分子生物学研究范例6篇

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分子生物学研究

分子生物学研究范文1

关键词禽流感病毒;基因组;变异性;分子诊断;研究进展

中图分类号 R51 文献标识码A文章编号 1007-5739(2009)11-0216-02

禽流感(Avian influenza,AI)是由正粘病毒科A型流感病毒引起的全身性或呼吸器官性传染病,国际兽疫局(OIE)把该病定为A类烈性传染病。禽流感病毒(Avian influenza vi- rus,AIV)典型的病毒粒子为球形,直径80~120nm,有时呈丝状体等多形态,至今A型流感病毒的血凝素已发现有16种,神经氨酸酶有10种。其血清型较多,容易变异。常发生在禽,有时也发生在低等哺乳类动物,至今在人仅有偶发病例。禽流感病毒根据其对鸡致病性的不同分为高致病性、中致病性和低/非致病性。禽流感病毒不仅会给养禽、畜牧业带来灾难性的破坏,而且对公共健康也构成了严重威胁。

1AIV基因组及其编码蛋白的功能

1.1AIV基因组

AIV基因组为单股负链RNA,共有8个独立的RNA节段。通过对某些毒株8个节段的测序,发现它们存在一些共同的特点,即所有基因节段的5′端前13个核苷酸均相同,3′端也有12个高度保守的核苷酸,另外在每一节段靠近5′端15~21位核苷酸处有一保守区。其序列为PolyU。这一序列可以在病毒mRNA合成时产生PolyA。

1.2病毒的蛋白

1.2.1血凝素(Hem agglutinin,HA)。HA是流感病毒囊膜纤突的主要成分之一,是基因表达产物中最大的糖蛋白,为诱生保护性免疫的主要抗原,HA在病毒吸附及穿膜过程中起关键作用,刺激机体产生的中和抗体,可中和病毒的感染力,抵抗病毒的感染和发病。它是A型流感病毒毒力的主要决定因素。

1.2.2神经氨酸酶(Heuram in idase,NA)。NA由病毒核糖核酸(vRNA)片段6编码,是另一个主要的表面抗原,其成熟的形式是具有催化活性的四聚体,能将唾液酸从糖蛋白和糖脂中切开。其作用是水解细胞表面的特异性糖蛋白末端的N―乙酰基神经氨酸。避免病毒粒子的聚集,有利于病毒的释放,对病毒在感染细胞周围的扩散能力有很大影响。

1.2.3白(Nucleo protein,NP)。NP是由片段5编码的结构蛋白。主要功能是使病毒RNA(vRNA)形成核糖白复合体,以此来稳定vRNA,使其免受核糖核酸作用。另外,NP在病毒基因组的转录和复制以及决定病毒的宿主特异性方面都有重要的作用,而且它是细胞毒性淋巴细胞识别的主要抗原。

1.2.4基质蛋白(Matrix protein,MP)。第7节段RNA编码的蛋白被称为M1,部分分子量较小的蛋白称为M2。M1构成病毒的基质膜,具有型特异性,其抗原性的差异也是流感病毒分型的依据之一。另外,M1在子代病毒粒子的装配方面也有一定的作用。M2是一种跨膜蛋白,其作用是在HA合成过程中作为离子通道控制高尔基体内的pH值,在病毒脱壳时酸化病毒粒子的内部环境。

1.2.5聚合酶蛋白(PB1、PB2、PA)。A型流感病毒的聚合酶蛋白由PB1、PB2、PA等3种成分组成。这3种蛋白质的共同特点是含有一特异的亲核序列区,其作用是使这几种蛋白质在胞浆合成后能顺利进入细胞核。其中,PB2、PB1与合成互补RNA有关,而PA、白与病毒的RNA合成有关。

1.2.6非结构蛋白(Non-structural proteins,NS)。A型流感病毒的结构蛋白由片段8编码。片段8也有2个编码框,可编码2种蛋白质即NS1和NS2。NS1和NS2 两种非结构蛋白的编码区是基因组中最小的RN段。NS1和NS2相互间有70个氮基酸重叠,分别由不同的mRNA翻译,提示它们由不同读码框架翻译。在早期感染中NS1合成并在细胞核内积聚,磷酸化的NS1蛋白在病毒的复制过程中起调节作用;NS2主要在晚期感染中出现,并主要在胞浆中存在,目前它的功能还没有彻底搞清。

1.2.7其他蛋白质(HE、M3、NB)。由基因节段7编码,明确的功能还不清楚。

1.3AIV毒力变异的分子基础

AIV很容易发生变异,诱发AIV发生变异的主要机理有抗原性变异,即抗原漂移(Antigenic Drift)和抗原转变(Antigenic Shift)。在甲型流感病毒中,抗原漂移主要是由HA或NA基因发生点突变引起的,其中HA基因的变异率最高。每个核苷酸在每个复制周期中的变异率可高达2.0%。一般认为,来自宿主的免疫压力是HA和NA抗原漂移的主要原因。由于突变幅度较大或各节段RNA间发生的重排导致抗原性发生大转变导致新病毒亚型的产生,这种变异称为抗原转变。大量试验证明,不同亚型病毒同时感染1个细胞时,病毒基因组可发生节段间的交换。理论上讲,8个RN段存在256个不同的组合方式。事实证明,在自然界中经常有混合感染导致基因重组的事件发生。

2AIV的分子诊断

2.1血清学诊断技术

血清学诊断技术是从禽类体内采集血液析出血清后,检测血清中抗体的有无和滴度变化,如琼脂凝胶扩散试验(AGID)、细胞凝集抑制试验(HI)。AGP试验鉴定病毒或检测特异性的血清抗体或基质蛋白MP(Matrix protein)、特异性白NP。血细胞凝集试验(HA)和血细胞凝集抑制试验(HIT)鉴定病毒或血清抗体的亚型,神经氨酸酶抑制试验(NI)鉴定病毒或血清抗体亚型等。

2.2RT-PCR分子诊断技术

崔尚金等(1998)建立了一种能够直接检测禽粪和鸡胚尿囊液中H亚型禽流感病毒RNA的RT-PCR检测方法。检测过程仅需8h,不仅具有高度的敏感性和特异性,还可大大缩短对禽流感病毒的检出时间。而应用毛细管PCR(15 min,30个循环)代替常规PCR(2.5h,30个循环)进一步缩短检测时间的研究也已展开。并进入更深层次的领域,以期用于不同样品的检测,使该方法更加适用于禽流感病毒的临床早期诊断。该技术在特异地检出H或H亚型禽流感病毒同时,还可根据应用特定引物经RT-PCR扩增出的H和H包括裂解位点在内的HA基因片段。经测序推导出的氨基酸序列,判断H或H亚型禽流感病毒的致病性高低。

2.3酶免疫测定(EIA)技术

EIA技术在AI的诊断与监测方面已被广泛采用。Doller等建立了一种从鼻咽分泌物中直接检测流感病毒抗原的酶免疫方法,该方法无须对病料进行超声处理,而且在4h即可出结果。Cherian等建立了一种用于检测呼吸道分泌物中A型流感病毒RNA的PCR酶免疫(PCREIA)方法。该方法对感染后4d的病料A型AIV的检测特别有效。Schweiger等建立了用于检测A型AIVN1和N2型的DNA酶免疫(DEIA)方法。该方法简单、快速,可进行大批样品的检测。

2.4荧光PCR法

荧光RT-PCR技术是20世纪90年代末发展起来的新技术,将荧光素标记的探针与引物一起,在荧光PCR仪中反应,电脑对整个反应进行实时监测,避免了交叉污染,提高了检测敏感性,已成功用于人乙型肝炎病毒、衣原体、艾滋病病毒等的检测,根据A型禽流感病毒的共有NP基因序列设计引物、探针,建立的通用型荧光RT-PCR检测方法不仅能够用来检测禽流感病毒H5、H7、H9亚型,而且对其他禽流感病毒亚型也能检出。用通用型探针、引物检测常见其他禽类病毒,未发现交叉反应。说明该方法敏感性高、特异性强。

2.5核酸探针技术

核酸分子杂交技术是目前生物化学和分子生物学研究应用最广泛的技术之一,是定性和定量检测特异性DNA或RNA的有力工具。用PCR技术制备了白基因片段(NPC)的地高辛标记cDNA探针,建立并优化了检测AIV的探针杂交法。该探针具有较好的特异性和敏感性,为从分子水平探讨禽流感的发病机理和临床早期快速诊断提供了新的研究手段。对以基因芯片技术为基础的检测H5、H7、H9亚型禽流感病毒的诊断技术进行了研究,结果表明,DNA芯片技术可以提供一种有效的AIV诊断方法。

3结论

禽流感是一种全球性的烈性传染病,可在宿主中不断发生变异和基因重组,是2l世纪我国养禽业将面临的最大的瘟疫性威胁。禽流感可在禽、猪和人中进行传播。AIV不仅作为人流感的最大基因库而间接威胁人类健康,而且还可作为人类的新病毒而直接构成人类的威胁。因此,预防禽流感具有重要的公共卫生意义和经济意义。随着现代分子生物学、微生物学、免疫学等学科的发展,以及同其他学科间的渗透,禽流感的传统检测诊断技术将与现代分子生物学技术结合或者现代分子生物学技术与其他学科研究技术有机结合,一定会实现诊断的快捷、方便、准确、灵敏、经济、易操作,为禽流感的防治做出重大贡献。

4参考文献

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分子生物学研究范文2

摘要从教学内容、教学过程和考核方式等方面介绍了研究生细胞分子生物学课程的教学开展与体会,为适应多研究方向的研究生培养要求、提高教学效果提供参考。

关键词研究生;细胞分子生物学;教学;内容;考核

扬州大学硕士研究生培养方案课程设置将细胞分子生物学作为生物学一级学科的学位课程,包含植物学、动物学、生理学、水生生物学、微生物学、遗传学、发育生物学、细胞生物学、生物化学与分子生物学、生物物理学、生态学等11个生物学二级学科。扬州大学是江苏省属重点综合性大学,目前设有27个学院,11个生物学二级学科分散在生物科学与技术学院、农学院、兽医学院、医学院,各二级学科的研究方向也较广泛,如何适应这种多学院、多学科和多研究方向的硕士研究生培养要求,提高教学效果,扬州大学不断进行尝试、改革,构建了适合各二级学科培养目标要求的细胞分子生物学教学体系,现将这门课程的教学内容、教学过程和考核方式介绍如下。

1细胞分子生物学的教学内容

细胞分子生物学是随着细胞生物学和分子生物学发展而兴起的一门较新的学科,是一门在分子水平上研究基因对细胞活动调控以及各种细胞结构的形成和功能执行的科学[1]。对生物学专业的研究生来讲,本科阶段都学过细胞生物学和分子生物学这2门课程,因此研究生所开设的细胞分子生物学课程体系应该和本科生的课程体系有所区别。由于传统的细胞分子生物学教材与细胞生物学和分子生物学在内容上有很多雷同,若采用这些教材,很容易使研究生对该门课程失去兴趣。扬州大学将该门课程的教学内容分为4个部分:细胞结构、细胞遗传、细胞代谢与调控、细胞发育,该校没有选择任何固定教材,仅仅指定少数最新出版的教材作为参考书,如韩贻仁主编的分子细胞生物学[2]、Gerald Karp主编的Cell and Molecular Biology:Concepts and Experi-ments等[3]。

2细胞分子生物学的教学过程

扬州大学细胞分子生物学的授课对象差异比较大,学生的来源和专业背景也不同,在教学过程中,笔者尝试使用开放式教师、开放式教学和开放式课堂的教学方法。

2.1开放式教师

以往的研究生课程都是由固定的教师一上到底,由于教师的精力有限,不可能对细胞生物学各个领域的前沿知识都熟悉。为了解决这一问题,扬州大学采用不固定教师上课的制度,跨学科跨学院请资深教师进行授课,确保学生能够了解该领域的基本知识与前沿动态。设置的4个部分教学内容中,每一部分由1~2位专业教师负责主讲,教师可结合自己的专业背景,根据不同教学模块,设置具体的教学内容,不拘泥于任何教科书进行授课。有些教师的研究方向是植物,对植物细胞分子生物学的研究进展和前沿动态比较熟悉,讲授植物细胞分子生物学可以做到深入浅出,而对动物细胞分子生物学的讲授效果会比较差,因此主讲教师可选择来自植物、动物、微生物、病毒等研究方向的老师。对于学生,有些是来源于农学院,其背景知识和兴趣侧重在植物方面,而有些来源于医学院或兽医学院,其背景知识和兴趣侧重在动物方面,这就要求选择具有不同学科背景的教师。开展开放式的教学方式,满足不同学生的要求。

2.2开放式教学

由于细胞生物学是生命科学的前沿学科之一,因此在把握现有教材和参考资料的基础上,教学过程中要结合实际将细胞生物学相关领域的新进展、新知识、新方法介绍给学生,拓宽学生知识的深度、广度,培养其对未来工作的适应能力。

在每一个教学模块中,教师可通过不同的教学方式讲解不同侧重点的专题。如细胞结构部分包括讲了2个专题,一个是细胞内膜系统:结构、功能、蛋白质分选和膜泡运输,另一个是细胞骨架与细胞运动。内膜系统一般是指内质网、高尔基体、细胞核、溶酶体和液泡(包括内体和分泌泡)5类细胞器膜的总称,而广义的内膜系统概念也包括线粒体、叶绿体、过氧化物酶体、细胞核等细胞内所有细胞器膜的总称。在本科细胞生物学教学过程中,这些细胞器的形态结构、功能和发生是分别独立介绍。虽然这些细胞器具有各自独立的结构和功能[4],但它们又是密切相关的,尤其是它们的膜结构是可以相互转换的,转换的机制则是通过蛋白质分选和膜泡运输来实现的。在讲授内膜系统时,可通过蛋白质合成这条线将这些相关内容串联起来讲述。由于核糖体在蛋白质合成上与内膜系统互为一体,因此将核糖体也加入进来,同时向上讲可以提及细胞核中核糖体大小亚基及mRNA的合成,向下还可讲述细胞膜上的蛋白功能,从而用蛋白质合成一条线将细胞的三大结构即细胞膜、细胞质和细胞核联系了起来。同时,也启迪研究生自己去找线索,找出一根主干,将尽可能多的内容串起来。又如细胞骨架对于维持细胞的形态结构及内部结构的有序性以及在细胞运动、物质运输、能量转换、信息传递和细胞分化分裂等一系列方面起重要作用,因此对细胞骨架的研究是近代生命科学中最活跃的研究领域之一,它的快速发展主要得益于大型分析仪器的应用和实验方法技术的改进。在这一部分内容的教学中,可重点向学生讲解细胞骨架的研究方法,包括每种方法的原理、基本过程和结果分析,以最新的国外权威期刊上发表的细胞骨架方面的论文为例,向学生介绍细胞骨架的研究是如何开展的。

2.3开放式课堂

研究生课堂和本科生课堂相比,讲授内容量非常大。笔者一般会在课后将课件提供给学生,使他们在课堂上不用花太多精力记笔记,而是将主要精力集中到听课上,跟着教师的引导考虑问题,这样使其思维保持很高的兴奋度,且感到疲劳。在严格遵守课堂纪律的前提下,在上课时要尽量调动学生的积极性,以开拓学生的思维,培养创造性。课后要让学生自己阅读指定或推荐的原始文献,或者让他们自己到网上查阅自己感兴趣的问题,以此可培养学生阅读文献、查找资料、进行科研的能力。

3细胞分子生物学的考核方式

作为生物学一级学科硕士研究生的学位课程,细胞分子生物学的考核以考试为主,考虑到研究生学习细胞分子生物学课的目的主要是为了提高学生利用学到的细胞生物学知识解决课题研究中的问题,实用性较强,因此笔者选用开卷考试的形式,所出的试题都是综合性的分析题,在考场内学生可以查阅任何参考资料,但参考资料中没有现成的答案,促使学生综合运用所学知识,通过仔细分析才能得出答案。这种考核方式一方面提高了学生独立思考问题和解决问题的能力,另一方面也使教师了解了学生对这门课程的掌握情况,检验教学质量,很大程度上促进了以后教学的开展。

4参考文献

[1] 王石平,金安江.分子细胞生物学研究性教学模式的改革实践与思考[J].华中农业大学学报:社会科学版,2008(2):134-137.

[2] 韩贻仁.分子细胞生物学[M].2版.北京:科学出版社,2001.

分子生物学研究范文3

关键词:分子生物学 基因工程 营养学

一、正文

1.引言

分子生物学取得了飞跃性的发展,形成了以基因工程为主要内容的现代分子生物学技术在生物学、医学等研究中得到广泛的应用,就目前来看,我国动物营养学方面的研究工作基本尚处在机体水平。分子水平方面的研究还刚刚起步,尚处于初级阶段。动物机体的生理病理变化,如生长发育、新陈代谢、遗传变异、免疫与疾病等,就本质而言,都是动物基因的表达调控发生了改变的结果,许多生理现象的彻底阐明,最终需要在基因水平上进行解释,所以动物营养学的各方面研究应与分子生物学技术,尤其是基因工程技术相结合,从分子水平上来解释各种营养素对机体的作用机制、动物机体的生理病理变化等问题,这也是动物营养学今后发展的必然趋势之一。

2.分子生物学在动物营养学的应用

2.1 营养与基因的表达调控

营养与动物基因表达调控的研究已成为当今动物营养学研究的一个热点领域;如何通过改变日粮组成成分来调节体内相关基因的表达,从而使动物体处于最佳生长状况已成为现代动物营养学研究的重点;通过营养对动物基因表达的调控途径及其机制的研究,将为人们如何更加有效地对某些特定有益基因的表达提供理论依据。已有大量证据表明,主要的营养物质如糖、脂肪酸、氨基酸以及一些微量元素(如锌)对动物体内许多基因的表达都有影响。

2.2 微量元素对基因表达的调控

2.2.1锌对基因表达的调控

锌作为动物体的一种必需微量元素,具有增强机体免疫功能、促进细胞增值分化、参与核酸蛋白质代谢、维持细胞周期正常进行等生物学功能。上述作用以前曾被认为主要是由于含锌酶活性的改变以及对细胞信号传导系统产生影响的结果,但近年来的研究表明,事实并不如此,锌主要是通过对基因的转录和表达的影响而产生一系列的生物学效应。研究认为,锌离子是1’2聚合酶的一个重要组成成分,锌对于维持1’2聚合酶的活性具有相当的重要性;另外锌通过影响1’2聚合酶活性及转录因子的作用,能够导致基因转录异常,从而使蛋白质表达也发生变化;还有饲料中锌的含量,可以通过影响金属调节蛋白的转录活性而影响金属硫蛋白基因的表达。

2.2.2其他微量元素对基因表达的调控

镉、铜、汞等元素的增加将显著提高基因的表达量。研究表明高铜将显著提高体内EH基因的表达水平。铁可以通过控制1’2的稳定性和翻译过程,调节铁蛋白的水平。

2.3基因工程技术

所谓基因工程,就是按照人们的意愿在体外获得目的基因,再按预先的设计,在体外将目的基因进行酶切连接,构建成适当的表达裁体,然后导入细菌或动物细胞或机体内,以研究该目的基因的结构与功能、表达的调控机制、或者获得该基因的表达产物。分子生物学技术的核心就是基因工程,而基因克隆和表达是基因工程的核心技术。

2.4抗菌肽基因工程

自从首次从美国惜古比天蚕中成功地分离到两种抗菌肽蚕素后,国内外很多科学家对这一类抗菌肽进行了深入细致的研究,发现在许多昆虫、植物、哺乳动物中均有这样的多肽存在,它们由多个氨基酸残基组成,不同来源的多肽的氨基酸序列具有较强的保守性。其抗菌机制大致如下:抗菌肽作用于细菌的细胞膜,破坏膜的完整性,造成离子通道,最终导致细胞内含物的泄漏。由于抗菌肽具有广谱杀菌作用、相对分子量较小、热稳定、水溶性好等优点,更为重要的是抗菌肽对真核细胞几乎没有作用,仅仅作用于原核细胞和发生病变的真核细胞,在目前不少病原菌对原有抗生素逐步产生耐药性,尤其是肉用动物长期使用抗生素受到严格检查和批评时,对畜禽体内自然产生的抗菌肽功能的了解以及设计一种方法来调节动物体内自然抗菌肽的功能便显得极为重要。[2]其中通过抗菌肽基因的克隆与表达而大量生产抗菌肽是一种较为直接而有效的方法。

2.5转基因技术

转基因技术是指用实验手段,将外源基因导入动物细胞或动物受精卵中,由此稳定整合到动物基因组,并能遗传给子代。目前常用的转基因技术主要有:显微注射法;胚胎多能干细胞虫;裁体法;反转录病毒载体法以及电转移技术等等,其中显微注射法是最常用、最有效的基因导入技术。[1]目前培育成功的转基因动物绝大部分是采用该方法获得的。最早的转基因动物是将疱疹病毒基因与BCDE早期启动子联在一起,用显微注射法导入小鼠受精卵获得的转基因小鼠。

分子生物学研究范文4

[关键词] 早期宫颈癌;复发;分子生物学

[中图分类号] R737.33 [文献标识码] A [文章编号] 2095-0616(2013)10-39-03

宫颈癌是女性最常见的生殖道恶性肿瘤。宫颈癌死亡率每年大约26万,其中80%发生在发展中国家,HPV16和18是最常见的两种致宫颈癌的病毒,70%的宫颈癌由这两种病毒引起[1]。近年来采用阴道脱落细胞图片检查的普及,使不少宫颈癌患者能早期发现、早期治疗,提高了患者的生存期。但临床发现宫颈癌年轻化倾向明显,25~54岁人群发病率不降反升[2]。导致早期宫颈癌复发的因素较多,许多国内外学者对早期宫颈癌的各方面进行了大量的研究分析,得出了很多与早期宫颈癌复发有关的原因。本资料通过对国内外最近五年相关文献资料的研究学习,总结导致早期宫颈癌复发的分子生物学因素。

1 宫颈上皮细胞间质转化

大量的研究表明宫颈上皮细胞间质转化(EMT)与宫颈癌的形成和转移复发有密切关系。

1.1 上皮细胞间质转化(EMT)

正常的上皮细胞靠专门的细胞间粘附力紧密连接在一起,而且具有顶-基底极性。间质细胞形似纺锤体,连接松散,流动性强,具有前-后极性。上皮细胞通过复杂的程序转变成间质细胞的过程称为上皮细胞间质转化。上皮细胞转变为间质细胞后会失去原来的特性,中间会形成一种亚稳定的细胞既有上皮细胞又有间质细胞的特性,这是一种很多肿瘤都有的过程[3]。上皮细胞间质转化有3种类型,其中第3型存在于肿瘤的侵袭与转移中[4]。宫颈上皮细胞通过EMT过程,形成上皮样的癌细胞失去极性,不稳定,但是还具有上皮细胞的其他特性,经恶化和分化形成具有转移、侵袭能力的癌细胞。癌细胞离开原始位置,侵入基底膜下,侵入血管和淋巴管随血液转移到另一个地方形成转移灶。在这过程中,还有以下因素参与,干细胞机制[5]、抗吞噬作用[6]、免疫逃避、药物抗性等。

1.2 EMT的分子生物学

上皮细胞间质转化的标志性分子变化主要有:(1)E-钙粘蛋白和β-连环蛋白的下调。E-钙粘蛋白和β-连环蛋白的下调与早期宫颈癌的组织学分化、转移和复发成正相关[7]。(2)N-钙粘着糖蛋白、纤维连接蛋白以及波形蛋白的上调表达。波形蛋白的上调表达与早期宫颈癌的转移、复发成正相关[7]。(3)Rho GTP酶介导的细胞骨架重排。RhoC在正常宫颈组织、CIN 组织和宫颈癌组织中的表达逐渐增高,在有淋巴结转移的宫颈癌组织中的表达明显高于无淋巴结转移组织,同时RhoC的沉默可以明显降低SiHa细胞的体外粘附能力和侵袭、迁移能力[8]。(4)调控EMT的基因转录因子的上调和易位,如Twist1、Twist2、Snail、Slug、Six1等。Twist1、Twist2和E47抑制E-钙粘蛋白的表达以及调节其它基因功能诱导EMT过程[9]。

1.3 EMT的信号通路

上皮间质转化的信号通路有转化生长因子(TGF-β)通路、Wnt通路、Notch通路、NF-κβ通路等。这些通路相互作用,共同调节EMT的过程[10]。

1.3.1 TGF-β信号通路 TGF-β是一组具有广泛生物活性的多肽,哺乳动物中有三种亚型TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3,其中TGF-β1是TGF-β相关的致瘤作用研究的重点,TGF-β1在肿瘤细胞中是上调的[11]。TGF-β通过细胞膜表面具有丝氨酸/苏氨酸激酶活性的TβR Ⅰ和TβR Ⅱ结合形成复合物。TβR Ⅰ有ALK1/TSR-1、ALK1/TSK7L、ALK5/TβRⅠ 3种受体,TβR Ⅱ只有一种受体。TGF-β与TβR Ⅱ结合形成复合物使TβR Ⅰ磷酸化,随之smads被磷酸化,诱导该复合物进入细胞核;这一信号通路受到干扰发生异常,与肿瘤的发生有重要关系[12]。与TGF-β信号通路影响细胞核内转录的因子有smad、Ras、Rho、TAK1、PP2A、β-catenin 以及NF-κβ、ATF2等。Smad7和TGF-β1与宫颈癌的发生发展、临床分期、侵润和淋巴结转移相关[13]。Stephanie等[14]的研究发现TGF-β信号通路在EMT过程中起着重要作用,从而导致癌细胞具有侵袭和转移能力。Iancu等[15]研究TGF-β通路在HPV诱导的宫颈癌中发现TGF-β通路的破坏与宫颈恶性进展有很大关系;在宫颈上皮样瘤变到宫颈癌的过程中TGF-β1表达减少;同时TGF-β1受体基因表达也下降。

1.3.2 Wnt信号通路 Wnt信号通路有经典的Wnt信号通路、Wnt/ca+通路、Wnt/PCP通路,其中经典通路最重要,通过β-catenin激活基因转录;其机理概括为WntFzdDshβ-catenin降解复合体解聚β-catenin入核TCF/LEF基因转录[16]。参与Wnt信号通路的蛋白有Frizzled、Dishevelled、Gsk3β、CK1、APC、β-catenin等。Wnt信号通路受到刺激后,APC基因突变使β-catenin降解复合物合成障碍,以及β-catenin基因突变使β-catenin不能被磷酸化和泛素化降解,从而使β-catenin降解障碍,胞浆内游离的β-catenin聚集,进入核内激活Cyclin D1、C-myc等基因转录,导致肿瘤发生。细胞核的Survivin、Cyclin D1受Wnt通路的激活[17],影响宫颈癌的复发和转移。Survivin、P21、Cyclin D1蛋白对早期宫颈癌复发的影响中发现,三者在早期宫颈癌中的表达明显升高,并且三者共表达时与临床分期、病理分级有关;Survivin、Cyclin D1表达与早期宫颈癌复发有关,二者共同表达与盆腔淋巴结转移有关[18]。

1.3.3 Notch信号通路 Notch信号通路是肿瘤血管生成和转移的一个关键因素[19]。Notch信号通路由Notch、Notch配体(Jagged)、受体等组成,其中配体有Delta-like1、3、4,Jagged1、2,CSL,受体有Notch1、2、3、4,Notch信号通路在不同的肿瘤以及不同的阶段作用不同。Notch信号通路概括为DeltaNotch酶切ICN细胞核CLS/ICN复合体基因转录[19]。Notch1中有Notch1-RBP-Jκ路径、Notch1-PI3K-PKB-Akt路径、Notch1-IKK-NF-κB路径共同相互影响宫颈癌的发生发展[20]。Bajaj等[21]研究发现CD66+细胞中Notch信号通路对宫颈癌有重要作用。免疫组织化学分析显示Notch3在宫颈鳞癌中过度表达,Notch阳性表达的宫颈癌患者比阴性表达的患者的生存率小[22]。

1.3.4 NF-κB信号通路 基本的NF-κB信号通路包括受体、受体近端信号衔接蛋白、IκB 激酶复合物、IκB 蛋白和NF-κB二聚体。受到刺激后IκB 激酶复合物被激活,IκB 蛋白磷酸化和泛素化,IκB 蛋白被降解,NF-κB二聚体释放修饰后进入细胞核内,进行基因转录。NF-κB一般情况下位于细胞胞浆内,由两个功能亚单位P65和P50组成,与其抑制因子IκB-α和IκKB-β结合在一起。宫颈癌中IκB-α的去磷酸化使IκB-α减少,从而NF-κB的P65进入细胞核内[23],参与细胞核内基因的表达调控。NF-κB激活对肿瘤的促进作用主要有:(1)①NF-κB激活对宫颈癌的转移有明显促进作用[24];(2)NF-κB的GADD45α和γ表达下调使肿瘤细胞逃避凋亡;(3)NF-κB上调Cyclin D1等,促进肿瘤细胞生长。NF-κB的P65和c-IAP2的过度表达和caspase-3的下调,是宫颈癌发生发展的重要因素[24]。

2 小结

目前国内外对早期宫颈癌治疗后复发的因素研究较多,都认为复发是由于多方面、多路径的因素共同作用的结果。发现复发转移的关键因素,提高患者的生存率,减轻患者的痛苦是有必要的。除EMT、VEGF信号通路、notch信号通路等,是否可以发现更多关键的分子生物学层面的相关因素,使早期宫颈癌能更早的发现,得到早期治疗,阻断关键的分子生物路径,减少复发率。

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分子生物学研究范文5

关键词:分子生物学;研究生;科研创新能力

研究生教育的目标是为国家培养具有较强科研精神和创新精神的专业人才,因此科研创新能力也成为了衡量研究生综合能力的一项重要标准,并且将其与研究生学术论文、研究成果等密切结合,形成综合性的评价体系。因此,关于研究生的科研创新能力的培养问题,也成为学术界关注的重点课题。分子生物学是一门新兴课程,代表了现代生命科学前沿发展水平,随着我国科学技术和医疗技术的不断发展,医学科学从研究细胞整体水平逐渐深入到分子水平,所以在生命科学的研究生培养方面,也要紧跟生命科学的发展趋势,促进研究生科研创新能力的提升。

一、分子生物学教学中培养研究科研创新能力的必要性

分子生物学是生命科学的基础学科,无论是理论知识还是实验科学,都已经渗透到医学、药学等相关领域中,所以关于分子生物学教学的相关研究活动也越来越多。研究生的科研过程中须要撰写相关的毕业论文,如果可以从研究活动中获得更多系统的分子生物学研究成果,可以为研究生的论文提供更大的课题范围和先进的理论支持,而研究生自身的科研创新能力关系到他们是否能够从现有的研究成果中挖掘到科研活动所需的内容,因此培养研究生的科研创新能力十分重要。同时,中国拥有丰富的中医药文化,为了促进中医药的现代化和国际化发展,研究人员必须要具备扎实的分子生物学理论基础,同时具备较强的科研能力和创新能力,才能更全面地揭示中医药的分子机制,对中医药中运用基因组、基因谱、基因群等分子机制的原理、运用方法等内容进行辩证研究,从而获得更加丰富的中医药研究成果。总之,分子生物学是医药学研究生的必修课程,在分子生物学教学中培养研究生的科研创新能力,具有相对较为有利的理论和实验环境,有利于帮助研究生在学习的过程中学会用分子生物学理论解决实际问题,增强研究生的实践能力。

二、理论课教学中培养研究生科研创新能力的途径

(一)强化教师的科研创新能力

教师是教学活动的实施者,教师自身的创新能力对学生创新思维的形成与创新能力的养成至关重要。因此,要加强研究生的科研创新能力培养,首先须要强化的是教师的科研长信能力,构建一支创新型教师队伍。一方面,学校需要为教师提供更多学习和交流的机会,尤其为青年教师创造更多出国学习的机会。参与国际学术交流可以拓宽教师的事业,而且有利于改变国内教师的传统教育观念,引入更多国际先进的教学理念和方法,从而提高国内教育水平。关于分子生物学的学术研究活动持续不断,形成的研究成果也不断更新,对国际研究成果给予更多关注,有利于促进我国分子生物学教学体系的完善。另一方面,教师须要增强与学生之间的沟通,了解研究生的学习进展情况以及他们学习中遇到的问题,做出有针对性的教学计划,可以显著提高教学效率。只有教师保持源源不断的创新思维,才能为学生带来更多科研创新的积极体验,从而培养学生的科研创新能力。

(二)教学设计的完善

创新意味着对传统的颠覆,教学设计与研究生教学成果有密切的关系,因此要培养研究生的科研创新能力,就必须要对教学设计进行改革与优化,这里涉及到以下几个方面。第一,在传统教学内容的基础上添加更多国际最新的分子生物学研究动态,并且介绍一些具有前瞻性的科研成果,使研究生对国际学术研究的趋势有更多了解。拓宽研究生的视野,有利于形成更加丰富的创新思维;第二,在现有的分子生物学课时安排的基础上增设关于分子生物学的专题讲座,聘请科研专家和相关工作者进行学术报告,针对分子生物学的学术地位、研究技术等,打消研究生“学非所用”的顾虑,帮助他们树立更加明确的学习目标。第三,充分利用课余时间,为研究生布置一些课后小任务,这些任务应当具有探索性,可以将分子生物学的理论与实践实现很好的结合,而且应当突破教材的限制,将其与学术前沿相结合,使研究生在探索的过程中获得更开阔的视野。

(三)多媒体技术的有效运用

在新课程改革不断深化的背景下,多媒体已经成为现代课堂教学中不可或缺的设备,将静态的书本知识转化为图形、声音、视频等不同的形式,既可以为学生带来不同的视觉感受,又可以丰富课堂教学形式,有利于促进教学效率的提升。在分子生物学的教学内容中,涉及到很多抽象的理论知识,理解和记忆的难度都较大,因此可以运用多媒体技术帮助学生更好地理解分子生物学的专业知识。同时,多媒体技术也可以为学生带来更多学术前沿的知识,尤其是手机等智能终端设备的普及,研究生可以运用平板电脑、手机等设备随时登录网页查询相关的知识,可以随时随地满足研究生的学习需求,可以有效地增强研究生的学习热情。另外,运用多媒体工具,可以在教师和学生之间建立起沟通的平台,教师和学生之间可以通过QQ、微信、微博等工具分享学习心得,交流关于分子生物学的前沿知识和文献查询结果,有利于激发研究生的科研兴趣,提高科研创新能力。

三、实验教学中培养研究生科研创新能力的途径

(一)充分运用探究性实验培养研究生的科研创新能力

实验课的有效开展,是对研究生理论知识掌握水平的检验环节,也是增强研究生操作能力的重要途径。所以,教师要充分利用实验教学,发挥探究性实验对于培养研究生科研创新能力的重要作用。探究性实验教学活动的开展,可以改变传统教学模式下形成的思维定式,帮助学生开拓思维空间。教师可以为研究生提供一个探究性的科研小课题,学生根据已经掌握的理论知识和实验技术并辅助文献查阅,以小组或个人形式完成,这就会为学生提供更大的思维空间。不仅充分体现了学生的主体地位,也可以有效提升研究生的自主学习能力。学习兴趣和思考能力被充分激发,既培养了学生的创新思维,也促进了研究生科研能力的提高。

(二)通过设计实验培养研究生的创新思维

由研究生自主完成实验设计是培养他们创新思维的一个有效途径,因此可以充分运用实验设计的环节,根据分子生物学教学大纲的要求,明确探究性实验的设计目的,将实验设计的过程交给研究生。当研究生接到实验设计任务时,须要拟定一个实验方案,并且验证实验方案的可行性,同时还须要考虑到实验过程中可能遇到的问题,做好充分的准备,才能保证实验的顺利进行。在实验设计的过程中,学生拥有主动权,并且积极调动了学生的主观能动性,他们的创新思维得到锻炼和强化。在实验完成后,教师需要对实验设计和实施的过程进行总结,让学生对参与实验设计的过程有系统的认知,并且有所收获,只有这样才能激发研究生的创新思维,并且增强科研兴趣,促进科研创新能力的提升。

四、考核评价体系的完善

分子生物学研究范文6

【关键词】 子宫腺肌病;血管生成;免疫

Abstract:Adenomyosis (AM) is the common disease in department of gynaecology. In clinical aspect, it has the characteristics of implantation,recurrence and invasive growth of endometrial tissues which are similar to biological behaviors of malignant tumors. However, their mechanisms have not been well-clarified yet. The pathogenesis of human adenomyosis might be correlated with the factors of vascular formation, immune, apoptosis, neurophysin receptor and heredity

Key words:adenomyosis(AM);vascular formation; immune

子宫腺肌病(adenomyosis)是指具有生长功能的子宫内膜腺体和间质在多种致病因素的作用下侵入子宫肌层而引起的以经量过多、经期延长、继发性痛经渐进性加重为主要临床表现的良性病变。该病首次由Frank命名,为良性疾病,但在生物学行为上具有粘附、侵袭、转移等许多类似恶性肿瘤之处。近年来,随着分子生物学和现代诊断技术的发展,许多学者对本病的发病机制进行了深入的研究,提出了许多相关因素。现就近年来有关本病发病机制的分子生物学研究概况综述如下:

1 血管生成与子宫腺肌病的相关性

近年来血管因子在细胞的增生、迁移发生过程中的重要意义受到学术界的重视。研究表明,血管生成可能在子宫腺肌病发病过程中起重要作用[1]。Han[2-3]用免疫组化染色发现子宫腺肌病的子宫内膜和肌层的血管生成活性显著升高。Hirotaka[3]通过宫腔镜检查发现近一半的子宫腺肌病内膜有异常血管形成。某些血管生成因子活性增高或是抑制因子活性降低,或两者平衡失调,经过一系列过程形成新生血管,其中至少包括微血管基底膜和细胞外基质的降解,血管内皮细胞迁徙及增殖分裂,新的原始血管分化成熟,最后形成新的毛细血管。以上过程受到多因素的调节,如血管生成因子、细胞因子、整合素家族和其他黏附分子、成纤维生长因子、蛋白水解酶、透明质酸酶及小分子物质等,其中血管生成因子家族在血管生成中起着非常重要的作用,该家族包括血管内皮生长因子(VEGF)、血小板来源的内皮细胞生长因子(PD-ECGF)、巨噬细胞移动抑制因子(MIF)、肿瘤坏死因子(TNF)等,而VEGF是最为关键的因素,其他因子最终都是通过它而发挥调节血管形成作用。

VEGF通过增加血管通透性,改变血管细胞基因表达,促进血管内皮细胞的有丝分裂等途径导致新生血管形成,成为目前公认的最关键的促血管形成因子,是参与调控血管生成的最重要的血管生长因子,它在组织中的表达反映了该组织的血管生成活性。

2 免疫与子宫腺肌病的相关性

免疫系统是机体的一个重要功能系统,担负着免疫防御、免疫监视与免疫自稳的功能,但免疫系统功能失调可引发或促进疾病。近年国外有研究表明,子宫腺肌病患者的细胞免疫和体液免疫均增强,免疫功能失调在子宫肌腺病的发病中可能起一定的作用[4]。

2.1 细胞免疫

(1)免疫细胞:包括T细胞、B细胞、单核- 吞噬细胞、NK细胞等。正常的子宫内膜间质中具有一定数量的免疫细胞,约占子宫内膜间质细胞的10%~15%,主要成分为T细胞与巨噬细胞,免疫细胞数量及功能的异常与子宫腺肌病的发生发展密切相关。Propst 等[5]用免疫组化染色证实子宫腺肌病组织确实表达巨噬细胞单克隆刺激因子(GM – CSF),且GM - CSF 配体的表达在子宫腺肌病组织腺上皮比在位内膜明显增加,尤其在月经周期的分泌期更明显。表明子宫腺肌病腺上皮产生的GM- CSF 配体水平上调,可能在子宫腺肌病活化的巨噬细胞水平的增加上起作用。

(2)细胞因子:细胞因子( cytokine, CK)是指由免疫细胞和某些非免疫细胞(如血管内皮细胞、表皮细胞、成纤维细胞)经刺激而合成、分泌的一类小分子蛋白质,主要调节免疫应答、参与免疫细胞分化发育、介导炎症反应、刺激造血功能并参与组织修复等。免疫细胞数量及功能的异常,导致其分泌的细胞因子发生变化,而细胞因子的变化,又可影响局部一些生长因子的活性,从而引发疾病。

ENA-78属于趋化性细胞因子超家族,主要来源为活化的巨噬细胞,对中性粒细胞有特异性趋化作用。有研究显示,子宫腺肌病患者体内存在着一系列的免疫反应,包括细胞表面抗原表达增强、巨噬细胞活化及免疫球蛋白和补体成分的沉积,激活的免疫细胞分泌不同的细胞因子或生长因子,如IL-1、TNF、IFN-γ等,形成复杂的细胞因子网络, ENA-78是其中一个重要环节,有学者报道在子宫内膜上皮细胞产生ENA-78和IL-8可增加IL-1、TNF、IFN -γ的量[6]。

基质金属蛋白酶(MMPS)是一类降解细胞外基质的酶,主要参与细胞外基质的重建,在很多生理和病理过程中发挥作用。Qiu F等[7]于2006年研究认为,AM异位内膜组MMP-2的表达显著高于在位内膜组,提示MMP-2的过度表达使内膜的侵袭力增强,异位内膜组织能降解包括基底膜在内的ECM成分,破坏了阻止子宫内膜侵入的“天然屏障”,为AM异位病灶的形成提供了条件。

E-cadherin属粘附因子家族,其功能主要是调节细胞与细胞之间的黏附反应,对维持组织结构形态起重要作用。有学者研究发现,在月经周期的各个阶段,子宫内膜中E-cadherin都有表达,而在分泌期明显高于增殖期,主要在上皮细胞表达。子宫腺肌病是雌激素依赖性疾病,子宫内膜分泌雌二醇、孕酮能力增强或其受体表达能力增加,使局部激素水平上升,从而导致E-cadherin表达增强。在妊娠、流产等因素作用下,子宫内膜、子宫内膜—子宫肌层连接区、子宫肌层受到损伤,而高表达E-cadherin的子宫内膜腺上皮细胞有较强的黏附力,在其与子宫内膜接触后,黏附并在子宫肌层生长,形成异位的子宫内膜,发生子宫腺肌病,这也解释了肌层中的异位内膜与宫腔表面的子宫内膜有直接通道相连的病理表现。我们认为E-cadherin在子宫腺肌病的发生、发展过程中发挥了一定作用。

(3)人类白细胞抗原( human leucocyte antigen,HLA)是人类主要组织相容性抗原,由抗原呈递细胞使抗原内在化并降解、加工抗原,然后作为免疫原复合物释放至细胞表面。HLA-DR(主要组织相容性复合物- Ⅱ型抗原(MHC - Ⅱ))是经典的HLA基因之一, 其被巨噬细胞识别,进而激活T细胞并刺激B细胞产生抗体,研究结果[8]显示子宫腺肌病的在位和异位内膜腺上皮细胞中HLA-DR 抗原的表达比正常子宫内膜明显增高, HLA-DR 优先分布于子宫腺肌瘤的腺上皮细胞,且分泌期高于增殖期。HLA-DR抗原表达升高引起抗原传递以及其后的免疫反应异常可能是子宫腺肌病发病的原因之一。

2.2 体液免疫

在子宫腺肌病患者的外周血中存在自身抗体,如磷脂次黄嘌呤IgG、磷脂酰甘油IgG和磷脂酰丝氨酸IgG的增高,在切除子宫或使用达那唑治疗后,这些抗体明显下降,说明了与自身免疫性疾病和反复流产有关的抗磷脂抗体的存在,也预示了该病患者常常伴发不孕和体外受精成功率低。同时,相关研究报道补体系统通过沉积C3和C4也参与子宫腺肌病的免疫调节。

3 细胞凋亡与子宫腺肌病的相关性

细胞凋亡又称程序性死亡(PCD),指有核细胞在凋亡刺激信号的作用下,通过启动细胞内死亡机制,经过一系列信号传导途径,最终发生细胞程序性变性和坏死的主动死亡过程,是受高度调节的生理过程,它与细胞有丝分裂相互协调,共同调控胚胎发育、形态发生、正常组织的更新,同时消除多余、衰老和受损伤的细胞,以维持机体内环境的稳定[9]。目前, 已经认识到, 细胞凋亡不仅参与了胚胎发生、组织塑形、造血调控、发育、生殖、老化、免疫等生理过程, 而且与病毒感染、增殖性疾病、肿瘤等多种疾病的发生及治疗有关。子宫腺肌病是一种增殖性疾病,因此它的发生可能与凋亡调控基因有关。

Survivin 基因:Survivin (生存素)作为凋亡抑制蛋白( inhibitor of apop tosisp rotein, IAP)家族中的新成员, 越来越受到学者们的重视。Survivin 位于17q25染色体上,与细胞分裂、增生有关,是目前发现的最强凋亡抑制基因,是通过直接抑制凋亡通路下游的caspase - 3 (半胱氨酸天冬氨酰蛋白酶- 3 )和caspase - 7而发挥抗凋亡作用[10]。Survivin主要分布于胚胎及分化不成熟的组织中,在正常成人分化成熟组织一般不表达[11]。生存素高表达时能促进细胞增殖,参与调节细胞的有丝分裂,并能对抗各种凋亡诱导因子如IL-3、TNF-α、Bax、Fas和某些抗癌药物及放射线等的作用,可调节细胞周期,并可参与血管生成,而一些细胞因子如血管内皮生长因子(VEGF)还可以促进生存素再表达[12]。汤淼等[13]采用免疫组化抗生物素蛋白-过氧化物酶染色法(SP法)检测Survivin在AM (子宫腺肌病)中的表达发现: 腺肌病中异位内膜生存素高表达,细胞凋亡抑制作用增强,增生增加,使异位内膜细胞存活期延长,细胞死亡与增生失衡,过度的增生使增生性疾病发生。由此推测,生存素引起的凋亡抑制可能是腺肌病发生的一个因素。

4 激素、受体蛋白与子宫腺肌病的相关性

子宫腺肌病通常被认为是一种雌激素依赖性疾病, 多见于育龄期妇女,绝经后异位的内膜组织逐渐萎缩被吸收,如使用雌激素替代疗法可使原病变复发,其异位内膜也随卵巢分泌的甾体激素周期性变化而改变,均提示本病与雌激素水平相关。目前雌激素在子宫腺肌病发生发展中的重要作用已经得到公认。

Noel JC[14]等发现子宫内膜异位症腺体、间质及肌层均有PR (孕激素受体)及ER (雌激素受体)的表达,且主要集中在异位病灶,在月经周期的各个阶段均为PR>ER,除直肠阴道异位病灶外(增生期PR及ER的表达水平高于分泌期),其他部位异位病灶无明显周期性变化。还有学者发现异位病灶本身还能分泌雌激素,因异位内膜中雌激素合成酶的含量增加,使组织中的雌激素水平异常增高所致,这些酶包括芳香化酶细胞色素P450、17p羟类固醇脱氢酶2型、硫酸雌酮脂酶。异位间质细胞芳香化酶高表达和雌激素浓度增加,促进环氧合酶- 2 (COX - 2)活性,增加前列腺素PGE2 生成[15]。反过来, PGE2通过增强异位内膜芳香化酶活性,进一步促进雌激素生成,如此芳香化酶- 雌激素- 前列腺素在子宫内膜异位组织内形成正反馈调节循环。动物实验中发现子宫腺肌病的小鼠血清中有高水平的催乳素,子宫催乳素受体表达也增加;研究还发现子宫腺肌病异位子宫内膜腺上皮绒毛膜促性腺激素、黄体生成素的受体基因mRNA 和受体蛋白的表达明显高于在位子宫内膜,而间质细胞的表达无明显差异,提示子宫内膜腺上皮绒毛膜促性腺激素、黄体生成素受体表达水平的升高与子宫腺肌病的发生有关。

5 遗传基因与子宫腺肌病的相关性

Patois等[16]发现异位子宫内膜间质细胞可见染色体(7q) (q21.2. q31.2)部位缺失。Zong 等[17]发现HLA - DQA1 0301 和0401 等位基因与子宫腺肌病和子宫内膜异位症均有关,两者可能在HLA - DQA1 和HLA - DRB1 等位基因频率上有共同的发病机制。此外,还有众多关于癌基因与子宫腺肌病的研究,p53、MDM2、和p21Waf1都是癌基因蛋白,他们都具有调节细胞周期的能,Anas-tasiaa[18]等的研究发现这些癌基因蛋白在子宫内膜异位症中表达而在子宫腺肌病不表达,p53, MDM2,和p21Waf1癌基因蛋白的表达表明了这些癌基因蛋白在调节子宫内膜异位症的细胞生长中起作用,但是在子宫腺肌病中没有调节作用。近年研究还发现,氧自由基代谢失衡可引起组织细胞发生破坏性的反应,与子宫腺肌病的发生有一定的相关性。同时,多次妊娠分娩及宫腔操作均可造成子宫内膜和浅肌层的损坏,有利于基底细胞增生并侵入子宫肌层。

综上所述,子宫腺肌病虽为良性病变,但具有恶性肿瘤远处转移、种植和生长的恶性生物学行为,探讨本病的发生机制有利于临床选方用药及新药的研发,提高本病的治愈率,减少远期复发率。

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