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系统生物学
定义系统生物学是系统性地研究一个生物系统中所有组成成分(基因、mRNA、蛋白质等)的构成以及在特定条件下这些组分间的相互关系,并分析生物系统在一定时间内的动力学过程.
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QTRAPTM系统实现定性量检测的完美结合——访美国应用生物系统公司亚太区质谱产品部总监高醇新
质谱仪又称质谱计,是根据带电粒子在电磁场中能够偏转的原理,按物质原子,分子或分子碎片的质量差异进行分离和检测物质组成的一类仪器.根据所用质量分析器的不同,质谱仪器可以分为双聚焦质谱仪、四极杆质谱仪、飞行时间质谱仪、离子阱质谱仪、傅立叶变换质谱仪以及复合质谱仪等.不同类型的质谱仪各有优缺点,如果将不同质谱结合使用,则可以扬长避短,使仪器具有更强大的功能.
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医学工程学综述
生物医学工程学是正在蓬勃发展的边缘学科,是多种学科与生物医学相结合的产物.本文对生物医学工程学技术及其研究现状作了详细的介绍和综述,并阐述了其研究的发展前景.
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DNA损伤和修复的生物标记物研究
DNA作为生命活动中重要的遗传物质,在维护机体的正常功能上有举足轻重的作用.由于DNA结构特点及半保留复制特性,DNA分子易出现损伤,引起细胞及机体损害.对DNA损伤的修复,则是机体抵御各种伤害的基础.DNA损伤和修复涉及人体生长、发育、衰老、疾病等所有方面.由于DNA结构微小,直接检测过于复杂和困难,利用生物标记物进行DNA损伤修复检测是可行的方法,也是危险性评价的重要方法.生物标志物是指生物系统内直接或间接与环境暴露相关的、可测量的生化、生理、细胞、免疫或分子变化,以及可测量的体液或房室中的代谢物水平[1].生物标记物显示了分子水平的暴露-效应关系. 在机体中,各种DNA损伤和修复机制均有各自特异性的因子和基因组,构成了各自的生物标记物.主要有以下几种:
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基因组高通量测序技术进展及其在预防医学中的应用
测序技术在生命科学研究中发挥着重要作用.研究人员借助第一代测序技术完成了人类基因组图谱的绘制,但其读取片段较长,一次仅读取数十条序列,导致测序结果的准确性受到影响,并且费时费力,因而很快被以高通量为主要特点的第二代测序技术所取代,其代表性技术包括美国罗氏公司的454技术、英国Illumina公司的Solexa技术和美国应用生物系统公司的SOLiD技术.新涌现的第三代测序技术,以单分子实时(single molecule real time,SMRT)测序技术[1]、Oxford的纳米孔测序技术[2 ]和Helicos的基因分析系统[3]为代表,与第二代测序技术相比,拥有更高的通量、准确度和更低的成本,目前,仍以第二代高通量测序技术应用较为广泛.可见,测序技术正朝着高通量、低成本、长读取片段的方向发展.高通量测序技术打破了疾病研究过程中的通量限制,使得对疾病的多层面、全方位研究成为可能,为疾病的预防、诊断及治疗提供了有效手段.目前,常用的基因组高通量测序技术包括DNA水平测序技术、DNA甲基化修饰测序技术和DNA-蛋白质交互作用测序技术,笔者对其原理、特点及在预防医学中的应用介绍如下.
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中药材GAP实施的复杂系统论-- 中药材种质资源的现状、问题及方向
中药材GAP实施是一个复杂系统,由中药材生物系统、环境系统和管理经营系统组成[1].每个系统中要素众多,关系纵横交错,从中药材生物学系统来看,种质资源的选择极为重要.它是中药生产的源头,种质的优劣对产量和质量有决定性作用.而目前我国药材生产中普遍存在着品种混乱、质量低劣、生产不稳定等诸多问题,严重阻碍了GAP的实施和临床医药的应用.为此,本文试对中药材种质资源现状、问题做一分析,并提出中药材种质资源的发展方向.
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代谢组学中数据采集及分析的研究进展
1999年,Nicholson等[1]首先提出了代谢组学(metabonomics)的概念并将其定义为:对生物系统因病理生理或基因改变等刺激所致动态多参数代谢应答的定量测定(the quantitative measurement of the dynam-ic multiparametric metabolic responses of living systems to pathophysiological stimuli or genetic modification).
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生物系统光响应的剂量关系
一、前言激光或单色光对生物系统(biological system,BS)的作用将改变BS的性质或功能,这个过程称之为BS光响应(pho-tonic response of a BS,PBS).细胞的光响应包括细胞增殖、分化、黏附、凋亡和光动力效应(photodynamic effect,PDE)等.伤口的光响应包括伤口愈合等.PBS的剂量关系是光疗研究的一个十分重要但常常被忽视的问题,一篇结果很好的论文往往可能因为剂量没有陈述清楚而大大降低其参考价值[1,2].国际上光生物调节作用(photobiomodulation,PBM)[3-6]的研究中,有些研究小组可能是由于忽视剂量关系的研究,所以发表了实验结果否定PBM的论文,这可能是造成PBM研究极大混乱的一个原因.国内PBM用于血管内、鼻腔内和穴位照射的临床应用中也忽视了剂量关系的研究,可能正是由于这样,才造成疗效严重下降,激光针灸已经基本上从临床上消失,血管内照射和鼻腔内照射的临床应用受到卫生部的严格限制[6].本文主要讨论PDE和PBM中PBS的剂量关系,再一次呼吁同行们高度重视PBS剂量关系的研究.
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代谢组学与冠状动脉粥样硬化
1999年,美国三院院士Leroy Hood提出"系统生物学(systemsbiology)"的理论:"以生物系统内的所有组成成分及其相互关系为对象,通过大规模动力学分析,用数学方法抽象出生物系统的设计原理和运行规律".
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DNA损伤和修复生物标记物的检测研究
DNA是生命活动中重要的遗传物质,易受各种因素的作用而出现损伤,导致DNA完整性的改变,引起细胞及机体损害.对DNA损伤进行修复则是机体抵御各种损害的基础.由于DNA损伤和修复的直接检测过于复杂和困难,一般需采用间接的灵敏可行的生物标记物法.生物标记物是指生物系统内直接或间接与环境暴露相关的、可测量的生化、生理、细胞、免疫或分子变化,以及可测量的体液或房室中的代谢物水平[1].DNA损伤修复的生物标记物可主要分为3种:特异性酶和代谢产物、特异性修复基因、DNA加合物[1,2].根据不同的生物标记物,可采用不同的检测方法.
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功能基因组学与病毒性肝炎发病机制
编者按随着人和各种生物的基因和基因组测序的完成,生物学和医学正处在一深刻变革的时代.基因组学(genomics)是指对人和其他生物类型基因组结构与功能的分析.基因组学可以分为结构基因组学(structural genomics)和功能基因组学(functional genomics),功能基因组学是指应用整体的研究技术阐明这些基因和蛋白的生物学功能.各种生物系统是一个复杂的系统,基因组中基因的序列是一个庞大的数据库,因此,需要发展一些强大的分析技术,代替传统的分析技术,对这些基因和蛋白质的功能进行研究.
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减肥只靠生活方式干预并不够
2月份在线发表在《柳叶刀糖尿病与内分泌》杂志上的一篇文章提到,肥胖是一种由众多生物因素所致的慢性疾病,仅通过饮食和运动的生活方式干预并不能完全治愈肥胖.临床上有80%~95%的肥胖人群会在减肥成功后再次体重反弹.人为减少热量摄入可激活多种生物系统,反过来会刺激人们摄人更多高热量食物,因此,肥胖人群往往处于体重减轻-反弹的循环状态.研究人员表示,对于大多数顽固性肥胖的人群,单纯生活方式改变不足以突破肥胖防线.
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细胞色素P450羟化酶代谢产物与高血压
细胞色素P450(Cytochrome P450,CYP)是一类结构中含有血红素的单链蛋白质,广泛存在于生物系统并有广泛的生物学活性,在动物体内可参与脂质、甾类的代谢.一氧化碳、一氧化氮可与其结构中的活性血红素铁结合,从而抑制CYP的酶活性[1-2].
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助听器自动程序切换技术的发展——从自动导声到动态声景自适应
使用助听器来改善听力一直是听力学专家和研发人员不断追求的目标.目前面临的大挑战是如何使用电子设备来改善听觉功能这种生物系统.几年前,助听器公司首次将听觉仿生技术引入了助听器领域,其中具关键性的是Palio技术平台的开发,这一通用型芯片使得当时的听力学技术产生了革命性的变化.多重声景处理模式的使用,实现了在不同聆听环境中因个性化特制的各种不同的聆听程序的转换.虽然其他现有的助听系统也采用了单声景处理系统,即每一程序均只对应单一声景,相比之下,多重声景处理技术则能根据不同聆听环境,激活各种相降噪或方向性麦克风等参数设置,创造出完全不同的聆听程序,大限度地满足个性化聆听需求.
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环境因素与运动干预诱导表观遗传修饰改变与疾病易感性的关系
经济发展引起的生活方式改变已导致我国居民肥胖、胰岛素抵抗(Insulin Resistance,IR)和2型糖尿病(Type 2 Diabetes,T2DM)等代谢性疾病发病率激增,成为影响我国人口健康和生活质量的主要危险因素之一.其中,儿童肥胖和T2DM的发病率增加为明显,已引起研究者的广泛关注[1].研究发现,胎儿在母体子宫内和其出生早期所处的环境因素影响着此类疾病发生的危险性[2].传统观点认为,遗传因素在细胞、组织和器官发育过程中起决定作用,然而,目前研究认为传统遗传学因素已不足以解释整个生物系统发育过程中的诸多现象[3].
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冷应激对60Coγ射线照射大鼠脂质过氧化的作用
温度效应是放射生物学中重要组成部分,一般认为,降低温度可使机体辐射敏感性降低,对于其机理研究较少,认为是机体代谢变慢所致,还有一些研究表明降低温度只能延缓辐射损伤出现的时间.生物系统辐射敏感性的温度效应较为复杂,结果不同.为研究冷应激是否会引起辐射敏感性的变化,笔者对冷应激后的受照射大鼠进行了丙二醛(MDA)含量、一氧化氮(NO)含量及乳酸脱氢酶(LDH-L)活力的测定.
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代谢组学研究方法及其在放射医学领域的应用展望
代谢组学是继基因组学和蛋白质组学之后发展起来的一种研究机体代谢产物谱变化的新的系统组学方法.Nicholson等[1]提出了代谢组学(metabonomics或metabolomics)的概念,即在新陈代谢的进程中,针对病理生理刺激或基因突变所引起的生命系统多变量代谢产物动态变化而进行定量研究的一门科学.由于代谢组学的研究对象代谢(物)处于生物系统生化活动调控的末端,包含着反映生理现象的直接而又全面的生物标志物( biomarker)信息,而且代谢物的种类少于3000种,与其他组学所研究的对象相比要少得多,比较容易鉴定和定量,因此,代谢组学日益成为整体研究生命体系功能变化的有力的分析手段,目前已经应用于新药研发、疾病诊断及发病机制阐明等领域,显示出广阔的应用前景.
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蛋白质组学在放射生物学研究中的应用
蛋白质组(proteome)一词由Wilkins等于1996年首先提出,用来描述一个细胞、组织或有机体所表达的所有蛋白质[1-3].蛋白质组学(proteomics)则是研究生物系统内特定时间或特定条件下蛋白质表达规律的科学[1,3].
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系统生物学的研究现状及应用
系统生物学是一门将生物作为一个系统来进行研究的科学,其整合了多个学科知识,通过对生物进行全方面的定量数据收集后,模拟和预测生物系统,以期能更好的认识、理解甚至调控、设计生命过程.目前的系统生物学还处于萌芽阶段,其研究和应用局限于对生物某个方面的系统分析,对生命总体研究尚不能实现.但应看到许多大型的计划正在实施当中,大量人力物力的投入,新技术的不断涌现,不少理论成果已应用到实际阶段.系统生物学必将有长足的发展并终造福人类.
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衰老及生物学年龄评价方法的研究进展
一、衰老的概念和本质衰老可以定义为生物系统的退行性过程,机体退行性改变的不可逆性积累和对疾病的脆弱性增加,终导致死亡[1].Strehler[2]提出了衰老的4个特点,即普遍性、渐进性、内在性和有害性.