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生命科学研究技术

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生命科学研究技术

生命科学研究技术范文第1篇

关键词:生命科学;伦理道德;社会责任感;道德冲击

1.生命科学发展对伦理道德观的影响

1.1对生命观的影响

1.1.1改变人类进化过程

达尔文进化论奠定了人类起源的基础理论,他认为,人类是从低级动物经过自然进化成高级动物,是自然选择的结果,关于人类性别以及个性也是自然选择。但是生命科学技术的发展,使生物技术达到一定水平能够进行克隆技术,1996年科学家利用克隆技术克隆了一头羊叫多利,打破了传统伦理道德上的自然生命规则,传统科学中哺乳动物的繁衍需要依靠两性生殖细胞完成,而克隆技术的出现意外着无性繁殖成为未来生命诞生的可能,人类由自然进化走向自主进化,自主进化过程中对人类进行复制成为了世人关注的焦点,其面临的伦理道德使大众难以接受[1]。

1.1.2改变人类健康观

在传统的思想中,人是由躯体和精神共同活动的结合体,这种观点引入到现代健康观念中则是传统医学中提出的形与神。中医健康观讲究养生之道,需形神俱备,而西方健康观受亚里士多德哲学思想影响较大,主要强调身体的健康。世界卫生组织对于健康有着明确的定义,即身体、心理以及社会都处在完全健康的状态。但是生命科学发展研究认为疾病产生的根源在于基因,因此,有关心灵、精神对身体健康的影响在基因的作用下显得很渺小,导致人们对于健康的认识走向片面化。

1.2对公平观的影响

普遍人们所理解的公平则是指人与社会、自然、人之间公平享有的生存价值。比如在伦理道德范围内所有人具有同等的自由、机会、自尊以及荣誉等,然而生命科学的发展冲击着这种作为人所拥有的基本公平体系。在目前的生物分子研究过程中发现,人的性格特征以及行为方式等被证明与遗传基因有关,比如基因研究认为具有XYY染色体的男性犯罪几率较高,这种遗传基因决定的行为方式冲击着人类生而平等的观念。当生命科学发展到一定程度,人类具备相关技术为下一代选择优秀基因时,由于个人的基因信息被公共化,则无可避免挑战人类关系中的公平观,对于基因有缺陷的人来说,由此可能引发社会对于遗传基因的歧视问题。

1.3对家庭观的影响

1.3.1影响人伦关系

家庭是整个庞大社会的基础组成部分,家庭通过婚姻以及血缘关系组成,因此,家庭也是法律与道德的出发点。在家庭中,各个成员之间的关系有着严格的秩序。根据成员的身份组成进行家庭义务的分配是传统伦理道德观所遵循的原则,也是符合法律权利与义务的基础原则。然而生命科学大发展衍生出克隆人,打破了这种世俗人伦关系,甚至在法律上的权利与义务变得模糊不清。利用无性繁殖复制的人类,从遗传学上看,与一卵多胞胎相似,但是年龄上又存在差距,无法界定是亲子关系还是同胞关系,搅乱了家庭成员中对于关系的定位,造成长幼无序的混乱局面。

1.3.2影响家庭两性关系

传统家庭被赋予了繁衍的社会属性,在家庭中两性关系影响着人口的生理健康。家庭不仅给与人类生存物质保障,还提供亲情和友爱。当生命科学发展到一定地步,不再需要两性关系进行人类繁殖,家庭生育功能随着生命科学发展逐渐淡化,引发对家庭存在的质疑。在传统伦理道德观念中,父母赋予子女生命,子女是父母情感的结晶,家庭和谐血缘关系功不可没。克隆技术的发展使得两性之间没有亲子血缘关系,家庭成员之间亲情观念淡薄[2]。

2.生命科学家行为的伦理道德责任

2.1生命科学家的科技伦理道德责任

目前,由于人们对于生命科学的认识不够,通常认为生命科学只要不停止就是在进步,其本质上是中性的,与伦理道德不存在任何关系。随着生命科学的发展对人类造成的负面影响越来越严重时,人们才逐渐意识到,生命科技与伦理道德有着非常紧密的关系,社会意识形态、政治决策、宗教信仰以及伦理道德规范等都会制约着生命科学的发展。生命科学家作为生命科学研究的主体,其伦理道德观影响着生命科技研究的目标定位,同时对生命科技研究的内容及方式也有着影响。生命科技的研究方向,及其成果应用范围无不包含着经济、社会、文化、以及伦理道德的因素,因此,生命科学家在进行生命科学研究活动时需要承担起科技带来的伦理道德责任,为生命科学研究承担后果。

2.2生命科学家的社会伦理道德责任

随着生命科学技术的发展,人类逐渐面对生命技术发展所带来的危害进行反思和讨论,例如生命科学家曾经对重组DNA技术研究可能存在的潜在危害进行论证。近年来基因组计划、克隆技术也引发了广大人民群众对于伦理道德观念的讨论。但是对于生命科学研究中存在潜在危险的生命技术是否加以限制,并没有得出有效的结论。因此,生命科学家的社会责任不仅是为人类发展提供更先进的技术层面支持,更重要的是可以利用生命科学精神给社会公众带来正能量。另外生命科学家对生命技术进行研究,有专业的知识能够预见生命科学发展所带来的影响,作为人类社会的精英,生命科学家有能力参与重大社会发展决策,以保证生命科学发展实验的安全和可靠[3]。

3.生命科学发展过程中伦理道德的政策约束

生命科学研究成果的应用,对人类的影响极为深远。人类面对生命科技应用过程中存在着伦理道德风险,必须制定合理的生命科技政策进行约束,通过政策引导生命科学研究走在正确的道路上,为人类可持续发展创造有利的环境。生命科学研究的复杂性要求生命科技政策具有一定的灵活性,生命科学研究与科技政策之间保持良性的平衡以求获得伦理道德的认可。在生命科技政策具体制定过程中,需要综合多方意见,对科技成果有充分的认识和把我,遵循生命科学发展与人文伦理相结合的原则,对应用范畴进行规范。目前,社会上已有许多政策规范了现有的生命科技应用,比如1998年我国颁布实施遗传资源管理暂行条例;2003年加拿大正式提出法律草案,该法案禁止克隆人类的行为,禁止婴儿性别选择等。

4.结束

生命科学研究技术范文第2篇

关键词:生物学 实验教学 技能培养

生命科学是实验性科学,生命科学研究及其应用的技术和手段是推动理论研究及相关产业形成发展的动力;同时,随着我国高校的大规模扩张,培养学生技术创新能力,拓展学生的就业面,直接服务于国民经济建设也已成为当前高校的重要任务之一。因此,我院实验教学体系与教学内容随着生命科学发展及社会需求进行了改革,创造生命科学本科生技能平台,强化学生的实验与实践技能,使毕业生既能在科研机构或高等学校从事科学研究或教学工作,也能在工业、医药、食品、农、林、牧、渔、环保、园林等行业的企业、事业和行政管理部门从事与生物科学及技术有关的应用研究、技术开发、生产管理和行政管理等工作。以适应飞速发展的生命科学与生物产业的需要。

生命科学本科生技能平台建设一直是我院本科教学中的重点之一。1978年学院成立了独立建制的生物学教学实验室;1996年,学院被批准建设“国家生物科学理科基础研究和教学人才培养基地”,同时建设生物学国家理科基地实验教学中心,2004年被遴选为江苏省生物学实验教学示范中心。

在生命科学本科生技能平台建设中,我们重点进行了下列几方面的改革与实践:

1 明确实验教学定位,创新实验教学理念。生命科学发展是依赖研究方法、技术和手段的创新,因此生物学实验教学中人才培养的理念应体现四个观念:

发展观:所培养的人才具有可持续发展观,掌握生命科学前沿技术;

整合观:能够整合并灵活运用生命科学研究方法和各种资源;

科学观:所培养的人才具备严谨求实的科学精神:

创新观:培养的人才富有原创性思维,为在科学研究、生产实践和社会建设中做出创新性的成果发挥作用。

2 注重生物学实验教学分层分类与系统性的结合,构建实践创新能力培养的教学体系。

2.1

以“口径宽、基础厚、能力强”为人才培养目标,注重整个课程体系中实验教学内容的整合,积极把最新科研成果转化为实验项目,按基础型实验、提高型实验(综合性、设计性、应用性实验等)、研究创新型实验设计实验内容,以培养和提高学生的实验能力。按基础实验、拓展实验、开放实验、科研训练和专业实习构建实验教学体系,综合性实验占总实验的20%,设计性实验占总实验的10%,创新性实验占总实验的10%。使生物学实验教学体系形成基础性实验、综合性专业训练、研究创新性实践三个层次。其中第1个层次主要是系统学习从宏观到微观的生物学知识,第2、3个层次重点是培养学生的实践能力和研究能力。

2.2 充分发挥南京师范大学生物学实验教学中心空间的巨大优势。统一布局基础实验室、专业实验室、拓展实验室、大型设备实验室及博物馆,加快创新实验室、模拟车间工厂和校内实践基地建设,在学院教师科研实验室中遴选培育可持续性发展的大学生科研训练的基地。开展低年级学生与高年级学生组合、本院学生与校内外学生联合等形式的科技创新实践团队建设,获得高水平的训练成果。

2.3 建设大学生创新与创业能力训练实验室:现代生物科学研究技术实验室和生物技术制品研发与产业化过程模拟训练实验室。

现代生物科学研究技术实验室:依托学科优势,从分子水平、细胞水平及系统生物学层次,构建生物化学与分子生物学技术、细胞生物学与遗传学技术、生物多样性与生态学技术、生物信息学等训练平台,开展研究性教学,开设设计性、综合性实验。开展SRT研究、毕业论文及大学生创业竞赛,学生自主选题与教师指导相结合,重在训练学生独立思考、查阅文献、自主设计实验的能力。在逐步学习和掌握实验技术、验证科学假设的同时,完成课题。将研究性学习、综合能力培养、科学研究成果及转化等产学研一体化理念寓于实验教学,培养创新型人才。

生物技术制品研发与产业化过程模拟训练实验室:建设生物发酵工程及其下游技术体系、生物活性成分提取、分离与纯化技术体系、生物功能分子功能评价技术体系与生物制品技术体系四个专业体系;与上述四大体系配套的生物工程下游技术、生物药学综合大实验二门实验教学课程体系。开展本科学生生物工程与生物制品相关的研究开发的初步训练和毕业实践,掌握基本的实验方法,培养创新精神和实践能力,为国家培养创业人才,为地方经济服务。

3 实验教学与科研、工程和社会应用实践结合。开放实验和科研训练为广大师生创造科研条件,促进学生科研水平和能力的提高,学生根据自己的科研兴趣在导师指导下申报科研训练项目,在良好的实验条件下取得了丰硕的科研成果。借助教师科学研究的基础,积极开展大学生创新与创业计划策划与竞赛,获得第五届“挑战杯”江苏省大学生创业计划竞赛的特等奖。

积极安排有针对性的专业实习,建设实习基地,使学生直接投入到疾病监控与预防、环境监控与保护、生物资源调查和收集、生物资源开发、生物茶品的工业化生产等实际工作。

多渠道、多方位开展社会实践活动,开创性地开展主题为科技兴农、环保宣传、水质调查、生物夏令营和卫生咨询等社会实践活动,服务地方的各项建设,取得了优异成绩。

强化动植物野外实习对全面训练与提高学生综合素质的重要作用。围绕实习基地区域及生物多样性的特点,通过立项的形式,开展有针对性的科研实践活动,培养学生理论联系实际的能力,促进学生知识、能力、素质协调发展,增强学生的创新意识。2008年和2009年都设立天目山野外综合实习科研训练计划项目。

4 注重实验教学的改革与创新的研究。实验教学,关键是让学生能够独立操作动手,是教技能、教方法,大学提供的就是良好的设备条件和技术服务,从菜种理想要求来看,生命科学的实验技能方法应是了解和掌握得愈多愈好,愈能开拓思路,愈能技高胆大有创新意识,有创造作为。为进一步推进我院本科教学创新,提高教学质量,强化绩效,鼓励广大教师注重教学工作,积极投身教学研究与改革,实施《国家理科基地高等教育教学研究与改革项目基金计划》。

我们鼓励广大教师、实验技术人员积极争取实验教学研究立项,鼓励自编教材,奖励实验教学研究成果,让生物实验教学培养出更多能动手干事、有扎实专业技术本领的优秀人才来。资助实验教学教师和实验技术人员参加各类的实验

教学研究与改革学习,通过本科的实验教学,努力改变学生不仅仅会“看”,更多是会“做”。强调技能培训,坚持技能考核过关,严格规范的进行专业实验技能学习,让学生能真正牢固的掌握专业技术本领,为今后的学习研究和工作打下扎实的基础。结合学院的学科优势和以往的实验教学特色项目从2000年起自编使用了八本实验讲义:“植物学实验”、“植物生理学实验”、“动物学实验”、“动物生理学实验”、“微生物学实验”、“细胞生物学实验”、“遗传学实验”和“生化下游技术实验”,收到了良好的教学效果。其中,“植物生物学实验”教材已出版,“动物生理学实验”还被南京医科大学采用,已使用了四届,受到好评。

设立实验内容完善、更新与创新研究基金,不断改革更新实验教学内容,提高技能培训的份量,强调实际动手能力的提高和实用方法技术的掌握,同时积极创造条件,跟进相应设备条件的改善和添置补充。

为了强化本科生科研素质和能力的培养,强化绩效,鼓励教师积极开展大学生科研训练计划,取得显著的科研训练效果与成果,为此,生命科学学院实施国家生物学理科基地基础人才培养创新能力训练基金计划。资助教师承担大学生科研训练项目与竞赛项目、大学生科研训练。

5 实验教学方法与手段信息化,实行准入制与开放式。完善生物学实验教学中心的实验教学与管理网络平台。利用blackboard平台,全面实行实验教学网络化,开发生命科学实验的系列多媒体教学软件和网络视频课程,推广虚拟、仿真等实验技术手段,辅助生物科学实验教学,实现生命科学实验的远程教学。现在的实验教学中心有了完善的教学资源和信息平台,它是我们倡导的实验教学要“精讲多练”的重要前提。拥有生物互动显微镜室,每门实验课程都建有基于“毕博平台”的网络课件,学生可以方便地在网上浏览实验多媒体课件,可以在网上预习,与老师交流等。学生在做实验前,必须通过预习考核,方可进入实验室。因此,每位学生做实验都是“有备而来”,所以教师只需讲解要点、难点,让学生有更多的时间动手操作。生物学实验教学中心网站集实验中心管理、实验教学、中心新闻、实验教学论坛、设备管理、学生预习、学生选课等功能于一身。

实验教学中心是校院两级管理、相对独立运作的开放性实体,实验教学实行准入制与开放式运行:①生物学基础实验教学实行预习准入制,学生在线完成教学内容预习和测试、获得合格后,进入实验室进行开放性操作,允许在一定时间范围内完成。②拓展性实验和学生SRT项目,实施全开放。

6 注重实验教学中心实验教学保障体系建设。硬件保障:生物学实验教学中心专用建筑面积达7200m2。中心下设仪器台套件数充足的生物学基础实验室和专业实验室、设备先进及精密的创新性实验室和大型设备实验室、资源丰富及实践性强的博物馆、生物工程中试车间及校内动、植物学实践基地。截至目前,实验仪器已超过2000台(套),资产超过2500万元,设备完好率100%,设备利用率100%。为开展研究性实验教学、开放性实验教学提供了保证。

经过多年的建设,南京师范大学生物学实验教学中心已经拥有一支教学梯队整齐、年龄与职称结构合理、学术背景多样、研究领域开阔、教学与实践经验互补的实验教学团队。参与实验教学的教师队伍中,现有教授15人、副教授12人、高级实验师4人、讲师和实验师3人、助教7人。博士学位获得者20人、硕士学位获得者12人。平均年龄不到40岁,以中青年教师为主体的师资配备,年龄梯队呈现出良好的发展潜力。分别来自于中国科学院、南京大学、南京农业大学、中国药科大学、南京师范大学等院校以及多位从国外留学回国的高层次人才,涉及生物学、农学、医学、药学、海洋、化学、食品、工程、环境科学、生态学等学科,具有良好的学缘结构,具有多学科交叉、互补的优势。

中心建制:生物学实验教学中心实行校院两级管理、相对独立的实体运作,工作任务相对独立,所有实验课程独立设课,承担生科院内外的全部实验教学任务,在生科学院教学委员会和实验教学中心管理委员会指导下,开展实验教学课程体系、实验内容、实验教学方法的改革与研究,进行教学实验室的建设与管理。

人事制度:设立实验教学关键岗、高职岗位,建立人性化、激励先进、职称及进修深造有发展空间的人事制度,稳定了实验教学队伍。

7 发挥南京师范大学师范教育特色,推进中小学实验教学。南京师范大学生命科学学院是江苏省中学生物教师培养基地,是中学教师生命科学理论更新和现代生物学教师技能培训的基地,承担国家中学生物学教学课程标准制定、教育与实验的编写及主办《中学生物学》杂志,每年承担江苏省中学骨干教师培训的实验教学任务。

8 利用南京师范大学生物学教学中心资源优势,发挥辐射作用。目前,生物学实验教学示范中心开设的实验课程数为12门,实验项目数144个。每年承担6个专业类(逾千名本科生)186000实验人时数的实验教学任务。2004年,生物学实验教学中心被江苏省教育厅遴选为首批面向南京仙林大学城的基础课共享共建实验室,是省校院三级共建项目,接受南京医科大学、南京中医药大学、常熟理工学院和南京晓庄学院等院校本科生来本中心进行实验课程学习,接受了省内外几十家高校的参观学习,已成为共享的生物学实验教学基地。

参考文献

生命科学研究技术范文第3篇

高绍荣便身在其中,是众多科学家中的一位。来到“高绍荣实验室”,走过狭长的过道,推开门,他站在我面前,笑容可掬,热情地伸出手,用力一握。这位朴实的科学家恰如邻家大哥,不做作,不张扬,沿着走过的路慢慢追忆。这一道的风光无限,潜心学问的人自有丰厚的收成。青青终究会逝去,但有一种情怀,叫做落棋无悔。

下面将要讲述的是高绍荣的故事。他说有一个梦想,希望通过自己的研究,可以彻底根治像“地中海贫血”这样的遗传性疾病,将干细胞的研究最终应用到临床,造福人类,才更有价值。

克隆领域的先遣兵

1997年2月,英国《自然》杂志报道了一项震惊世界的研究成果:1996年7月5日,英国爱丁堡罗斯林研究所(Roslin)的伊恩·维尔穆特(Wilmut)领导的一个科研小组,利用克隆技术培育出一只小羊,这是世界上第一只用已经分化的成熟的体细胞(乳腺细胞)克隆出的羊。这是科学界克隆成就的一大飞跃,克隆羊多莉的诞生,证明终末分化的细胞能够被卵母细胞重编程为具有全能性的胚胎,并进而发育成一个完整的个体。科学家们普遍认为,多莉羊的诞生标志着生物技术新时代的来临。克隆,这个以前只在科学研究领域出现的术语变得广为人知。

那时高绍荣正在中国科学院动物研究所生殖生物学国家重点实验室进行动物胚胎学研究,多莉的出现,也让他眼前一亮。“这在当时是不可想象的。根据传统的发育生物学观点,哺乳动物体细胞的功能是高度分化了的,不可能重新发育成新个体。克隆羊的诞生了这个理论,成为发育生物学的重大突破。”

决心在这领域攻城拔寨的高绍荣,迎来了他人生中最重要的一个机会。1998年他只身去到美国,在罗得岛州的布朗大学,开始进行核移植的研究工作。“当时国内科研条件有限,能去到美国从事这方面的研究,我感觉受益匪浅。”

1999年底,英国一则实验室招收博士后的广告,让高绍荣兴奋不已,因为广告的不是别人,正是“克隆羊之父”伊恩·维尔穆特。投递简历之后,通过面试的高绍荣2000年进入到“伊恩·维尔穆特实验室”,“这是我科研生涯最重要的一个阶段,在那之后的两年,我开始做小鼠克隆胚胎发育的课题。”

为什么要拿小鼠实验,而不是直接选择克隆羊或是克隆牛呢?“克隆大动物,周期一般很长,单单受孕就需要一段时间,出生之后很久才能性成熟,而小鼠则不存在这些问题,它遗传背景清晰,生长周期短、繁殖力强,并且体形小,便于饲养管理,所以小鼠是研究克隆胚胎发育最好的动物模型。”

虽说如此,但是一旦开始小鼠克隆实验,难点却也不少。小鼠卵母细胞非常脆弱,显微操作难度非常大。虽然成功克隆出多莉,但是对于小鼠克隆,实验室尚未成功。功夫不负有心人,在罗斯林研究所高绍荣成为英国第一位成功克隆小鼠的中国留学生,正因为这个原因,他获得了“小鼠核移植成就奖”。

在罗斯林研究所研究成果固然令人欣喜,但也并非尽如人意。“这个研究所主要是做大动物克隆,做小鼠实验的基础并不好,我建立这个平台之后,希望进一步进行克隆胚胎重编程分子机制的研究,但是受到一些限制。”决心进一步研究的高绍荣2002年再次回到了美国,去到费城坦普尔大学菲尔斯癌症与分子生物学研究所做博士后研究,“那边实验室是专门做小鼠胚胎发育研究的,设备很先进,实验条件很成熟。我在那里工作了两年时间,这对我的科研生涯也是非常重要,在这段时间,我接触到分子生物学,并且做一些基因表达的工作,每年会发表5到6篇科研文章。”

2004年,美国康涅狄格州大学再生生物学中心聘请高绍荣担任助理教授,这个中心的主任室美籍华人生物学家杨向中。杨向中先生在美国赫赫有名,1999年,他成功利用牛耳细胞,成功在美国培育出首只克隆农场动物─克隆牛“爱美”(Amy),被誉为“克隆牛之父”。

杨向中非常看好治疗性克隆研究。他说,治疗性克隆是指将病人的皮肤细胞或其它体细胞通过克隆途径转变成可以分化为任何一种细胞、组织或器官的胚胎干细胞,然后把这种细胞用于器官移植、再生等治疗领域。“这个理论,对我影响很大。”高绍荣说:“这是一个远大的梦想。”

只能在中国完成的实验

2005年,一个非常偶然的机会,高绍荣知道了“北京生命科学研究所”。“那一年,赵光泉博士来康涅狄格州大学做报告,他也是做干细胞生物学研究的,也是北京生命科学研究所最早一批的研究员,他鼓励说,国内需要做干细胞研究的科学家,你应该回国干一番事业。”详细了解北京生命科学研究所之后,高绍荣动心了。

“我有很强烈的中国情结,一旦有机会,我一定会选择回国,这是毋庸置疑的事情。”于是高绍荣便主动给北京生命科学研究所所长王晓东博士发送简历,并表达了自己回国成立实验室的意愿。在德克萨斯大学西南医学中心面谈之后,王晓东热情地邀请他回国成立实验室。

“北京生命科学研究所吸引我最大的原因,就是科研人员拥有绝对的研究自,并且我感觉中国有更好地发展空间,后来的事情证明了这一点,我们在国内做的比美国做的还要好。”

2005年9月,“高绍荣实验室”正式成立。跟他一起回来的,还有妻子和两个孩子。与一般的海归求稳的策略不同,高绍荣为什么做这样的决定?他说:“有第二条路的选择,你更走不好,只有一条路的时候,你才能走好。”

八年的时间转瞬即逝,回头看看,可谓硕果累累:在体细胞重编程分子机制与干细胞研究领域,已经在包括Science, Nature Genetics, Cell Stem Cell, PNAS, Stem Cells等国际知名学术期刊60余篇,尤其在2009年,高绍荣实验室与中科院动物研究所周琪实验室分别独立报道了iPS(诱导多能干细胞)小鼠的研究成果,从而在世界上首次证明了iPS细胞的真正多能性,被美国TIMES评为2009年世界十大医学突破之一。基于此成就,高绍荣在2011年获得了周光召基金会“杰出青年基础科学奖”。最近他们的研究证明DNA羟甲基化酶Tet1可以有效替代Oct4将体细胞重编程为iPS细胞并进一步阐释了其分子机制,而所形成的T-iPS细胞可以经四倍体补偿产生iPS小鼠并且没有肿瘤的发生。文章被Cell Stem Cell选为封面文章。

“人为什么会变老呢?随着年龄的增长,干细胞的能力越来越低,越来越差,最终人就变老了。所以说,干细胞是对于维持个人生活或者是功能来说都是非常重要的。从分化的能力来说,胚胎干细胞分化能力是最好的,而成体干细胞的分化潜力非常有限,胚胎干细胞就不一样了,既可以分化为心肌细胞,也可以分化成毛发等各种各样的细胞,所以具有非常好的多潜能性。”

在克隆羊成功的第二年,美国科学家第一次建立了人胚胎干细胞系,并且在体内做了分化,而这意味着用这种细胞可以有可能治疗帕金森这样的疾病。但是这种细胞是不可以直接使用的,因为从胚胎中取出来的细胞,会跟病人存在免疫排斥。而通过核移植或iPS诱导的方法可以得到与病人遗传信息相同的多能干细胞,从而可以消除细胞移植后免疫排斥的问题。

根治“地中海贫血”

地中海贫血是一种单基因遗传性疾病。其发病机制是合成血红蛋白的β-珠蛋白基因发生突变造成的,这种含有异常血红蛋白的红细胞变形性降低,寿命缩短,可以提前被人体的肝脾等破坏,导致贫血甚至发育等异常,这种疾病也就是医学上讲的溶血性贫血。有资料显示,在广西、广东、海南等南方省区,地中海贫血基因携带者高达20%以上。

“先期我们试图利用病人的体细胞通过核移植制备病人特异的核移植胚胎干细胞,然后进一步修复基因突变和分化来达到治疗‘地中海贫血’的目的,但是经过很多次尝试都没有取得成功。现在有了iPS细胞,获得病人特异的诱导多能干细胞变得非常容易。我们用四个转录因子,把病人的体细胞重编程为iPS细胞,然后通过基因打靶把基因突变修复。经过体外分化我们可以得到正常的血细胞。所以从长远来看,我们已经具备了治愈这个疾病的可能。”

针对许多人关注的癌症, iPS细胞也有其应用的前景。“我们可以把病人的iPS细胞分化为免疫细胞,移植得到的免疫细胞,则可能把癌细胞清除。”

高绍荣说他最大的希望,就是将干细胞技术应用到临床,这样科学家的价值才能真正凸显。

就像大多数科学家一样,只要不外出开会,高绍荣一周几乎都待在实验室里面,每天早晨七点不到他就来到实验室,晚上八点以后才离开,常年如此。太太孩子不会有意见吗?“这么多年走过来,孩子也会抱怨,说我陪他们的时间太少了。而我太太对家庭的付出更大,不仅照顾孩子,还有帮我管理实验室。她牺牲很大,以前是医生,后来成了全职妈妈。”

2012年,中央电视台采访高绍荣,并且做了20多分钟的专题节目。孩子们看到后很兴奋,也很自豪。他们告诉同学:“这就是我的爸爸,他是科学家!”讲到这里,高绍荣停顿了片刻,“我们都要背负责任,这也是我们毅然回国的根源所在。”

生命科学研究技术范文第4篇

我是复旦大学的一名退休教师。在20世纪80年代,我的老师谈家桢先生推荐我参加《辞海》的工作,从此我与《辞海》结下了不解之缘,参加了第四版(1989年版)、第五版(1999年版)和第六版(2009年版)的工作并担任了生物学科的主编。

第六版《辞海》的生物学部分共有5107条词目,在删除冷僻、很少使用的词目和增加反映学科发展前沿的词目外,对80%的条目内容进行了更新、修改和充实,比较全面地收录了生物学科领域中的基本概念、学科发展历程、著名人物等基本面貌。这是我们生物学科几十位同仁不辞辛劳、通力合作的成果。特别要提到的是上海水产大学的伍汉霖先生和中科院古脊椎动物所的叶祥奎先生两位耄耋长者,在国外探亲或身患重病期间仍不忘为《辞海》收词、审订和校阅。

我是《辞海》的作者,又是《辞海》的读者,我的体会是《辞海》是适合于所有知识阶层阅读的综合性工具书。有一种误解认为专家只是《辞海》的作者而不是读者。其实不然。我举个例子。美国《科学》杂志编辑部在组织讨论生命本质时曾提出一个问题:一只活猫和一只死猫有什么区别?生物学家可以从心脏搏动、血液循环、呼吸停止和神经反应等层面上指出两者的差别。可是,物理学家说:活的猫是无序趋于有序,是负熵增加;死的猫则是有序趋于无序,是熵增加。熵是什么概念?恐怕不是每一位生物学专家都很清楚的。这时,就需要《辞海》了。

《辞海》给人另一个误解,是收录的词目偏重于历史。这是误解,同时也是广大读者对《辞海》能更好、更多地反映当代科学发展的期待和需求。

生命科学是当展最为迅猛的自然科学。人们对生命本质的认识日益深入,并且在这个基础上不断发明新的技术来为提高人类生活水平和增进身体健康而服务。其中最突出的是近年来出现的“组学”研究,就是说,从研究一个基因、一种蛋白质或一个生物大分子的结构和功能,逐步深入研究一个细胞里的所有基因、所有蛋白质和所有生物大分子的结构和功能,以及这些分子之间的相互作用。从研究单个分子到研究一组分子,从研究单个分子间的相互作用到一组分子间的网络式的调控,由此开辟了生命科学研究的新天地,大大地推进了对癌症、衰老和许多种复杂疾病的病因研究和提出新的医疗措施。这种“组学”包括[基因组学]、[蛋白质组学]、[转录物组学]、[代谢物组学]、[糖组学]等。这些都是第六版《辞海》增添的反映科学前沿和发展趋向的词目,反映了生物学条目的重大变化和新的面貌。

词目的收录总是落后于科学发展的步伐。在《辞海》2009年版出版之日,正是2019年版修订起步之时。我感到,生物学已经有大量需要增添的词目,比如,[生物学]和[生命科学]。现在全国高校没有一家设立生物学系,都改成生命科学学院或生物工程(技术)学院。生物学和生命科学的区别及定义需要诠释说明。又比如,以前是生物化学、生物物理、生物数学等学科,现在则出现了化学生物学、物理生物学、数学生物学,需要诠释这些学科的内涵与界定。举个例子,BioNano生物纳米是研究生命系统中处于纳米量级的物质及其运动规律。而NanoBio纳米生物学则是以纳米技术为背景的生物学研究,探讨纳米技术能为生命科学研究提供哪些新思维和新技术。这说明,纳米生物学、生物纳米不是文字游戏而是各有实质内涵的科学名词,需要我们作出诠释和介绍。

干细胞研究是当代的一个热点。2006年日本科学家山中伸弘把4个基因转入小鼠皮肤细胞,使细胞“返老还童”,使即将衰老死亡的细胞重获新生,具有分化发育成其他类型细胞的能力。2007年,以同样的方法使36岁整容妇女的皮肤细胞和69岁男性的结缔组织细胞也“返老还童”。2009年我国科学家把转入了“重编程因子”基因的小鼠皮肤细胞经过处理后移植到小鼠的子宫里,结果正常发育生下了小鼠。这说明皮肤细胞还原成为胚胎细胞。 这有非常诱人的医学应用前景。比如,可将皮肤细胞改变成多种脏器,为病人提供来源于自身皮肤细胞的器官,可以不产生免疫排异反应。

生命科学研究技术范文第5篇

生命科学是21世纪的前沿学科,随着人类基因组研究计划的完成,人类更壮观的生命科学时代已向我们走来。针灸学是生命科学的分支学科之一,针灸学研究不仅是针灸学的,更是生命科学研究的一个重要组成部分[1],所有适合生命科学研究的理论、技术与方法,都同样适合针灸学研究。

1 生命科学与针灸学

针灸通过调整脏腑的阴阳气血、虚实正邪等达到治疗作用。它将疾病的病理过程作为一个整体,根据机体不同状况,选用不同穴位和不同针刺手法,影响多靶点和疾病过程的多个环节,激发机体自身内在的调整能力达到治疗目的[2]。其整合作用不仅表现在影响疾病的病理过程,对体质改善也有作用,在解决疾病易感性方面优势明显。当前,人类的疾病已由以感染和营养失调为主的单因素疾病转向以机体自身代谢和调控失常为主的多因素疾病[3],以多环节、多靶点的整合调节为特点的针灸学,具有发展的独特优势。 现代生命科学对生命层次的整体性认识及各层次间的功能网络联系理解,与中医整体观是不谋而合的,在思维模式上有许多相似之处,不同的是表述方式和研究层次的差异。引入生命科学技术研究针灸既不会脱离中医整体观念等基础理论,而且还会使针灸研究更加客观化、定量化,使针灸的抽象思维建立在科学实验的基础之上。针灸学的任务是应用针灸的方法探索生命科学并在临床上应用其成果。利用多学科交叉的理论与技术优势研究针灸学,必将为解决当代生命科学重大问题做出突破性贡献。

针灸作用涉及到神经、内分泌、免疫等多种调节系统的相互作用,不同针刺条件可能会产生不同疗效,传统方法无法同时了解不同系统间动态作用,针灸的研究总是难以深入发展[4]。针灸刺激可以引起人体各系统生理、生化水平上的多项指标的同步变化,失去了它治疗某种疾病机制上的相对特异性,难以取得突破性进展;针灸对某些基因表达具有一定调控作用,但针灸的调控无靶基因,且不清楚针灸对结构基因的功能有无调控;某些研究结果不能很好的指导临床。

人类基因组计划的突破,成为分子水平上理解机体器官以及分析与操纵分子DNA的又一里程碑,与之相发展并衍生一系列现代生物技术前沿:基因组学技术、生物芯片技术、蛋白质组学技术和生物信息技术[5]。生命科学的发展从形态分类到细胞生物、分子生物。从研究方法途径来说,解剖学、细胞学、分子生物学互相渗透结合在一起,如果针灸不在细胞层次、分子层次、结构与功能关系层次、信号传递与效应层次、基因型与表现型层次上进行学科交叉,吸收最新观念、方法、技术,就会被淘汰。

2 生命科学技术的应用与针灸学研究

针灸研究吸收、借鉴现代生命科学的新成果,可使针灸疗法更加科学化,现代生命科学的发展为针灸现代化提供了千载难逢的良机。针灸临床和基础研究的成果已经并将继续为充实生命科学提供客观资料,为进一步探索生命科学开辟新的思路。经络现象、腧穴功能、经穴-脏腑相关、针灸调节作用及机制、针刺麻醉和针刺镇痛原理等研究结果,涉及到不少目前尚未能被生命科学解释的问题。

基因组学从分子水平辩证地研究整体的功能和联系,它从细胞超微结构及分子相互作用阐述了生命的物质基础,再经综合分析,用现代系统论、控制论、信息论和协调论等学说,把“孤立”的物质与组成整体的所有器官联系在一起,把局部的作用和整体的健康状况联系在一起。基因组学研究充分认识到基因之间相互联系的复杂性,反映出基因组学与中医(针灸)学在思维方法学上的趋近性,显示出研究思路与方法相互渗透的可能性。许多学者着手于研究针刺对早期基因家族、神经肽、神经递质、激素及其相关受体的影响及基因技术在针灸基础研究中的应用,发现针灸可能对某些疾病或病理现象具有一些基因水平的调节作用。我们应当从调控基因的功能着手治疗疾病,进行针灸的多环节、多靶点的调节作用研究[6]。

生物芯片技术的发展不仅为生命科学的诸多领域研究带来一场革命,而且给我国新药的研究和开发以及中医药现代化带来了一次新的契机。基因芯片中的DNA微阵列可同时对大量基因的表达水平、突变和多态性进行快速准确的检测,观察针灸作用后大量基因表达改变的情况,不仅使我们能够了解到各种基因表达的变化情况,而且能够对基因间相互作用的关系和调控的渠道有初步的了解,有利于研究针灸这种全方位、多靶点作用的整体治疗方法及治疗过程中复杂的基因表达调控机制。抑制削减杂交技术是通过自身前后所提取的cDNA杂交,抑制并扣除其表达相同的非目的基因,而显示出两者表达有差异的目的基因。对于研究针灸这类作用靶点广泛,涉及大量未知基因表达的研究特别有用,对研究针灸的分子疗效及基因表达调控机制有重要意义。

蛋白质组学是对机体或组织或细胞的全部蛋白质的表达和功能模式进行研究,能清楚地表述细胞或组织或机体在特定时间和空间上表达的所有蛋白质。中医认为,疾病的发生主要是人体整体功能的失调,证候是疾病发展过程中某一阶段的病机概括。证候既然是有规律的病理表现,就必然有其物质基础支配机制。中医证的本质是细胞内基因诱生性表达的细胞因子,证的基本发病机制是由于细胞因子网络功能紊乱的结果[7-8]。细胞因子的本质是多肽,即蛋白质组研究的主要内容之一。从蛋白质水平可以反映细胞或组织特异性表型和表达模式,与临床症状和体征有必然内在联系。针灸作用突出的是多层次、多脏器、多水平调理过程,与整体和全局为出发点的蛋白质组学有着天然的亲和性。双向电泳、色谱、蛋白质芯片及质谱分析等技术为蛋白质组学研究针灸提供支持。生物体在生长、发育和适应环境的过程中蛋白质始终处于动态的变化过程,采用对基因组的表达产物-全套蛋白质的研究对于针灸现代化具有重要的意义。针灸发挥作用的基本环节是效应物质与生命分子之间的直接或间接的相互作用。针灸效应必然会引起从遗传信息到整体功能实现中的分子、细胞、器官、整体多个层面的结构与功能状态的改变。虽然决定这些结构与功能的基础是基因,但其直接的决定因素主要是基因翻译后的蛋白质。以蛋白质表达为指标,采用蛋白质组相关分析技术,以蛋白质调控改变和功能修饰为研究方向,比较分析针灸前后组织、细胞的蛋白质组,进行针灸效应的多环节、多靶点调整作用的研究,使我们能在分子水平了解针灸的作用靶点及方式、代谢途径,有可能对针灸作用机理取得突破性进展;研究针灸对蛋白质表达谱的影响,依据针灸经典处方中不同穴位对应基因及蛋白表达点以及表达量,与穴位配伍及刺激参数相关联,分析处方组成中各穴位间的密切关系,阐明针灸处方的组成原理;确定针灸不同经脉对应基因及蛋白表达靶点,并根据表达量的多少与对应脏腑相关联,同时分析不同经脉对应基因及蛋白靶点之间的相互作用,探讨经脉-脏腑相关。

生物信息学是在人类基因组计划研究中面对巨大且具有高度复杂性的生物数据的管理和分析需要而产生和发展起来的一门新兴学科[9]。以生物信息学的有关理论与方法作为桥梁,将生命科学中最前沿、最热点的研究与中医针灸联系起来,以信息、系统的观点切入针灸研究,有助于深入了解以整体观、辨证论治、辨经论治为核心的针灸疗法。将诊断、辨证和治疗的各种数据集中起来,借鉴当代生物信息技术,充分利用国内外现有的文献信息资源,建立各专业及相关的数据库,可逐步达到文献和信息的数字化。通过对数据进行整理、完善和提高,以及与国际相关数据库信息网的连接,高效地获得大量有用的信息,从多层次信息中发掘中医针灸的科学内涵。

3 结语

21世纪是信息时代,以生物信息技术为桥梁的综合研究很可能是针灸现代化研究的突破口。基因组和蛋白质组研究与生物信息学技术互相推动,并行发展。近年来,强调整体思维模式的中医学正逐渐受到世界医学界的重新认识和再评价,高通量、大规模平行性研究方法如生物芯片、大规模筛查系统和生物信息学等,为研究中医药基本理论提供了新的思路和方法。而充分运用基因组、蛋白质组、生物信息学等现代先进科技手段来分析针灸效应,以“国际通用的医学语言”阐明针灸效应及作用原理对针灸现代化研究具有重要意义。尽管我国在针灸临床研究上取得了许多重要的成果,但由于方法学上存在着某些不够规范的地方,限制了世界医学科学界对它的进一步认同,对生命科学技术在针灸学研究中的应用进行深入探讨非常必要。

参考文献

[1] 杨永清,陈汉平.针灸学与生命科学[J].上海针灸杂志,1996,15(5):36.

[2] 洪 净.中医药防治疾病的优势与学术发展切入点的探讨[J].中医杂志, 2000,41(12):751.

[3] 李 扬.流行病学模式的转变[J].国外医学?社会医学分册,1998,15(3):97.

[4] 陈汉平.关于针灸学及其研究思路和方法的若干认识[J].上海中医药杂志,2002,36(2):4.

[5] 陶勇光,曹 亚.现代生物技术前沿与创新药物研究的思考[J].医学与哲学,2002,23(12):8.

[6] 沈自尹.基因科学和21世纪中医药学的走向[J].上海针灸杂志,2002, 21(2):44.

[7] 申维玺,孙 燕.论中医证的化学本质是蛋白质和肽及证本质的分子标准[J].中国中西医结合杂志,1999,19(11):696.