R RNA的生物合成
1955年,美國生物化學家奧齊亞發現核苷磷酸化酶可以利用磷酸核苷酸為作用物,將核苷酸連結成與天然核糖核酸相似的多核苷酸分子。1959年,他以DNA為鑄型,又從醋酸菌中提純精製了以核苷三磷為基質的RNA合成酶。這是核酸分子首次在體外合成成功。
美國生物化學家科恩伯格於1941年獲醫學博士學位。1959年起,在斯坦福大學醫學院任生物化學係主任。科恩伯格主要研究酶化學。從1953年起,他以沃森·克裏克DNA雙螺旋分子模式為指導,運用類似他的老師奧喬亞合成RNA時采用的方法,開始在體外試管內進行合成DNA的實驗。經過反複實驗,他與助手們於1956年從大腸杆菌中分離並提純了DNA聚合酶。第二年,他們又合成了人造DNA分子,這種分子雖然缺少天然DNA的遺傳性能,但具有準確的化學和物理性能。
從1959年到1969年,科恩伯格在梅倫·古利亞的協助下,進一步製造在生物化學方麵更為活潑的DNA分子。他們以噬菌體PhiX為遺傳核心,於1966年發現了具有連接多聚核苷酸性能的、足以封閉PhiXDNA環的酶。隨後,他們把PhiX病毒的天然DNA作為模板,在試管中加入了DNA聚合酶、連接酶和4種核苷酸,然後把合成的DNA和天然DNA用離心方法分開。當他們把合成物質加進含有大腸肝菌的培養液中時,大腸杆菌便生產了PhiX病毒,說明合成的DNA成為第二代病毒的模板。經過檢驗,人工合成的DNA與天然的DNA同樣具有毒性。1967年12月14日,科恩伯格和古利亞在一次記者招待會上宣布了他們的這一研究成果,因而成為最早在體外合成具有全部感染活性的病毒DNA的科學家。
人工酶
生物體內的天然酶都是由幾百個氨基酸分子組成的蛋白質。酶所以有那麼強的催化作用,跟它特有的結構有關。酶有一個活化中心,即它的催化基因。在化學反應中,催化基因處在兩個底物小分子中間,把兩個小分子緊緊地拉在周圍,使它們結合起來。這就好比一個大人的兩隻手拉住兩個小孩使他們親近。酶的這種作用能大大加速生物化學反應。
研製人工酶還處在開始階段,經過幾年的努力已經取得重大的進展。目前研製的人工酶,它的催化速度已接近天然酶,也就是說能使化學反應的速度提高一億倍以上(天然酶通常是100億~10 000億倍)。
Rh因子
Rh血型係統是僅次於ABO係統的另一個重要的血型係統。1940年,蘭德施泰納和英國醫師韋納研究免疫血液學,共同發現血液中有Rh因子,即恒河猴因子(恒河猴學名叫Rhesus,因此取名Rh因子)存在,為Rh血型係統的發展打下了基礎。他們指出,如人的紅細胞能被Rh抗血清所凝集者,稱為Rh陽性,不被凝集者稱為Rh陰性。Rh因子與ABO血型係統無關,有人伴有Rh血型係統,有人則無。在白種人中,Rh陽性率約為85%,在中國漢族人群中,陽性率為98.8%。與ABO血型係統相反,血清中的Rh抗體,不是天然抗體,而是經過妊娠或輸血免疫後產生的。妊娠而致者,多見於Rh陰性的婦女孕育了Rh陽性胎兒,胎兒的Rh陽性紅細胞一旦進入母體(多因分娩時胎盤絨毛損傷破裂所致)就會刺激母體產生相應的抗體,但一般要在多次妊娠免疫之後,抗體效價才能高到一定程度。當這種免疫性抗體經過胎盤進入胎兒體內時,與胎兒Rh陽性紅細胞發生抗原抗性反應,而造成嚴重的溶血,致使發生死胎或新生兒溶血病。因輸血而致者,多見於Rh陰性的病人多次輸入Rh陽性的紅細胞後,當受血者血漿中的抗體高到一定程度時,再輸入Rh陽性血時即可發生溶血反應。在防治溶血病過程中要加強對患者的Rh血型係統進行檢測。對溶血病患者要及時采用藥物或換血的方法治療,才能避免死亡。
人造髖關節
很多中年人因關節的軟骨表麵磨損或撕裂而行動不便;1960年,英國醫學家強萊教授在蘭開夏郡一間醫院開始用塑料臼和金屬球為病人替換損傷的髖關節。如今已有成千上萬病人裝上這種人造髖關節。從大腿骨上端插進金屬杆,杆頂有一個金屬球,能代替股骨頂部。在髖骨窩中粘牢一個塑料臼,金屬球就嵌在臼內。
人造血液
人造血是一種乳白色的完全人工合成的血液代用品。這可以代替人血中的血紅蛋白從肺髒向人體其他部分輸送氧氣。
1979年4月,在日本一家醫院裏,發現一個生命垂危的病人具有罕見的血型,當時沒有辦法找到相應的血型給他輸血,所以良知內藤醫生隻好給他注射了一定量的人造血——複蘇DA。病人得救了,第一次向人體輸送人造血的試驗獲得了成功。人造血的試驗成功受到普遍的讚揚。在美國,許多人絕對禁止接受別人的血液,而寧願用人造血來挽救自己的生命。
人工心髒
人體的心髒受到損害而無法恢複時,最好的方法是使用人工心髒。第一代是JARIK-7型人工心髒,它通過兩條2米長的軟管連到體外的一部分機器上,壓縮空氣維持著人工心髒的跳動。第一例用第一代塑料人工心髒進行移植是在1982年12月2日作的手術,術後存活112天,用塑料心髒最長存活為620天。
1993年初使用第二代人工心髒為病人作了手術,該型人工心髒是由金屬材料、塑料合成品和牛心包組織製成的,由於胸部無法安裝人工心髒,故將此心髒裝在腹部肌內糟內,它的主要部件是一隻氣泵和一個驅動裝置,電源和操作係統裝在體外的包內,由一根導線與腹內相連。這種人工心髒隻有左心房的功能,它通過氣泵將血液輸送到全身,促成血液的體內循環。該心髒在斷電後還可繼續工作30分鍾之久。但缺點是通過該心髒循環的血液易凝結,易導致供血不足及心肌梗死,所以必須常服抗凝藥物,心髒中的氣泵噪聲較大。
2000年,法國醫生為一名70歲的心髒病患者植入了一個,第三代永久性人工心髒。早在上一年的10月,德國也成功地實施了這種手術。第三代人工心髒所具有的一些特點,使患者可以隨意接觸水,如洗澡和遊泳,避免子患者身體遭受感染的危險。而第四代人工心髒瓣膜也應用於臨床。
人工培養眼睛細胞
人眼細胞分裂不但要求具有溫暖濕潤的環境和充足的養分,而且還要一種叫做基膜的蛋白質網絡為培養基,它在胚胎期可以供給細胞充分的營養,在成年後則成為細胞和組織附著的支撐物質。呂格明博士把牛眼細胞與一種糖類接觸時,牛眼細胞就本能地產生出基膜,然後將牛眼細胞清洗掉,一層蜘蛛網狀的基膜便留在培養皿中,這時就可以在它上麵進行細胞生長了。他們將人眼細胞移植到基膜上。由於基膜中含有大量的纖維細胞生長基因,人眼細胞便開始大量分裂,經過篩選和再分裂,便可得到可供使用的人眼細胞。