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出版者:World Scientific Pub Co Inc

作者:Navarrete, Cristina

出品人:

页数:400

译者:

出版时间:

价格:$ 158.20

装帧:HRD

isbn号码:9781860941566

丛书系列:

图书标签:

• 免疫学
• 组织配型
• 移植医学
• HLA
• 免疫遗传学
• 实验室医学
• 诊断技术
• 医学检验
• 免疫检测
• 临床免疫学

现代分子生物学前沿进展 内容提要 本书系统梳理了二十一世纪以来生命科学领域，尤其在分子生物学、基因组学、蛋白质组学以及细胞信号传导方面取得的突破性进展。全书围绕生命活动的微观机制展开，深入剖析了新一代测序技术（NGS）如何驱动基因组学研究的范式转变，以及单细胞测序在解析组织异质性中的核心作用。同时，本书详尽探讨了CRISPR-Cas9基因编辑系统的原理、应用及其在基础研究与疾病治疗中的伦理考量。在蛋白质科学方面，本书重点介绍了冷冻电镜（Cryo-EM）技术如何以前所未有的分辨率揭示复杂生物大分子的三维结构，进而推动结构生物学的发展。此外，本书还深入分析了表观遗传学（Epigenetics）中DNA甲基化、组蛋白修饰与染色质重塑的动态调控网络，这些机制如何影响基因表达的时空特异性。对于细胞通讯领域，本书着重介绍了新兴的细胞外囊泡（Extracellular Vesicles, EVs）作为细胞间信息传递载体的机制及其在病理生理过程中的潜在价值。本书旨在为生命科学、生物医学工程以及相关交叉学科的研究人员、教师和高年级本科生提供一本全面、深入且与时俱进的参考读物。 --- 第一章：基因组学的范式革新：从测序到功能解析 本章首先回顾了人类基因组计划（HGP）的完成及其为后续研究奠定的基础。随后，焦点迅速转向第二代和第三代高通量测序技术的革命性影响。 1.1 新一代测序（NGS）技术的核心原理与应用 详细阐述了Illumina、Ion Torrent等主流NGS平台的试剂盒构成、测序化学反应机制及数据产出流程。重点分析了从全基因组测序（WGS）、全外显子组测序（WES）到RNA测序（RNA-Seq）在揭示遗传变异和转录组动态变化中的精确度与成本效益。对于临床应用，本书区分了体细胞突变检测与生殖细胞突变筛查的技术要求。 1.2 单细胞组学：捕捉异质性的利器 传统测序方法掩盖了组织内部的细胞多样性。本章花费大量篇幅介绍单细胞RNA测序（scRNA-seq）和单细胞ATAC测序（scATAC-seq）的技术流程，包括微流控技术的应用（如Droplet-based方法）。通过具体的案例研究，展示了如何利用单细胞数据绘制复杂的细胞谱系图、识别罕见细胞亚群，以及理解肿瘤微环境的动态平衡。 1.3 结构变异（SV）的精准定位与致病性评估 与点突变相比，结构变异（如拷贝数变异、倒位、易位）对基因功能的影响更为显著。本章探讨了利用长读长测序技术（如PacBio、Oxford Nanopore）来解决传统短读长技术在识别大片段重复区域和复杂重排方面的局限性。同时，引入了“致病性证据评分系统”（Pathogenicity Evidence Scoring Systems）在评估新发现SV的临床意义中的应用规范。 --- 第二章：基因编辑的精准雕刻：CRISPR系统的深度解析 本章深入剖析了细菌免疫系统如何被转化为强大的基因操作工具，并探讨了其在生物医学领域应用的广度和深度。 2.1 CRISPR-Cas9的工作机制与元件优化 详细描述了由sgRNA引导Cas9核酸酶在靶点进行双链断裂（DSB）的分子过程。内容涵盖了Cas9的结构域功能、PAM序列的要求，以及如何通过定点突变来调节其切割的特异性。随后，介绍了CRISPR系统的衍生技术，如Base Editing（碱基编辑器）和Prime Editing（先导编辑），它们允许在不引入双链断裂的情况下实现精准的单碱基替换或小片段插入/缺失，极大地提高了安全性和适用性。 2.2 基因编辑在疾病模型构建中的应用 本书提供了大量利用CRISPR技术构建体内（in vivo）和体外（in vitro）疾病模型的实例，包括但不限于神经退行性疾病（如亨廷顿病）和代谢性疾病（如糖尿病模型）的细胞和动物模型。特别关注了如何利用条件性敲除（Conditional Knockout）系统实现组织特异性或时间可控的基因失活。 2.3 递送系统与安全性挑战 基因编辑的有效性高度依赖于将Cas蛋白和gRNA安全有效地递送到目标细胞。本章对比了病毒载体（如AAV）和非病毒载体（如脂质纳米颗粒LNP）的优缺点。同时，严肃探讨了脱靶效应（Off-target effects）的检测方法（如GUIDE-seq, CIRCLE-seq）及其风险管理策略，以及当前基因治疗领域严格的监管框架。 --- 第三章：蛋白质组学与结构生物学的前沿交汇 本章聚焦于对生命活动执行者——蛋白质——的系统性研究，特别是高分辨率结构解析的突破。 3.1 冷冻电子显微镜（Cryo-EM）的革命 详细介绍了Cryo-EM技术如何克服传统X射线晶体学在处理大分子复合物和膜蛋白时的限制。内容包括样品制备（玻璃化冷冻）、图像采集（低剂量电子束）、图像处理（三维重建与分类）的各个关键步骤。通过解析核糖体、GPCRs等复杂机器的结构实例，阐释了高分辨率结构如何直接指导药物设计。 3.2 蛋白质组学：动态与相互作用的探究 本书超越了简单的蛋白质丰度测量，重点介绍了基于质谱法的蛋白质翻译后修饰（PTM）分析，如磷酸化、泛素化和糖基化。深入讨论了“化学蛋白质组学”（Chemical Proteomics）在鉴定蛋白质-小分子药物相互作用位点的应用，以及基于稳定同位素标记的定量蛋白质组学（如SILAC, TMT）如何揭示生理状态变化下的蛋白质组重塑。 3.3 蛋白质相互作用网络（PPI）的解析 探讨了酵母双杂交（Y2H）的局限性，并详细介绍了用于体内相互作用捕获的技术，如亲和纯化质谱（AP-MS）。重点分析了如何利用网络生物学的方法对海量的PPI数据进行拓扑分析，识别关键的“枢纽蛋白”（Hub Proteins）及其在信号通路中的调控地位。 --- 第四章：表观遗传学：基因表达的调控层级 本章阐释了在不改变DNA序列的前提下，如何对基因组进行多层次、可遗传的调控。 4.1 DNA甲基化与组蛋白修饰的分子机制 系统梳理了DNA甲基转移酶（DNMTs）和去甲基化酶（TET家族）的功能。在组蛋白修饰方面，详细描述了乙酰化（HATs/HDACs）、甲基化（HMTs/HDMs）和磷酸化如何通过“组蛋白密码”影响染色质的可及性。特别关注了非编码区DNA（如增强子、绝缘子）的表观遗传调控作用。 4.2 染色质重塑复合物：动态的空间管理 重点介绍了ATP依赖性染色质重塑因子（如SWI/SNF家族）的工作原理，它们如何利用能量驱动核小体在DNA上滑动，从而暴露或隐藏转录因子结合位点。结合ChIP-seq数据分析，展示了如何追踪这些复合物在基因激活或沉默过程中的动态行为。 4.3 表观遗传学的疾病关联 本书阐述了表观遗传失调在癌症发生发展中的核心角色，例如DNA甲基化异常导致的肿瘤抑制基因沉默。此外，也探讨了环境因素（如营养、压力）如何通过表观遗传途径影响代际健康，强调了环境暴露对基因组“软硬件”的长期影响。 --- 第五章：细胞间通讯与新兴载体：细胞外囊泡（EVs） 本章将目光投向了细胞间的复杂对话，特别是近年来备受关注的细胞外囊泡。 5.1 EVs的分类、生物发生与释放机制 详细区分了微泡（Microvesicles）、凋亡小体（Apoptotic Bodies）和外泌体（Exosomes）的起源、大小和膜标记物。深入探讨了外泌体的精确生物合成途径，包括多泡体（MVBs）的形成、ESCRT复合体在囊泡出芽过程中的作用，以及钙离子依赖性或独立性分泌机制。 5.2 EVs的分子负载与信息传递 EVs是携带蛋白质、mRNA、miRNA、lncRNA以及DNA的复杂纳米载体。本章分析了特定分子如何被“主动装载”到EVs中，以及这些负载物如何影响受体细胞的生理状态。着重分析了特定miRNA通过EVs在免疫调节和肿瘤转移中的信号传导路径。 5.3 EVs的临床转化潜力 本书讨论了EVs作为液体活检（Liquid Biopsy）生物标志物的巨大前景，特别是用于早期癌症诊断和治疗反应监测。同时，探讨了如何工程化改造EVs，使其作为靶向药物或基因治疗载体，递送治疗性核酸或小分子至特定病灶组织。 --- 总结与展望 本书的每一章都强调了从“宏观现象”回溯到“微观分子机制”的科学思维路径。未来的生命科学研究将更加依赖于跨学科的深度融合，特别是计算生物学与高通量实验技术的协同作用，以期在复杂的生物系统中实现更精准的预测和干预。本书为读者提供了理解这些前沿领域的坚实理论基础和前沿视野。

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