經(jīng)典遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)精選(九篇)

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第1篇：經(jīng)典遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)范文

關(guān)鍵詞：表觀遺傳學(xué) 教學(xué) 研究生

中圖分類號研究生教育是高等教育的重要組成部分，是培養(yǎng)高素質(zhì)、高層次人才的重要手段。今天的社會對研究生的全面素質(zhì)和創(chuàng)新能力提出更高的要求，而專業(yè)課教學(xué)是研究生教育的最基本部分，是提高研究生專業(yè)素質(zhì)和創(chuàng)新能力的直接途徑，因此，提高專業(yè)課教學(xué)水平對研究生的培養(yǎng)具有十分重要的意義[1]。隨著生物技術(shù)和醫(yī)學(xué)科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，知識更新速度加快，學(xué)科之間相互交叉、相互滲透，邊緣學(xué)科和新興學(xué)科不斷涌現(xiàn)。表觀遺傳學(xué)是近幾年來生命科學(xué)迅速發(fā)展的前沿學(xué)科之一，其理論與技術(shù)已經(jīng)廣泛滲透至生物學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)及預(yù)防醫(yī)學(xué)的各個學(xué)科。表觀遺傳學(xué)是我們學(xué)院學(xué)術(shù)型碩士研究生專業(yè)課程和專業(yè)學(xué)位碩士研究生專業(yè)知識模塊的主干課程。如何適應(yīng)新形勢下研究生培養(yǎng)的需要，筆者主要針對研究生表觀遺傳學(xué)教學(xué)談一些自己的看法及建議。

1 教師業(yè)務(wù)素質(zhì)的提高

生物醫(yī)學(xué)模式的轉(zhuǎn)變對教師的業(yè)務(wù)素質(zhì)和能力提出了相應(yīng)的更高要求。不僅要求教師有生命科學(xué)、基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)和臨床醫(yī)學(xué)的專業(yè)知識，而且還要有生物醫(yī)學(xué)理論方面的知識，同時要求教師的技術(shù)知識層次能跟上生物醫(yī)學(xué)實驗技術(shù)推廣周期不斷縮短的趨勢。我們在研究生的表觀遺傳學(xué)教學(xué)中，隨時進行文獻調(diào)研，密切關(guān)注最新高水平期刊和學(xué)術(shù)會議的相關(guān)信息，不斷補充傳達的最新知識。引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注當(dāng)前研究活躍的腫瘤、衰老、心血管疾病、感染性疾病與表觀遺傳學(xué)的最新研究進展情況，著重介紹營養(yǎng)、環(huán)境、應(yīng)激、細胞代謝在表觀遺傳變化中的重要作用機制。這些新知識非常受研究生的歡迎，引起他們濃厚的興趣。通過這些新知識的學(xué)習(xí)，不僅開闊了研究生的學(xué)習(xí)視野，啟發(fā)了他們的創(chuàng)新思維，同時使他們形成良好的文獻調(diào)研和學(xué)術(shù)研討的習(xí)慣，逐步形成和掌握正確的科研方法，為即將開展的課題研究工作奠定了堅實的基礎(chǔ)。在教學(xué)過程中反過來能進一步促進教師知識結(jié)構(gòu)的不斷更新，達到教學(xué)相長的目的。

2 改革教學(xué)內(nèi)容，形成完整的表觀遺傳學(xué)知識結(jié)構(gòu)體系

與經(jīng)典遺傳學(xué)以研究基因序列決定生物學(xué)功能為核心相比，表觀遺傳學(xué)主要研究基于染色質(zhì)事件對于這些“表觀遺傳密碼”的建立和維持的機制，及其如何決定細胞的表型和個體的發(fā)育。在表觀遺傳學(xué)研究生課堂教學(xué)過程中必須具有一定的前瞻性，引導(dǎo)研究生關(guān)注表觀遺傳學(xué)學(xué)科的發(fā)展動態(tài)，密切注意學(xué)科的交叉和延伸，緊跟表觀遺傳學(xué)的發(fā)展方向和學(xué)科發(fā)展的突破點。課堂教學(xué)過程中把最主要的精力放在表觀遺傳學(xué)學(xué)科領(lǐng)域發(fā)展最活躍最富潛力的研究方向上，例如表觀遺傳機制在癌癥等疾病中的作用機制，細胞代謝與表觀遺傳變化的關(guān)系等。表觀遺傳學(xué)是生命科學(xué)中一個普遍而又十分重要的新研究領(lǐng)域。它不僅對基因表達、調(diào)控、遺傳有重要作用，而且在腫瘤、免疫、病毒感染復(fù)制等許多疾病的發(fā)生和防治中亦具有十分重要的意義。在教學(xué)過程中主要內(nèi)容包括：表觀遺傳學(xué)概論，DNA甲基化，組蛋白修飾，染色質(zhì)重塑，基因組印記，X染色體失活，siRNA與miRNA介導(dǎo)的調(diào)控，表觀遺傳學(xué)與疾病，表觀遺傳學(xué)與癌癥，天然產(chǎn)物及中草藥的發(fā)展對表觀遺傳學(xué)的展望，表觀遺傳學(xué)的治療進展。上述內(nèi)容形成完整的表觀遺傳學(xué)知識結(jié)構(gòu)體系。在教學(xué)過程中，通過有選擇地插入一些小型專題講座及相關(guān)的研究歷史背景資料的方式，介紹和強調(diào)學(xué)習(xí)和掌握表觀遺傳學(xué)的重要性，既活躍了課堂，又把課程從枯燥的理論講解中解放出來，同時激發(fā)了研究生的學(xué)習(xí)積極性，拓寬相關(guān)的知識面[2]。同時在教學(xué)過程中注重前沿進展內(nèi)容的加入，如代謝、營養(yǎng)、環(huán)境等影響因素與表觀遺傳學(xué)的相關(guān)進展。

3 改革教學(xué)方法，培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新能力

本課程所授課的對象是已具備一定自學(xué)能力和學(xué)習(xí)主動性的研究生，最重要的是培養(yǎng)他們科學(xué)地發(fā)現(xiàn)并解決問題的能力、準(zhǔn)確表達個人思想見解的能力以及科研創(chuàng)新能力。本課堂選課人數(shù)一般在十人左右，因此課堂教學(xué)的特點在于小班授課。由于是小班教學(xué)，增加了教學(xué)的靈活性和增強了師生之間互動的可能性，師生之間的交流與溝通增多。因此在教學(xué)過程中采用教師課堂授課、學(xué)生參與研討、學(xué)生講授等多種教學(xué)方式，強調(diào)講授、研論、文獻調(diào)研、學(xué)術(shù)講座、論文報告、文獻綜述等多種方式并重的原則。在教學(xué)過程中，合理安排時間，讓研究生充分參與到教學(xué)的研討，結(jié)合自己的研究方向發(fā)表自己獨特的見解，闡述自己的學(xué)術(shù)觀點，這種教學(xué)方式為研究生迅速進入科研工作的角色奠定了堅實的基礎(chǔ)，增強了研究生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。發(fā)揮現(xiàn)代多媒體技術(shù)在教學(xué)中的重要作用，電子課件與板書相結(jié)合，同時采用圖片、視頻播放、動畫等多種方式的應(yīng)用。倡導(dǎo)啟發(fā)式教育，摒棄灌輸式教學(xué)方法，講授基本理論知識的同時注意結(jié)合科研最新進展情況拓寬學(xué)生知識面，加強學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，使學(xué)生的理論基礎(chǔ)和實踐應(yīng)用能力同步得到提高，取得了較好的教學(xué)效果。對由于受學(xué)時限制而不能在課堂上詳細介紹的前沿內(nèi)容可使用討論法，安排學(xué)生課后自學(xué)，啟發(fā)學(xué)生提出問題，通過課堂討論得到解決。還可以在部分單元結(jié)束后，要求研究生根據(jù)自己的專業(yè)方向，結(jié)合查閱最新的文獻資料，撰寫小專題報告，組織交流討論，以便鞏固學(xué)生所學(xué)知識，并進一步拓寬知識面。研究生不同于本科生，他們有強烈的求知欲孥，有較高的學(xué)習(xí)熱情，有較強的自學(xué)能力，所以在教學(xué)中倡導(dǎo)自學(xué)，組織討論，是因材施教、培養(yǎng)研究生創(chuàng)新能力的好方法。

4 多種考核方式結(jié)合，檢驗教學(xué)效果。

在研究生的考核方面，不僅僅局限于對課內(nèi)授課內(nèi)容的掌握程度，還可以采用綜述、專題小報告、PPT匯報、模擬課題設(shè)計等綜合考核方式，注重知識的活學(xué)活用和創(chuàng)新意識的培養(yǎng)，這樣才有利于研究生即打好廣博、堅實的理論基礎(chǔ)，又能其重組知識框架，只有這樣，研究生的創(chuàng)新意識才能夠得到增強。

研究生創(chuàng)新能力培養(yǎng)是受多因素復(fù)雜交錯影響的，要提升研究生的創(chuàng)新能力，既要保證培養(yǎng)研究生的客觀條件充足，又要發(fā)揮研究生的主觀能動性。研究生教育只有適應(yīng)知識經(jīng)濟時代的要求，才能不斷培養(yǎng)出符合社會需要的高層次創(chuàng)新型人才。表觀遺傳學(xué)既是目前迅速發(fā)展的學(xué)科和熱點領(lǐng)域，在生物醫(yī)學(xué)各種學(xué)科存在著千絲萬縷的聯(lián)系。它也是我們學(xué)院研究生重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，對于培養(yǎng)研究生的創(chuàng)新意識，培養(yǎng)研究生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力具有重要的作用。只有在教學(xué)實踐中不斷地提高教師自身素質(zhì)，調(diào)整教學(xué)內(nèi)容，改進教學(xué)方法，才能達到預(yù)期目的。

參考文獻

第2篇：經(jīng)典遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)范文

關(guān)鍵詞 去甲基化藥物 表觀遺傳學(xué) 血液系統(tǒng)腫瘤

中圖分類號：R979.1； R733 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-1533（2014）11-0003-04

Application of demethylating agents in the treatment of hematologic malignancies

Zhao Min*， Wang Chun**

（Department of Hematology， Shanghai First People’s Hospital， Shanghai 200080， China）

ABSTRACT Epigenetic dysregulation is linked to the pathogenesis of a number of malignancies. The methylation of DNA plays an important role during the maliganant transformation of hematopoietic malignancies since it can inhibit the expression of tumor suppressor genes. Demethylating agents have been successfully used in the treatment of various hematopoietic malignant disease， especially in the treatment of myelodysplastic syndromes and acute myeloid leukemia. In this review， we discuss the clinical development of demethylating agents in hematology.

KEY WORDS demethylating agents； epigenetics； hematologic malignancies

近年來，去甲基化藥物在血液系統(tǒng)腫瘤治療中的作用越來越受到重視。與傳統(tǒng)化療藥物相比，去甲基化藥物的毒、副反應(yīng)相對較輕，加之作用機制不同，治療骨髓增生異常綜合征（myelodysplastic syndromes， MDS）和急性髓細胞性白血?。╝cute myelocytic leukemia， AML）等的療效更好。

1 去甲基化藥物

去甲基化藥物治療的理論基礎(chǔ)是表觀遺傳學(xué)。后者是指在基因的DNA序列沒有發(fā)生改變的情況下，基因功能發(fā)生了可遺傳的變化并最終導(dǎo)致了表型的不同。表觀遺傳學(xué)對由DNA決定遺傳特征（由DNA到RNA、再到蛋白質(zhì)進行表達）的“中心法則”作了補充，指出生物的遺傳特性在不改變其基因序列的情況下也會發(fā)生變化，而這種變化在腫瘤的發(fā)病機制中已一再被檢測到?，F(xiàn)在認(rèn)為，決定表觀遺傳學(xué)過程的主要因素包括DNA修飾、組蛋白修飾和非編碼RNA調(diào)控。DNA甲基化是一種最為重要的表觀遺傳學(xué)修飾，在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNA methyltransferase， DNMT）的催化下，胞嘧啶的第5位碳原子被甲基化，從而轉(zhuǎn)變?yōu)?-甲基胞嘧啶。在哺乳動物基因組中，DNA甲基化的主要位點是CpG二核苷酸，它在基因組中呈不均勻分布。在某些區(qū)域，CpG序列的密度較平均密度高10 ～ 20倍、鳥嘌呤和胞嘧啶的總含量>50%、長度>200個堿基，這些區(qū)域被稱為CpG島。大約50%的人基因中含有CpG島，常位于基因上游調(diào)控區(qū)的啟動子區(qū)。啟動子區(qū)的CpG島通常處于非甲基化狀態(tài)，基因能正常表達。當(dāng)CpG島發(fā)生甲基化時，會影響基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控，使基因表達發(fā)生沉寂。而去甲基化藥物能改變這一病理過程，進而達到治療目的[1]?，F(xiàn)有去甲基化藥物主要為DNMT抑制劑，可分為核苷類和非核苷類2類，其中核苷類去甲基化藥物中的阿扎胞苷和地西他濱是目前臨床應(yīng)用較廣且以去甲基化為主要作用機制的藥物。

2 在血液系統(tǒng)腫瘤治療中的應(yīng)用

2.1 治療MDS

在MDS的治療中，去甲基化藥物的作用越來越受到重視。近年來多項研究證實，MDS的分子異常包括DNA甲基化等表觀遺傳學(xué)進程，如CpG島的高甲基化和基因啟動子區(qū)的甲基化即與MDS的嚴(yán)重性和患者的生存期相關(guān)，而使用去甲基化藥物治療雖不能治愈MDS，卻可獲高反應(yīng)率。與需要且可接受造血干細胞移植術(shù)的年輕患者相比，去甲基化藥物更適宜用于老年患者，這主要表現(xiàn)在血液學(xué)參數(shù)改善和生存時間延長上，因即使沒有達到完全緩解的患者也同樣能夠獲得這些益處[2]。地西他濱用于老年患者的安全性已得到多項臨床試驗的確認(rèn)，而被認(rèn)為無骨髓毒性的阿扎胞苷亦被證實對老年患者有很好的療效和安全性，對需接受造血干細胞移植術(shù)的患者也一樣。有人建議將地西他濱和阿扎胞苷用于“先期治療”，但這種“橋接治療”的必要性還待更多研究的證實[3]。在治療MDS時，去甲基化藥物的療效多需在治療2 ～ 4個療程后才逐步顯現(xiàn)，終止治療后則會導(dǎo)致疾病復(fù)發(fā)[4-5]。即使不間斷地接受去甲基化藥物治療，幾乎所有的患者也仍難以避免疾病的耐藥和復(fù)發(fā)，而一旦出現(xiàn)疾病耐藥或復(fù)發(fā)就會大大縮短患者的生存期[6]。

目前，MDS患者可通過國際預(yù)后評分系統(tǒng)（International Prognostic Scoring System， IPSS）、國際預(yù)后評分系統(tǒng)修正版和世界衛(wèi)生組織的預(yù)后評分系統(tǒng)進行分層，這對恰當(dāng)?shù)厥褂萌ゼ谆幬锞哂袑嶋H指導(dǎo)意義。對IPSS評分為低危和中危-1的患者，減少的血細胞類型、促紅細胞生成素濃度以及細胞遺傳學(xué)、分子生物學(xué)異常如5q、DR-15等生物學(xué)特征是選擇恰當(dāng)?shù)囊痪€治療藥物的依據(jù)，去甲基化藥物主要用于輸血依賴的、經(jīng)促紅細胞生成素等藥物一線治療后復(fù)發(fā)或耐藥患者的后續(xù)治療。也有人提出應(yīng)使用阿扎胞苷一線治療主要表現(xiàn)為血小板減少和中性粒細胞減少的低危MDS患者。一些臨床試驗結(jié)果顯示，地西他濱或阿扎胞苷治療低危MDS患者的總反應(yīng)率為30% ～ 60%。對IPSS評分為中危-2和高危的患者，去甲基化藥物已用于一線治療，可使患者獲得較高的總反應(yīng)率和較長的總生存期，且毒性明顯較低。在臨床試驗中，地西他濱或阿扎胞苷單藥治療高危MDS患者的總反應(yīng)率為40% ～ 55%。但異體造血干細胞移植仍是可治愈MDS的唯一選擇[2，7]。目前尚不能完全預(yù)測去甲基化藥物治療的療效。骨髓增生異常法語工作組建立了一套預(yù)測模型以預(yù)測去甲基化藥物治療的總反應(yīng)率、反應(yīng)持續(xù)時間和總生存期，同時提出先期使用低劑量阿糖胞苷、骨髓原始細胞占比>15%以及異常核型與反應(yīng)率相關(guān)，復(fù)雜核型與反應(yīng)持續(xù)時間相關(guān)，總生存期與體能狀態(tài)等因素相關(guān)，并建立了積分系統(tǒng)[8]。也有報道稱，骨髓纖維化的出現(xiàn)對去甲基化藥物治療不利[9]。

2.2 治療AML

去甲基化藥物現(xiàn)已在AML治療中占有重要地位。AML患者廣泛存在基因高甲基化現(xiàn)象，常見的甲基化基因有8種，約95%的AML患者至少有1種基因高度甲基化，75%至少有2種基因高度甲基化。這些數(shù)據(jù)提示去甲基化藥物在AML治療中的潛力，但其同樣被認(rèn)為無法治愈AML。目前，經(jīng)典的蒽環(huán)類藥物和阿糖胞苷聯(lián)合誘導(dǎo)化療方案仍是AML的首選誘導(dǎo)化療方案，且造血干細胞移植術(shù)仍是AML的最主要治愈性治療手段。但對一些難以接受常規(guī)誘導(dǎo)化療方案和造血干細胞移植的患者如老年AML患者，去甲基化藥物因相對較低的毒性和較好的療效已經(jīng)成為重要的治療藥物。地西他濱已獲準(zhǔn)治療這類AML患者，常用治療方案為20 mg/（m2?d）×5 d。臨床試驗證實，地西他濱治療的反應(yīng)率優(yōu)于支持治療和低劑量阿糖胞苷；也有臨床試驗顯示，地西他濱治療可獲較之支持治療更長的生存期。但與常規(guī)誘導(dǎo)化療方案不同，去甲基化藥物治療AML往往需要進行多個療程后才能達到完全緩解且此療效無法持久維持[10]。近期國內(nèi)報道，地西他濱聯(lián)合阿柔比星、粒細胞集落刺激因子等治療初治及難治/復(fù)發(fā)AML的療效較好；也有地西他濱聯(lián)合硼替佐米治療的報道。盡管去甲基化藥物已用于AML治療，但其不能治愈疾病，對那些治療有效患者的后續(xù)治療選擇也還處在摸索階段。有關(guān)研究證實，某些分子學(xué)和細胞遺傳學(xué)參數(shù)與患者對地西他濱治療的反應(yīng)有關(guān)。例如，有人發(fā)現(xiàn)，對地西他濱治療有反應(yīng)患者的DNMT miR-29b水平明顯高于無反應(yīng)患者[11]。一項回顧性分析顯示，伴有5和7號染色體異常的患者對阿扎胞苷或地西他濱治療的反應(yīng)與對大劑量伊達比星和阿糖胞苷治療相似，且患者的持續(xù)反應(yīng)時間和中位生存期也更長。DNMT 3A基因突變?yōu)锳ML的獨立的預(yù)后不良指標(biāo)，不受患者的年齡、白細胞計數(shù)、染色體組型和其他遺傳學(xué)參數(shù)的影響[12]。但利用細胞遺傳學(xué)和分子生物學(xué)參數(shù)來預(yù)測患者對去甲基化藥物治療的反應(yīng)尚處在探索階段，現(xiàn)還只能通過患者的病程、腫瘤增殖程度和一些臨床指標(biāo)來作治療前評估。

2.3 治療慢性粒單核細胞性白血病（chronic myelo-monocytic leukemia， CMML）

造血干細胞移植術(shù)也是CMML的治愈性治療手段。但由于年齡和并發(fā)癥等原因，CMML患者往往只能接受低劑量化療治療，無法有效控制疾病進展。在CMML患者中發(fā)現(xiàn)存在細胞周期調(diào)節(jié)基因p15（INK4b）的異常甲基化以及降鈣素基因和細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子-1基因的甲基化，這給對CMML進行去甲基化治療提供了一定的理論基礎(chǔ)。一項對31例CMML患者進行的臨床試驗顯示，以每6周為1個療程、每療程使用地西他濱15 mg/（m2?次）×3次/d×3 d治療1 ～ 6個療程，總反應(yīng)率為26%（完全緩解率10%、部分緩解率16%），骨髓改善率為19%，疾病穩(wěn)定率為32%，2年生存率為25%，所有患者的中位生存期為15個月[13]。與治療MDS和AML相似，地西他濱在近年來進行的一些臨床試驗中也不再以大劑量使用。一項臨床試驗以每28 d為1個療程、每療程使用地西他濱20 mg/（m2?d）×5 d治療CMML患者共3個療程，結(jié)果發(fā)現(xiàn)總反應(yīng)率為38.6%，2年總生存率為48%，中位無進展生存期為12個月，3/4級不良反應(yīng)為血細胞減少、感染和乏力[14]。

2.4 治療其他血液系統(tǒng)腫瘤

對慢性粒細胞性白血病、多發(fā)性骨髓瘤等亦有使用地西他濱等去甲基化藥物治療的研究報道，但療效尚待進一步臨床試驗的證實。

3 結(jié)語

DNA甲基化異常被認(rèn)為是血液系統(tǒng)腫瘤發(fā)生、發(fā)展的一個重要生物學(xué)機制，一些臨床試驗也已證實去甲基化藥物治療某些血液系統(tǒng)腫瘤的療效確切，但仍需對如聯(lián)合用藥和最適治療劑量等作進一步的研究，以期獲得更好的治療療效。

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第3篇：經(jīng)典遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)范文

[關(guān)鍵詞] DNA甲基化；5'-Aza-CdR；HT-29；LoVo；Wif-1基因

[中圖分類號] R735.3 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 1673-7210（2014）08（b）-0016-06

Effect of 5-Aza-dC on mRNA expression， protein expression and methylation of Wif-1 gene status in HT-29 and LoVo Colorectal cancer

GE Chang XU Chunwei WANG Luping FANG Yuan ZHANG Yuping

Department of Pathology， the Military General Hospital of Beijing PLA， Beijing 100700， China

[Abstract] Objective To investigate the effects of 5-Aza-2-deoxycytidine （5-Aza-dC）， a methylation inhibitor， on the mRNA expression， protein expression of Wif-1 gene in HT-29 and LoVo Colorectal cancer cell lines. Methods HT-29 and LoVo Colorectal cancer cell lines was treated with different dosages of 5-Aza-dC. Wif-1 gene DNA， mRNA and protein were determined by Methylight， SYBR Green PCR and Western blot respectively. HT-29 and LoVo Colorectal cancer cell lines were treated with different dosages of 5-Aza-dC （0.5， 1.0， 1.5 μmol/L）. Wif-1 gene DNA， mRNA and protein were determined by Methylight， SYBR Green PCR and Western blot respectively. Results Methylight detection showed that the Wif-1 gene methylation had effectively been reverserd by 5-Aza-dC. Moreover， the expression levels of Wif-1 gene mRNA treated with 5-Aza-dC increased respectively in HT-29 Colorectal cell line[（1.000±0.000）， （1.207±0.052）， （1.790±0.033）， （2.016±0.123）]， and the expression levels of Wif-1 gene mRNA treated with 5-Aza-Dc increased respectively in LoVo Colorectal cell line [（1.000±0.000）， （1.294±0.048）， （1.893±0.061）， （2.204±0.041）]. Western blot indicated that 5-Aza-dC could recover the Wif-1 protein expression respectively in HT-29 Colorectal cell line [（0.456±0.040）， （0.511±0.025）， （0.857±0.031）， （0.934±0.047）]， and the protein expression was （0.842±0.032）， （0.844±0.044）， （0.854±0.037）， （0.856±0.034）， respectively in LoVo Colorectal cell line. The Wif-1 gene mRNA effects within certain extent dose and time dependent with statistical significance in HT-29 Colorectal cancer line （F=144.823， P=0.000） and LoVo Colorectal cancer line （F=476.195， P=0.000）， and the Wif-1 protein effects within certain extent dose and time dependent with statistical significance in HT-29 Colorectal cancer line （F=129.674， P=0.000）， but without statistical significance in LoVo Colorectal cancer line （F=0.117， P=0.948）. Conclusion The methylation of promoter region is a main cause for transcriptional inactivation of Wif-1 gene in HT-29 and LoVo Colorectal cancer cell lines. 5-Aza-dC may effectively reactivate the gene transcription through a demethylation role.

[Key words] DNA methylation； 5-Aza-dC； HT-29； LoVo； Wif-1 gene

結(jié)直腸癌（colorectal cancer，CRC）作為最常見惡性腫瘤之一，其發(fā)病率僅位于肺癌和前列腺癌（女性為乳腺癌）之后，居第3位，而每年CRC病死率約占全部惡性腫瘤死亡總?cè)藬?shù)的8%，在惡性腫瘤死因中居第4位[1]。CRC的發(fā)生與發(fā)展與癌基因和抑癌基因的缺失、擴增或突變有關(guān)。有些基因在染色質(zhì)水平上發(fā)生表型遺傳修飾改變也會導(dǎo)致表達下調(diào)。表型遺傳修飾最多見的是CpG島（CpG island）的甲基化改變。Wif-1基因（Wnt inhibitory factor-1）定位于人類染色體12q14.3上，由10個外顯子組成，全長約200 kb。Wnt/β-catenin信號傳導(dǎo)通路是調(diào)控細胞生長增殖的重要途徑之一，其異常激活已發(fā)現(xiàn)與多種人類腫瘤密切相關(guān)[2]。Wif-1基因是這條通路的下游區(qū)基因也是這條通路的拮抗基因。Wif-1基因的高甲基化在多種腫瘤中都已證實是存在的，它作為一種腫瘤抑制基因（tumor suppressor gene，TSG），其啟動子的高甲基化參與了腫瘤的發(fā)生發(fā)展。本實驗通過研究5'-氮雜-2'-脫氧胞苷（5'-Aza-CdR）對HT-29和LoVo細胞株作用后Wif-1基因的DNA層面、mRNA層面和蛋白層面的改變，探討腫瘤發(fā)生發(fā)展過程中Wif-1基因失活的甲基化機制及藥物恢復(fù)Wif-1基因表達的可能性，以期尋找CRC的腫瘤標(biāo)志物及新的治療靶點。

1 材料與方法

1.1 材料

結(jié)直腸癌細胞株HT-29和LoVo（北京大學(xué)醫(yī)學(xué)部107實驗室）；DNA提取試劑盒（德國QIAGEN公司）；核酸蛋白質(zhì)濃度測量儀B-500（上海創(chuàng)萌生物科技有限公司），DNA甲基化修飾試劑盒及甲基化陽性/陰性對照（美國ZYMO公司）；qPCR反應(yīng)試劑ROX（TaKaRa公司）；Mix（上海輝睿生物科技有限公司）；Mx3000P定量PCR擴增儀（美國Stratagene公司）；引物由生工生物工程（上海）有限公司合成；5'-Aza-CdR（美國Sigma公司），以DMSO溶劑充分溶解后配制成0.1 μmol/L的母液，分裝后-80℃保存；Wif-1和內(nèi)參β-actin（美國Santa Cruz公司），Western blot相關(guān)試劑（北京索萊寶科技有限公司）。

1.2 細胞培養(yǎng)和干預(yù)

結(jié)直腸癌細胞株HT-29和LoVo置于10%胎牛血清和100 μ/mL青霉素、鏈霉素的RPMI1640的培養(yǎng)基中常規(guī)培養(yǎng)，胰酶消化傳代。取貼壁生長良好的細胞以RPMI1640調(diào)整細胞密度至2×106/mL，接種于六孔培養(yǎng)板。干預(yù)的LoVo和HT-29細胞分別加入0.5、1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR混合培養(yǎng)液，每24小時更換新鮮培養(yǎng)基，連續(xù)作用72 h；以HT-29和LoVo分別加入等量DMSO溶劑培養(yǎng)作為對照（0 μmol/L）。

1.3 Methylight方法

取對數(shù)生長期的HT-29和LoVo細胞株，胰酶消化后抽提DNA。抽提DNA按DNA提取試劑盒（德國QIAGEN公司）說明提取上述兩種細胞不同濃度梯度的細胞DNA，用紫外分光光度儀（上海創(chuàng)萌生物科技有限公司）測DNA濃度，以DNA濃度在25 ng/μL為最低濃度，使用DNA修飾試劑盒進行亞硫酸氫鹽修飾，按照試劑盒說明書操作，Wif-1基因甲基化引物和探針設(shè)計：Wif-1基因序列參照GenBank。甲基化引物和探針由Beacon Designer 7.9軟件設(shè)計，其引物序列上游引物：5'-TAAACGGGAATAGTTTTGGTTGAGG-3'；下游引物：5'- TACTACTCAAAACCTCCTCCTCGCTAC-3'；探針：FAM 5'- CTCCTCGTACCGCACCTACGCAACCTA-3' BHQ1，內(nèi)參β-actin基因甲基化按文獻[3]設(shè)計，上游引物：5'-TGGTCATC CAGGTTTAGTAACT-3'，下游引物：5'-AACCAATAAAC CTACTCCTCCCTTAA-3'，探針：FAM 5'-ACCACCACCCAACACACAATAACAAACACA-3'BHQ1。PCR反應(yīng)總體系為20 μL，2×Taq PCR Master Mix 10 μL；修飾后的DNA模板2 μL；上、下游引物各1 μL（10 pmol）；探針FAM 0.4 μL（10 pmol）；ROX 0.3 μL。反應(yīng)條件：94℃預(yù)變性5 min；94℃ 30 s，52℃ 45 s，72℃ 45 s，共50個循環(huán)；72℃延伸5 min，4℃冷卻5 min。經(jīng)亞硫酸氫鹽修飾的Human Methylated & Non-methylated DNA Set作為陽性、陰性對照，水為空白對照。

1.4 實時熒光定量PCR分析結(jié)直腸癌細胞株HT-29和LoVo中Wif-1基因mRNA的表達情況

取對數(shù)生長期的HT-29和LoVo細胞，胰酶消化后抽提細胞總RNA，逆轉(zhuǎn)錄合成cDNA，行實時熒光定量PCR。Wif-1引物由Primer Premier 5.0軟件設(shè)計，上游引物：5'- GTTCCACGGACCTCACT-3'，下游引物：5'-ATGTCGGAGTTCACCAGA-3'；內(nèi)參基因GAPDH上游引物：5'-GGCTGCTTTTAACTCTGG-3'，下游引物：5'-GGAGGGATCTCGCTCC-3'。20 Μl PCR反應(yīng)體系含10 μL SYBR Premix Ex TaqTM（2×）、上、下游引物（10 μmol/L）各1、0.3 μL ROX Reference Dye（50×）、4.0 μL DNA模板、3.7 μL dH2O。反應(yīng)條件為95℃預(yù)變性5 min；95℃ 10 s，55℃ 40 s，72℃ 45 s，共40個循環(huán)；72℃延伸1 min，70℃延伸30 s，95℃延伸30 s。實驗重復(fù)3次，取均值。擴增完畢后分析熔解曲線，采用2-ΔΔCt法分析Wif-1 mRNA表達。ΔΔCt=（Ct處理組目的基因-Ct處理組內(nèi)參基因）-（Ct對照組目的基因-Ct對照組內(nèi)參基因）。

1.5 Western blot分析結(jié)直腸癌細胞株HT-29和LoVo中Wif-1蛋白的表達情況

取對數(shù)生長期的HT-29和LoVo細胞，在上述兩種細胞株各個濃度梯度的每管細胞中加入80 μL蛋白裂解和1 μL蛋白酶抑制劑PMSF液于冰上裂解30 min。15 000 r/min 37℃離心，10 min后取上清液提取總蛋白，BCA法蛋白定量?？偟鞍?00℃變性5 min后，配制濃度為12%的SDS-PAGE凝膠，進行蛋白質(zhì)電泳，蛋白電泳分離后經(jīng)電轉(zhuǎn)移槽轉(zhuǎn)移至PVDF膜。BSA室溫封閉2 h后，PVDF膜置于1∶200稀釋的Wif-1單克隆抗體稀釋液中4℃冰箱內(nèi)培養(yǎng)過夜，TBST洗膜3次，每次10 min，再置于1∶20 000稀釋的HRP標(biāo)記的山羊抗兔IgG稀釋液中37℃培養(yǎng)2 h，TBST洗膜4次，每次10 min，然后加入ECL發(fā)光液顯影，采集并分析處理圖像。凝膠成像系統(tǒng)攝像并分析各條帶吸光度值，以0.5 μmol/L 5'-Aza-CdR條帶吸光度值（A）/β-actin條帶吸光度值（A）為基準(zhǔn)，設(shè)置為1。以目的基因條帶吸光度值（A）/β-actin條帶吸光度值（A）作為Wif-1蛋白的相對表達強度。實驗重復(fù)3次，取其平均值。

1.6 MethyLight結(jié)果判斷標(biāo)準(zhǔn)

同時擴增目的基因（Wif-1）和內(nèi)參基因（β-actin），根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線得到兩者的原始拷貝數(shù)，計算標(biāo)準(zhǔn)甲基化指數(shù)（the normalized index of methylation，NIM）。其定義為：NIM=[（Wif-1 sample/Wif-1 positive）/（β-actin sample/β-actin positive）]×100，其中Wif-1 sample指樣本中甲基化Wif-1基因的拷貝數(shù)，Wif-1 positive指陽性對照中甲基化Wif-1基因的拷貝數(shù)，β-actin sample指樣本中甲基化Wif-1基因的拷貝數(shù)，β-actin positve指陽性對照中甲基化Wif-1基因的拷貝數(shù)。NIM≥4為甲基化，NIM

1.7 統(tǒng)計學(xué)方法

采用統(tǒng)計軟件SPSS 19.0對實驗數(shù)據(jù)進行分析，計量資料數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（x±s）表示，組間比較采用單因素方差分析（One-way ANOVA），行配對t檢驗，并設(shè)定P值為雙側(cè)分布，以P < 0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 結(jié)直腸癌細胞株HT-29和LoVo中Wif-1基因甲基化狀況

將陽性對照按10的倍數(shù)稀釋成1×100～1×10-6 7個濃度梯度制作標(biāo)準(zhǔn)曲線（其拷貝數(shù)為103～109/mL）。各濃度梯度反應(yīng)均做復(fù)孔。MethyLight的線性范圍為104～108拷貝/mL，R2為0.907。實時熒光定量PCR得出數(shù)據(jù)按MethyLight結(jié)果判斷標(biāo)準(zhǔn)，在DMSO對照組、0.5、1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR中HT-29和LoVo細胞株中Wif-1基因甲基化狀態(tài)分別為甲基化、甲基化、未甲基化和未甲基化。見表1、圖1。

表1 HT-29和LoVo細胞株中Wif-1基因甲基化狀況

2.2 結(jié)直腸癌細胞株LoVo和HT-29中Wif-1基因mRNA表達狀況

實時熒光定量PCR得出的數(shù)據(jù)檢驗擴增效率（E）通過公式E=2-1/斜率-1計算，Wif-1基因mRNA為0.945，GAPDH基因mRNA為0.977，兩個基因的擴增效率相差

表2 HT-29和LoVo細胞株中Wif-1基因mRNA表達狀況（x±s）

注：與DMSO對照組比較，*P < 0.05，**P < 0.01

2.3結(jié)直腸癌細胞株HT-29和LoVo中Wif-1蛋白表達狀況

Western blot結(jié)果運用Image J軟件進行條帶圖像分析，獲得HT-29和LoVo細胞株各條帶光密度值，并計算出兩種細胞在各組中的平均光密度比值，進行半定量分析及統(tǒng)計學(xué)分析，并以各實驗分組為橫坐標(biāo)，將測出相應(yīng)的平均光密度比值為縱坐標(biāo)，繪出柱狀圖后發(fā)現(xiàn)0.5、1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR作用后，HT-29細胞株中Wif-1蛋白表達水平較DMSO對照組上調(diào)，并且有藥物濃度依賴性（F=129.674，P=0.000），與DMSO對照組比較，1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR組比較，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（t=45.825，P=0.000；t=9.584，P=0.011）。LoVo細胞株中Wif-1基因的蛋白表達水平較DMSO對照組略微上調(diào)，并且有藥物濃度依賴性但差異無統(tǒng)計學(xué)意義（F=0.117，P=0.948），與DMSO對照組比較，0.5、1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR組差異均有高度統(tǒng)計學(xué)意義（t = 19.414，P = 0.003；t = 30.468，P = 0.001；t = 102.233，P = 0.000）。見表3、圖3。

表3 HT-29和LoVo細胞株中Wif-1蛋白表達狀況（x±s）

注：與DMSO對照組比較，*P < 0.05，**P < 0.01

A：DMSO對照組，0.5、1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR組中HT-29細胞株Wif-1蛋白Westernblot條帶圖；B：DMSO對照組，0.5、1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR組中HT-29細胞株Wif-1蛋白柱狀圖；C：DMSO對照組，0.5、1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR組中LoVo細胞株Wif-1蛋白Westernblot條帶圖；D：DMSO對照組，0.5、1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR組中LoVo細胞株Wif-1蛋白柱狀圖

圖3 各組HT-29細胞株及LoVo細胞株Wif-1蛋白表達

3討論

CRC是最常見的消化道惡性腫瘤之一，每年全球新發(fā)病例達123萬，病死率約為發(fā)病率的1/2。我國CRC發(fā)病率雖低于西方發(fā)達國家，但近20年來CRC的發(fā)病率仍在逐漸上升，同時，其發(fā)病年齡有增高趨勢。近年研究表明CRC的發(fā)病是多因素、多階段、多基因連續(xù)累積發(fā)生的過程，除遺傳學(xué)改變外，表觀遺傳學(xué)改變亦參與CRC的發(fā)生、發(fā)展過程。表觀遺傳學(xué)是指不涉及DNA序列改變，但基因表達卻發(fā)生可遺傳的改變，DNA甲基化、組蛋白修飾、MicroRNA等是表觀遺傳學(xué)的主要形式。與腫瘤發(fā)生關(guān)系最密切的是DNA甲基化修飾異常，其中包括基因組去甲基化及部分區(qū)域高度甲基化兩種形式。DNA甲基化可以導(dǎo)致癌相關(guān)基因沉默，病變迅速進展為癌。CRC有若干高度甲基化基因，若能認(rèn)識CRC中基因異常DNA甲基化，將可能獲得CRC診斷的腫瘤標(biāo)志物及新的治療靶點[5-7]。

經(jīng)典Wnt/β-catenin信號通路發(fā)現(xiàn)迄今已數(shù)十年，作為一條高度保守的信號通路在動物胚胎的器官發(fā)育各個階段均發(fā)揮異常重要的作用。Wif-1基因是Wnt/β-catenin信號傳導(dǎo)通路的拮抗基因之一，屬SFRP拮抗家族，在種族間高度保守，最早在人類視網(wǎng)膜中發(fā)現(xiàn)[8]。它主要通過捆綁Wnt信號蛋白，阻止其與Frizzled受體相互作用，從而抑制通路的異常激活。Nosho等[9]的研究發(fā)現(xiàn)，在早期CRC中伴有Wif-1表達的下調(diào)，可能通過引起經(jīng)典Wnt/β-catenin信號通路的激活，導(dǎo)致通路下游靶基因的過度表達，伴隨細胞過度的增殖和失控的分化從而引起腫瘤的發(fā)生。表觀遺傳學(xué)改變?nèi)缁?′端CpG島甲基化是Wif-1基因失活的重要機制。已有一系列研究證實在各系統(tǒng)腫瘤中，啟動子區(qū)甲基化可引起Wif-1基因失活[10-12]。在CRC中，Taniguchi等[13]和Lee等[14]的研究顯示，Wif-1啟動子區(qū)的甲基化率都很高，分別為82.0%和74%。齊健等[15]的研究結(jié)果與國外基本一致，Wif-1甲基化率為84.7%。Wif-1基因的啟動子中存在T細胞相關(guān)因子（T cell factor，TCF）的反應(yīng)元件[11]，而TCF是目前已知的Wnt通路中重要的核內(nèi)靶因子，Wnt信號活化可使β-catenin在胞漿內(nèi)累積并進入核內(nèi)識別淋巴結(jié)增強因子/T細胞相關(guān)因子（lymphoid enhancer factor/T cell factor，LEF/TCF）等轉(zhuǎn)錄因子，激活Wnt信號的靶基因，控制胚胎發(fā)育及細胞生長、分化及凋亡等。Kansara等[16]和Chung等[17]的研究結(jié)果顯示，Wnt拮抗物的高甲基化可以增加β-catenin在細胞質(zhì)中的積聚及經(jīng)典Wnt/β-catenin信號通路的激活。

本實驗研究中筆者采用去甲基化藥物5'-Aza-CdR處理兩個結(jié)直腸癌細胞株：MSS細胞株HT-29和MSI細胞株LoVo后通過實時熒光定量PCR檢測，筆者發(fā)現(xiàn)DNA層面上DMSO對照組，0.5、1.0、1.5 μmol/L 5′-Aza-dCR中HT-29細胞株中Wif-1基因甲基化狀態(tài)分別為甲基化、甲基化、未甲基化和未甲基化，LoVo細胞株中Wif-1基因甲基化狀態(tài)都為未甲基化，說明去甲基化藥物5′-Aza-CdR能夠逆轉(zhuǎn)Wif-1基因甲基化狀態(tài)，同時在mRNA層面上筆者發(fā)現(xiàn)在0.5、1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR作用后，HT-29細胞株中Wif-1基因的mRNA表達水平較DMSO對照組上調(diào)，并且有時間、藥物濃度依賴性（F=144.823，P=0.000），與DMSO對照組比較，0.5、1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（t=6.945，P=0.020；t=41.629，P=0.001；t=14.262，P=0.005）；LoVo細胞株中Wif-1基因的mRNA表達水平較DMSO對照組上調(diào)，并且有時間、藥物濃度依賴性（F=476.195，P=0.000），與DMSO對照組比較，0.5、1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR差異均有高度統(tǒng)計學(xué)意義（t=10.656，P=0.009；t=25.486，P=0.002；t=51.323，P=0.000）。最后通過Western blot在蛋白層面上發(fā)現(xiàn)在0.5、1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR作用后，HT-29細胞株中Wif-1蛋白表達水平較DMSO對照組上調(diào)，并且有時間、藥物濃度依賴性（F=129.674，P=0.000），與DMSO對照組比較，1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR組比較，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義（t=45.825，P=0.000；t=9.584，P=0.011）。LoVo細胞株中Wif-1基因的蛋白表達水平較DMSO對照組略微上調(diào)，并且有藥物濃度依賴性但差異無統(tǒng)計學(xué)意義（F=0.117，P=0.948），與DMSO對照組比較，0.5、1.0、1.5 μmol/L 5'-Aza-CdR組差異均有高度統(tǒng)計學(xué)意義（t=19.414，P=0.003；t=30.468，P=0.001；t=102.233，P=0.000）。

本實驗研究顯示甲基化酶抑制劑5′-aza-dC可通過啟動子甲基化而失活的Wif-1基因的異常甲基化狀態(tài)得到逆轉(zhuǎn)，而使該抑癌基因恢復(fù)其轉(zhuǎn)錄活性，以使該基因在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮可能的抑制腫瘤的作用。腫瘤的發(fā)生發(fā)展涉及多種途徑和多種基因的改變，其中表觀遺傳學(xué)的變化逐漸受到醫(yī)學(xué)研究的重視。異常甲基化是表觀遺傳學(xué)研究的一個重要內(nèi)容，往往是導(dǎo)致抑癌基因失活的主要原因。本研究希望能通過對異常甲基化的進一步研究，來尋求結(jié)直腸腫瘤診斷的新標(biāo)志物和治療的新靶點。

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第4篇：經(jīng)典遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)范文

關(guān)鍵詞：分子生物學(xué)；課程教學(xué)；改革研究；創(chuàng)新生物學(xué)人才

分子生物學(xué)的目標(biāo)是在分子水平上闡明細胞活動的規(guī)律，從而揭示生命的本質(zhì)[1]。雖然它在生物類專業(yè)課程體系中充當(dāng)著重要角色，對生命科學(xué)的發(fā)展起著至關(guān)重要的作用，但是分子生物學(xué)的教學(xué)卻因為課程內(nèi)容多，學(xué)科交叉廣，理解難度高，信息量大，知識更新快而使教學(xué)效果差強人意，集中表現(xiàn)為教師授課難和學(xué)生學(xué)習(xí)難。這種現(xiàn)狀不但困擾著老師和同學(xué)，也與大學(xué)培養(yǎng)高素質(zhì)創(chuàng)新型人才的目標(biāo)不相適應(yīng)。如何克服分子生物學(xué)課堂教學(xué)的“瓶頸”？本人在從事十多年的分子生物學(xué)教學(xué)過程中，努力研究和探索多種形式的教學(xué)改革，力求提升教學(xué)效果和教學(xué)質(zhì)量。

一、教學(xué)內(nèi)容的合理組織

分子生物學(xué)的教學(xué)除了選用好的教材，制定完善的教學(xué)大綱，如何組織教學(xué)內(nèi)容是教學(xué)的一個非常重要環(huán)節(jié)[2]。教學(xué)內(nèi)容呈現(xiàn)給學(xué)生的應(yīng)該是完整、清晰的、有層次、條理的知識。我們在組織教學(xué)的過程中，首先從提高自身學(xué)科素養(yǎng)著手?！耙槐窘滩臅?，數(shù)種參考書”，除分子生物學(xué)國內(nèi)、國外各類版本外，與分子生物學(xué)相互交叉和滲透的其他學(xué)科，如細胞生物學(xué)、生物化學(xué)、遺傳學(xué)，我們也都進行了系統(tǒng)的學(xué)習(xí)和強化，不斷夯實專業(yè)知識、拓展專業(yè)領(lǐng)域，基本構(gòu)建了分子生物學(xué)完整的知識體系，具備了對教材處理的前提。既避免了教學(xué)中各學(xué)科的重復(fù)，也進一步凝練了知識。此外，我們還通過網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺向全國優(yōu)秀教師學(xué)習(xí)，在不斷的探索中總結(jié)出了教學(xué)內(nèi)容合理組織的一些思路。1.思維導(dǎo)學(xué)模式。在DNA復(fù)制教學(xué)環(huán)節(jié)，知識點多，并且較分散，很容易在教學(xué)中造成學(xué)習(xí)困難和知識混淆的現(xiàn)象，針對這章教學(xué)的特點，我們采用了思維導(dǎo)學(xué)模式，收到了非常好的教學(xué)效果。2.重點、難點解讀。本科教學(xué)形式多樣化，也更提倡學(xué)生的自主學(xué)習(xí)，但并不是淡化了教師的教學(xué)，反而對教師提出了更高的要求[3]。教師必須圍繞每堂課的教學(xué)目的，合理組織和引導(dǎo)學(xué)生理解并掌握教學(xué)的重點和難點內(nèi)容。比如在講解染色體端粒末端修復(fù)機制中，教師首先要從教材的知識結(jié)構(gòu)中梳理出重點。染色體端粒末端修復(fù)機制的知識點包括：（1）引物切除造成的遺傳信息缺失；（2）端粒末端的特點；（3）體細胞和性細胞末端修復(fù)機制的不同；（4）DNA結(jié)構(gòu)的變化；（5）端粒酶的修復(fù)機制。梳理知識點后，總結(jié)教學(xué)重點：一是引物切除后損傷修復(fù)在體細胞和性細胞中的不同；二是四鏈DNA結(jié)構(gòu)；三是端粒酶的修復(fù)機制。其中端粒酶修復(fù)機制的講授是學(xué)生學(xué)習(xí)的難點。難點集中在端粒酶的性質(zhì)和修復(fù)發(fā)生的過程。經(jīng)過對教學(xué)內(nèi)容中重點和難點的準(zhǔn)確把握和合理組織，教師才能在課堂教學(xué)中突出重點、突破難點，讓學(xué)生的課堂學(xué)習(xí)無障礙。

二、教學(xué)方法和手段的改進

教學(xué)方法的推陳出新，是教學(xué)改革的重要內(nèi)容[4]。為發(fā)揮學(xué)生作為教學(xué)主體的能動性，我們根據(jù)具體的教學(xué)內(nèi)容設(shè)置了啟發(fā)式、聯(lián)想式、探究式等多種教學(xué)方法[5]，讓學(xué)生參與到教學(xué)過程中，不僅活躍了課堂氣氛，而且在分享知識的同時，更注重教會學(xué)生靈活掌握學(xué)習(xí)的方法。

1.啟發(fā)式教學(xué)。啟發(fā)的目的在于舉一反三，觸類旁通。針對每一次的課堂教學(xué)，設(shè)計一些拋磚引玉的問題，供學(xué)生思考與討論，這成為了分子生物學(xué)理論教學(xué)的重要組成部分。如進行到真核生物基因表達調(diào)控學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)，提出甲基化修飾的生物學(xué)意義，這個問題覆蓋范圍廣，涉及到了DNA復(fù)制的調(diào)節(jié)、蛋白質(zhì)和DNA甲基化修飾對基因表達的調(diào)控，以及Epigenetic（表觀遺傳學(xué)）方面的知識。通過提出問題—討論分析—不斷啟發(fā)—再討論分析—歸納總結(jié)—解決問題這一系列的互動教學(xué)活動，充分調(diào)動了學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的主動性和積極性，在不斷的討論分析中通過展示不同的思維、發(fā)表各自的觀點，不但有利于促進學(xué)生在學(xué)習(xí)中發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，而且有利于學(xué)生通過對基礎(chǔ)知識的消化、理解來達到理論的升華、拓展[4]。

2.聯(lián)想式教學(xué)。分子生物學(xué)是在生物化學(xué)、細胞生物學(xué)和遺傳學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來[6]，因此知識相互交叉、相互滲透。在授課的過程中，教師一方面要避免重復(fù)，一方面要通過聯(lián)想知識點適時培養(yǎng)學(xué)生的發(fā)散性思維，提高學(xué)生對知識的遷移能力和整合能力。如在講解化學(xué)修飾對基因的表達調(diào)控時，將細胞生物學(xué)中的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有機結(jié)合，使學(xué)生了解基因表達調(diào)控對細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的作用機制。

3.探究式教學(xué)。在分子生物學(xué)教學(xué)中，每一個理論知識的背后都是科學(xué)研究的重大突破。如確定遺傳物質(zhì)是DNA的兩大經(jīng)典實驗，我們以探究的形式呈現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容，從實驗設(shè)計，到結(jié)果顯示，再經(jīng)過討論分析并得出結(jié)論，以課題研究的角度，研究人員的身份引導(dǎo)學(xué)生進入學(xué)習(xí)角色，將學(xué)科概念、理論產(chǎn)生的起因和過程展示給學(xué)生，啟發(fā)學(xué)生努力探索，走近科學(xué)，讓學(xué)生從中領(lǐng)悟知識形成的探究性和科學(xué)性，逐漸培養(yǎng)具有創(chuàng)新意識和能力的高素質(zhì)研究型人才。4.多媒體多樣化教學(xué)。分子生物學(xué)的教學(xué)內(nèi)容具有微觀性、復(fù)雜性、抽象性和動態(tài)性。傳統(tǒng)的教學(xué)手段無法滿足教學(xué)的需求，而多媒體技術(shù)則具有聲像俱佳、動靜皆宜的特點[7]，是傳統(tǒng)教學(xué)無法比擬的。多年來我們不斷補充和完善教學(xué)手段，逐漸形成了獨具特色的多媒體教學(xué)課件。多媒體圖像處理清晰直觀，文字表述簡潔明了、主題突出。課件中的圖像來源于國內(nèi)外的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平臺。如講述DNA半保留復(fù)制機理時[8]，首先將DNA可能存在的幾種復(fù)制方式用圖像展現(xiàn)，并利用Meselson和Stahl設(shè)計的DNA復(fù)制同位素示蹤實驗和密度梯度離心實驗來進行結(jié)果驗證，引導(dǎo)學(xué)生明確掌握DNA半保留復(fù)制特點，并結(jié)合文字，通過圖文并茂的多媒體課件，將教學(xué)內(nèi)容中的背景知識、基本概念、基本理論，以及靜態(tài)、抽象的微觀知識清晰講解。多媒體課件動靜結(jié)合、聲像互動。對于生命過程中動態(tài)的知識點，比如DNA的復(fù)制、RNA的轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)的翻譯過程，可以將這些復(fù)雜的生命過程利用多媒體手段做成動畫并配以文字和聲像，形象直觀地展現(xiàn)給學(xué)生，既加深了學(xué)生對知識的理解，也提高了其學(xué)習(xí)效率。

三、知識領(lǐng)域的拓展

分子生物學(xué)的教學(xué)內(nèi)容除包含基礎(chǔ)理論知識外，還有大量理論應(yīng)用的研究方法部分。我們在教學(xué)中不僅僅將知識局限在教材中，利用課堂教學(xué)不斷引導(dǎo)學(xué)生去了解本學(xué)科相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點、最新進展、發(fā)展趨勢[8]，以及生物技術(shù)在生產(chǎn)實踐中的廣泛應(yīng)用。

1.專題講座與專題討論。專題講座是教師根據(jù)教學(xué)內(nèi)容，自己組織參考資料對教學(xué)內(nèi)容的延伸與拓展。比如在講授“SNP技術(shù)”時，先從遺傳標(biāo)記分析的發(fā)展著手，把一代、二代的標(biāo)記分析做知識性的回顧，再將納入教材的第三代標(biāo)記分析“SNP”做詳細的講解，引導(dǎo)大家理解什么是單核苷酸多態(tài)性，核苷酸多態(tài)性研究的生物學(xué)意義以及在醫(yī)學(xué)、農(nóng)業(yè)、畜牧等多種領(lǐng)域的發(fā)展與應(yīng)用。通過這種方式激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情和求知欲，也使教師不斷地進行知識的更新，及時了解本學(xué)科當(dāng)前發(fā)展的趨勢、研究的熱點以及爭論的問題。專題討論則是以學(xué)生為主體，根據(jù)課程教學(xué)內(nèi)容，組織學(xué)生就某一個專題自行查閱、組織文獻資料，并在課堂上展開討論[9]。比如在講授基因重組的教學(xué)內(nèi)容時，設(shè)計“轉(zhuǎn)基因的利與弊”供學(xué)生討論。引導(dǎo)學(xué)生思考基因工程藥物和轉(zhuǎn)基因動植物對社會產(chǎn)生的巨大影響，讓知識離開課本走進生活，從而喚起學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣和探索未知領(lǐng)域的欲望。這不僅使學(xué)生更加深入、系統(tǒng)地理解所學(xué)知識，并且培養(yǎng)了學(xué)生靈活運用知識的能力[10]。

2.生物信息技術(shù)與數(shù)據(jù)庫。生物信息技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為分子生物學(xué)研究方法中不可分割的一部分，比如在“PCR技術(shù)”的專題講座中，不僅要對實驗?zāi)康?、原理、操作以及?yīng)用進行講解，還要特別對引物設(shè)計的生物信息技術(shù)進行補充，介紹學(xué)生對一些常規(guī)的生物信息技術(shù)軟件Primer6.0、DNAman、Olig6.0、DNAS-tar、Cluster等有一個基本的認(rèn)知度。在整個分子生物學(xué)的教學(xué)中，學(xué)生需要自行查閱和組織各種文獻資料，因此，必須特別強調(diào)互聯(lián)網(wǎng)資源運用的重要性。教師通過介紹中國知網(wǎng)、維普、清華同方、NCBI等幾個常用資源庫，使學(xué)生了解如何利用資源庫進行查詢，對互聯(lián)網(wǎng)資源的熟練應(yīng)用使學(xué)生的知識體系得以完善，學(xué)生通過自身的努力來提高信息收集和辨別的能力，培養(yǎng)了學(xué)生的自學(xué)能力。

四、教學(xué)改革中應(yīng)該注意的問題

1.教師的專業(yè)修養(yǎng)與教學(xué)基本功。教師在教學(xué)中具有雙重身份，既是一名導(dǎo)演，又是一名演員。作為導(dǎo)演，首先需要有最新的教學(xué)理念，整個教學(xué)過程中適時設(shè)問、適時討論、適時啟發(fā)。其次要有較強的課堂組織能力，根據(jù)學(xué)生的學(xué)習(xí)情況，把握課堂節(jié)奏，調(diào)動學(xué)生課堂學(xué)習(xí)激情，使教學(xué)有的放矢。否則會在教學(xué)中出現(xiàn)“啟而不發(fā)”和論證條理不清的現(xiàn)象；作為演員，還要有良好的課程駕馭能力，通過教師扎實的專業(yè)知識、廣泛的認(rèn)知領(lǐng)域、全面的知識結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)給學(xué)生的是一個豐盛的知識大餐，而不是一鍋夾生飯。因此作為教師，必須從理論水平、科研水平、思維水平這3個方面提高教師自身的專業(yè)素質(zhì)，此外，還要掌握適合自己的各項教學(xué)技能。

2.多媒體教學(xué)的合理應(yīng)用。多媒體教學(xué)只是一種提高教學(xué)效果的輔助手段，是為教師的教學(xué)和學(xué)生的學(xué)習(xí)服務(wù)的，只有運用合理才可能達到好的效果。因此盡量避免在多媒體教學(xué)課件上出現(xiàn)過多的文字，否則多媒體成了教學(xué)活動中的主體，老師由照本宣科轉(zhuǎn)變?yōu)榘缪莘庞硢T和播音員的角色。學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣不高，教學(xué)效果也就適得其反。多媒體和傳統(tǒng)教學(xué)只有合理地結(jié)合，取長補短，才能在課堂教學(xué)中體現(xiàn)出其真正的價值。總之，教學(xué)改革的目標(biāo)是幫助學(xué)生建立學(xué)科知識體系，培養(yǎng)學(xué)生良好的科學(xué)素養(yǎng)，提升學(xué)生后繼學(xué)習(xí)的能力。正如葉圣陶先生所說：“教師的教學(xué)，不在于給學(xué)生搬去可以致富的金子。而在于給學(xué)生點金的指頭。”目前，我們關(guān)于分子生物學(xué)課堂教學(xué)改革還處于不斷探索和實踐階段，除了需要不斷地提高教師自身的學(xué)科修養(yǎng)和科研素質(zhì)外，也以“夯實基礎(chǔ)、拓展知識、增強能力、提高素質(zhì)”[8]作為教學(xué)的目的和人才培養(yǎng)目標(biāo)，努力在今后把教學(xué)工作開展得更加有生有色，為社會培養(yǎng)更多高素質(zhì)創(chuàng)新型人才。

作者:武曉英 喬宏萍 張猛 吳麗華 郝雪峰 單位:太原師范學(xué)院

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第5篇：經(jīng)典遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)范文

（一）領(lǐng)銜摸清中藥資源“家底”

2011年11月，國家中醫(yī)藥管理局啟動了第四次全國中藥資源普查，這是自1983年第三次全國中藥資源普查后，對國內(nèi)各省現(xiàn)存中藥資源進行的一次“大摸底”。黃璐琦被命任為第四次中藥資源普查試點工作專家指導(dǎo)組組長。

時隔近30年，原有數(shù)據(jù)已不足以支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展的科學(xué)決策，與此同時，環(huán)境發(fā)生了巨大的變化，技術(shù)手段也有日新月異的突破。摸清國內(nèi)中藥資源基本現(xiàn)狀，成為迫切而重要的任務(wù)。對于藏在深山里的中藥，又能有哪些新的認(rèn)識？在環(huán)境的巨變下，哪些品種已經(jīng)面臨瀕危？這些都擺在中醫(yī)藥人的面前。

黃璐琦介紹，普查主要完成的工作有四項：一是要探明中藥資源的種類和分布，及563個重點中藥材品種的資源總量;二是進一步調(diào)查清楚中藥資源相關(guān)知識，如民間對一些藥材的特殊用法等;三要建設(shè)一批中藥材種苗繁育基地。目前多種野生中藥材瀕危，解決資源稀缺問題，最終還得靠人工種植，通過普查遴選種植基地成為當(dāng)務(wù)之急;四是建立動態(tài)監(jiān)督機制，保障信息通暢。

作為專家組組長，黃璐琦除了在北京日常的繁雜工作，以及各地的學(xué)術(shù)會議、交流考察外，帶領(lǐng)各地資源普查隊員跋山涉水、翻山越嶺，進行技術(shù)指導(dǎo)、監(jiān)督檢查，成了他近幾年來工作的主旋律。幾年間，細算下來，黃璐琦幾乎一半的時間都在野外跟中藥“面對面”地打交道。帶領(lǐng)著各地普查隊員，他走過了全國60余個的普查試點縣?！斑@對于我來說是一段太珍貴的經(jīng)歷了！”他感嘆道。哪種中藥材是否道地、在何地分布、數(shù)量多少，他都了然于胸，談起來如數(shù)家珍。

此次922個縣級普查點遍布全國31個省、市、自治區(qū)，在野外工作的隊員達到上萬名。現(xiàn)在，中藥資源普查工作發(fā)現(xiàn)2個新屬25個新物種，匯總得到1.3萬多種藥用資源的種類和分布等信息，中藥資源種類數(shù)已超過第三次全國中藥資源普查。

黃璐琦發(fā)現(xiàn)，各地在中藥材種植、采收，包括資源普查工作本身，都有自己的創(chuàng)造：又如，田地里收割過后的麥稈，在地表留下適當(dāng)?shù)母叨龋每梢杂米龉鲜V的“天然”棚架，只需在麥稈所在的田里播下種子，瓜蔞在生長過程藤蔓自然攀援到這些“棚架”上，既節(jié)約時間資源，又綠色環(huán)保。

野外普查的艱難，有時不僅體現(xiàn)在餐風(fēng)露宿的辛苦上，更直觀與危險的是面對生與死的考驗。在野外工作的隊員達到上萬名，他們的安危冷暖，時時牽動著黃璐琦的心。2012年9月7日，他剛從云南昭通彝良普查點回京，彝良就發(fā)生5.7級地震。他第一時間給當(dāng)?shù)仄詹檗k公室打電話詢問情況，得知只有辦公房屋損壞，隊員都已平安歸隊，方才松了一口氣。“現(xiàn)在全國普查點分布圖深深印在我的腦海中，哪里發(fā)生自然災(zāi)害我就首先想到隊員生命會不會受到威脅，時刻繃緊一根弦，深感壓力重大?！庇幸淮?，一路普查隊的車在趕赴調(diào)研蟲草途中掉下垂直高度達20米的山崖，一名隊員肋骨折斷，所幸頭部沒問題?！坝幸荒?，我?guī)ш牱殖藥纵v車到湖南湘西保靖縣普查。途徑碗米水庫時，路很窄車隊小心前行，走著走著我突然發(fā)現(xiàn)緊跟的第二輛車不見了，趕快叫司機停車讓大家下來沿途往回找，后來看到那輛車側(cè)翻在路基上。車上四人都是參加過第三次普查上年紀(jì)的老師，有驚無險。如果車再前移或后錯一米翻倒就會直接掉進水庫，那么普查隊員就會有生命危險。我當(dāng)時站在路邊跟普查隊員說，第一，這是上天在告示我們，這項工作是要用生命來換的，我們要格外重視安全;第二，精誠所至，終成大事?！?/p>

（二）分子生藥學(xué)創(chuàng)建的前前后后

1992年，黃璐琦成為北京醫(yī)科大學(xué)一名博士研究生，師從著名生藥學(xué)家樓之岑和著名藥用植物學(xué)家誠靜容?！皟晌粚?dǎo)師在為學(xué)做人方面都對我產(chǎn)生過深刻的影響。曾擔(dān)任中國藥學(xué)會理事長的樓之岑院士，嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的精神讓我敬仰。一位師兄給當(dāng)時國內(nèi)最高水平的專業(yè)雜志投稿，編輯意見是文章水平很高，但篇幅長。師兄把稿子拿給樓之岑院士，先生提筆批注‘我們不能削足適履’，后面署名‘生藥學(xué)教授樓之岑’，而后返給編輯部。最終，論文全文發(fā)表。先生的不凡氣勢和深厚功底略見一斑。”

讀書期間，黃璐琦對栝樓屬植物研究產(chǎn)生興趣。栝樓屬植物藥用價值和經(jīng)濟價值都很高，如有抗癌作用的天花粉即來源于此屬。為調(diào)查國內(nèi)栝樓屬的藥用植物，他只身一人前往廣東、廣西、云南、貴州的深山老林實地考察，采集植物。他還廣泛查閱英國、美國、澳大利亞、日本等國標(biāo)本，最終整理出世界范圍的栝樓屬植物名錄，并發(fā)現(xiàn)新種植物，使中國在這一領(lǐng)域的研究達到國際先進水平，解決了被世界葫蘆科專家C. Jeffrey稱之為“東亞地區(qū)葫蘆科中最難處理的分類學(xué)難題”。黃璐琦也因此獲得北京醫(yī)科大學(xué)特等獎學(xué)金。

在進行栝樓屬植物分類學(xué)研究時，黃璐琦發(fā)現(xiàn)有很多問題用傳統(tǒng)技術(shù)和方法已經(jīng)無法很好地解決，而分子水平的研究則很可能為這門古老學(xué)科帶來新的生機。

1995年，年僅27歲的黃璐琦以《展望分子生物技術(shù)在生藥學(xué)中的應(yīng)用》為題將自己長期以來的思考發(fā)表在《中國中藥雜志》上，文中首次提出了“分子生藥學(xué)”的概念。這在當(dāng)時沉悶許久的生藥學(xué)研究中引起了強烈的反響。隨后，一支充滿活力的創(chuàng)新團隊在他身邊迅速形成?？茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展和學(xué)科間的交叉融合是一股強大的力量，對于中藥研究來說，借助于這股力量會給這門古老的學(xué)科帶來前所未有的生氣和活力。

以黃璐琦研究團隊為核心，在很多中醫(yī)藥學(xué)者的積極參與和大力協(xié)作下，國內(nèi)第一部從基因水平研究生藥學(xué)的著作《分子生藥學(xué)》得以問世，并標(biāo)志著一門嶄新的生藥學(xué)分支學(xué)科――分子生藥學(xué)在國內(nèi)誕生。

從誕生的第一天起，分子生藥學(xué)就受到中藥學(xué)界的普遍關(guān)注，近年來更是捷報頻傳。2006年《分子生藥學(xué)》第二版出版，2008年適合高等院校本科生使用的《分子生藥學(xué)》教材出版。迄今，全國己有10多所高等院校開設(shè)該課程。2012年，這門新興學(xué)科成為國家中醫(yī)藥管理局中藥生藥學(xué)重點學(xué)科，也是國家中醫(yī)藥管理局重點研究室和三級實驗室所在的學(xué)科。轉(zhuǎn)瞬之間，分子生藥學(xué)于懵懂之際、晨光熹微之時發(fā)起，如今已亭亭如蓋。

2006年，38歲的黃璐琦申請了國家973項目的課題“中藥藥性理論繼承與創(chuàng)新研究”，而這一年是國家“973計劃”（國家重點基礎(chǔ)研究發(fā)展計劃）首次設(shè)立中醫(yī)藥研究專項，黃璐琦抓住這一難得的機會，開始中藥學(xué)的創(chuàng)新研究，并成為“973項目”年輕的首席科學(xué)家。

黃璐琦特別崇尚創(chuàng)新科研，在實踐研究中，他贊成要敢于提出假說。他認(rèn)為，如果假說能夠經(jīng)受住一種關(guān)鍵性的檢驗且能夠符合一般科學(xué)理論，那么這種假說就會被接受。在道地藥材的形成機理研究上，假說研究就得到了應(yīng)用。以“973”項目為支撐，圍繞道地藥材形成的幾個模式假說，利用研究室在道地藥材分子生藥學(xué)研究和道地藥材生態(tài)學(xué)研究方面的優(yōu)勢，根據(jù)經(jīng)典遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)的理論方法，運用生態(tài)學(xué)的原理，配合受控試驗，研究環(huán)境、遺傳因素及其交互作用影響藥材道地性的特征及表現(xiàn)在功效、安全性和化學(xué)成分上的變化及其規(guī)律，最終揭示了道地藥材的形成機理，在國內(nèi)開創(chuàng)了道地藥材形成的分子機理研究的先例。2003年，黃璐琦和他的團隊還創(chuàng)辦了“生藥分子鑒定實驗室”，并獲得了國家中醫(yī)藥管理局三級實驗室認(rèn)證。2009年，他的研究室成為“國家中醫(yī)藥管理局道地藥材生態(tài)遺傳重點研究室”。在這些獨具一格的科研平臺上，創(chuàng)新理論和科研實踐不再脫節(jié)。他們利用各種實驗條件驗證、完善各種科研設(shè)計，并大膽地使用這些成果去指導(dǎo)中藥的生產(chǎn)實踐。

黃璐琦引入分子生物學(xué)技術(shù)，建立起中藥材鑒別新方法，其中高特異性聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)鑒別中藥材烏梢蛇真?zhèn)蔚姆椒s獲中國專利優(yōu)秀獎，被2010年版《中國藥典》收載，這是分子鑒別方法首次收載于國家藥典。他帶領(lǐng)課題組發(fā)現(xiàn)了一條丹參酮合成的關(guān)鍵酶基因及二萜生物合成新途徑，并在國際著名刊物PNAS、JACS等發(fā)表了系列高水平文章。

（三）醫(yī)圣的粉絲曾經(jīng)懷揣建筑夢

素有“書鄉(xiāng)”、“茶鄉(xiāng)”之稱的江西婺源，是黃璐琦的出生地。黃璐琦的母親金青是中醫(yī)師、新安醫(yī)學(xué)學(xué)派傳承人，黃璐琦從小便跟隨母親出診，并且?guī)椭杉菟?，耳濡目染地學(xué)了一些中醫(yī)知識。

“經(jīng)常有患者到我家來看病，不論什么時間段到我家，母親都會馬上放下手里的活兒、哪怕是飯碗，會專心問診。如果趕上患者來看病，沒來得及吃飯，母親就會請他們跟我們一起吃。”黃璐琦回憶說。

可以說，黃璐琦是在母親的診所里長大的，兒時玩得最多的玩具就是診室中的處方箋，偷吃最多的零食是藥房里的酵母片和山楂丸。“不知現(xiàn)在酵母片是不是提純了，不如印象中的好吃。”讓黃璐琦記憶清晰的是，一次周邊人家養(yǎng)的雞鬧疫情成群死掉后，他年幼好奇學(xué)著大人的樣子撕下一張?zhí)幏郊垖懴隆半u瘟藥”幾個字，開出自己人生中的第一張“處方”?！澳菚r我真以為這就可以治病了。”黃璐琦至今提起這些童趣軼事，仍舊忍不住開懷大笑。

“我是家里的老小。父親很嚴(yán)謹(jǐn)，骨頭也很硬，當(dāng)過10多年的地方計委主任，對當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟數(shù)據(jù)他都記得很準(zhǔn)，每天堅持寫工作筆記?！秉S璐琦說，父親曾希望自己學(xué)建筑，因為家里已有一個學(xué)醫(yī)的姐姐?！案赣H說，一個人一生能留下一個作品就足矣，而建筑是以立體的形式表現(xiàn)的作品?！?/p>

1985年高考，懷著一個建筑師的夢想，黃璐琦在高考志愿表上填寫了同濟大學(xué)建筑學(xué)專業(yè)?？墒?，命運偏偏跟他開了一個玩笑，他沒有被這個專業(yè)錄取，反而被調(diào)劑到江西中醫(yī)學(xué)院中藥專業(yè)。“這就是天意，上天安排的，我不后悔。建筑與醫(yī)藥，都是民生很大的一塊，與老百姓都息息相關(guān)。”子承母業(yè)的黃璐琦，為此投身中醫(yī)藥領(lǐng)域。過去對母親從事職業(yè)的驕傲自豪，逐漸變?yōu)榱俗约簩λ鶎W(xué)專業(yè)的熱愛。

本科畢業(yè)后，他考上全國中醫(yī)藥權(quán)威機構(gòu)中國中醫(yī)科學(xué)院，師從同仁堂的創(chuàng)始家族――樂家第十三世傳人樂崇熙攻讀碩士學(xué)位。“記得研究生復(fù)試時，樂崇熙先生耐心教我改正南方口音，區(qū)分‘您’和‘你’，還有用餐規(guī)矩、說話禮儀，這都使我頗為受益。”

“我29歲任中藥研究所所長，31歲開始擔(dān)任博導(dǎo)，因為年輕，所里推選我從第九屆起加入全國青聯(lián)，并且是中直機關(guān)青聯(lián)常委，后來我又成為北京市青聯(lián)副主席。于是，我和青聯(lián)組織建立了深厚的感情，青聯(lián)幫助、培養(yǎng)、支持了我，我也感受到這個大家庭的溫暖，愿意盡力為大家服務(wù)。當(dāng)年作為醫(yī)藥衛(wèi)生組的委員，我曾給自己定了一個任務(wù)，利用經(jīng)常搞野外普查有些經(jīng)驗的優(yōu)勢，聯(lián)合同組的醫(yī)藥企業(yè)委員每年外出調(diào)研度假一次?！币欢吻嗦?lián)路，一生青年情。黃璐琦的實驗室集結(jié)了近30位不同學(xué)科背景、不同學(xué)歷、不同年齡段的成員，這種學(xué)術(shù)互補性極強的人員組合方式在中醫(yī)藥學(xué)界并不多見?！安簧偾嗄甓际强稍熘?，就看將他們放在什么位置，發(fā)揮怎樣作用。我的職責(zé)就是致力于發(fā)掘團隊最大的潛力，搞好中醫(yī)藥科學(xué)研究，使個人有寬松的環(huán)境、堅定的理想、明確的方向?！?/p>

黃璐琦是國家杰出青年基金獲得者，曾獲中國工程院光華工程科技獎（青年獎）、全國優(yōu)秀科技工作者、中國藥學(xué)發(fā)展獎、中國青年五四獎?wù)隆⒅袊嗄昕萍吉?、新世紀(jì)百千萬人才工程國家級人選、中國中醫(yī)藥十大杰出青年、衛(wèi)生部有突出貢獻中青年專家、中央國家機關(guān)十大杰出青年、北京十大杰出青年等榮譽稱號，多次獲國家科學(xué)技術(shù)進步獎，享受“國務(wù)院政府特殊津貼”，并當(dāng)選2014年中醫(yī)藥新聞人物。作為學(xué)科領(lǐng)軍者，黃璐琦時刻關(guān)心著團隊中青年的成長、成才、成功，特別重視培養(yǎng)和提升學(xué)生的人文情懷與文化素養(yǎng)。2015年，他當(dāng)選為中國工程院院士最年輕的院士。

黃璐琦的愛好很多，體育運動最愛乒乓球，讀書則比較雜，辦公室那一面墻的書架上可以看到人物傳記、時政讀物、國學(xué)，乃至攝影類書籍，足見他生活的豐富多彩。

問及黃璐琦有偶像否，他笑言是醫(yī)圣李時珍。這么多年來，黃璐琦一直對照李時珍的事跡踐行著，在科研的路上知難而進，迎難而上。

第6篇：經(jīng)典遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)范文

[關(guān)鍵詞] 組蛋白去乙?；福灰种苿荒[瘤

[中圖分類號] R977.3 [文獻標(biāo)識碼] A [文章編號] 1674-4721（2015）06（a）-0015-07

Research progress of histone deacetylase inhibitors

GU Hua-wei LIU Yan SANG Jun-xia LIU Jing

Pharmacy of Department，the Fourth Affiliated Hospital of Henan University of Science and Technology；Tumor Hospital of Anyang City in Henan Province，Anyang 455000，China

[Abstract] Histone deacetylase（HDACs） is a kind of protease which plays an important role in the modification of chromosome and regulation of gene expression，and is closely associated with the occurrence and development of tumor.Histone deacetylase inhibitors（HDACIs） of great significance in the development of the antitumor drugs.The molecular structures of HDACs，HDACs with malignant tumor，the molecular structures of HDACIs，main design ideas of HDACIs，structure-activity relationship were reviewed in this article.

[Key words] Histone deacetylase；Inhibitors；Tumor

近年來，腫瘤已經(jīng)成為威脅人類健康的一大殺手。2012年全球新增癌癥病例達到1400多萬例，預(yù)計在未來20年內(nèi)，癌癥死亡人數(shù)將從每年820萬飆升至1300萬[1]。2014年2月3日，世界衛(wèi)生組織下屬的國際癌癥研究機構(gòu)發(fā)表的《2014年世界癌癥報告》顯示，全球癌癥死亡率正在以驚人的速度增加，平均每8個死亡病例中就有1例死于癌癥。目前腫瘤治療方法主要是手術(shù)治療、化學(xué)療法和放射治療，花費高、治愈率低、副作用大，給患者造成了沉重的負擔(dān)，如何解決這些問題成為科研以及醫(yī)務(wù)工作者密切關(guān)注的問題。

隨著表觀遺傳學(xué)、分子生物學(xué)等研究的深入，越來越多的證據(jù)表明，腫瘤的發(fā)生發(fā)展與基因水平的病變密不可分。組蛋白乙?；福╤istone acetyltransferase，HATs）與組蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase，HDACs）是調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄與表達的兩個主要酶家族。HATs將乙酰輔酶A的乙?；D(zhuǎn)移到組蛋白氨基末端特定的賴氨酸殘基上，降低組蛋白與DNA的結(jié)合，激活基因轉(zhuǎn)錄及表達；HDACs使組蛋白去乙?；?，增強組蛋白與DNA的結(jié)合，染色質(zhì)致密卷曲，從而抑制基因的轉(zhuǎn)錄及表達。在腫瘤細胞中，HDACs過度表達，去乙?；饔迷鰪?，抑制了特定基因的表達，與腫瘤的發(fā)生發(fā)展具有密切聯(lián)系[2-3]。早在1990年就有科學(xué)研究[4-5]表明，組蛋白去乙?；敢种苿╤istone deacetylase inhibitors，HDACIs）有助于抑制腫瘤細胞的存活。本文就HDACs與腫瘤的關(guān)系及其現(xiàn)階段已經(jīng)上市、處于臨床及臨床前研究的抑制劑進行綜述，以期為抗腫瘤藥物的研發(fā)提供一些新思路。

1 HDACs的結(jié)構(gòu)及其與腫瘤的關(guān)系

真核細胞中，染色質(zhì)由DNA、組蛋白及其他蛋白組成。組蛋白構(gòu)成的八聚體緊緊環(huán)繞在DNA周圍，構(gòu)成核小體，是染色質(zhì)的基本組成單位。組蛋白的N-端氨基酸是可被修飾的活性位點，可以發(fā)生乙?；?、磷酸化、甲基化等作用，調(diào)控基因的表達。HDACs可能通過以下2種機制調(diào)控基因的表達：①HDACs使組蛋白去乙?；鰪娊M蛋白與DNA結(jié)合，染色質(zhì)致密卷曲，基因的轉(zhuǎn)錄受到抑制；②HDACs使一些非組蛋白在DNA附近集聚，與組蛋白N-端活性位點發(fā)生作用，影響轉(zhuǎn)錄過程[6-9]。

目前已知的人類HDACs存在18種亞型，根據(jù)結(jié)構(gòu)和功能可以分為以下4類。Ⅰ類：HDAC1～3和8；Ⅱ類：HDAC4～7，9～10；Ⅲ類：SIRT1～7；Ⅳ類：HDAC11[10-11]。其中Ⅰ類、Ⅱ類和Ⅳ類HDACs為Zn2+依賴酶，Ⅲ類為NAD+依賴酶。Zn2+依賴的HDACs是研究的主要靶點，其僅有HDAC4、HDAC7和HDAC8獲得了蛋白晶體結(jié)構(gòu)（圖1）。表觀遺傳學(xué)研究[12]表明，在眾多的亞型中，HDAC1和HDAC2與腫瘤發(fā)生發(fā)展的關(guān)系最為密切。

圖1 HDAC8的晶體結(jié)構(gòu)及其與TSA結(jié)合（PDB ID：1T64）

組蛋白的乙?；c去乙酰化分別受HATs和HDACs的調(diào)控，一旦平衡被打破，基因的轉(zhuǎn)錄過程將失調(diào)。病理情況下，HDACs過度表達，一些腫瘤抑制基因轉(zhuǎn)錄受到抑制，引起一系列疾病。例如，HDAC1在胃癌[13]和前列腺癌[14]中高表達，HDAC1和HDAC6在胸腺癌中高表達[15-16]，HDAC2和HDAC3在結(jié)腸直腸癌中高表達[17-18]等。因此，HDACs是抗腫瘤藥物研發(fā)中的一個重要靶點。

2 HDACIs的結(jié)構(gòu)及其與腫瘤的關(guān)系

目前設(shè)計開發(fā)的HDACIs種類繁多，根據(jù)其化學(xué)結(jié)構(gòu)可以分為4類：①異羥肟酸類；②苯酰胺類；③環(huán)肽類；④羧酸類。按照其結(jié)構(gòu)特征又可分為3部分片段：①與Zn2+絡(luò)合的異羥肟酸結(jié)構(gòu)；②中間的脂肪鏈連接部分；③親脂性的帽子結(jié)構(gòu)，與受體口袋疏水性結(jié)合。臨床實驗及臨床前研究表明，HDACIs對多種腫瘤細胞具有生長抑制的作用，影響腫瘤細胞分化及誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡，用于腫瘤的單一或聯(lián)合治療（表1）。

2.1 異羥肟酸類

2.1.1 處于臨床實驗研究的抑制劑 異羥肟酸類HDACIs是在二甲基亞砜（dimethyl sulfoxide，DMSO）的基礎(chǔ)上研究開發(fā)的。Friend等[19]在復(fù)蘇小鼠紅白血病細胞時發(fā)現(xiàn)DMSO對傳代細胞具有生長抑制作用，并且2/3的病變細胞有好轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。該現(xiàn)象引起了Marks等[20]的注意，拉開了異羥肟酸類HDACIs的研究序幕。研究表明，一些極性小分子胺類化合物同樣對小鼠紅白血病細胞具有生長抑制作用，但其抑制活性未能顯著增高。兩分子的胺類化合物拼接后得到二乙酰胺類化合物六亞甲基二乙酰胺（HMBA，13）（圖2），并選擇性的改變基因的表達，從而起到抑制腫瘤細胞生長的作用，對小鼠紅白血病細胞的抑制IC50達到5 mmol/L，抑制活性得到顯著提高。臨床前研究表明，HMBA具有毒性低、良好的藥動學(xué)性質(zhì)等優(yōu)點。HMBA曾進入二期臨床實驗，用于治療骨髓異常綜合征和急性髓細胞白血病[21]，但由于其活性較低，劑量需求過大，在患者中耐受性差，且有血小板減少等副作用，研究被迫終止。

圖2 部分異羥肟酸類HDACIs的結(jié)構(gòu)及其活性

對HMBA進行進一步的結(jié)構(gòu)修飾，采用羥肟酸片段取代酰胺片段，親脂性的苯環(huán)取代一側(cè)羥基，以期同時達到離子螯合和與疏水性口袋結(jié)合的作用，獲得了一系列的HDACIs。Merk公司開發(fā)的化合物Vorinistat（SAHA，1）是該類化合物中理化性質(zhì)及活性較好、毒性適中的化合物，于2006年被美國FDA批準(zhǔn)上市，主要用于治療CTCL。Belinostat（PXD-101，2）是TopoTarget公司開發(fā)的HDACIs，對HDACs的IC50為27 nmol/L，目前已經(jīng)在美國批準(zhǔn)上市，用于治療外周T細胞淋巴瘤。Novartis公司研發(fā)的Panobinostat（LBH589，3）用于治療惡性淋巴瘤，例如CTCL已經(jīng)進入Ⅲ期臨床實驗。體內(nèi)外實驗表明，Italfarmaco公司開發(fā)的Givinostat（ITF2357，4）具有抗炎和細胞毒作用，一項用于治療霍奇金淋巴瘤Ⅱ期臨床實驗表明，Givinostat具有抑制淋巴瘤的作用，并且呈現(xiàn)出了良好的安全性。Pharmacyclics公司開發(fā)的Abexinostat（PCI-24781，5）用于治療B細胞淋巴瘤現(xiàn)在正處于Ⅱ期臨床實驗階段[22]。Resminostat（4SC-201，6）是可以口服的HDACIs，用于治療頑固性腫瘤處于Ⅰ期臨床實驗階段[23]。Quisinostat（JNJ-26481585，7）作為廣譜HDACIs，用于治療骨髓瘤、白血病等的研究正在進行[24-25]。

2.1.2 處于臨床前研究的抑制劑 Guan等[26]根據(jù)異羥肟酸類HDACIs的構(gòu)效關(guān)系，設(shè)計一類取代1，3，4-噻二唑類的化合物，獲得了化合物14（表2），其IC50為89 nmol/L，優(yōu)于SAHA，但該化合物抑制細胞增殖能力卻弱于SAHA。Guan等[27]繼續(xù)對其結(jié)構(gòu)改造，用取代的芳雜環(huán)代替苯環(huán)，得到化合物15～17（表2），其對HDACIs的抑制活性與抑制細胞增殖能力均高于SAHA，有繼續(xù)開發(fā)的價值。Woo等[28]發(fā)現(xiàn)Trichostatin A（TSA，18）（圖2）是一種天然異羥肟酸類HDACIs，對HDAC1的IC50為5 nmol/L。Yang等[29]通過改變連接部分的C鏈長度及帽子區(qū)域的結(jié)構(gòu)類型，發(fā)現(xiàn)了化合物19（圖2），對HDAC1的IC50為1.8 nmol/L，強于SAHA，體內(nèi)外實驗具有良好的結(jié)果。Yang等[30]合成了一系列噻吩并嘧啶類異羥肟酸HDACIs，其中化合物20對HDAC1和HDAC3的IC50分別為1.14 nmol/L和3.56 nmol/L（圖2）。

表2 1，3，4-噻二唑異羥肟酸類HDACIs的結(jié)構(gòu)及其活性

2.2 苯甲酰胺類

20世紀(jì)90年代，藥物化學(xué)家發(fā)現(xiàn)經(jīng)典的抗驚厥藥地西林具有抑制細胞生長的作用，動物實驗顯示其對各種實體瘤具有一定的抑制活性。其乙酰化產(chǎn)物CI-994（21）（圖3）的抗腫瘤活性與地西林相當(dāng)，但是代謝穩(wěn)定性更強。臨床前研究表明，CI-994具有較好的抗腫瘤活性和較低的毒性[31-32]。目前，CI-994與吉西他濱聯(lián)合治療非小細胞肺癌已經(jīng)完成了Ⅲ期臨床實驗。進一步結(jié)構(gòu)修飾表明，CI-994的A環(huán)可被生物電子等排體，如芳香環(huán)或者芳雜環(huán)取代，但活性保持不變或增強；如脂肪鏈取代，活性降低。Hamblett等[33]用取代吡啶環(huán)代替A環(huán)合成得到了化合物22（表3），其對HDAC1的IC50為73 nmol/L。體內(nèi)實驗表明，化合物22具有良好的藥動學(xué)和藥效學(xué)性質(zhì)，具有開發(fā)成藥物的潛力。

CI-994（21）

圖3 CI-994的結(jié)構(gòu)

表3 苯甲酰胺HDACIs的結(jié)構(gòu)及其抑制活性

1999年，Suzuki等[34]報道了一類新型的苯甲酰胺類衍生物，A環(huán)的4位是亞甲氨基而非氨基取代，得到了一個活性較好的先導(dǎo)化合物Entinostat（MS-275，8），對HDACIs的IC50達到了4.8 μmol/L。Syndax公司正在對其進行臨床研究開發(fā)，用于治療霍奇金淋巴瘤、肺癌、乳腺癌等疾病，研究正在處于Ⅱ期臨床實驗研究階段，2013年9月FDA已經(jīng)提議與Syndax公司聯(lián)合對Entinostat進行Ⅲ期臨床實驗研究。Paquin等[35]用吡啶、嘧啶、三嗪等芳雜環(huán)對4位亞甲氨基進行結(jié)構(gòu)修飾，得到了化合物23（表3），對HDAC1的IC50為70 nmol/L。Frechette等[36]開發(fā)出了化合物24（表3），對HDAC1的IC50為60 nmol/L。Zhou等[37]用嘧啶衍生物對4位亞甲氨基進行結(jié)構(gòu)修飾，得到了化合物Mocetinostat（MGCD0103，9），現(xiàn)在正在進行Ⅰ、Ⅱ臨床試驗，主要用于治療急性髓細胞性白血病、霍奇金淋巴瘤、濾泡性淋巴瘤。未保留4位亞甲氨基結(jié)構(gòu)進行的一些結(jié)構(gòu)修飾，如化合物25、26及27（表3），其IC50均在nmol/L級別。

Moradei等[38]用計算機輔助藥物設(shè)計的方法，將MS-275分子與HDAC1的催化活性中心進行對接，發(fā)現(xiàn)B環(huán)NH2的對位方向有一個疏水性空腔，于是在MS-275的B環(huán)NH2的對位引入了噻吩基團得到化合物28（表3），活性提高了將近27倍，但是鄰間位取代活性則下降。

2.3 環(huán)肽類

環(huán)肽類化合物是HDACIs中結(jié)構(gòu)最復(fù)雜、最具成藥潛力的一類化合物，對HDACs抑制活性較強，作用方式與異羥肟酸類HDACIs一致。其基本結(jié)構(gòu)是疏水氨基酸構(gòu)成的12元環(huán)，是親脂性的帽子結(jié)構(gòu)；非天然氨基酸的側(cè)鏈構(gòu)成了連接部分；與Zn2+結(jié)合區(qū)域是一些環(huán)氧酮類或者異羥肟酸片段。目前存在的環(huán)肽類HDACIs，根據(jù)結(jié)構(gòu)組成可以分為含硫抑制劑、含L-Aoe的抑制劑及其他類抑制劑。

含硫的環(huán)肽類HDACIs多為前藥，分子中的二硫鍵或硫酯鍵在體內(nèi)降解生成硫醇，與HDACs活性位點的Zn2+螯合而發(fā)揮作用，例如Romidepsin（FK-228，10）、FR901375（29）、Largazole（30）（圖4）。其中Romidepsin對HDAC1的IC50為0.2 nmol/L，已獲得美國FDA批準(zhǔn)上市，主治復(fù)發(fā)或頑固性CTCL及外周T-細胞淋巴瘤。Taori等[39]從海燕藍藻中分離得到十六元環(huán)肽內(nèi)酯類化合物L(fēng)argazole（圖4），其對HDACs的抑制活性在nmol/L級別。其乙?；苌锱cLargazole具有同等程度的抑制活性。Ying等[40]和Nasveschuk等[41]均已經(jīng)完成了Largazole的全部合成工作。

含有L-Aoe的環(huán)肽類HDACIs大都從具有抗寄生蟲或抗增殖作用的天然產(chǎn)物中篩選獲得，是HDACs的不可逆抑制劑，其功能基團為（2S）-2-氨基-9、10-環(huán)氧-8-氧代癸酸（L-Aoe），所以叫做L-Aoe類抑制劑，例如化合物31～37（表4）。

還有一些其他類型的環(huán)肽類HDACIs，也具有很好的開發(fā)價值。例如Apicidin（38）[42]，對HDAC1和HDAC8的IC50分別為2 nmol/L和>1000 nmol/L，對包括胃癌、乳腺癌和子宮內(nèi)膜癌在內(nèi)的多種人類腫瘤細胞均有較好的抗增殖活性。

2.4 羧酸類

羧酸類的HDACIs對HDACs抑制活性較弱，為mmol/L級別，其與Zn2+結(jié)合區(qū)域是一個羧基集團。雖然表面識別區(qū)對HDACs抑制活性較為重要，但是目前研究開發(fā)的羧酸類HDACIs仍然是簡單的烷基鏈。丁酸是結(jié)腸中的微生物代謝的副產(chǎn)物，mmol/L級別的丁酸選擇地抑制腫瘤細胞生長的G1期，從而抑制腫瘤細胞增殖，并且不影響正常細胞結(jié)構(gòu)和功能。羧酸類HDACIs作為抗腫瘤藥物，其毒性較低，但首過效應(yīng)強、半衰期短，所需劑量大。其抑制活性低，可能是由于其僅僅具有HDACs抑制活性，而促進細胞分化能力較低的緣故[43]。其常與其他藥物聯(lián)合使用，如丁酸鈉和抗脂肪酸合成酶激動劑抗體聯(lián)合用藥，能起到協(xié)同誘導(dǎo)作用；苯基丁酸（39）（圖5）和全反維甲酸（ATRA）聯(lián)合用藥治療前髓細胞白血病[44]。因此，羧酸類化合物生物利用度低，多將羧基制成酯基，做成前藥，吸收、代謝更好。

Phenylbutyric acid（39）

圖5 苯基丁酸的結(jié)構(gòu)

3 結(jié)語

HDACs是人體內(nèi)一類重要的金屬蛋白酶，其參與了細胞周期調(diào)控，在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中起到了至關(guān)重要的作用。目前已經(jīng)合成了結(jié)構(gòu)豐富的HDACIs，SAHA、FK228及Belinostat已成功被FDA批準(zhǔn)上市；Largazole、Panobinostat、Entinostat等許多化合物已經(jīng)進入臨床前或臨床研究階段。隨著對腫瘤發(fā)生機制及HDACIs構(gòu)效關(guān)系地深入研究，HDACIs的設(shè)計開發(fā)將對腫瘤的治療產(chǎn)生重要意義。

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