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单分子测序与个体医学
目录一、前言二、基因组学的产生、发展及研究方法的演进三、基因芯片技术四、新一代基因测序技术(一)新一代测序技术的技术对比(二)单分子测序技术的基本原理(三)单分子测序技术所面临的挑战五、单分子测序技术的应用(一)在基因组学和系统生物学研究领域的应用(二)在基因表达图谱和单核苷酸多态性等研究领域的应用(三)在个体医学领域的应用六、结语
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生物单分子行为研究--多学科交叉的具体体现
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第三代测序技术:单分子即时测序
DNA测序技术是分子生物学研究中常用的技术,它的出现极大地推动了生物学的发展。从人类基因组计划(human genome project),到人类基因组单倍型图计划(HapMap),再到人类癌症基因组及个体基因组计划,第一代和第二代DNA测序技术功不可没。特别是近几年发展起来的第二代DNA测序技术则使得DNA测序进入了高通量、低成本的时代。目前,基于单分子读取技术的第三代测序技术已经出现,该技术测定DNA序列更快,并有望进一步降低测序成本,为人类从基因水平深入理解疾病的发生、发展、诊断和治疗提供新的手段,使个体化医疗成为现实。本文回顾了测序技术发展过程,并对第三代测序技术的特点和优势进行详细论述。
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纳米尺度神经细胞膜蛋白单分子免疫细胞化学三维定位方法的建立
目的建立纳米尺度神经细胞膜表面蛋白单分子三维标记的免疫细胞化学方法.方法应用原子力显微镜,对分布在云母表面的抗NMDAR1亚基IgG-葡萄球菌蛋白A-胶体金颗粒免疫标记复合物分子进行扫描,明确其特定的三维结构作为对照标准,然后扫描结合了免疫标记复合物分子的神经细胞膜表面,对表面形貌作出对比后确定目的抗原的定位和复合物三维结构.并与激光共聚焦免疫荧光方法对比.结果在空白云母表面,免疫复合物分子在原子力显微镜下呈现出均匀分散粒径为49nm的特征性球形结构.在神经元表面结合免疫标记物后可以发现有大量的粒径为53nm 的球形或双球形(短棒状)结构,颗粒均匀,截面为双峰或单峰.而在LSCM下荧光呈颗粒点状分布,为多个FITC聚集显色的结果.结论原子力显微镜下免疫胶体金标记技术可以在纳米尺度对目的膜受体蛋白进行定位和表面三维结构测定.NMDA受体蛋白可以结合1个或2个胶体金复合物,与LSCM相比,原子力显微镜下胶体金标记方法可以对单个膜NMDA受体蛋白抗原进行定位、定性、定量标记测定.
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活细胞内单分子视踪检测研究进展
对细胞生物学与分子生物学中有关分子事件和相互作用的认识,大部分都是在非活体条件下、忽略分子事件全过程所得到的研究结果,并且这些研究结果是基于被研究的所有单分子在相同的环境以相同的方式运动这个不真实的假设.随着量子点(QDs)等新的荧光物质和抗体模拟物等小分子抗体连接后制备成的新型探针的出现,以及转导外源性荧光探针进入活细胞内的各种方法的发展,再加上优良的荧光成像系统和快速灵敏的荧光采集系统在生命科学中的应用,使得视踪活细胞单个生物分子的轨迹、运动及多种单分子的相互作用成为现实.单分子水平的视踪研究为细胞生物学和分子生物学的研究打开了新的篇章.概述了目前活细胞内单分子视踪技术的研究进展并评价了其发展前景.
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1例胸腹联体新生儿的护理
联体双胎畸形是由于一对单分子双胎不完全分离导致的一种罕见的先天性畸形,其患病率为0.002%~0.004%,大多数于胚胎时或出生后死亡,约20万次以上分娩有1例存活[1].其中胸腹联体儿占40%,并伴有心脏、消化、泌尿等系统畸形,严重影响患儿生存[2].现将我院收住的1例胸腹联体伴复杂先心病患儿的护理报道如下.
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4例联体畸形新生儿围术期护理
联体畸形是由于一对单分子双胎不完全分离导致的一种罕见的畸形,其发病原因不明,发生率为0.002%~0.004%,其中约20%为女孩.
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DNA测序技术的进展和挑战
基因是人类的遗传信息的载体,其遗传和表达影响人类的繁衍及各种生命活动;个体基因组DNA序列突变往往会导致疾病的发生,获取个体的基因组DNA序列将有助于疾病的诊断.DNA测序技术潜在的医学应用前景使其近几年有了飞速的发展.本文将介绍各代DNA测序技术已经取得的进展,目前尚待克服的挑战及可能的解决办法,并着重分析新的单分子测序技术的发展潜能及临床应用前景.
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055 腺相关病毒感染途径的实时单分子成像分析
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人类偏肺病毒感染的研究进展
2001年荷兰学者van den Hoogen等首次在不明原因的呼吸道感染儿童中分离出一种新病毒,电子显微镜下呈现类似副黏病毒的多极丝状形态,生化特征亦与副黏病毒相似.之后许多学者对其基因组组成和序列进行分析,支持将其归类于单分子负链RNA目副黏病毒科肺病毒亚科偏肺病毒属,并命名为人类偏肺病毒(hMPV),成为偏肺病毒属的第1个人类病毒.根据遗传系统发生学分析和血清学抗体中和试验等将其分为2型4个亚型.本文就hMPV的病毒归类、分型、病毒繁殖特点及其发病及流行病学、临床表现、诊断、治疗和疫苗的研制进展综述如下.
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神经元膜NMDA受体蛋白免疫复合物单分子纳米结构及定位AFM比较研究
目的探讨NMDAr(N-甲基-D-天冬氨酸受体)在神经细胞膜表面定位,对比不同成像方法的特点,建立纳米尺度神经细胞膜表面蛋白单分子三维标记的免疫细胞化学新方法.方法应用原子力显微镜,对分布在云母表面的抗NMDAR1亚单位IgG-葡萄球菌蛋白A-胶体金颗粒免疫标记复合物分子进行扫描,明确其特定的三维结构作为对照标准,然后扫描结合了免疫标记复合物分子的神经细胞膜表面,对表面形貌作出对比后确定目的抗原的定位和复合物三维结构.并与光镜、激光共聚焦、扫描电镜等方法进行对比.结果在空白云母表面,免疫复合物分子在原子力显微镜下呈现出均匀分散粒径为49 nm的特征性球形结构.在神经元表面结合免疫标记物后可以发现有大量的粒径为53 nm的球形或双球形(短棒状)结构,颗粒均匀,截面为双峰或单峰.光镜下染色成片状结果,在共聚焦显微镜下荧光呈颗粒点状分布,扫描电镜结果为单个或结合颗粒,缺乏三维成像能力.结论原子力显微镜下免疫胶体金标记技术可以在纳米尺度对目的膜受体蛋白进行定位和表面三维结构测定.NM-DA受体蛋白可以结合一个或两个胶体金复合物,与传统成像手段相比,原子力显微镜下胶体金标记方法可以对单个膜NMDA受体蛋白抗原进行定位、定性、定量标记测定.
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光学显微镜技术在活细胞单分子检测中的应用
单分子检测是一门以高度的时间以及空间分辨率研究生物单分子的技术.近来,科学技术的探索发展使我们可以 观察、检测甚至操纵单个分子并且研究它们的构象变化和动力学行为.这一发展使得以前被传统系综研究体系平均化所隐藏的新信息被揭示出来.单分子检测技术的发展已经揭开了生命科学研究的新篇章.在本文中,我们将介绍有关活细胞中单分子检测技术的发展以及活细胞内单分子检测的现状.
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光镊技术在单分子及病毒研究中的应用
光镊技术自1986年诞生以来,已广泛用于生命科学的研究,尤其对单分子的研究更是热门领域.此文简要介绍光镊技术的原理及其在单分子和病毒学相关方面的研究应用,同时展望该技术在病毒研究上可能应用前景,为该领域进一步突破提供新的思路和技术支持.
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新型胰岛素类似物的临床应用
临床上常用的胰岛素制剂不能模拟生理胰岛素分泌模式,尽管临床上进行仔细调整,仍不能模拟体内胰岛素分泌状态,常难以达到理想的血糖控制.据知许多因素可影响皮下注射胰岛素的吸收,但研究表明胰岛素多聚体是影响其吸收的大障碍.由于只有单分子胰岛素才较易通过毛细血管内皮细胞屏障吸收,因而普通胰岛素(RI)皮下注射后,餐后1~2 h血糖难达到满意效果.另一方面,糖尿病治疗的一个重要目标是维持24 h血糖正常,由于目前常用的基础型胰岛素制剂(中效珠蛋白胰岛素及特慢胰岛素等)皮下注射后4~10 h仍呈现较明显血峰浓度,且常需每天注射两次.为更优化血糖控制,近10余年来,众多科学家对人胰岛素分子结构进行深入研究,研制了多种新型胰岛素类似物,较大程度上满足了临床对胰岛素需求.
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博尔纳病病毒持续感染的原因及意义
近年来许多国家尼巴病毒和西尼罗河病毒脑炎的暴发流行,导致感染区内数千人短时间内迅速死亡;2004年以来爆发的禽流感病毒等都引起了人类极度恐慌和巨大的经济损失.这些疾病的出现引起了研究者们对新发病毒感染性疾病的高度关注.BDV可能也是新发感染性疾病中的一种病原体,研究者们近年亦对其进行了广泛的研究.博尔纳病(Borna disease,BD)是19世纪末首先在德国马匹发现的一种神经综合症.其病原体博尔纳病病毒(Borna disease virus,BDV)是一种非分节段的单股负链RNA病毒,属于单分子负链RNA病毒目博尔纳病毒科,具有8.9 kb基因组,包括6 个开放读码框架,分别编码核蛋白(N) 、磷蛋白(P)、基质蛋白(M)、糖蛋白(G)、RNA聚合酶(L)、病毒蛋白(X).该病毒虽然在世界多个国家和地区均有发现,但临床病例主要集中在中欧[1].
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Borna病病毒感染的实验室诊断
Borna病病毒(Borna disease virus,BDV)是目前已知惟一在核内复制的非分段单分子负链RNA病毒,具有严格的嗜神经性,在感染细胞内呈低量、非溶细胞性复制.
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人偏肺病毒-儿童呼吸道感染的重要病原
冬春季容易发生急性呼吸道感染,全球每年约190万5岁一下儿童死于急性下呼吸道感染,其病原大部分都已被发现,但仍有些患者的感染病原并不十分清楚,人类偏肺病毒(humanmetapneumovirus,HMPV)是一种新发现的病毒,自2001年发现以来[1],许多国家和地区相继证实有流行.本文介绍其分子生物学特点,总结其流行规律、临床特征,以引起临床重视.一、 HMPV的形态特点HMPV为单分子负链RNA病毒.在电子显微镜下,病毒颗粒呈多形性、球形或丝状,直径在150-600nm之间,包膜突起在13-17nm,其中球性颗粒平均直径为209nm,丝状颗粒大小为283nm62nm,此类颗粒大小与偏肺病毒属和肺病毒属的家庭成员的大小基本一致.
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基于DNA折纸的DNA复制的单分子检测和表征
目的 探索DNA复制的单分子检测和表征途径.方法 单链DNA模板链的两端通过碱基互补配对固定在DNA折纸纳米结构上,利用原子力显微镜(AFM)在单个DNA分子水平上对复制过程中的DNA分子的不同阶段进行检测和表征,其中包括:复制前后的形貌,复制过程中大肠杆菌DNA聚合酶ⅠKlenow Fragment片段(KF)的分布,以及复制后Biotin-Streptavidin (BA) 分子识别反应在单个DNA链上所引起的进一步形貌变化.同时,采用常规的琼脂糖凝胶电泳方法分析DNA复制前后的变化情况.结果 (1)DNA模板链成功连结在三角折纸的特定位点,连接效率达到50%以上;(2)DNA复制过程中,KF结合在DNA模板链上,复制后KF从DNA链脱离;(3)复制前后DNA链高度变化明显,DNA链高度增加了约0.7 nm;(4)复制后,当加入Streptavidin时,其结合于含有Biotin标记的新合成DNA链位置处,形成BA复合物,平均高度达到约4.9 nm;(5)琼脂糖凝胶电泳结果也显示单链DNA变为双链,以及双链DNA分子上结合的BA复合物.结论 通过将AFM与DNA折纸技术相结合,可实现单分子水平上的DNA复制的检测和表征,此方法将有助于研究DNA聚合酶的作用机制以及不同因素对DNA复制的影响.
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博尔纳病毒与精神性疾病
1885年,在德国萨克森州博尔纳镇一大群战马中,突然爆发一种以精神、行为异常为特征的脑炎,造成大量马匹死亡,并将该病命名为博尔纳病(Borna Disease,BD).随后研究者们从病马脑组织中分离出致病病原体,即博尔纳病毒(Borna Disease Virus,BDV).该病毒是一种具有包膜的非节段性嗜神经病毒,属于单分子负链RNA病毒目,博尔纳病毒科,博尔纳病毒属.但由于受到地域的限制以及典型病例的长期缺失,博尔纳病毒很长一段时间未受到科学界的关注.
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生物单分子行为研究--多学科交叉的具体体现