基因芯片

　出國留學網(wǎng)[liuxue86.com]為留學生全程報道海外留學相關(guān)新聞：《留美基因芯片學者成峰：小芯片里有大世界》08月12日報道。

也許是父親當醫(yī)生的緣故，從小我就對醫(yī)藥很感興趣，能為人類的健康事業(yè)做一些事情一直是我的夢想。在南京大學化學系畢業(yè)之后，我考入中國科學院上海藥物研究所進行計算機輔助藥物設(shè)計方面的研究。在蔣華良研究員和陳凱先院士的指導之下，我開始對現(xiàn)代藥物發(fā)現(xiàn)模式有了一個比較全面的了解。傳統(tǒng)藥物發(fā)現(xiàn)來源于大量臨床的數(shù)據(jù)，但是對于藥物作用的機理人們卻并不十分明了。也就是說，人體就像一個黑箱子，我們知道放入什么樣的藥物，會得到什么結(jié)果。但為什么會有這樣的作用卻不太明了。隨著人類基因組計劃的完成、蛋白組學的迅猛發(fā)展，大量與人類疾病相關(guān)基因被發(fā)現(xiàn)。很多這些基因以及其編碼的蛋白可以作為藥物分子作用的靶標。人體這個黑箱子將逐漸打開，人們開始知道藥物在人體中是如何起作用的。

眾多藥物靶標的發(fā)現(xiàn)也使得傳統(tǒng)的藥物發(fā)現(xiàn)模式漸漸向基因組學為基礎(chǔ)的現(xiàn)代藥物發(fā)現(xiàn)模式轉(zhuǎn)變。分子水平上的藥物設(shè)計已作為一種實用化的工具介入到了藥物研究中。我們可以根據(jù)這些藥物靶標的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，進行藥物篩選，選擇出一些能和這些靶標相結(jié)合的藥物分子，我們甚至可以像拼積木一樣設(shè)計出新的藥物分子。計算機科學技術(shù)的發(fā)展，極大地提高了計算和數(shù)據(jù)分析的速度和精度。計算機藥物輔助設(shè)計在近幾年取得了巨大的進展和成功。在藥物所，我成功應(yīng)用了許多藥物分子設(shè)計方法，如基于生物大分子三維結(jié)構(gòu)的分子對接(出國留學網(wǎng) liuxue86.com)方法、基于藥物小分子的三維定量構(gòu)效關(guān)系分析(出國留學網(wǎng) liuxue86.com)和數(shù)據(jù)庫搜尋方法(出國留學網(wǎng) liuxue86.com)等篩選2個藥物靶標——基質(zhì)金屬蛋白酶和過氧化酶體活化受體，得到了上百個有希望成為藥物的候選分子。

到了美國之后，我進一步擴展了研究的思路，將計算機技術(shù)、統(tǒng)計方法和基因芯片結(jié)合在一起進行大規(guī)模的基因研究?；蛐酒且环N快速高效的基因檢測方法，它把大量DNA分子識別探針集成在一個微小的固體基片表面，這使得科學家能夠快速地檢測比較成千上萬個基因在不同生物體系、不同狀態(tài)下的表達情況。有人把這一過程比喻為用魚桿釣魚。以前的基因檢測技術(shù)均只有一個“魚鉤”，一次只能釣到一條魚(出國留學網(wǎng) liuxue86.com)。而基因芯片就好比是一根有成千上萬個釣鉤的魚桿，可同時捕捉許多不同的魚，從而實現(xiàn)對千萬個基因的同步檢測和鑒定。

我在弗吉尼亞大學攻讀博士的主要研究方向是基因芯片在人的疾病發(fā)展預測和藥物毒性預測上的應(yīng)用。我們通過比較普通人和心血管病人的基因芯片數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)他們之間不同的基因表達水平，并研究這些基因變化與人體功能的關(guān)系，闡明這些基因協(xié)同作用的機理。研究結(jié)果對于心血管疾病的發(fā)病機理、診斷治療、藥物開發(fā)等方面將產(chǎn)生很大的推動作用。我們現(xiàn)在研究的基因芯片是全表達基因組芯片，它包含了絕大多數(shù)已知的人類基因。由于生物體系本身的復雜性、樣本數(shù)很少和數(shù)學建模的困難，現(xiàn)在這些研究領(lǐng)域的大規(guī)模臨床應(yīng)用還很不成熟。其應(yīng)用的局限性主要表現(xiàn)為兩個方面，第一是價格較高(出國留學網(wǎng) liuxue86.com)，第二是對于一個特定的課題，因為只使用了其中少數(shù)一些相關(guān)的探針信息，噪音大而靈敏度低。我們未來的計劃就是通過分析不斷積累的基因芯片數(shù)據(jù)，深入系統(tǒng)了解蛋白相互作用的機理，改善統(tǒng)計模型，并在研究基礎(chǔ)上發(fā)展出針對特定疾病的診斷和藥物篩選芯片。這樣的芯片集中少量的功能相關(guān)基因，不僅能降低價格(出國留學網(wǎng) liuxue86.com)，...