(二)生物医学新技艺与仪表进境及在毒理学践行的前瞻
芯片( chips)技术:自20世纪80年代至今,已发展有DNA芯片、Oligo芯片、蛋白芯片、抗体芯片、组织芯片等多种类型。芯片技术是综合微电子、微机械、激光、化学、物理技术、计算机和生物信息等多学科技术,来实现生物样品检测、分析过程的微型化、连续化、集成化和自动化。原理基本类似,以DNA芯片为例,通过将预先设计好的基因片断有序地、高密度排列在玻璃片或硅片等载体上制成基因微矩阵(芯片) ,将待测DNA或RNA样品用同位素、化学荧光或酶标法标记制备成探针与芯片进行杂交,通过检测探针分子的杂交信号强度而获取样品分子的表达含量或序列信息,从而可对基因序列及功能进行大规模、高通量的研究。目前, DNA芯片技术是毒理基因组学研究的关键技术平台,其目的之一就是鉴定在外源有害物质作用下,机体中被“上调”或“下调”表达基因,尤其是关切那些与药物毒物代谢反应相关的基因、细胞DNA损伤修复反应基因、细胞周期调控基因、氧化胁迫反应( stressreaction)基因等。N IEHS已经研制和推出了专业毒理芯片( tox 2 chips) ,能够监测几百个基因。荧光定量PCR技术( real 2 time PCR) :该技术在PCR反应体系中加入荧光报告基团,利用荧光信号累积实时监测整个PCR进程,最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。借助于荧光信号来检测PCR产物,一方面提高了灵敏度,另一方面可以在每次PCR循环收集数据,建立实时扩增曲线,准确地确定域值循环数(Ct值) ,计算起始DNA拷贝数,做到了真正意义上的DNA定量。目前该技术除应用于病毒载量和细菌含量测定、基因表达及基因型的分析,在食品检测上主要用于转基因食品外源基因定量检测、食品添加剂和食品污染物的痕量分析等领域。
荧光原位杂交技术( fluorescenceinsituhy - brid 2 ization, FISH) : FISH是上世纪80年代在原位杂交基础上建立起来的一种分子杂交技术。它是一种高度灵敏和特异性以及分辨率强的染色体和基因分析技术,它通过荧光标记的各类DNA和RNA探针与细胞或组织在玻片上进行杂交。不改变其结构和分布格局的情况下,进行细胞内DNA、RNA某特定序列的相互位置关系的拷贝数的测定,用于染色体识别,基因定位和基因诊断、染色体结构和数目畸变分析。目前FISH主要用于通过全染色体图谱测定中期相染色体畸变、用亚染色体区带探针进行间期染色体断裂和非整倍体分析、用着丝点探针或抗着丝点抗体进行微核试验、非整倍体和异常数量的特定染色体分析。
RNA干扰技术(RNA interference RNAi) :该技术的原理是基于反义RNA与正链RNA形成双链RNA后会特异性地抑制靶基因的转录后表达,这种现象从低等的线虫到人类培养细胞等多种有机体中均存在。通过设计和合成siRNA后,对其进行标记和转染,最后进行RNA i的检测。目前通过该技术可进行功能基因组学、基因治疗、转录调控机理等的研究。
转基因技术(gene modified technology) :转基因动物是指通过基因重组和导入等各种手段,使体内基因组中整合有外源性基因的动物。在毒理学领域,转基因动物主要用于化学毒物致突变和出生缺陷的机理的研究,其主要特点是:可从整体水平比较不同器官突变的组织特异性,从而确定敏感的靶器官,并在同一动物进行多种突变终点的比较研究;易于从动物基因组中回收导入的基因以进行突变的精细研究(如测序、测定突变谱、研究突变热点等) ;敏感性高,可在低剂量下检测,特别适宜于观察慢性低水平接触时的DNA损伤。近年来,国外已陆续发展了多种用于突变检测的转基因动物,并已开展对多种遗传毒物基因突变的分析,表明该试验重现性好,与内源性基因一致。遗传与基因诊断的新技术变性高效液相色谱(DHPLC) ,是一种新型的核苷酸片段分析系统,通过应用离子对反相液相色谱原理进行DNA变异检测,不依赖凝胶、荧光的方法,将DHPLC技术和多重PCR技术相结合,可用于高通量已知/未知基因突变及单核苷酸多态( SNP)基因分型检测,为遗传毒理学等领域的研究提供了十分强大的技术平台。
在毒理学的应用时是可直接上机进样测定药物毒物代谢产物,各种细胞因子,如肿瘤坏死因子( TNF)、白介素1 ( IL - 1)、白介素6受体( IL - 6R) RT 2 PCR产物的含量,DNA加合物,核酸和核苷酸分析。新技术发展给毒理学研究和安全性评价带来的机遇与挑战毒理学研究及药品、食品与健康相关产品的安全性评价是一项综合了基础与应用学科、古老与现代研究方法、安全性预测与科学管理等相互交叉形成的,既有科学又有艺术的工作。它涉及到工业与农业、环境与生态、食品与药物、预防与临床、生化与分子、信息与统计等等领域,受这些领域技术发展的影响,又影响到这些领域的发展。http://www.grainyq.com
