免疫学与遗传学范文

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免疫学与遗传学

免疫学与遗传学篇1

多发性硬化(multiple sclerosis, MS)是一种病因未明,以中枢神经系统炎症性脱髓鞘为特征的自身免疫性疾病,具有广泛免疫病理学基础,血、脑脊液和中枢神经系统相应病变部位都具有细胞免疫所必需的一切条件,包括CD+4(辅助)和CD+8(杀伤)T淋巴细胞,巨噬细胞以及白介素-1,白介素-2,肿瘤坏死因子,干扰素等细胞因子,表明MS是以细胞免疫为主的自身免疫性疾病。

流行病学研究发现:人群中有部分种族个体对MS易感,这种易感性反映在南北半球离赤道越远越明显的趋势;家系调查约15%患者有家族史,MS一级亲属患病风险增高,同卵双生子得MS的一致性高于异卵双生子,说明MS是一种具有免疫病理学基础的多基因遗传病,参与特异性免疫反应的各种基因都可能与MS易感性有关[1~3]。

编码人类白细胞抗原(human leukocyte antigen, HLA)的基因复合体位于6号染色体6p21,至少有三类,其中HLA Ⅱ类基因位于HLA-D区,主要包括HLA-DR,DQ,DP,其编码的抗原主要分布于免疫B淋巴细胞,巨噬细胞,树突状细胞,血管内皮细胞和上皮细胞表面,CD+4T细胞须先识别此Ⅱ类抗原才能识别外来抗原。免疫遗传学研究表明:疾病若与HLA基因(尢以HLA-D)连锁或关联,均有一共同特点:即慢性、复发病程,炎症性质,免疫功能异常以及遗传倾向[4]。因此,探究HLA与疾病相关性,尤其是免疫障碍性疾病,不但可以阐明疾病免疫遗传易感性的病因问题,了解遗传因素在发病机理中的作用,而且还可望通过基因工程发现HLA及其附近异常的疾病易感基因,对于疾病的预测诊断和早期干预,预后判断均有重要意义。

HALⅡ类基因与MS遗传易感相关性研究表明:HLA-D区某些复合等位基因编码的抗原分子在中枢神经系统星状细胞,血管内皮细胞异常表达,参与将外来抗原呈递给T淋巴细胞,在其它免疫细胞及细胞因子的共同作用下造成自身免疫脱髓鞘反应。Tiwari和Terasaki曾综合1977~1982年间欧美、日本等地学者发表的约26篇研究报告发现:白人、黑人、日本人MS患者中HLA-DR2或-DW2的基因频率比同族正常人群显著增高。近年国外学者采用分子生物学方法对英、美、澳、意等国人群研究表明MS与HLA-DR亚区某些等位基因(如DRB11501,其为DR2亚型DR15编码)的频率异常增高相关[5~10]。HLA-DR血清特异性抗原由α链和β链组成,其差异主要由β链氨基酸组成不同所致,编码DR抗原β链的HLA-DRB基因多态性也主要集中在其亚型DRB1,DRB3和DRB4上,而一些与自身免疫障碍有关的疾病如MS又主要地与HLA-DRB1的某些等位基因相关联。研究表明MS还与HLA-DQA10102,HLA--DQB10602(为DQWb所编码)的基因频率增高相关联。意大利的一项研究还发现MS与HLA-DPB1相关联[9],而冰岛的研究则发现HLA-DRB11302(DR13编码)和DQB10604与MS发病呈负相关(保护性)[8]。虽然MS患者的HLA基因DNA序列与正常人无异,但其不同位点特定等位基因及其等位基因间的不同组合可能在MS遗传易感性中起着关键性作用,MS患者存在一种特定的DR-DQ连锁不平衡,两种等位基因相互作用产生一种可能有与特定抗原肽相结合能力的二聚体,在MS遗传易感性中发挥重要的作用。

综上所述,目前多数学者倾向HLA-DRB1的某些等位基因(如1501)与MS遗传易感相关联,但不同种族人群,有时即使同一国家,同一人种,运用不同的研究方法也会带来不同的结果,一方面,MS是个多基因疾病,群体调查发现的关联基因并不是其唯一的易感基因,有时可能只是一种与易感基因有连锁不平衡的遗传标记,另一方面,从以往的血清学、细胞学方法到近年来的分子生物学技术,尤其是PCR联合技术的运用虽然使基因诊断大大前进了一步,但各法均有利弊。总之,研究HLA与MS遗传易感相关性有其坚实的科学理论基础,加上与现代先进技术相结合,对HLA尤其是对等位基因或单倍型的深入研究正方兴未艾,且大有从基因分型转向功能研究趋势,但是可靠而快捷的基因分型仍是研究HLA与MS遗传易感关系的基础。  参考文献

1 Sadovnick AD, Baird PA. The familial nature of multiple sclerosis: age-corrected empiric recurrence risk for children and silblings of patients. neurology, 1988,38(6):990

2 Sadovnick AD, Bulman DE, Ebers GC. Parent-child concordance in multiple sclerosis. Ann Neurol, 1991,29(3):252

3 Eber GC, Bulman DE, Sadovnick AD, et al. A population-based study of multiple sclerosis in twins. N Eng1 J Med, 1986, 315(25):1638

4 孙圣刚,童萼塘.多发性硬化病因和发病机理的研究进展.临床神经病学杂志,1995;8(1):5

5 Stewart GJ, Teutsch SM, Castle M, et al. HLA-DR, -DQA1,-DQB1 associations in Australian multiple sclerosis. Eur J Immunogenet, 1997, 24(2):81

6 Fogdell A, Olerup O, Fredrikson S, et al. Linkage analysis of HLA classⅡ genes in Swedish multiplex families with multiple sclerosis. Neurology,1997, 48(3):758

7 Voskuhi RR,Goldstein AM, Simonis T, et al. DR2/DQw1 inheritance and haplotype sharing in affected siblings from multiple sclerosis families. Ann-Neurol,1996, 39(6):864

8 Haegert DG, Swift FV, Benedikz J. Evidence for a complex role of HLA class Ⅱ genotypes in susceptibility to multiple sclerosis in Iceland. neurology, 1996, 46(4):1107

9 Ciusani E, Allen M, Sandberg Wollheim M, et al. Analysis of HLA class Ⅱ dQA1, DQB1, DRB1 and DPB1 in Italian multiple sclerosis patients. Eur J immunogenet, 1995, 22(2):171

免疫学与遗传学篇2

关键词关键词:免疫算法;遗传算法;运输问题

中图分类号:TP312文献标识码:A 文章编号:16727800(2014)002006902

0引言

运输是物流系统中一个必不可少的重要环节,物流系统节支生效的来源之一是物资的合理运输。目前,研究运输问题的方法层出不穷,传统的有表上作业法[1]和图上解法[2],这两种方法的优点在于简单、直接,适合解决规模小的问题,但对于用户和产地都很多的情况容易发生组合爆炸。因此,用于解决运输问题的智能算法应运而生,使用智能算法可以有效地解决大规模的运输问题。常用的智能算法有神经网络算法[3]和遗传算法[4],它们在解决运输问题上都得到了较好的结果,但是这两种算法容易陷入局部最优而得不到最优解。

免疫算法是受生物免疫系统启发而产生的一种确定性和随机性选择相结合并具有勘测与开采能力的启发式随机搜索算法。目前已广泛应用于函数优化、组合优化、特征识别、数据分析、机器学习等领域。但是用免疫算法来解决运输问题的情况还很少见。

为此,本文基于文献[5]的动态规模免疫算法设计思想,对其中的部分操作作了适当改进,获得了应用于运输问题的免疫算法。仿真结果表明,求解运输问题时,本算法优于文献[4]中的遗传算法。

2免疫学原理

免疫系统由免疫细胞、免疫分子和免疫器官组成,是抵抗细菌、病毒和其它致病因子入侵的基本防御系统。免疫系统要清除入侵的抗原,最关键的一步是要正确地识别抗原。抗原识别基于抗体决定基和抗原决定基的形状互补发生。抗体是B细胞识别抗原后克隆扩增分化为浆细胞所产生的一种蛋白质分子,即免疫球蛋白分子。抗体决定基和抗原决定基之间的模式越匹配、结合强度越大,抗原越易被识别。免疫系统除了具有识别能力之外,还能够学习并记忆。一些T细胞和B细胞成功识别抗原后成为记忆细胞,在循环中持续保留下来,当再次遇到相同抗原时,就被免疫系统选择出来执行高效而持久的免疫功能。由于免疫算法继乘了免疫系统的学习、记忆、自适应、自组织、分布性以及群体多样性等特点[6],利用其解决工程问题,已成为计算智能中正在兴起的研究领域,具有广阔的发展前景。

3免疫算法

5结语

本文的免疫算法在求解运输问题上取得了令人满意的效果。算法的有效性很大程度上取决于算法突变规则的选定。此外,亲和度的定义、罚函数的选择、抑制半径的选取以及募集的新成员个数都对实验结果有影响,必须合理选择各种规则及参数才能得到好的运算结果。与遗传算法相比,本文算法在求解运输问题上有更好的效果。今后,笔者还将使用该算法解决带有时间、管理费用、延迟赔偿等约束条件的运输问题。

参考文献:

[1]蒋宏峰.运输问题表上作业法的改进[J].长沙大学学报,2002(6).

[2]臧运华.运输问题的一种图上解法[J].运筹与管理,2002(8).

[3]程国忠.运输问题的神经网络解法[J].计算机应用研究,2001.

[4]黄樟灿,余新华,李亮,等.遗传算法在运输问题中的应用[J].武汉汽车工业大学学报,1999(12).

[5]张著洪,黄席樾.基于免疫应答原理的免疫算法及其在多模态函数优化中的应用[J].重庆大学学报,2003(9).

[6]DE CASTRO L N, VON ZUBEN F J.Artificial immune systems:part Ibasic theory and applications[R].TRDCA01/99,1999,12.

[7]黄席樾,张著洪.基于免疫应答原理的多目标优化免疫算法及其应用[J].信息与控制,2003(6).

[8]魏权龄,胡显佑,黄志民.运筹学简明教程[M].北京:中国人民大学出版社,1996.

[9]周明,孙树栋.遗传算法原理及应用[M].北京:国防工业出版社,1997.

免疫学与遗传学篇3

关键词:光突发交换;免疫遗传算法;路由

中图分类号:TP393文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)31-pppp-0c

Routing Technology in Optical Burst Switching Networks

LI Zheng-mao, WANG Cai-mei

(Hefei University Key Laboratory of Network and Intelligent Information Processing, Hefei 260601, China)

Abstract: Routing implementation is a guarantee of network survivability and robustness in Optical Burst Switching. A new solution for routing technology in OBS networks is proposed in this article, Immune Genetic Algorithm, which an intelligent algorithm via imitating organism, is applied into OBS routing algorithm. It can ensure population diversity to control the convergent direction. Computer simulations have indicated that it can reduce the data loss in an OBS network.

Key words: optical burst switching; immune genetic algorithm; routing

近年来随着光纤通信技术的迅猛发展和Internet 业务的急剧增长,“光因特网[1]”被认为是将来Internet骨干网的解决方案。为了消除目前的电子交换的瓶颈,在IP层和光传输层中使用光交换功能是未来的趋势,但是在缺乏成熟的光缓存设备情况下,光突发交换技术(Optical Burst Switching)[2]应运而生。

OBS网络的原理是在源边缘节点处将上层的IP包组装成较长的突发数据分组DB(Data Burst),并生成相应的较短的控制分组BCP(Burst Control Packet),BCP与DB采用分离的信道传输,控制分组在中间节点处要进行光/电转换,在电域中进行处理,经过很短的延迟,突发数据分组以全光形式通过。在到达边缘目的节点处被拆分为IP包。光突发交换的粒度适中,它的提出降低了对光器件性能和处理时间的要求,同时可以克服目前交换技术中的电子瓶颈, 充分发挥了现有的光子技术和电子技术的特长, 减小了系统的开销。

目前在OBS网络的路由机制的研究方面国内有以Dijkstra[3]最短路径算法进行路由计算。但最短路径算法容易造成负载的不均衡。国外有提出的基于可用波长概率的P-routing[4],它是根据链路的可用波长率,确定突发数据分组的路径选择。同时,由于单向预留机制,突发数据分组容易产生冲突,需要重新选路。通常采用偏射路由[5],波长变换和光缓存等技术解决冲突。其中偏射路由是最常用的也是最简单的方法,但这种方式同时也增加了选路的复杂程度,在负载较重时其性能反而会恶化。

借鉴生命科学中生物免疫机制与理论提出的免疫遗传算法(Immune Genetic Algorithm)[6]就是将免疫机理引入遗传算法(GA)中[7]。通过设计特定的增强群体多样性的免疫算子对交叉和变异产生的新个体进行优化,防止交叉变异中的个体退化,将随机性与确定性相结合,减小随机因素对遗传算法本身的影响,来改进遗传算法的搜索能力和收敛速度,避免早熟现象的发生,保证遗传算法尽快收敛到全局最优解。

OBS网络中对路由机制的研究以延时、丢失率、信道利用率等参数为优化目标,它属于多目标优化问题。本文将智能算法和光突发交换网络相结合,提出的新的优化算法适合处理多目标优化问题,而且希望通过算法的设计尽量寻找到较好的路径开始传输突发数据分组,以减少业务的丢失率,提高网络的性能、节省网络资源。

1 免疫遗传算法

1.1 免疫遗传算法原理

免疫遗传算法就是利用免疫算法和遗传算法之间既相似又互相促进的特点, 将二者有机结合起来的智能优化算法。具体来说,免疫遗传算法是利用生物免疫系统通过细胞的分裂产生大量的抗体抵御抗原,增强了遗传算法的群体多样性,再将其加入了遗传算子,避免了网络中早熟收敛问题和易于陷入局部最优的缺点。并且免疫系统具有学习和记忆功能[8],加快了搜索速度。引入了抗体间亲和度的计算及调节机制很好地提高局部搜索能力, 体现了免疫系统的自我调节功能。同时设计了免疫算子来防止交叉变异中的个体退化,并自适应地保持种群的多样性,以此保证遗传算法尽快收敛到全局最优解。

1.2 免疫遗传算法的算法设计

免疫遗传算法将待求的问题看成入侵生命体的抗原,问题的候选解对应于免疫系统产生的抗体。部分抗体作为记忆细胞保存下来, 当同类抗原再次入侵时, 记忆细胞被激活而产生大量抗体, 使免疫功能得以实现,称为记忆细胞演化。同时抗体与抗体之间也相互促进和抑制, 然后利用遗传算子对抗体进行选择、交叉和变异, 最后使得适应值高且浓度较低的抗体容易遗传到下一代抗体群, 直至满足结束条件, 算法结束。免疫遗传算法设计流程见图。

2 免疫遗传算法在光突发交换中的应用

2.1 OBS网络路由特点

OBS 网络的物理组成是全光的核心节点、WDM链路和电的边缘节点(如图2所示)。整个网络在运行机制上可以看成是由两个耦合的子网构成的[9]:一个是用来传输和交换突发数据分组的全光网络,保证光突发数据分组的高速、透明的传送;另一个是用于传输和交换控制分组的分组交换网络,在电域上对分组控制头进行各种处理,实现对纯光层网络的智能控制,弥补了目前对纯光信号处理的技术上的不足。

路由技术是OBS网络中生存性的重要方面,OBS的路由是由包含在控制分组中的路由信息和核心节点共同实现的,核心节点根据其中的路由信息为每个突发数据分组选路,控制分组控制头包含的信息有突发数据分组的发送端地址、接收端地址、波长链路标识符、长度指示字节、生存时间及校验字节。一般以一个或多个波长上传送控制分组,其余的波长用来传送突发数据分组。控制分组提前突发数据分组Toffset时间发送,在核心节点(存有路由表,包括波长使用等信息)处为相应的突发数据分组预留带宽,即分配可用的端口和波长,两者之间的时序关系由OBS 所采用的信令协议确定,因此在建立路由机制时需要对它们进行合理的配置,保证控制分组提前突发数据分组到达每个核心节点并为其预留波长。

OBS网络的路由机制与传统的IP网络相比具有自身的特点:

1)OBS网络中用于传输和交换控制分组的网络可以看成分组交换网络。不同于在电域传输。它采用混合的解决方案DD传输与交换在光域中实现,而路由和转发功能则在电域中实现。

2)OBS网络中路由请求总是从边缘节点到边缘节点,核心节点不需要发起路由请求,只是交换和转发的功能,整个网络中的路由记录数小于同等规模的IP网络。

3)OBS网络中采用单路预留机制,即不需要对控制分组的确认信息,就发送突发数据分组。达到了提高效率、减小信令开销的目的。但是它不能确保突发数据分组到达终点而容易引起频繁的突发冲突,从而导致突发包的丢失。

2.2 光突发交换的路由模型

将OBS网络抽象为无向赋权图:G(V,E,A),其中V=(v1,v2,…,vm)为网络中所有交换节点的集合,E=(e1,e2,…,en)为通信链路的集合,∧=(λ1, λ2, …,λw)是波长集合。m=|V| 、n=|E|和w=|∧|分别表示网络节点、链路和波长数。

假定相邻两节点间最多仅有一条链路,每一条链路表示相邻两节点间的直接通信路径。而且核心节点没有光纤延迟线,并采用固定的偏置时间。在每个核心节点中计算对控制分组的处理时间τ(vi)。通信链路的处理由两部分组成,一部分是链路的传播时延p(ei),另一部分是链路的可用率φ(ei)。这里引入了链路的可用率的概念,根据文献[3],由统计复用计算得到一定时间内波长没有被占用的概率为ρ(λj,ei) i∈E,j∈∧,则链路的可用波长率■。采用链路的可用率可以为控制信息在为数据包预留资源时尽可能选取可用率较高的链路建立路由,力求网络负载均匀化。路由算法的思想就是找到一条从起点S到终点D(其中S,D∈V)的节点处理时间最短,链路传播时延最小而链路可用率最高的路径。即目标函数为

其中, 0

链路传播时延加上一个单元的核心节点处理时间又可以转化为链路花费,即■。所以目标函数又可改写为:

其中,0

2.3 具体应用

1)编码

抗原编码:将待求的问题看成抗原,这里就是以控制分组的“信源起点”到“信宿终点” 的路由请求作为抗原。

抗体编码:首先将网络中的核心节点进行编号为1,2,3,…,m。i节点到j节点的链路用 表示,并进行链路编码。给出下面的定义:

因此一条路径可以用二进制进行编码。以图2为例,若信源起点为边缘节点S,信宿终点为边缘节点D,这样一条完整路径的二进制编码如表1所示。

则链路e46、e68被选中。按照免疫算法理论,抗体就对应问题的解,则该路径编码就为一个抗体。

2)初始抗体群产生

按照免疫算法中的免疫应答机理[8],免疫系统具有记忆功能。对于抗原初次入侵机体时,免疫系统中一些被激活的B细胞作为记忆细胞被存于免疫系统中[10]。当相同或相似的抗原入侵机体时,免疫系统的记忆细胞立即对抗原产生应答,加速了抗原被清除的速度。这里设计了记忆库来记忆入侵的抗原及其相应的抗体,当作为输入路由请求的抗原产生,首先在记忆库中查找是否存在该抗原,若抗原在记忆库中有记载,则从其对应的抗体中产生部分初始抗体M1,另外再随机产生M-M2个抗体,组成抗体群。若抗原在记忆库中没有记载,则随机产生M个初始抗体,并把该抗原记录在记忆库中。采用记忆库记忆优良的抗体,可以控制初始群体的产生方向,提高算法寻优的快速性,促进算法的收敛。

3)抗体的自我判断:为防止产生无效路径组合需判断抗体是否由完整链路组成。对于任意的一个核心节点,流入该节点的业务量应该等于流出该节点的业务量,即:

4)适应值函数:根据前面对OBS网络路由思想的描述,适应值函数取为目标函数,即

5)计算亲和性:用于表明两抗体x,y间的相似度,根据信息熵理论,抗体之间的亲和性定义为:

Aff(x,y)的取值范围在[0,1]之间,其值越大表明抗体间相似程度越高。若Aff(x,y)=1则表明两抗体完全匹配。

6)浓度:抗体的浓度指抗体在抗体群中与其相似的抗体所占的比例,定义如下:

其中αCx,y定义为:■

其中σ为浓度阈值,0.5QσQ1称为浓度抑制半径。由定义知0

7)激励度:设置激励度来表示抗体群中抗体应答抗原和被其他抗体激活的综合能力,定义为:

其中r为调节因子,且r≥1。从式中可以看出,激励度与亲和性成正比,与抗体在抗体群中的浓度c(x)成反比,可以有效调节抗体群的多样性。

8)免疫选择:按照免疫机理,免疫选择算子Ts规定为依据抗体的激励度act(x)在抗体群中比例选择抗体。方法如下:

在免疫选择中,不仅亲和性高的抗体可以得到更多的选择机会,而且亲和性及浓度皆低的抗体也有生存机会,因此存活的抗体种群比较多样,促进了寻优全局性。

9) 免疫抑制:为增强群体多样性,模拟了免疫系统中抗体群中抗体之间相互抑制机理,设计了抑制算子Tr。依据抗体的浓度c(x)和浓度抑制半径σ(0≤σ≤1)(),对浓度高的抗体进行惩罚。设规模为M的抗体群中未被处罚的抗体组成的集合为Mr,按下列规则抑制M-Mr个抗体:

对集合Mr中的抗体进行惩罚的惩罚函数设置为:

10) 交叉和变异:① 单点交叉:首先两两配对抗体群中的抗体,以交叉概率Pc交叉互换随机指定某一位后的部分位,产生了两个新的抗体;② 位变异:对抗体的每一位,按变异概率Pm指定为变异点,相应地对该位做取反操作,从而产生一个新抗体。

3 仿真

本文采用图2的网络拓扑结构进行仿真。S表示信源起点,D表示信宿终点,每条链路都是一对双向光纤,其权值分别表示链路花费和链路可用率。假设网络业务是对称的,即输入过程具有相同的统计特性,输出突发数据分组到相应的波长通道上的概率也是相同的。

仿真参数设定为:群体规模为50,终止代数为100,交叉概率为0.75,变异概率为0.08,进行500次实验,γ、σ参数的取值参考图3,图4的实验结果分析。

图3所示是在保持σ=0.98且其它参数不变,γ分别取1和20,每次还是运行100次取平均,共运行5次的实验结果。从图中可以看出,当γ=1时,平均在28.8代达到收敛,搜索成功率为91.4%。当γ=20时,平均在29代达到收敛,搜索成功率为91.7%。从公式(8)分析,若γ大,激励度也大,则被选中的几率增大,从而提高了全局收敛性,但因为γ的变化是分母上的指数变化,对激励度的影响有限。因此,综合考虑试验结果和理论分析γ取1。

图4所示是在保持γ=1且其它参数不变,σ分别取0.5和0.98,每次运行100次取平均,共运行5次的实验结果。从图中可以看出,当σ=0.98时,平均在28.8代达到收敛,搜索成功率为91.4%。当σ=0.5时,平均在31.8代达到收敛,搜索成功率为84.4%。按照公式(7),σ是设置浓度的参数,如果σ大,出现浓度高的抗体会少,提高了抗体的多样性,在抗体寻优的过程中不易于陷入局部最优,促进算法的收敛。可见,实验结果与理论分析是一致的。综合考虑σ取为0.95。

根据前面确定的参数值再进行仿真实验,由图5所示,在业务强度较小时,两种算法的性能差别不大。但是在业务强度较大时,两种算法所造成的丢失率差异增大,免疫遗传算法明显比最短路径算法优越。

4 结论

本文介绍的路由算法是将免疫遗传算法应用于OBS网络的路由技术。采用抗原识别和抗体记忆来控制收敛方向,引入免疫选择和免疫抑制增加了对抗体促进和抑制功能,并使存活的抗体群具有多样性,扩大了解的搜索范围,充分体现确定性和随机性地统一。仿真实验表明,采用免疫遗传算法的丢失率要小于采用最短路径算法的丢失率。

参考文献:

[1] 张宁,纪越峰.光因特网体系结构技术研究[J].北京联合大学学报:自然科学版,2004,18(2):41-46.

[2] Qiao C, Yoo M, Optical burst switching (OBS) a new paradigm for an optical Internet[J].High Speed Networks, 1999,8(1):68-84.

[3] 纪越峰,王宏祥.光突发交换网络[M].北京: 北京邮电大学出版社,2005:76-79.

[4] Chen Biao, Wang Jian-ping.Hybrid Switching and P-Routing for obs network[J].IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 2003,21(7):1075-1079.

[5] Sungchang Kim, Namook Kim, Minho Kang. Contention Resolution for Optical Burst Switching Networks Using Alternative Routing[C]/Proceedings IEEE, ICC 2002, New York, NY,2002.

[6] 黄席樾,张著洪,何传江,等.现代智能算法理论及应用[M].北京:科学出版社,2005.

[7] 周明,孙树栋.遗传算法原理及应用[M].北京:国防工业出版社,1999.

[8] 王熙法,张显俊,曹先彬,等.一种基于免疫原理的遗传算法. 小型微型计算机系统,1999,20(2):117-120.

[9] 刘祺.WDM光突发交换网中的生存性问题[J].电信工程技术与标准化,2004(6):50-53.

免疫学与遗传学篇4

【关键词】心脑血管疾病 因子分析 系统聚类分析

心脑血管疾病的形成与多种因素有关,在中国东北与西北地区多省大部分位于寒带气候区域,冬季跨度大、气温低,年平均气温处于零摄氏度以下。科学已经证明心脑血管病与所处的环境有关,那么在中国高寒地区环境因素究竟对心脑血管疾病的形成起到什么样的作用?本文试图对这一问题进行讨论。

本研究所涉及的数据均采集于高寒地区部分医院的自愿样本,总样本量,对每个样本分别从遗传因素、生活习惯因素、创伤因素和免疫系统功能因素这四个方面对样本进行调查。遗传因素是指样本的上代人是否有相关病史,为0-1二值定性变量,取值0代表样本没有遗传史,取值1代表存在明确的遗传史。生活习惯因素是调查样本是否有过较长期的吸烟、酗酒或者熬夜习惯,为0-1二值定性变量,取值0代表样本被评价为没有不良生活习惯,取值1代表样本被评价为具有不良生活习惯。创伤因素指样本重要器官是否受过较重大外伤或进行过较大型外科手术,为0-1二值定性变量,取值0代表样本没有重要器官创伤史,取值1代表样本存在重要器官创伤史。免疫因素是指样本的重要系统功能不良或紊乱,如消化系统、神经系统和血液系统等,为0-1二值定性变量,取值0代表样本被评定为免疫系统功能正常,取值1代表样本被评定为免疫系统功能不正常。

51个样本的四种评价因素数据被采集后,进行统计分析。首先将四种因素提取因子,规则为特征根大于1的因子被保留,其余的舍去。然后对因子进行旋转,将旋转后的因子进行解释并记录样本的因子得分。最后根据因子得分进行系统聚类分析,将样本进行分类,最每一类的样本进行总结与评价,得出样本的致病原因规律并进行总结。将样本数据导入SPSS16.0,对数据进行因子分析得到结果如表1至表3.

从表1能看到各因素的因子提取比例,其中遗传因素、生活习惯因素与免疫系统功能因素提取比例均超过60%,创伤因素提取比例偏低,达到约45.4%. 提取比例偏低的原因是受到因子特征根影响,从表2能看到前两个特征跟大于1,按照选取规则被保留,后两个特征根小于1被舍弃,保留前两个特征根后累计方差贡献率为58.465%.从表3看到将因子进行旋转后,因子1主要解释了遗传因素与生活习惯因素,因子2主要解释了创伤因素与免疫系统功能因素,在模型中四个因素都得到了良好的解释,两个因子较好地综合了心脑血管疾病的四个成因。

计算所有样本在两个因子下的得分值,并将得分值在SPSS16.0下进行系统聚类。每个小类中包含了各自致病成因相同的样本,其中含样本最多的小类包含8个样本,占样本总数的近16%,这类样本主要涉及免疫系统因素与创伤因素,成为最大的样本小类。在此基础上进一步聚成较大的类,每一个较大的类是逐渐提取了样本中的共性形成的。若取阈值为20,则全体样本能够分成两个最大的类(相对于全体样本只化为一类),第一类包含19个样本,第二类包含32个样本。观察两类的数据与因子得分规律得到,其中第一类样本均与生活习惯因素有关。第二类样本倾向于与免疫系统因素有关。综上数据分析,从样本分类的角度心脑血管疾病的形成以生活习惯因素与免疫系统功能因素为主导。

结论

从本项目的数据分析中,我们能看到高寒地区心血管疾病的主要成因规律,具体总结为以下几点:免疫系统功能与生活习惯是该疾病发展形成的主要方面,在免疫系统正常并且生活规律习惯良好的人群中,心脑血管疾病发病率比较低;在免疫系统紊乱的人群中,对于有遗传史与主要器官受创史的情况将导致心脑血管疾病高发;在生活习惯不良的人群中,对于有遗传史与主要器官受创史的情况将导致心脑血管疾病高发。

从以上分析结果能够看出生活在高寒地区的人由于年户外活动时间少,尤其是冬天基本上在室内活动,这使得免疫系统容易变弱,同时也容易导致一些不健康的生活习惯,这些都成为高寒地区近些年心脑血管疾病高发的原因。

参考文献:

[1]陈连生,孙宏,我国环境与健康研究的现状及发展趋势,环境与健康杂志,2010(05).

[2]卞金陵,何旋芳,健康管理与预防心脑血管病研究,医院管理杂志,2009(05).

[3]刘福平,中老年心脑血管疾病的预防及治疗,当代医学,2011(25).

[4]杨贤为,叶殿秀,我国心脑血管病的医学气象研究,气象科技,2003(06).

[5]何晓群编著,多元统计分析,中国人民大学出版社,2012.

作者简介:

免疫学与遗传学篇5

生活在纽约州奥尔巴尼市的金・格丝(Kim Gross)女士是一位中学教师。她同时还是两个孩子的母亲,一个孩子正在学习走路,另一个还是婴儿。因此她知道劳累是在所难免的。但是,她感受到的疲惫似乎远远超出了她的预料。现年41岁的她回忆起当时那段经历时说:“那时我30岁,但是感觉就像60岁。那是一种从未有过的疲惫,我甚至都无法把头从枕头上抬起或者自己梳头发。”

格丝女士还出现了其他症状:偶尔出现的眩晕和关节疼痛。她去看医生,医生给她做了一系列检查,但是查不出任何病因。朋友和家人开始认为问题出在她的心理作用。他们对她说:“你的孩子年龄都还小,你当然会感到辛苦的。”就连一向支持她的丈夫也觉得这与压力有关。他开玩笑地把格丝称为“亲爱的‘平’”,因为她总是平躺在床上。“我开始怀疑自己是不是有点崩溃了。”格丝回忆说。

几年之后,一件似乎没有关联的偶然事件让她如梦初醒。她因眼睛干涩发红去看一位眼科医生。这位医生在了解了她的经历和医疗史后,为她做了一番详细的血液检查。终于,在经历了7年之久和10位医学专家的诊断后,格丝这才在这位医生处知道:她罹患了一种罕见的自身免疫性疾病(下文简称“自身免疫病”)――“干燥综合征”,(又名“舍格伦综合征”(Sjogren's syndrome)。这种病损害人的眼部、唾液腺和其他重要器官。到现在为止,格丝一直生活在这种罕见疾病的“阴影”下。

女性更容易患自身免疫病

美国国家卫生研究院(NIH)研究显示:多达2350万的美国人患有自身免疫病,其人数之多超出了美国癌症患者人数或心脏病患者人数,后两者数量分别是1100万人和1700万人。作为80+疾病(80-plus illnesses)系列中的一个类别,自身免疫病目前只能“控制”,而不能治愈。所有自身免疫病都有一个共同特点:都是因为患者免疫系统的一次小毛病而引发。人体免疫系统是人身体的各个细胞、组织和器官所组成的保护人体免受感染的网络系统。

女性患者占自身免疫病病人的75%,女性患者年龄在20、30和40岁各年龄段都有,而且人数呈现上升趋势。医学博士兼哲学博士诺埃尔・R.罗斯(Noel R.Rose)是约翰斯・霍普金斯医疗机构自身免疫性疾病研究中心(the Center for Autoimmune Disease Research at Johns Hopkins Medical Institutions)主任,他说:“在过去20年间,在世界范围所有自身免疫病中的大部分种类的患者都在增多,但是,原因何在尚不清楚。”

哥伦比亚大学(Columbia University)临床医学教授兼医学博士玛丽安・莱哥托(Marianne Legato)指出:“女性,尤其是年轻女性,容易罹患自身免疫病。如果你长期感到身体不舒服而又不知道是什么病,那么你有必要接受自身免疫病的诊断。”

症状不易发现

少数自身免疫病已经被了解得很清楚:例如。风湿性关节炎(RA)会引发关节和周围组织的炎症;多发性硬化症(MS)损害中枢神经系统;狼疮是一种炎症,损害心脏、肺脏和肾脏;克罗恩氏症(Crohn’s disease)损害消化道。但是,多数自身免疫病仍然鲜为人知,金格丝女士的干燥综合征就是其中一种。

自身免疫病症状有轻有重。有些自身免疫病症状相对较轻,仅影响某一个器官,一旦确诊就可较为容易地处理。例如,“桥本氏甲状腺炎(Hashimoto’s thyroiditis)”和“突眼性甲状腺肿(又名‘格雷夫斯氏病(Graves’s disease)’)”可通过简单的血液检查诊断出来,使用甲状腺药物就可控制病情恶化。但是,另外一些自身免疫病却很难诊断,治疗也很有挑战性。总体来说,所有自身免疫病,包括最严重者,有一点相通,即症状并非一直显现。它们可能未做任何警告就突然发作,接着又平息下去,然后又可能在任何时候突然现身。

目前,自身免疫病诊断难度很大。尽管医学界在识别此类疾病方面有所进步,但是,平均每个自身免疫病患者一般要花费4年时间,并且接受4位医生的检查后才可知道自己患的是哪种自身免疫病(根据“美国自身免疫相关疾病协会(the American Autoimmune Related DiseasesAssociation)”的报告)。而且,自身免疫病初期症状往往与其他疾病相似,表现为低烧、疼痛和疲倦等,因此不易分辨。而有的人一次患的自身免疫病不止一种,所以误诊经常发生。只有少数这类疾病(例如:风湿性关节炎(RA)、多发性硬化症(MS)、I型糖尿病等)可以像癌症或者心脏病那样通过特效试验检查出来。

随着自身免疫病患者增加,这种病已经引起人们更大关注。由于美国国家卫生研究院(NIH)主动担当了协调各种自身免疫病的研究工作,科研人员得以开展针对“一次不能确诊疾病”的诊断和治疗方法的研究开发。

罗斯医生(Dr.Rose)说:“在未来10年,根据某些遗传标记就可能预言某种自身免疫病的发生。”关键是要在自身免疫病造成不可挽回的损害之前把它消灭。罗斯医生说:“我们一旦找到自身免疫病的病因,就找到了治愈此病的道路。”

可疑致病因素

面对自身免疫病的谜团,专家们认为此病的发生是以下几个因素共同作用的结果:

家族遗传史

遗传特征是最大的致病因素。医学博士迈克尔・劳克森(Michael Lockshin)是纽约市特殊外科手术医院芭芭拉・沃克氏妇女与风湿病中心(the Barbara Volcker Center for Women and Rheumatic Diseases at the Hospital for Special Surgery)主任,他说:“不是单独的某个基因,而是一组基因造成了某些人容易罹患自身免疫病的敏感体质。”但是遗传倾向性并不表示具有该遗传倾向性的人一定会患上自身免疫病,只表示有可能患上这种病。此外,具有遗传倾向性的人患(与家族成员)相同的或者完全不同的自身免疫病的几率是相等的,其原因尚不清楚。

荷尔蒙(激素)

雌激素与自身免疫病的联系似乎也很大。莱哥托医生(Dr.Legato)说:“自身免疫病经常在妇女育龄期内发生。有些与风湿性关节炎相似,在怀孕期间症状会减轻。但是生完孩子后雌激素升高时又会严重复发。”有些患者也反映她们的症状在月经期间变得严重。

感染

对于健康的人,他的身体对感染做出的反应是产生抗体。但是对于某些人,尤其是女性,他们体内产生的抗体数量会超出正常水平。有医生认为:过量的抗体可以引发自身免疫病。

环境毒素

大气和水体中的某些化学物质被怀疑可能引起自身免疫病,但目前证据尚不充分。有研究人员暗示:工作场所中的化学溶剂、硅尘(存在于沙子或石英里)和杀虫剂可能引发自身免疫病。此外,下列情况也被怀疑可能引起这类疾病:过量接受紫外线照射、与含有有毒物质的商品接触(这些商品从“不粘锅”到“抗污地毯”范围广大)。然而,对于上述怀疑目前也还没有权威的研究予以证明。

食物

美国卫生研究院环境健康科学研究所环境自身免疫研究组(EnvironmentelAutoimmunity Group at NIH’s National Institute of Environmental Health Scienoes)组长兼医学博士及哲学博士弗雷德里克・W.米勒(Frederick W.Miller)指出,研究显示:某些食物可能引发或者加重某种自身免疫病。吃红肉(但未吃足够的水果和蔬菜)可能引起先天具有遗传倾向性的人患上“风湿性关节炎”。含有谷蛋白(小麦、黑麦和大麦所含的一种蛋白质)的食物可能导致“乳糜泻”。多吃糖和加工食品可能导致“克罗恩氏病”。

药物

研究发现:体质敏感者长时间使用某种用于调节血压和心律失常的处方药可能患上狼疮。“但是,一旦停止使用这些药物,自身免疫病的症状就会消失。”罗斯医生说。

精神压力

多数科研人员怀疑精神压力可能导致或者恶化自身免疫病,但到目前为止这种观点尚未被完全证明。对于健康的人,其体内通过分泌“考的素(cortisol)”――一种应激激素来打败病菌。但是,如果机体(因精神压力过大而)受到损坏,就可能导致身体组织机能失调,引发应激激素分泌过量。过量的应激激素会损害身体的健康组织。

积极应对

对于相对容易诊断的自身免疫病,现行的疗法(甲状腺激素治疗甲状腺疾病:胰岛素治疗糖尿病:“谷蛋白限制”治疗乳糜泻)可以让患者保持正常的或者接近正常的生活。某些非处方药物可以缓解某些自身免疫病的轻微症状。这些非处方药物包括:阿司匹林、布洛芬(ibuprofen)或萘普生(naproxen)。对于症状较严重的情况,皮质甾类药(corticosteroids)和免疫抑制剂类药(immunosuppressants)是医生经常开出的药物。但是,如果患者长时间使用这些药物,它们会给患者带来副作用,例如:骨质疏松、溃疡、关节损伤、器官损伤和免疫功能下降。

在过去几年里,一组新型药物被开发出来,那些很难治疗的自身免疫病患者的命运因此大为改观。

这组药物取名“生物制剂(biologics)”,它们并非采用化学原料制成,而是利用人类或动物的蛋白质制成。这些药物的攻击目标是某些“做恶”的细胞。此外,“成年干细胞移植疗法”即将成为治疗自身免疫病的另一种新手段。移植的过程是:先从捐献者或病人的血液或者骨髓里取得干细胞,再将其净化,然后移植到患者体内。以实现重新激活患者免疫系统的目的。这种疗法被认为可能治愈那些“致命疾病”的症状,目前此疗法还处在试验阶段。

毋庸置疑,在对抗自身免疫病的进程中,实现对这种疾病的准确诊断是首要任务。“能让我清楚地了解我身体的问题到底出在哪里,这就是对我的一个巨大安慰。”这是格丝女士的肺腑之言,她正在全力以赴地与自己患的“干燥综合征”做着斗争。

格丝女士的坚持不懈对控制她所患的干燥综合征作用很大。她每天使用4种药物――一种用来治疗干涩眼症,一种用来止痛,另外两种用来治疗常常与干燥综合征相伴生的疾病――哮喘。每天她还坚持锻炼30分钟。饮食方面坚持少吃饱和脂肪和加工食品,多吃水果和蔬菜。而且她还找到了其他一些作用较大的疗法,例如按摩、深呼吸和默想。用她自己的话说,

“任何可以使我放松的方法都可缓解我的症状。”

事实上,格丝女士最近感觉真的很好,她甚至考虑重返学校做代课教师,或者写一本书记录她在对抗自身免疫病中的经历。她说:“我很渴望帮助其他患者也学会自助。自身免疫病确实极难治愈,但是,作为女性,我们可以找到轻松的办法来控制它!”

如何求医

如果你有神秘的症状出现,并且怀疑自己患上了某种自身免疫性疾病,你应当采取以下步骤获得准确的诊断。

找一位好医生

找一位有经验的或者学识广博的医生,他愿意充分听取你关于自身症状的介绍,并且他不会忽略任何蛛丝马迹。

有备而来

把你的症状记录下来――症状从何时开始、什么情况下症状加重,什么情况下症状减轻、曾经做过的有关医疗检查结果等都记下来。在你看医生时把这份记录带上。供医生参考。

了解你的遗传特征

你的家族成员中是否有与你症状相似的人?他们中是否有谁被诊断患有自身免疫性疾病?

不要放弃

免疫学与遗传学篇6

【关键词】 反复自然流产; 封闭抗体; 免疫治疗; 妊娠

中图分类号 R714.21 文献标识码 B 文章编号 1674-6805(2013)35-0139-01

反复自然流产(RSA)是妇女妊娠早期常见的一种疾病,涉及遗传、免疫、解剖、内分泌、感染及胚胎畸形等因素[1]。现代生殖免疫学研究认为,RSA的发生与母体缺乏封闭抗体(BA)有关[2]。本研究对151例BA阴性RSA患者行淋巴细胞免疫治疗,观察RSA患者再次妊娠成功率。

1 资料与方法

1.1 一般资料

本研究在2009年9月-2012年4月在笔者所在医院产科门诊就诊的反复自然流产患者中,选取BA阴性的习惯性流产患者151例。所有患者年龄22~41岁,连续自然流产≥2次,均经临床检查确诊。夫妇双方均行染色体、B超、激素等检查,排除遗传、内分泌、解剖、感染等因素。丈夫或其他供者无传染病。

1.2 方法

1.2.1 封闭抗体检测 用ELISA法测定BA的表达,免疫治疗前抽取患者空腹外周血2 ml,分离血清,操作步骤按试剂盒说明书,试剂为北京索奥生物技术有限公司提供,美国莱姆德公司生产。

1.2.2 免疫治疗方法 取丈夫或其他健康个体(排除传染性疾病)的肘静脉血20 ml,肝素抗凝,无菌条件下用淋巴细胞分离液提取淋巴细胞,Nacl溶液反复洗涤2次,调淋巴细胞悬液约1 ml,用1 ml注射器采用皮内注射的方法,在患者前臂注射4~6个点。每隔3周治疗1次,一疗程为4次。两个疗程后指导受孕,如获妊娠维持治疗一疗程。

1.3 疗效评价标准

将妊娠孕周超过10周、B超未见明显异常或分娩出活婴视为妊娠成功。

2 结果

151例封闭抗体阴性患者在接受免疫治疗后,获得妊娠成功者115例,再次发生先兆流产11例,胚胎停育23例,胎儿发育异常2例,妊娠成功率76.16%。

3 讨论

在正常孕妇的血清中,存在一种抗配偶淋巴细胞的特异性IgG抗体,它可抑制淋巴细胞反应(mixed lymphocyte reaction,MLR),封闭母体淋巴细胞对滋养层细胞的细胞毒作用,防止辅助T细胞识别胎儿抗原的抑制物,并可阻止母亲免疫系统对胚胎的攻击。这种抗体能封闭同种抗原刺激的淋巴细胞产生巨噬细胞移动抑制因子(macrophage migration inhibitory factor,MIF),称为封闭抗体。近代生殖免疫学认为,妊娠是成功的半同体移植过程,在母体免疫功能正常时,既保护母体不受外来微生物的侵犯,又对宫内胚胎移植物不发生免疫排斥反应,是一种复杂的保护性免疫反应。封闭抗体能维持母体妊娠的正常,除依赖母体正常免疫耐受外,还有其他的免疫调节[3]。研究认为,RSA的发生与母体缺乏BA有关。BA产生不足,使得胚胎容易被免疫系统所攻击,母体对胎儿产生强烈的排斥反应,怀孕早期可表现为胚胎停育或习惯性流产等,怀孕晚期则可出现胎儿宫内生长受限、妊娠高血压疾病,甚至胎儿死于宫内,最终只能引产。对BA缺乏的RSA患者应用淋巴细胞免疫治疗,已有文献[4-5]报道,其目的是增加RSA患者体内BA的水平,使再次妊娠得以成功。本研究对151例BA阴性的RSA患者进行淋巴细胞免疫治疗,4次为一疗程,2个疗程后指导怀孕,成功妊娠患者为115例,妊娠成功率76.16%,与国内文献[6]报道的结果相近(70.0%~87.9%),且没有发现对母婴的副反应。说明免疫治疗后,BA产生增加,母体免疫耐受形成,妊娠成功率增加。

本资料显示,在36例妊娠失败的RSA患者中,23例胚胎停育,11例早期流产,2例胎儿发育异常,可能为胎儿染色体异常或孕早期感染等。在成功妊娠3月以上患者中,未发现胎儿生长受限者,也未见到对母体和后代有明显副作用,证明淋巴细胞免疫治疗法是安全的有效的。

因此,对于习惯性流产患者检查其封闭抗体是非常有意义的。对于BA阴性的患者,应用淋巴细胞主动免疫治疗,能提高BA的阳性率及再次妊娠的成功率。妊娠失败的患者可能还存在许多其他原因,需要进一步研究探讨。但淋巴细胞免疫治疗方法仍是一种简单、安全、有效的治疗RSA患者的方法,值得临床推广。

参考文献

[1]丁志刚,聂洪川,朱文兵,等.因素对反复自然流产的影响[J].中国医师杂志,2008,10(8):1045-1047.

[2]刘娟,吴和英,谭宗建,等.反复自然流产患者封闭抗体检测及淋巴细胞免疫治疗的临床效果[J].医学临床研究,2012,29(8):1488-1490.

[3]吴勤如,陈桂兰,何惠玲,等.106例反复自然流产患者封闭抗体的检测及临床应用[J].中国优生与遗传杂志,2008,16(12):74-75.

[4]李带莉.30例原因不明性反复自然流产患者免疫治疗的临床分析[J].国际医药卫生导报,2005,11(24):38-40.

[5]孟庆勇,林萍,王鸣,等.配偶淋巴细胞免疫治疗反复自然流产9l例分析[J].中国优生与遗传杂志,2005,13(12):57-58.

免疫学与遗传学篇7

关键词:遗传工程 医学领域 应用现状 发展前景

中图分类号:Q78 文献标识码:A 文章编号:1003-9082(2017)05-0222-01

遗传工程除了在农业有着较好的应用价值外,在医学领域也有广泛的应用空间。目前临床医学中采用遗传工程技术来治疗遗传性疾病人体中有许多不同种类的蛋白质,每一种蛋白质都是受到一个或多个基因所控制[1]。若基因出现变化,无论多么小的变化,也可能导致蛋白质或酶的异变。蛋白质异变往往会导致功能异常,从而出现相应的病理变化,这就是人们常说的遗传病。过去很长一段时间认为遗传病是无法治疗的,随着对其研究的深入,发现许多遗传性疾病都是能够治愈的,其遗传工程在其中发挥了重要的作用。

一、遗传工程在医学制药中具有重要作用

早在1970板仓等人利用促性腺激素释放抑制因子在治疗肢端肥大症中取得了较好的成效,后来有利用大肠杆菌制造了人胰岛素、人生长激素以及人干扰素等药物,使得临床医疗水平得到提升[2]。白细胞介素(IL)是一种免疫细胞因子,在免疫介导过程中起到重要作用,对于肿瘤或感染患者具有重要的作用。目前国内以及研发出成人白细胞介素大肠杆菌中具有较好的应用效果。此外,还能够根据部分细胞因子的特点制成的药物在临床治疗中具有积极的意义,例如抗贫血药、击落刺激因子以及肿瘤坏死因子等。

为了以防各种传染性疾病的出现,卫生部门通常会组织大范围疫苗的种植,若采用常规手段来预防该病,无法起到较好的效果。1988年末美国默克公司利用遗传工程研发出了乙肝疫苗,能够用于预防乙肝感染,并且现在在临床成为婴幼儿必须种植的疫苗之一,在控制乙肝感染中起到了重要作用[3]。目前仍有不少正在研发的遗传工程药物,在抗衰老和部分心血管疾病、皮肤疾病中起到了重要的作用。此外,通过遗传工程动物的培养能够推动药物试验水平的提高,例如首例出现的转基因小白鼠为药物研发提供了新的方向,此类动物为药物实验带来新的研究方向。

二、遗传诊断应用范围扩展

遗传诊断技术是1970年简约威利用遗传基因分子杂交手段在贫血患者临床诊断中发现的新技术,利用该技术制作了基因探针,能够用于筛查遗传性疾病患者。通过遗传诊断技术的应用,又有学者发现横厅式舞蹈症的病原体,随即又发现了许多疾病的病原体。利用该技术能够筛查出有遗传性疾病的人群,从而使得临床治疗具有更高的精度和效率。随着遗传诊断技术与荧光酶联免疫测试技术的结合,使得基因DNA检测技术在临床诊断中得到了广泛的应用,提高了临床诊断的速度与准确率,成为临床诊断的一种重要方法。

三、遗传工程在临床治疗中的应用

遗传工程在遗传疾病中的应用主要是通过将正常基因导入患者体内,从而使细胞功能恢复正常,从而起到较好的治疗效果,尤其是各种遗传疾病。该治疗方法是临床医学针对遗传性疾病常用的治疗方法之一,其对人体细胞功能和作用具有一定的影响,包括生长、分化、老化、死亡等功能。目前研究发现造成人体生病的基因有4900多个,并且在研究中已得到论治。科学家利用该技术治愈了许多遗传性疾病。

1.遗传性疾病

将已经重组并修复过的基因重新导入患者体内,是遗传工程治疗遗传性疾病的主要方法。目前发现的遗传性疾病超过2900多种,且许多疾病的出现都是由于人体中各种酶含量不足而引发的,酶含量的不足容易引发基因突变,从而产生各种遗传性疾病。1970年德国在分析一例先天性智力发育迟缓患者的临床资料时,发现其体内精氨酸酶含量远超过正常水平,导致体内代谢系统异常,医生将精氨酸酶DN段植入患者体内后发现其临床症状得到改善。1990年美国学者通过实验发现,通过人工植入腺苷脱氨酶能够有效改善腺苷脱氨酶异常的先天性免疫系统疾病患者的临床症状,从而改善患者的免疫系统功能。1999年美国罗森博格学者将肿瘤坏死因子(TNF)进行转换,并引入肿瘤浸润区域,然后将其重新植入患者体内,转换后的基因能够有效清除患者体内的癌细胞,之后又通过在黑色素瘤患者进行试验并取得了一定的成效。

2.心血管疾病

目前在治疗冠心病中,仍采取药物治疗和介入手术。而美国学者认为通过植入血管内皮生长因子(VEGF)能够有效治疗冠心病,帮助患者重构心血管,从而改善心脏功能,获得较好的治疗效果。随着临床医学的不断发展,遗传工程能够帮助更多的心血管疾病患者。我国屈正学者在研究中发现,遗传工程联合激光能够有效治疗冠心病,并研发了基因搭桥术。

3.传染病和恶性肿瘤

随着生活环境的变化,传染病和恶性肿瘤发生率呈逐年增长的趋势,因此需要采取有效的方法来干预。遗传工程能够有效阐述病原体的基因结构、表达方式、分子流行病学以及分子结构,从而采取有效的干预措施。其同时还能够阐明基因多态性的目的及其与生理功能之间的关系,并从中发现恶性肿瘤形成的介质,同时预测某一功能的原理等。

四、遗传工程在医学中的发展前景

随着遗传工程研究的深入发展,发现其在临床医学中的诊断、治疗和制药等方面都有较好的应用效果。且通^学者的深入探究,能够不断的创新遗传工程技术的应用途径和方法,能够为临床医学带来更好的技术支持,从而提高我国的医疗水平,满足我国人民的医疗需求。

结束语

遗传工程在医学中具有重要的作用,因此需要加强对其的研究,从而提高其在医学中的应用价值,充分发挥该技术的作用,提高我国的医疗水平。

参考文献

[1]刘薇,贾俊双,唐华等.慢病毒载体法制备遗传工程猴和小型猪的现状及应用前景展望[J].中国实验动物学报,2014,20(5):84-89.

[2]张嘉保,任文陟,宋德光等.基因工程在实验动物中的应用与展望[J].中国比较医学杂志,2015,13(3):172-174.

免疫学与遗传学篇8

摘要目的:分析强直性脊柱炎相关免疫学指标的临床应用价值。方法:采用磁珠酵素免疫检验检测人类白细胞抗原-B27(HLA-B27);单向琼脂扩散法检测免疫球蛋白(IgG、IgA、 IgM)和补体C3、C4和C-反应蛋白(CRP);乳胶凝集法检测抗链O(ASO)。结果 :HLA-B27阳性率为933%,ASO为241%,CRP为70.0%,免疫球蛋白和补体有不同程度升高。结论 :HLA-B27及其他免疫学指标的检测对诊断强直性脊柱炎有一定意义。

关键词 强直性脊柱炎 人类白细胞抗原-B7 免疫球蛋白 补体 C-反应蛋白

强直性脊柱炎(AS)是血清阴性脊柱关节炎中具有代表性的疾病[1],是一种高致残性的自身免疫性疾病。目前认为HLA-B27是一种免疫遗传标记抗原,为显性遗传,在AS的发生发展中遗传因素起主导作用。本文对AS患者进行包括HLA-B27在内的8项免疫学指标的检测,现报告如下。

资料与方法

检测对象:2006年1月~2006年10月本院门诊及住院AS患者120例。男

[FL(3K2]

98例,女22例。年龄17~54岁,均符合AS诊断标准,病程3个月~30年,排除其他疾病;正常对照组30例,男18例,女12例,年龄18~38岁,为健康体检者。

主要试剂来源:HLA-B27磁珠酵素免疫检验试剂套组为一结合磁珠分离及酵素免疫分析技术之检验试剂(能快速检测人类白细胞上是否带有HLA-B27抗原)。由台湾尖端先进生技医药股份有限公司提供;ASO、CRP、免疫球蛋白和补体检测试剂均由上海捷门公司提供。

检测方法:取被检者静脉血5ml分装2个试管,其中1管EDTA-K3抗凝2ml,采用磁珠酵素免疫检验检测HLA-B27;另一管分离血清采用单向琼脂扩散法检测免疫球蛋白、补体和CRP;乳胶凝集法检测ASO。

结果

120例AS患者中,HLA-B27阳性112例,阳性率为93.3%,而对照组仅1例阳性,阳性率为3.3%,ASO阳性29例,CRP阳性84例,见表1。患者组免疫球蛋白和补体均有一定程度升高,见表2。

讨论

AS诊断主要依靠临床检查,X线片所见双侧骶髂关节2级以上炎症和脊柱炎则是最主要的诊断依据,此时病人多已发生器质性病变。而AS早期骶髂关节炎症较轻时判断较为困难。由本文检测结果看出患者组HLA-B27阳性率为93.3%,远高于对照组,表明AS与HLA-B27有极强关联,因此HLA-B27可以作为AS早期的重要辅诊断实验室指标。尤其是患有炎症性关节病变的儿童,HLA-B27实验阳性可以提示医生,患者可能会发生血清阴性脊柱关节病变,有利于AS的早期诊断和预防。

AS是一种自身免疫疾病,因此了解患者体液免疫状况具有重要意义。在本文检测结果中显示AS患者组免疫球蛋白和补体升高,表明患者存在体液免疫亢进和急性炎症或组织损伤。同时患者组ASO和CRP阳性率(24.1%和70.0%)高于对照组(16.1%和0%),表明患者可能有链球菌感染和组织损伤。总之,包括HLA-B27在内的免疫学指标的检测,对AS的诊断、治疗和预防具有一定价值。

参考文献

1曹孟德.HLA分子生物学及临床应用.郑州:河南医科大学出版社,1998,203.

2程春葵,高根德,张留栓. 强直性脊柱炎的实验研究进展.中医正骨,2002,14(5):57.

3潘之请.实用脊柱病学.济南:山东科学技术出版社,1996,582.

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