景的重要保障。同樣,如何研究系統內存在的非遺傳性分子即細胞中存在的成百上千的獨立的代謝底物及其他各種類型的大小分子,它們在基因表達、酶的構象形成等方面有著重要作用。建立適當的方法來系統檢測這些分子的變化是系統生物學能否發展的關鍵。
5.2分析水平的限制
系統的復雜性決定了全面分析的復雜性。人類基因組計劃的實施提供了龐大的信息資源,已讓人眼花繚亂,而對于較核苷酸復雜得多的蛋白質及代謝物等的分析將是更大的挑戰。如何系統而詳盡地為公共數據庫中的信息加上注解,對這些復雜數據進行儲存和分析將成為系統生物學發展的瓶頸。
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篇8
然而,生命的機制像是一種構件眾多而構造復雜的偶合反應鏈系統,如果不能找到對其核心的基因組行之有效的分析技術,科學家們的諸多探索努力也不過零敲碎打、徒勞無功。
如何取得突破?福州大學生物科學與工程學院特聘教授蔡偉文創立福州大學應用基因組學研究所,在攻克世界公認的比較基因組雜交芯片技術后,繼續帶領團隊,在基因研究這片神秘的天地努力探索。
求學
上世紀80年代,蔡偉文進入中山大學化學系。在那個以陳景潤為科學偶像的火熱年代,更多“天之驕子”愿意選擇數學、物理專業。在老師的勸阻中仍然堅定地選擇了化學系,是這個高分考生做出的第一個在人們意料之外的決定。“當時我說不愿意轉到物理系,因為不喜歡隨大流,如果千軍萬馬都去做一件事情,那么也不一定有很多機會。”這話一出口,周圍人就開始意識到,這個早慧又內斂的廣東青年,藏著顆做大事的雄心。
1987年,蔡偉文研究生畢業后到華南理工大學,擔任化學教師。用他的話來說,這是一段相對沉悶的時光,“不知道往哪兒走。一方面我看到的社會還很落后,很多人需要知識與技術。比如鄉鎮企業大多是農民辦起來的,他們碰到很多技術問題,知識的匱乏會讓人們面對非常簡單的問題束手無策。另一方面,當時的研究體系還沒有深入到為中小企業服務的程度。”在學校里,蔡偉文是沒有條件做科研的,但他又心有不甘,于是他從工資里面拿錢買試劑做試驗。“一個月工資加補助100多塊錢,勉強支撐”。
留學政策稍微松動了一點,蔡偉文就在講臺上“出走”了,步履匆忙又曲折,但是難以撼動,也就是在此時,他做出了第二個“出格”的專業選擇:“要去美國留學,我就在想要做什么呢?比我早出去幾年的同行,都繼續研究化學了,這個學科還是挺成熟的,但我還是想做一些新型研究,希望能有更廣闊的發展前景,收獲更大。”
憑著似乎與生俱來的科學敏感度,蔡偉文看到,生物技術未來將大有可為。“當時我對生物技術很感興趣,自己也做了一些基礎學習,感到能有所作為的機會比較多,但是由于我是化學背景,申請不到生物系,所以我就選了一所學校,它的化學系基本上研究生物相關方面的化學,比如蛋白質、核酸DNA這一類的研究。”
入行
1991年年初,蔡偉文獲得獎學金進入美國紐約大學,師從國際知名的基因組分析技術專家David Schwartz教授攻讀博士學位。“導師是專搞DNA研究的,當時就是核酸分析技術,這是分子生物學的一個核心的東西。我選擇他的實驗室時,很多人都勸我說專業不對口,但我還是去了,而且非常興奮,因為他搞的東西和別的化學研究是不一樣的。”這個在當時看來過于冒險的決定,讓他驚喜萬分。“像一位諾貝爾獎獲得者說的那樣,誰接觸到DNA研究都會發狂,因為太多的科研方向值得深入研究了。”
蔡偉文果然“發狂”了,僅僅半年時間,他就完成了博士階段的課題研究,此后不久,又創立了大分子DNA單分子限制性內切酶位點表面固定直接定位方法。這種方法的成功展示確立了DNA單分子物理定位方法的可行性,他的研究成果很快為紐約大學帶來了校史上最大一筆工業界研究資助――約1500萬美元。
“我的導師原來是搞電泳研究的,他發明了一種技術,就是脈沖電泳。以前電泳里是通過穩壓電壓直流跑,但他改用交替脈沖電流來跑膠,可讓以前無法分離的大片段的DNA分離開。說得形象一點,DNA分子就像劉翔跨欄一樣,凝膠就像是欄,大的跳得慢,小的跳得快,這樣就能夠分開。但是其中有一個問題懸而未決,就是我們的技術不能分離很大的東西,比如很大的核酸,這好比都在高速路上,沒什么欄桿要跨,小車跟大卡車速度其實都差不多。所以,我的導師發明了一個技術,把它脈沖一下,我讓它跑停、跑停再加速,大的肯定加速就慢,小的就加速快,將分子拉開。”蔡偉文提到,這項技術非常有用,解決了傳統技術不能解決的很多問題,但是DNA分子為什么能夠分開呢?導師給他布置了“作業”,成了他的博士論文題目。為了完成研究,蔡偉文決定模仿導師的做法,把整個過程錄下來,把機理展示給人看。當時覺得很難,但事實上,他只用了半年時間,就基本上把過程拍得一清二楚了。
攻克了博士課題,蔡文偉有了更多的空閑時間,實驗室里的其他同事正糾結于大分子DNA內切酶切點定位研究。自從1959年美國物理學家費曼在演說中提到,“倘若我們能按意愿操縱一個個原子,將會出現什么奇跡?”操縱單個分子、單個原子就一直是科學家們追求的目標,導師的整個實驗室也都圍繞著相關課題進行研究,眼看著不少同事耗費了大量時間一無所獲,蔡偉文決定另辟蹊徑,“想把內切酶定位放置在DNA分子鏈上后做物理圖譜,是比較理想化了,一個小時才盯住看一個分子,基因組大概有兩三萬個片斷,什么時候能把圖譜都做出來。我們不過是要那個信息,完全可以切完以后再去看,不需要將整個酶切過程錄像”。
“我也花了些時間研究DNA怎么粘,不粘DNA怎么把它固定,這個環節還不算難,難點在于,你要把DNA分子拉直并固定在表面上,同時酶還能把它切開。沒人這樣做過,我也不知道這樣行不行。”
又是半年廢寢忘食的反復試驗,內切酶弄不開,切不掉,跟死在上面一樣。蔡偉文耗盡了心力,終于發現,如果有足夠的時間,這種思路是完全可行的。大分子DNA單分子限制性內切酶位點表面固定直接定位方法一旦取得突破,整個實驗室就活起來了,論文迅速發表,資金投入進來,目前這項研究成果已經應用到儀器上,邁入了商業化軌道。
立業
杰出的科研成績,讓蔡偉文順利拿到了博士學位。他又一次走到了專業選擇的十字路口。
現實又堅硬的社會生態,讓他更清晰地看到了美國城市的叢林法則,“工作崗位并不是一成不變的,競爭性很強,流動性很大,整個社會都在一個不斷優化組合的狀態中。所以我就想,做什么才是最有發展前景的”。
基因芯片很快吸引了他的注意力。此時,隨著分子生物學相關學科的迅猛發展,越來越多的動植物、微生物基因組序列得以測定,基因序列數據正在以前所未有的速度迅速增長。建立新型雜交和測序方法以對大量的遺傳信息進行高效、快速的檢測、分析就顯得越來越重要。
而基因芯片的檢測原理是核酸雜交方法的微型化,通過與一組已知序列的核酸探針雜交進行核酸序列檢定的方法,在一塊基片表面固定了序列已知的靶核苷酸的探針。當溶液中帶有熒光標記的核酸序列,與基因芯片上對應位置的核酸探針產生互補匹配時,通過確定熒光強度,獲得樣本中待檢序列完全互補的探針序列的數量。蔡偉文介紹說,“我感到它特別適合我的研究背景,因為幾年來,我就是在看DNA怎么固定在表面上,而做基因芯片的核心技術就是這樣的。比對了一些已經發表的論文,我感到他們的的核心技術和我們的設想相比,有很大差距,所以就更加有信心了”。
1996年年底,蔡偉文獲得耶魯大學管理的Jane Coffin Childs紀念基金資助,并進入美國貝勒醫學院分子與人類遺傳系,師從國際知名的轉基因技術專家Allan Bradley教授從事博士后研究。博士后研究期間,他順利開發出了獨特的生物芯片制備方法并獲得專利,徹底解決了當時基因芯片技術應用中困擾學術界的非特異性表面熒光背景問題。不久之后,在關鍵技術的基礎上,蔡偉文成功開發出實用的比較基因組雜交芯片技術,成為世界上第一個“吃螃蟹”的人。與此同時,他提出一種了創新的大基因組高效測序策略,并在貝勒醫學院的人類基因組測序中心得到實施,用于多個基因組的測序項目中。
提及技術突破,蔡偉文中肯地說:“專門想搞技術為生的人非常少,原因有兩個:第一,技術研究難度大;第二,發表東西十分緩慢,放在當下功利化的評價系統里面,它產出不是很高。我們做技術又經常遇到細節問題,卡在一個環節上,就很難推進,但是,如果想做前沿研究就意味著很多東西得從頭做起。咱們中國古話說,工欲善其事,必先利其器。傳統技術3年才能做到的事情,利用新技術可能我們幾個星期就可以完成了,甚至能突破以前沒法做到的事。”
同樣是在2000年,蔡偉文被貝勒醫學院分子與人類遺傳系破格提升為終身教職線助理教授并兼任貝勒醫學院的人類基因組測序中心助理教授,開始主持獨立的實驗室,圍繞獨創的比較基因組雜交芯片技術平臺進行規模化技術開發和應用研究。這個實驗室是全球唯一同時擁有覆蓋人和小鼠的全基因組BAC克隆芯片的實驗室。源于同一技術優勢,蔡偉文的實驗室最先觀察到人類和小鼠的基因組中普遍存在的大片段DNA拷貝數變化的現象。目前對這一現象的研究已成為基因組學研究的一大熱門方向。
豐碩的研究成果,讓蔡偉文成為是國際公認的比較基因組雜交芯片技術的先驅者之一;兩度任加拿大重大基因組項目評審專家;曾主持和參與近十項由美國NIH、NCI、能源部和宇航局資助的研究項目;在權威國際學術雜志發表48篇具有重要創見的學術論文,已獲得6項美國授權專利,待授權專利多項。
拓路
2011年,蔡偉文受聘為福州大學生物科學與工程學院特聘教授,創立福州大學應用基因組學研究所,主要研究方向是將新一代DNA芯片技術和新的DNA測序技術相結合,對臨床重大難題,如多種癌癥和出生缺陷的基因缺陷特征進行廣泛和深入研究,并致力于將現在國際上的前沿研究成果推向臨床應用。為了加速度搭建國內的科研平臺,他又做了一件史無前例的事情,花了數量可觀的美金將美國實驗室的整套設備自費買出來,以整體平移的方式置入福州大學。
提及這個細節,他說:“我回國的想法很簡單,首先,我的技術在出生缺陷的產前篩查方面有比較好的應用前景。優生優育是我們國家的一個政策,但說實話,現在并沒有什么特別好的技術。我在研究技術應用的時候,所有的環節都是考慮中國如何使用而設定的,如果技術推出去,首先希望造福自己的同胞。”除此之外,蔡偉文還對出生缺陷的相關基因研究十分感興趣。在這一方面,國內也可以找到不少罕見的病例。
篇9
在疾病基因組的研究中,為了尋找差異表達的疾病相關基因或蛋白質,除了采用傳統的分子生物學方法,如差減雜交[1]、抑制性差減雜交[2]、差異顯示PCR法[3]及基因表達串聯分析技術(serialanalysisofgeneexpression,SAGE)[4]外,還可采用蛋白質組學的方法,即從蛋白質入手尋找新的或疾病相關基因或蛋白質。基因和蛋白質間并沒有一一對應的關系,有mRNA,不一定能表達為有功能的蛋白質。但是,基因要表現其功能,一定要通過相應的蛋白質。所以,研究基因,特別是疾病相關基因,可從研究其表達蛋白質的結構或功能入手。常見的幾種研究差異表達蛋白的蛋白質組學方法包括蛋白芯片技術、雙向電泳技術、多維液相色譜技術以及它們和質譜鑒定的有機結合。
1•1蛋白質芯片技術
繼基因芯片以后,蛋白質芯片技術逐漸發展起來。基因芯片又叫DNA芯片,是以DN段為材料的,而蛋白質芯片以蛋白質或多肽為材料。利用蛋白芯片技術能同時從微量的樣品中檢測成千上萬個蛋白質或多肽,用于分析差異表達的蛋白質及藥物靶標的鑒定,所以,蛋白質芯片在藥物基因組學的研究中發揮著極為重要的作用。眾所周知,蛋白質不如核酸穩定,在蛋白質樣品的處理中將會遇到很多困難,對蛋白質芯片的操作將比對基因芯片的操作要求更為嚴格。從基因組測序知道,僅有約30000~35000個基因維持人體正常的生理作用[5],由于RNA編輯及翻譯后修飾等因素,使得人體細胞的總蛋白質數目(蛋白質組)遠遠超過有活性的基因數目。因此,能同時檢測成千上萬蛋白質的蛋白質芯片技術,是唯一可用來有效研究人體蛋白質組的方法。目前,主要將蛋白芯片和表面增強的激光解吸離子化質譜技術(SELDI-MS)相結合尋找差異表達的蛋白質。其原理是將不同生理狀態的樣品(培養的細胞或組織樣品)和同一蛋白芯片結合,洗去未結合的蛋白質,然后用SELDI-MS分析結合的蛋白質。一般來說,每種芯片可特異地結合某一細胞特定的蛋白質。具體的操作方法隨不同廠家生產的蛋白芯片不同而異。LiX及其同事[6]將小鼠MRL的耳朵穿刺,觀察耳朵上傷口愈合過程中蛋白質表達的變化情況,用蛋白芯片分析的結果表明,分子量為23•56ku的蛋白在傷口愈合過程中表達量大幅度增加,加速了傷口的愈合。盡管蛋白質芯片技術正逐漸得到廣泛應用,但在應用于尋找差異表達蛋白時也有局限性:1)待檢的低豐度蛋白往往被高豐度蛋白所掩蓋而不能檢測出來,2)蛋白質芯片系統對檢測小分子量的蛋白有效,檢測范圍為10~30ku,但是10~30ku的蛋白只是占總蛋白的一小部分。
1•2多維分離技術
對于復雜的蛋白質樣品,比如特定組織或細胞中的所有蛋白質(蛋白質組),僅靠某一分離原理將它們分開是不可能的,而要利用蛋白質的不同性質將它們分離開,由此而發展起來的分離技術叫多維分離技術(multidimensionalseparation)。目前主要采用的是二維分離技術,因為對于大多數蛋白質的分離,采用蛋白質間某兩個性質的不同,利用二維分離技術已足夠了。其中,雙向電泳技術和二維液相色譜以及它們和質譜的聯用,已成為當今蛋白質組學研究的有力工具。
1•2•1雙向電泳技術:雙向電泳(two-dimensionalgelelectrophoresis,2-DE)技術是80年展起來的一種有效的二維分離技術。其原理是基于不同蛋白質的等電點和分子量不同的特性,第一相是等電聚焦電泳,第二相是SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)。很多實驗室利用不同的雙向電泳技術建立了特定組織或細胞的雙向電泳數據庫(2DPAGE),以供不同的實驗室檢索和比較雙向電泳圖譜。SWISS-2DPAGE是一個經注釋過的雙向電泳公共檢索數據庫,其格式和SWISS-PROT蛋白序列數據庫類似。在SWISS-2DPAGE數據庫中包括蛋白質的雙向電泳圖譜(其中標明了蛋白質的具置)、建立圖譜的具體方法和程序、以及相關的病理和生理數據。關于蛋白質的雙向電泳數據可通過如下服務器進行檢索:expasy•hcuge•ch/。在功能基因組時代,雙向電泳技術除了用于分離復雜的蛋白樣品,建立雙向電泳數據庫外,主要用于尋找不同組織或細胞中差異表達的蛋白質,以進行疾病相關蛋白或基因的研究。先用pH3-10的IPG膠條,對疾病組織和正常組織進行雙向電泳分離,然后利用計算機軟件對所產生的2-DE圖譜進行分析,找出差異表達的蛋白。
如果想得到更為詳細的2-DE圖譜,可用pH4-7或pH6-9的膠條,甚至只有一個pH單位的窄pH范圍的膠條,從而使分辨率大大提高。將找到的差異表達蛋白斑點從膠上切下來,經酶消化(常用胰蛋白酶),通過質譜(MS)或串聯質譜(MS/MS)測定和數據庫搜索,鑒定出所差異表達蛋白。然而,雙向電泳技術有許多局限性,由于樣品處理的差別、翻譯后修飾、人為修飾等導致同一基因表達的蛋白質遷移到不同的位置;另外,不同的蛋白也會遷移到同一斑點,出現共遷移現象,從而使得用2-DE進行定性和定量分析變得相當復雜。而且,對于低豐度和低拷貝數蛋白的檢測也相當困難。雙向電泳要求操作者熟練掌握電泳、染色及軟件分析技術,整個實驗過程中要穿實驗服,戴手套,盡量避免角蛋白等污染,才能得到較好的重復性。為了改進雙向電泳的重復性和靈敏度,最近發展了一種熒光染料標記的雙向電泳技術即凝膠內差別電泳(differentialin-gelelec-trophoresis,DIGE)[7]。將樣品和對照品分別用1-(5-羧戊基)-1′-丙基靛碳氰鹵化物(Cy3)N-羥基琥珀酸酯[1-(5-carboxypentyl)-1′-propylindocarbocyaninehalinge(Cy3)N-hydroxy-succinimidylester]和1-(5-羧戊基)-1′-甲基靛碳氰鹵化物(Cy5)N-羥基琥珀酸酯[1-(5-carboxypentyl)-1′-methylindocarbocyaninehalinge(Cy5)N-hydroxy-succinimidylester]標記。在DIGE時,由于樣品和對照在同一膠內分離,使用相同的內標,避免了使用不同凝膠時在操作上的偶然性和不平行性,可以準確檢測出兩個不同樣品蛋白表達上的差別,消除膠與膠之間的差異,保證統計上的可靠性及操作上的重復性。熒光標記較其他染色方法靈敏度更高。與常規的雙向電泳技術比較,DIGE更加簡單,勞動強度大大降低,效率大大提高。
1•2•2多維液相色譜-質譜技術:液質聯用質譜儀用于小分子和大分子的分離和鑒定是一項常規而重要的技術,將液相色譜和質譜用于蛋白質組的研究,尤其是差異表達蛋白質組的研究,是最近才發展起來的。目前,利用多維液相色譜-質譜進行差異表達蛋白的研究,通常要借助于同位素標記技術,也即是下面所述的ICAT技術。ICAT技術是指采用同位素標記多肽或蛋白質的親和標簽技術(isotopecoded-affinitytags,ICAT),可以較準確的鑒定出不同狀態細胞或組織中差異表達的蛋白質。目前的ICAT試劑,大多是用來標記磷酸化蛋白的[8]。對于酵母和細菌細胞,可在培養基中加入同位素進行標記。另外,在蛋白酶解的過程中,可采用18O對蛋白樣品的片段進行標記,而對照品不用同位素標記。當使用胰酶、Glu-C或Lys-C等蛋白酶時,可分別引入2個18O到正在被酶解的肽中。現在流行的市售ICAT試劑由美國華盛頓大學GygiSP教授[9]等人首先報道。此ICAT試劑的結構包括三個部分:生物素親和標簽,用于分離ICAT標記的多肽;中部的連接子,使引入的同位素更穩定;反應活性基團,可和半胱氨酸的巰基發生特異性反應。此試劑以兩種形式存在,重試劑(含同位素氘)和輕試劑(不含同位素),前者的質量數比后者多8。利用ICAT試劑標記蛋白,尋找差異表達蛋白質的原理是:當樣品和對照分別用重試劑和輕試劑標記后,將兩樣品混合,酶解,過鏈親和素柱,使ICAT標記的肽片段吸附在鏈親和素柱上。將ICAT標記的肽洗脫下來,經液相色譜-質譜分析。樣品和其對照表達量的差別可用質譜峰的強度(面積)進行定量。將所得的差別峰經進一步的串聯質譜分析,數據庫搜索,從而鑒定出相應的差異表達蛋白質,并進行進一步的功能鑒定,如Westernblot等。用這種ICAT試劑尋找差異表達蛋白的缺點是只對含半胱氨酸殘基的蛋白質有效,而不能測定其它的蛋白質和多肽。
2疾病診斷與藥物開發
蛋白質組學方法除了在基礎醫學研究中用于尋找差異表達蛋白質,進而找出疾病相關蛋白質外,在疾病基因組學與藥物基因組學的研究中還具有以下幾個方面的作用。
2•1鑒定和疾病相關的生物標記分子
蛋白質組學方法在基礎醫學研究中的優點在于,可以高通量的方式篩選和鑒定和疾病相關的生物標記分子,用于臨床診斷。HeineG[10]等人利用腦脊液作材料,經過雙向電泳分離后的蛋白斑點,用液相色譜-質譜分離鑒定,得到了腦脊液的高分辨率肽譜。因腦脊液的肽中包括許多激素、細胞因子和生長因子,在生物體中起著關鍵作用,它們以多種方式反映機體體內平衡中和疾病相關的變化,如果能從這些肽中鑒定出疾病相關的標記分子,將可從肽水平上調查中樞神經系統相關疾病,因而是一種疾病診斷和治療的新方法。KuererHM[11]等人利用高通量的雙向電泳技術,分析乳腺管流體(breastductalfluid)中生化和細胞成分,以監測乳腺癌的發生和進展情況。BrunagelG[12]等人則根據核基質蛋白和結腸癌的相關性,利用雙向電泳技術鑒定病人的肝樣品中是否有核基質蛋白,從而判斷結腸癌病人是否發生肝轉移,以此作為結腸癌肝轉移的早期診斷。對于蛋白芯片技術,在基礎研究中常用于檢測蛋白質修飾、表征蛋白質相互作用、信號傳導以及酶動力學研究等。在臨床上,廣泛用于尋找疾病相關的生物標記分子和疾病診斷。WuW[13]等用SELDI-蛋白芯片技術鑒定了來自同一病人的兩種頭頸部鱗狀細胞癌細胞株HBSCC10A和VMSCC10B中蛋白的差異表達。結果發現,α-烯醇酶、annexin-Ⅰ和annex-in-Ⅱ是頭頸部鱗狀細胞癌發生和轉移的重要分子,以這些分子作為生物標記分子,用于頭頸部鱗狀細胞癌的臨床診斷。對于多維液相或毛細管液相色譜-質譜技術,由于可進行連續和微量檢測,在尋找疾病相關的生物標記分子方面具有超強的靈敏度。可進行大體積、低豐度蛋白的分析,如對血清樣品[14]和尿液[15]進行蛋白質組學的研究。
2•2藥物開發
因為蛋白質直接決定生物體處于健康或疾病狀態,所以,蛋白質可作為藥物設計和開發的藥靶。利用蛋白質組學方法研究健康或疾病生物體蛋白間的相互關系、疾病病理基礎、鑒定藥物成分、毒性和作用機理,從而改進藥效和藥物安全性。MujerCV[16]等利用雙向電泳和質譜技術,分析了布魯氏桿菌(Brucellamelitensis,BM)的蛋白質組。BM是一種細胞內兼性革蘭氏陰性桿菌,可引起人或動物的布魯氏熱(brucellosis)。此桿菌的一個屬中至少有6個種。利用雙向電泳和質譜技術,分析了BM致病株16M的蛋白表達模式,并鑒定了所有表達的蛋白質,對6種布魯氏桿菌減毒疫苗Rev1的蛋白圖譜進行了廣泛研究。從而為發展疫苗,鑒定致病島(patho-genicityisland),建立宿主專一性、進化相關性及疾病治療和藥物開發奠定了基礎。
2•3致病機理研究
用蛋白質組學方法研究疾病發生發展過程中某些蛋白或多肽水平的變化,從而了解疾病發生的機理,如對慢性髓性白血病(chronicmyeloidleukemia,CML)分子機理的研究[17]。此病為造血干細胞疾病,標記分子為Bcr-Abl蛋白酪氨酸激酶。讓全能的骨髓干細胞株(FDCP-Mix)有條件的表達Bcr-Abl蛋白酪氨酸激酶,從而使FDCP-Mix細胞株長期暴露于Bcr-Abl中,模擬CML疾病進程。用長期暴露和短期暴露進行對照,用MALDI-Tof質譜或LC-MS進行鑒定。分析結果表明,白三烯(Leukotriene)A4水解酶的表達上調,AnnexinⅥ、液泡ATP合成酶催化亞單位A及mortain的表達下調,表明這些分子在CML的發生中發揮重要作用。將蛋白質組學方法用于疾病機理研究的例子很多,這里不再贅述。
篇10
人類基因組計劃自20世紀90年代初開展以來,取得了許多重要的研究進展,獲得了包括人類、水稻、擬南芥等多種模式生物在內的基因組DNA的全序列[1-4],這對生命科學的發展具有劃時代的意義,生命科學從此進入了后基因組時代。
然而,這些令人振奮的進展也隨之產生了新問題,由基因編碼的蛋白質與基因本身不同,其在生物體內的表達和功能具有復雜的動態性、時空性,以及1個基因對應多個蛋白質,即mRNA與蛋白質之間并非簡單的一一對應關系,蛋白質的結構也不可能依靠DNA序列來解析。大量的新基因及蛋白質數據不斷涌現,就需要重新認識這些基因與其所編碼的蛋白質的結構及它們所執行的功能等,從而將各個蛋白質之間的上、下游關系和相互作用解釋清楚。此外,蛋白質在生物體合成之后,對于蛋白質翻譯后加工、修飾、蛋白質之間的相互作用、功能以及其運輸、在生物體的組織和細胞定位、蛋白質結構的形成、代謝途徑等都無法從基因組水平的研究上進行解釋。所以,直接在蛋白質水平上的研究對于深入剖析生物體的運行機制具有重要的意義[5]。
在這個研究背景下,1994年MarcWilkins在意大利的二維凝膠電泳(Two-dimensionalgelelectrophoresis,2-DE)會議上首次提出了蛋白質組(Proteome)的概念[6]。它是指生物體的全部蛋白質組成及其表達方式。蛋白質組研究目前雖然尚處于起始階段,但已經獲得了很多重要的研究成果。當今蛋白質組學的主要任務是不斷完善和更新蛋白質組研究技術和手段,大量進行蛋白質分析。在植物病理學的應用研究中,可以通過比較正常組織和疾病組織的蛋白質表達情況,鑒定出特異的病程相關蛋白質,而這些特異蛋白質也可以作標記來輔助選育抗病品種,從而將其應用于農業生產實踐[7]。
1蛋白質組學研究手段
目前,蛋白質組的研究內容主要分2個方面。
一方面,通過雙向電泳技術獲得正常(健康)生理條件下的生物體、組織或某些特定細胞的蛋白質組電泳圖譜,并將這些圖譜數據作為待檢測生物體、組織或某些特定細胞的參考電泳圖譜。另一方面則是比較在非正常(疾病)生理條件下生物體蛋白質組所發生的變化。如蛋白質表達量的變化、組織表達特異性的變化、蛋白質翻譯后修飾的變化以及在細胞或亞細胞水平上的定位變化等。通過對雙向電泳圖譜上具有顯著差異表達的蛋白質的分析鑒定,可以對編碼該蛋白質的基因進行研究,延伸對該基因功能及結構的了解,也可以為功能蛋白質組學的研究提供參考,甚至發現新的基因和蛋白質,完善已有基因組和蛋白質組數據庫等[8]。目前,蛋白質組學的主要研究技術包括3個方面,即包括蛋白質的分離、鑒定技術和生物信息學技術。
1.1蛋白質分離技術
雙向電泳技術作為目前蛋白質組學中應用最為廣泛的實驗技術,它具有實驗流程成熟、分辨率高、重復性好的特點,是一種成熟的蛋白質組學研究技術[9]。雙向電泳的基本原理是,根據所有蛋白質的等電點和分子量大小,進行2次電泳將其分離。雙向電泳的第一向是等電聚焦(Isoelectricfocusing,IEF),即按照蛋白質的等電點進行分離,分為固相化pH梯度等電聚焦和載體兩性電解質pH梯度等電聚焦2種,目前廣泛采用預制膠條進行固相化pH梯度等電聚焦[10]。第二向是SDS-聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE),即對蛋白質分子量的大小進行分離,一般采用垂直電泳或水平電泳。由于雙向電泳利用了蛋白質的兩個彼此不相關的而對蛋白質的性狀又極其重要性質對其進行有效分離,因此該方法具有較高的分辨率,一般能分辨出2000個左右蛋白質點,最高可以達到11000個蛋白質點的分辨率[11]。
近年來,隨著生命科學的不斷發展,越來越多的交叉學科和實驗技術也隨之出現,如一些新的蛋白質分離方法,親和色譜、多維色譜毛細管電泳等。這些新技術雖然不能完全代替雙向電泳技術,但可以在一定程度上彌補雙向電泳的一些不足。從目前的發展趨勢來看,液相色譜-質譜聯用已經成為發展較快的蛋白質組學分離技術之一,并越來越受到蛋白質組學研究者的關注。該技術最突出的優勢是對生物體蛋白質組進行分析時的歧視效應大大減小,該技術可以同時實現蛋白質的分離和鑒定的在線聯用,因此,液-質聯用技術的發展有利于蛋白質組研究向高通量化和自動化的方向發展[12]。
然而,雙向電泳技術作為最成熟的蛋白質組學研究方法,可以既快又全面地獲取生物體蛋白質組變化的宏觀信息,同時也可以較好地與后續的分析方法串聯,從而有效地進行微觀分析,并且該方法有很好的分離能力,分辨率較高,還具有一定的高通量優勢[13],因此,目前雙向電泳技術仍然是蛋白質組學的核心技術之一。
1.2質譜技術
利用質譜技術對已通過雙向電泳等技術分離的蛋白質進行鑒定是蛋白質組學研究中的關鍵步驟。20世紀80年代末,日本科學家田中耕一和美國科學家JohnBFenn分別開發出基質輔助激光解吸電離技術(matrixassistedlaserdesorptionionization,MALDI)[14]和電噴霧電離(electrosprayionization,ESI)[15]2種軟電離技術,推動了生物質譜(Bio-MS)的發展,使傳統的主要應用于微觀物質研究的質譜技術的應用性發生了巨大的變革[13]。MALDI,ESI-MS等技術的出現促使雙向電泳向與質譜兼容的方向發展,也推動了質譜儀的核心裝置即質量分析器的改進,使生物質譜技術更有效地應用于蛋白質組的研究領域。用于蛋白質組研究的質譜分析儀有飛行時間、四極離子阱、傅立葉變換離子回旋共振、四極桿等幾種選擇[13]。生物質譜主要通過對蛋白質、多肽等的質量測定以及肽質量指紋圖譜測定和氨基酸序列測定,對雙向電泳技術分離的蛋白質點的定量蛋白質組進行分析、鑒定、蛋白質的翻譯后加工、修飾以及蛋白質相互作用等研究。
目前,生物質譜被認為是高通量、高效進行蛋白質鑒定的首選工具之一,它與很多分離方法進行了有機的結合,并得到了廣泛的應用,如與雙向電泳、CE、多維色譜的聯用或質譜本身的聯用等,是復雜蛋白質樣品分離分析時不可替代的方法。但在目前的應用中,該方法還存在一些技術上的瑕疵,如質譜的定量問題等。另外,近年來熒光雙向差異凝膠電泳技術、激光捕獲微切割技術(lasercapturemicrodissection,LCM)、表面增強激光解吸電離-飛行時間-質譜(surface-enhancedlaserdesorptionionizationtime-of-flightmassspectro-metry,SELDI-TOF-MS)和穩定同位素特征標簽生物質譜技術等也得到了較快的發展和廣泛的應用[16]。相信隨著生物質譜和相關技術的不斷完善和改進,這些方法必將會在蛋白質組學的研究中更好地發揮作用,不斷滿足高效、高通量和自動化鑒定、篩選蛋白質的需求。
1.3生物信息學
生物信息學是近幾年發展起來的一門新興的交叉學科,它由生物技術與計算機科學技術以及應用數學學科等有機組成。它通過對蛋白質組研究采用的試驗方法(如雙向電泳、質譜分析、色譜分析、酵母雙雜交、蛋白質微量測序等)所獲得的試驗圖譜、序列等數據進行統計、檢索、分析等,以揭示這些數據中所蘊含的生物學意義,從而解釋一些有規律的生命現象[17]。生物信息學在蛋白質組學中的的研究內容主要包括:大規模蛋白質組學試驗數據的獲得,將試驗數據經過軟件處理成具有生物學意義的試驗結果,以及對試驗結果分析、解釋,最后將獲得的信息進行以及對上述過程的管理等。
蛋白質數據庫不僅標志著蛋白質組學的研究水平,也是蛋白質組學研究的基礎。目前,蛋白質結構數據庫主要是美國國家實驗室的PDB(ProteinDataBank),蛋白質序列數據庫主要是瑞士日內瓦大學的SWISS-PROT[18]。生物信息學技術的快速發展已為蛋白質組學研究提供了許多高效、便利的分析軟件,尤其是蛋白質質譜鑒定軟件和算法發展迅速,最近發展了一種分析技術,可以直接搜尋基因組數據庫,對質譜數據進行基因注釋和判斷復雜的拼接方式,因此,生物信息學的進展為蛋白質組學、基因組學、生物芯片技術等生命科學的前沿領域的發展起了較大的推動作用[19]。可以預測,隨著生物質譜技術在蛋白質組學研究中的更大規模的應用,規模化質譜分析會產生海量的數據,這將會有效促使更多更完善的數據庫系統的建立[20]。
2蛋白質組學在植物病理學上的運用
植物蛋白質組學研究隨著擬南芥和水稻等模式植物的基因組序列公布后逐漸活躍起來。植物抗病機制及抗病性研究仍是當今植物病理學和植物抗病育種研究的重要領域之一[21]。自然界中生長的植物時刻處于各種微生物的包圍環境之中,其中絕大多數植物不被微生物所侵染,表現出抗病性,并在體內產生相應的病原物相關蛋白質(pathogenesis-relaedproteins,PR蛋白)來抵御微生物的入侵[22]。當病原菌侵染植物后,植物與病原物之間的相互作用是一個復雜動態過程,植物與病原物的識別、互作在特定的細胞、特定的時間、特定的組織或有機體中并非所有的蛋白質都表達,而是按照寄主植物防御反應的需要進行特異的表達和運轉。蛋白質是生物體最終功能的執行者,由于DNA序列信息與蛋白質序列之間不是一一對應的關系,也不能說明蛋白質的翻譯后加工、修飾。因此,植物與病原物之間互作的動態過程不能通過分析植物寄主或病原物的基因組信息來解釋。所以,只有將蛋白質組學研究與基因組學的研究結果有機結合,才能更好地從分子水平解析寄主與病原物互作的內在機制,同時為植物的抗病育種研究提供理論依據。
2.1蛋白質組學在植物與病原物互作系統中的應用
植物蛋白質組學的發展必將對植物學科及植物病理學科的研究與發展產生重要的推動作用。由于蛋白質組學研究技術在植物學科上取得了重要的研究進展,有許多成功的研究應用案例,再加上蛋白質組學研究技術具有高分辨率、高通量的優勢,很多學者已經將這門技術應用于植物病理學的研究,并已取得了較大的進展。
我國學者廖玉才等構建了大麥抗、感白粉病的近等基因系,并對1葉期的幼苗進行了白粉病的接種試驗,對接種48h后的幼苗葉片進行了蛋白質組學分析,研究結果表明,抗病系誘導表達了在未接種對照中未出現的蛋白質點;而感病品系在pH6.0附近誘導表達的蛋白質明顯增多,感病系在pH8.8處在蛋白質的表達量大幅提高,而且蛋白質種類也比抗病品系有所增加[23],該研究也是蛋白質組學在植物病理學研究中早期的應用。陶全洲等在離體條件下,用雙向電泳技術研究稻瘟病菌Magnaportheoryzae與水稻在接觸反應初期階段的蛋白質表達變化情況,以尋找可能參與寄主與病原物相互識別的病程相關蛋白質,研究結果表明,病原菌與寄主發生接觸反應后,有2個組成型蛋白質被誘導表達,即該蛋白質在抗病品種和感病品種中都有表達,以此推測該蛋白可能參與寄主與病原物的接觸時的信號識別等,在該研究中,還有2個蛋白質與孢子或菌絲體混合后下調或消失[24]。鄭用璉等通過雙向電泳技術研究了小麥在受到褐斑病菌浸染后,其誘導表達了2個特異性病程相關蛋白質,進行其氨基酸序列分析后,合成簡并核酸探針,從蛋白質序列分析入手分析抗病相關基因,為從蛋白質水平到DNA水平的研究開創了新的研究思路,為該方向的研究提供了借鑒[25]。李躍建等用雙向電泳技術研究了條銹菌侵入后小麥體內蛋白質的表達情況,研究發現抗小麥條銹病品種川麥107和感條銹病品種80-8在小麥條銹菌侵入后,體內蛋白質表達變化差異非常顯著[7,26]。梁根云等運用雙向電泳技術分析了2個小麥品種(川麥107和80-8)的未接種對照和條銹菌侵染發病14d后的葉片差異表達蛋白質,從雙向電泳圖譜上找到9個顯著差異表達的蛋白質點,通過譜技術鑒定,獲得6個蛋白質點的肽質量指紋圖譜(PMF),通過網絡數據庫搜索、比對,有2個蛋白質點被鑒定,分別是與植物抗病性或代謝相關的蛋白質,即磷酸核酮糖激酶(Phosphoribulokinase,PRK)和脫氫抗壞血酸還原酶(Dehydroascorbatereductase,DHAR),表明這2個蛋白質在小麥與條銹病菌的互作過程中起到了重要的作用[27]。
國際上對于利用蛋白質組學研究植物病理相關問題的學者也較多。Marra利用蛋白質組學研究技術的高效率、高通量的優勢,研究植物、病原菌和拮抗型木霉菌三者之間相互作用前后的蛋白質表達變化情況,對植物的抗病機制和拮抗木霉菌的拮抗機理進行了系統的研究[28]。該研究結果也為從系統上解析植物與病原微生物相互作用的機制提供了很好的參考研究模式。
2004年,Kim等使用雙向電泳研究技術及其他的一些蛋白質組分離和鑒定手段,研究了水稻細胞和稻瘟病菌懸浮培養時,系統蛋白質的表達變化情況,并分別于懸浮培養后24、48h提取總蛋白質,通過雙向電泳分離,并對來自6個不同基因的12種蛋白質進行了質譜鑒定,其中由稻瘟病菌誘導產生了類黃酮還原酶類蛋白和水稻病原菌相關蛋白10(Ricepathogenrelatedproteinclass10,PR-10)[29]。此后,Kim等又對接種有毒力和無毒力稻瘟病菌的水稻葉片進行了蛋白質組學研究,結果表明,在接種后的水稻葉片中,有8個蛋白質因稻瘟病菌的侵染誘導表達或表達增強,隨后通過質譜技術分別鑒定了這8個誘導表達或表達量上升的蛋白質,分別是TLP、Glu1、PBZ1、PR-10、POX22.3、Glu3和2個RLK(receptor-likeproteinkinase)[30]。
與Kim等2004年的研究方法類似,Ndimba等和Chivasa等分別對擬南芥懸浮細胞在病原真菌(Fusarium)細胞壁分泌物誘導下的蛋白質表達變化情況,研究表明,在病原真菌細胞壁分泌物的誘導作用下,懸浮細胞外和細胞內的蛋白質表達變化差異顯著,該研究系統探討了擬南芥對病原菌侵染的抗病相關蛋白質的表達,以及與信號轉導途徑相關基因的表達變化[31-32]。Konishi等應用蛋白質組學研究方法,分別提取、分離和鑒定了受稻瘟病菌侵染后的水稻葉片中具有顯著差異表達的蛋白質,發現蛋白質PR-5在病原菌侵染12h后被誘導表達,分析表明該蛋白的表達可能與寄主非專化性抗性反應相關[33]。Oh等對擬南芥懸浮細胞病原真菌互作過程進行了系統研究,結果表明,脂肪酶類分泌蛋白GLIP1的誘導表達與擬南芥的抗病性密切相關,研究分析認為,GLIP1蛋白可能是通過抑制病原真菌的分生孢子的活力使得擬南芥獲得對病原真菌的抗病性[34]。Andrade等應用差異蛋白質組學方法,從花椰菜與黑腐病致病菌(Xanthomonascampestrispv.campestris)相互作用前后系統蛋白質表達模式的變化情況,對在拉丁美洲危害嚴重的黑腐病的發病機制進行了系統研究,結果表明分別有6個來自寄主植物和15個來自病原菌的差異表達蛋白質點被鑒定,這些與病程相關的蛋白質點的鑒定對于深入了解黑腐病發病分子機理及其在植物抗病育種上的應用奠定了基礎[35]。
Trudy等用TCA沉淀法提取了馬鈴薯晚疫病菌Phytophthorainfestans菌絲培養液中的總蛋白質,經雙向電泳分離后進行質譜鑒定,結果表明,有9個細胞外分泌蛋白的質譜鑒定結果與cDNAs所編碼蛋白質的推測質譜數據相吻合[36]。該研究將蛋白質組學與基因組學的研究有機結合、相互驗證,為后續相關的研究提供了新的思路。
很顯然,應用蛋白質組學從生物體與病原物互作的系統水平研究病原菌與寄主植物相互作用的蛋白質表達變化用于植物病理學的研究具有很強的優勢。這提供了一個直接研究植物病害系統的平臺,通過對抗病品種和感病品種在病原菌脅迫下的蛋白質組數據進行對比分析,就可以從這個研究平臺上直接的找出一些特異的病程相關蛋白質,并通過其他的分子生物學方法對其進行標記、鑒定和功能的預測分析,再將這些記與植物的抗病育種相結合,從而更好地為農業生產服務。
2.2蛋白質組學在植物病理學上應用的不足之處
隨著功能基因組學與現代分子生物學研究方法的不斷更新、完善和發展,蛋白質組研究技術的日益進步,以及大量的模式物種與病原物間相互作用研究體系的建立,許多與病原菌的致病性相關或與寄主的抗病反應相關的基因和蛋白質的功能和作用機理得到了很好的解釋,這些研究結果也為全面了解植物抗病的分子機制及其在生產實踐中的應用打下了基礎。然而,蛋白質組學作為后基因組時代新興交叉學科,當前還存在一些技術上的缺陷與不足尚待改進和完善。許多研究結果表明,在寄主植物-病原菌互作的過程中,一些小分子或者低豐度的蛋白質往往起到信號識別、傳導、傳遞以及激活下游信號發生級聯反應的關鍵作用。而在蛋白質組學分析過程中,受到蛋白質提取方法的限制,有較多低豐度蛋白質得不到相應的分離和鑒定。另一方面,有許多低豐度表達或低分子量蛋白點雖然具備顯著差異表達特征,但卻未得到成功鑒定,無法獲得該類蛋白質點的相關結構及功能信息,而這些蛋白質卻往往在互作過程中起到較為關鍵的作用。
除此之外,蛋白質的分離技術對于整個蛋白質組學的研究起到決定性的作用,在植物組織中,仍有許多的蛋白質如非水溶性蛋白質的提取成為是我們獲得整個系統的蛋白質組的制約因素。因此,由于生物質譜技術的高度靈敏性,在蛋白質的提取和分離過程中,蛋白質的純化與否嚴重影響了蛋白質組研究技術在植物病理學科尤其是植物與病原物互作的相關研究。此外,蛋白質的提取、分離技術還有待于進一步的提高和完善。蛋白質組學研究與功能基因組學密息息相關,目前,蛋白質組學的研究領域還相對狹窄,除人類醫學領域外,蛋白質組學分析技術僅在擬南芥、水稻等少數完成基因組序列分析的模式生物中得到了較為廣泛的應用,而對于其他生物尚處于起步階段。因此,基因組數據庫的不完整也成為限制蛋白質組學研究的瓶頸之一,迫切需要各類重要物種基因組數據庫的不斷補充和完善來擴充該學科的應用范圍。
對于蛋白質的分離技術而言,雖然雙向電泳具有不可替代的優勢,但是其規模化有待于進一步加強,二維凝膠電泳染色轉移等環節操作困難費時,又有操作中分離容量的先天限制,再加上極酸、極堿、低豐度、非水溶性等蛋白質均難以呈現,樣品中高鹽離子濃度、蛋白質的定量等以及高質量蛋白質的制備等方面都有待于進一步的提高和完善。蛋白質的生物信息學研究,雖然已有一定范圍的應用,也仍困難重重。因此,國際上開始重視研究以酵母雙雜交技術和色譜-電泳-質譜為主的技術平臺,用于研究蛋白質連鎖群和蛋白質功能網絡系統,但受限于其操作的復雜性,仍缺乏快速、高效、高通量的技術手段獲取復雜蛋白質相互作用的多維信息。
3結語與展望
越來越多的新技術、新方法將會隨著現代分子生物學實驗技術的不斷完善、發展而涌現,這些新技術應用于與植物病害相關的研究系統中將為植物病理學的發展提供更加優越的條件和研究渠道。目前借助于成熟的蛋白質組學分析方法和生物質譜鑒定技術,在寄主植物與病原菌包括病原真菌和病原細菌2類互作系統中,從植物寄主上獲得了大量的由病原物的誘導產生的差異表達蛋白質。在前人研究的各類互作系統中,已充分驗證了部分以病程相關蛋白家族為主的蛋白質的功能,也明確了這些蛋白在植物抗病機制中的具體功能,這些研究結果將為基因組學和轉錄組學的研究提供了理論依據,為更深入解析植物寄主響應病原菌侵染的復雜分子機制提供了有力證據。