现在，已实现了用重组DNA技术作为常规诊断工具。在科学研究中使用基因探针虽已有多年历史了，但把重组DNA技术扩大应用于大量样品的检测，并使这些分析程序成为医院、分析单位和商业检验部门日常工作的组成部分，真正取得进展，仅是近几年的事。如今可以使用该项技术对遗传病和危及群体的疾病进行诊断；也可以检测传染病和分析环境中的污染物质；法医学方面或在移民中确认个体或父子关系，也应用了DNA技术。
—、引言
重组DNA作为诊断工具的重要意义，早在七十年代初就被科学家们所认识；新近，生物科学组织正在发展把这项技术在实验室内进行广泛应用。该技术的经济潜力无疑是巨大的，据估计，DNA探针的世界市场，到1990年可达10亿美元。把重组DNA技术推广应用于临床分析或法医实验室，正导致一个新的分析程序的确立，将取代以往沿用的冗长或不准确的分析方法。显然，本领域内日益增长的经济效益，将会促进该项技术的进一步发展和扩大应用。本文对该项技术的最近进展和正在利用重组DNA技术的某些区域的概况作一简介。
二、重组DNA
重组DNA技术，通称为遗传工程。是先把一个基因或基因片段（DNA）插入到一个病毒的DNA中或微小染色体（质粒）载体中，形成重组DNA分子；然后将重组DNA转移到细菌中，令其在细菌繁殖时被大量复制；可用选择培养基对接受获得了重组DNA的细菌进行分离和大规模培养。其做法有四个好处 ①，能使获得到的基因或基因片段不受其他DNA的污染；②可制备出大量用作分析剂的克隆DNA，用于检测含有与之互补核苷酸序列的DNA；③在核苷酸序列中的每一个克隆DNA片段都具有特异性，因此，它不仅具有克隆DNA赖以产生的寄主微生物的生物效应；而且具有产生DNA样品原来个体的生物效应，在人类，称之为“个人特异DNA”；④如果是用于转移重组DNA到寄主细胞的载体中含有适当的控制序列的话，便能促使受体细菌受骗而产生大量蛋白质，所产蛋白质的氨基酸残基序列，由重组DNA分子内的“外来基因”所确定。
虽然是以细菌、酵母菌或动物细胞培养生产大量人干扰素、胰岛素、凝血因子等治疗用生物活性蛋白质为主要目标，但医学的遗传和诊断，却因特异基因探针诊断剂的应用而获得革新。利用该项技术，不仅能在分子水平上对遗传的人类疾病进行检查，而且能检查带病的父母和子宫内受影响的胎儿；还可用DNA探针对因单一基因缺失造成的血友病和胆囊纤维变性症进行诊断；同时可协助分析由遗传重组和环境因素两方面原因造成的动脉粥样硬化。病毒或细菌传染病，环境中如食物中的污染成分，同样可用重组DNA探针进行分析。
三、DNA探针技术
重组DNA作为探针在杂交分析中的应用，是其用作分析诊断剂的基础。如果从个体组织或其他生物物质中的DNA受检标本与克隆DNA一起加热变性再降温恢复。一些克隆的DNA将和含有互补核苷酸序列中的任何同源序列“结合”。通常是把受检DNA标本固定在硝化纤维素或尼龙膜上面，而用32P或35S放射标记的克隆DNA探针与之作用。利用在X - 射线膜上面放射自显影，或用自动探测器直接扫描，测定杂种DNA，便可观察到固定的标本和探针DNA之间的杂交情况。在对确定蛋白质的个别基因的缺失进行测定时（或对周围DNA相关基因缺失测定时），先用核酸内切限制酶把基因组DNA逐一切割成标准大小和电泳移动度的DNA片段，然后便可用适当的重组DNA加以分析；在大小方面的任何改变，都与基因缺失紧密相关。这种改变，称为限制片段长度多态性（RFLP）。
重组DNA技术的灵敏度是很高的，把细胞标本制备在显微镜载片上，上面涂一层液体膜乳胶，便可直接对杂交的同源DNA和RNA序列进行观察。放射自显影、显影和染色之后。以位于细胞上的银黑色颗粒为背景，对在染色体内或核酸进行杂交的亚细胞器内的原位杂交可进行观察。
取得进展的主要方面之一，在于非同位素标记的DNA的应用。通常所用的两个放射性核素是32P和35S，它们的缺点是半衰期短并有安全问题，高能的β - 放射可引起DNA探针的破坏，最终降解。已采用了几个非同位素标记的DNA系统。第一是把插入到探针中的核苷酸用生物素标记；第二是直接的生物素化或克隆DNA的磺化作用；第三是直接连接一个“指示”分子如碱性磷酸酶到克隆的DNA中。目前遇到的问题是大的酶分子引起的DNA之间的破坏。
生物素或磺酰标记的BNA探针和固定的DNA标本之间的杂种，可用生物素或磺酰－DNA特异抗体连结一个适当的酶激活的颜色产生系统加以测定。另—种测定方法是，把与抗生物素蛋白连接的生物素标记的杂种和碱性磷酸酶或辣根过氧物酶进行反应；这可以激活酶的扩增系统，增加颜色产生反应。酶扩增对杂种测定是一个进步；如果能研究出一种好技术，把指示酶分子直接连结到DNA中的话，测定效果会显著提高；再一种增加信号的方法，是在加入到探针DNA中的酶内，加入多胸苷酸的长尾；杂交之后，任何固定的、克隆的探针，可通过生物素标记的多腺苷酸到多胸苷酸尾部的比复性而加以测定，因为每个腺苷酸残基都是生物素化了的，所以可使分析效果大为提高。
四、寡核苷酸探针
合成单股DNA探针的应用，正创造着较大的成就。如上所述，测定基因缺失时，是把重组DNA探针和被限制酶特异切成段的样品DNA进行杂交；在对缺失基因的适当位置不了解时，必须采用这种分析程序；在非专家实验室内对物质的筛选却难以使用该项技术。但如果是通过基因和ONA序列分析以及其他程序，对遗传缺失的特征和确切位置搞清楚了的话，使用该项技术就比较方便了。把由个体产生的DNA滴在硝化纤维素或尼龙支持物质上面，然后和短的单股DNA碎块进行杂交。这个由18 ~ 20个核苷酸残基构成的寡核苷酸，其序列和跨越节段与病人的遗传缺失突变位点的正常基因序列相同、在严格条件之下，进行杂交和洗涤。如果在标记的探针中有一个核苷酸和基因组不相匹配时，就不会有可测的杂种形成，因此在点滴实验中无正染色反应出现；再用和病人DNA样品中缺失基因序列最相似的合成DNA探针，因其在点滴实验中产生阳性反应，便可对结果作进一步的证实。点滴实验快速简便，加上生产合成DNA探针机器的可用性，所以在对遗传缺失的染色体部位确知的情况下，可选择应用这种分析方法。
这种技术也能对细菌或病毒传染进行检查分析。有时由细菌或病毒的蛋白质编码的氨基酸残基是已知的，但特异重组：DNA探针尚不能克隆化。这时可制造出和从已知氨基酸序列单独部分推论出的DNA序列完全相当的合成DNA探针，这样就可把标记的合成DNA探针应用在点滴试验中，或在原位使细胞物质杂交，以便对相当于不能制造蛋白质或因制造的水平太低而不能用免疫程序测定的（如潜在的遗传）情况下的细菌或病毒核酸进行测定。例如对形成肿瘤病毒的分析。
五、诊断应用
现在，可用重组DNA探针对20多种遗传病进行测定。只需从怀孕16 ~ 18周胎儿周围的羊水中，或从8 ~ 10周胎盘的绒毛膜绒毛中取5毫升血样，制备出2 μg DNA便可对胎儿进行检查。有些遗传病。如亨廷顿舞蹈病，其症状直到成年以后才显示出来，用重组DNA探针技术。也可对患这类遗传病的孩子进行诊断。
可用DNA探针诊断的一些病例列于表1。这些涉及的条件很广，一些严格区别于另一些。值得提出的是，探针DNA并非必须产生自受影响的基因本身，而是可由相隔较远的染色体产生，只要改变和疾病的存在有关系就可。在多基因紊乱时，含有不止一个基因，或是因遗传和环境因素两方面原因，这时DNA探针可以鉴别出现基因改变的个体或家族。这样一来可以估计到疾病的发展将对人带来的危险，建议尽可能改变生活方式，避免环境因素可能造成的危险。将来重组DNA探针可以对我们今天还不能认识的遗传病，如精神分裂、癫痫等病进行测定。
许多重组DNA探针，能对病人中，或食品、水、沉积物、污染中的病毒或细菌传染源进行检查。一些例子列在表2中。如上所述，探针不仅灵敏，而且还能测出同种异株间的区别，如沙门氏菌之间的区别，小肠结肠炎耶尔森氏菌毒性和非毒性菌株之间的区别。可传递的细菌质粒中所带的药物抗性，或传递到敏感细菌菌株内的药物抗性，也可使用DNA探针进行检查。对于一些致癌病毒，例如子宫颈内的细胞中的人类乳头瘤病毒，AIPS病人淋巴样细胞产生的人类T - 细胞白血病病毒，都可以使用DNA探针加以诊断。在所有这些测定中，都是仅需要极少的样品，而且微生物在培养基中培养所伴生的麻烦问题均可避免。由此说来，在对传染物质成分进行的测定分析中，重组DNA担负着重要作用。
六、法医方面的应用
在上述例子中，是用单序列DNA探针，对和重组DNA探针有互补序列的DNA序列进行测定。可是在动物DNA内，有一定的核苷酸序列是多次重复。这类特别的重复DNA称为“超变小随体DNA”。在人的DNA基因组内，超变小随体DNA重复30 ~ 50次。每次重复，是由短的保守核区内的衔接拷贝构成。人与人之间，单位与单位之间，核区内的拷贝序列数都是不同的。在一个人的DNA内的每次重复的小随体，在大小方面是独特的，同时每人都有自己单独的小随体单位。这个超变小随体DNA，奠定了精确鉴别的基础。如果把相当于保守核区内的重组DNA探针和经限制酶消化的人类DNA进行杂交，就可对30 ~ 50个DNA片段进行测定。由于在每一个单位中核区序列的数量是变化的，所以侧翼酶消化位点的位置也是变化的，个体与个体之间，DNA片段的大小也就不同。每个人都有自己的小随体DNA片段图，有些是物质DNA的遗传，有些是来自父母DNA。这就可以利用DNA指纹法技术，证实父权或移民中的相互关系，或者明确辨认出留在作案现场的血液、纺织、头发、体液等样品。最近的结果证实，对血污达4年之久的样品，仍可毫不含糊地鉴定出来。同时，该项技术还有比传统的分析法要求样品少，出结果快等优点。目前正在研究把该项技术应用宇法医实验室，在不久的将来，会普及应用。
七、结论
重组：DNA作为诊断剂，现已成为临床、分析单位和商业实验室分析程序的组成部分。然而值得一提的是，在许多情况下，目前所用的免疫或其他分析系统也是很有效的。对此，重组DNA将作为辅助手段，提供数据，澄清混乱问题。然而很清楚，DNA探针的扩大应用，不仅在于它的广泛的可用性，也在于它的先进性以及分析系统。重组DNA在商业和科学研究中的巨大意义与其市场潜力紧密相关，这进一步显示出，它的发展将超越我们的预料，并在不远的将来，彻底革命分析技术。
[Journal of Chemical Technology and Biotechnology Vol. 36. No. 9，1986年]