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篇1

[關鍵詞] 蛋白質化學；生物技術；研究；分析

[中圖分類號] R34[文獻標識碼]A[文章編號]1674-4721（2011）04（a）-024－01

本文就蛋白質化學以及生物技術做一綜述，現分析如下：

1 蛋白質化學生物技術研究

蛋白質生物技術的主要任務之一就是要通過變化的蛋白質表達量，來尋找疾病潛在的診斷標志物。另一方面，蛋白質是生物體內的執(zhí)行者，許多生物學過程、蛋白質降解、細胞之間的識別，都是依據蛋白質傳遞的信息來完成的[1]。

1.1 對蛋白質的化學標簽

標簽就是要將能夠區(qū)分的元素差異的物質引入到差異樣本中去，利用質譜分析得到的信息，將相對量的差異區(qū)分顯示出來?；瘜W標簽的主要作用就是：便于目標蛋白的定位、追蹤、純化以及結構和相互作用研究[2-3]。

1.1.1 體內的標記體內的標記，也可以稱為是代謝的標記。就是利用含有穩(wěn)定的同位素，飼料對動物進行喂養(yǎng)和培養(yǎng)，將標簽成功的引入。15N和13C是比較常用的穩(wěn)定的同位素[4-5]。

1.1.2 氨基酸標記氨基酸的標記就是將氨基酸碳原子和氫原子替換成為穩(wěn)定的元素，然后再將這樣穩(wěn)定的氨基酸加入到某種培養(yǎng)基中，這樣細胞就會將氨基酸加入到蛋白質中引入的標記[6-8]。

1.1.3 體外的標記體外的標記主要分為酶解前、酶解時和酶解后三個標記。酶解前標記是將含有差異試劑標記在蛋白質的某個部位上，采用ICAT的技術，進行等量的混合后酶解，最后通過鏈親和素的柱子富集這些標記的肽段，利用質譜分析差異。酶解時標記，就是在內切酶作用下，蛋白質發(fā)生酶解。酶解后標記，有些標記試劑適用于在蛋白質酶解成肽段后標記，酶解后標記就是指蛋白質在酶解后對形成的肽段進行標記，這樣酶解后標記就派上了用場[9]。

1.2 化學標記的優(yōu)缺點和應用問題

定量標記主要就是分體內標記和體外標記，對于體外標記技術分析的范圍比較廣，外標記技術適合于各種條件的標記，無論是從組織、體液到細胞樣品均可以。而對于體內標記而言，無法實現完全標記，主要就是取決于蛋白質的代謝問題。化學標記來分析蛋白質是比較有發(fā)展前景的學科，許多的疾病與蛋白質也有一定的聯系。最近，結合穩(wěn)定同位素標記和差異技術分析了磷酸化蛋白,一共分析出了8 000多個磷酸化的位點[10-11]。

化學標記的不足：是在理論上，可能使融合蛋白不穩(wěn)定，改變或使融合蛋白的功能喪失。在實驗中表明，當應用較大的親和純化標記，常會發(fā)現細菌的融合蛋白產物的功能鈍化。一個表位附加標記對融合蛋白質的行為影響是多變的，且依賴于該蛋白質的結構。

2 各個國家對蛋白質化學和生物技術的研究

德國美因茲大學的哈密特?斯托科教授的報告介紹了傳統(tǒng)的著名醫(yī)學植物蘿芙木堿利血平最近幾年提供的有關單貼吲哚生物堿的生物合成的詳細內容。日本神戶學院大學的岡田芳男教授也做了關于含有2，6-二甲基-L-酪氨酸和 Pyrazinone的阿片類似物的設計和報告。日本東京大學的野水本雄教授的報告是關于細胞黏附性多肽一殼聚糖基質：這一種新型多功能生物材料，組織工程要求移植到組織的細胞，需要修復和再生[12]。

3 結語

蛋白質是生命的物質基礎，沒有蛋白質就沒有生命。因此，它是與生命及與各種形式的生命活動緊密聯系在一起的物質。機體中的每一個細胞和所有重要組成部分都有蛋白質參與。最近幾年各國的管理人員更加重視對蛋白質的研究和探索。

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篇2

心血管疾病是當前威脅人類健康的頭號殺手，心肌肥大是心臟病的獨立危險因素，其詳細機制尚不完全清楚。腎性高血壓是繼發(fā)于腎臟病的高血壓，在原有疾病損害的基礎上，血壓升高會加重對心臟的損害[1]。一氧化氮(nitric oxide， NO)是近年來發(fā)現的一種主要由內皮細胞等合成，釋放的小分子生物活性介質，廣泛參與機體多種病理生理過程。研究發(fā)現，作為體內NO合成的唯一底物Larg在多種組織或器官I/R損傷中發(fā)揮重要的保護作用[2]。深入研究LArg這一具有潛在重要前景的一氧化氮前體在治療肺動脈高壓中的作用與機制是當今該領域的重要課題。近年研究證實L精氨酸是一種新型抗高血壓藥物，但其作用機制尚不清楚。survivin 是新近發(fā)現的一種結構獨特的哺乳類凋亡抑制蛋白( inhibition apoptosis protein ， IAP )，表達于人與鼠的胚胎發(fā)育組織和人類大多數腫瘤組織， 但在正常成人組織不表達( 胸腺除外) [3]，其與腫瘤發(fā)生、發(fā)展有關。survivin 還參與細胞周期調控[4]。我們應用免疫組織化學方法觀察了L精氨酸對腎性高血壓心肌組織中survivin的表達，并采用圖像分析系統(tǒng)測定survivin表達的平均光密度和平均陽性面積率。探討L精氨酸治療由腎性高血壓導致的心肌細胞的損害，為臨床上采用L精氨酸治療腎性高血壓提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 實驗動物 昆明種SD大鼠50只，雄性，體重180～200g ，武漢大學醫(yī)學院實驗動物中心提供，適應飼養(yǎng)1w后進行實驗。

1.2 方法

1.2.1 動物模型建立及分組

按體重將大鼠隨機分為3組：正常對照組(5只)、腎性高血壓組(20只)和L精氨酸治療組(20只)。腎性高血壓組和L精氨酸治療組大鼠用3%戊巴比妥鈉腹腔注射麻醉(30mg/kg)，然后動物取右側臥位，暴露左腎區(qū)，在左肋弓下旁開脊柱0.5cm處作一切口，入腹腔探出左腎，分離左腎動脈，上一內徑為0.20mm銀夾，以部分縮窄左腎動脈。右側腎臟不觸及。然后，關閉創(chuàng)口，讓大鼠蘇醒。術前血壓以100～140mmHg(1mmHg=0.1333kPa)為正常范圍，術后血壓超過140mmHg時，即確定動物高血壓形成，并用于藥物實驗。對那些已放置銀夾，但在術后第4周末血壓仍未升高的大鼠，將在給藥前從藥物實驗中剔除。LArg組于術后第5周開始每天給予L精氨酸200mg/kg;將L精氨酸溶于蒸餾水中通過胃管灌飼給藥，連續(xù)給藥8周。正常對照組給予同等容積的溶劑。在給藥時間結束之時，再次測量動物體重和血壓。8周后將各組大鼠處死，切取心室肌組織，進行免疫組織化學實驗觀察。

2.2 主要試劑

① 濃縮型兔抗鼠survivin單克隆抗體(北京中杉生物技術有限公司);② 超敏即用型SP通用型免疫組織化學試劑盒(北京中杉生物技術有限公司);③ 顯色試盒及多聚賴氨酸(北京中杉生物技術有限公司)。

2.3 免疫組織化學SP法檢測survivin相關抗原

主要步驟：① 組織切片5 μm，常規(guī)脫蠟至水，蒸餾水洗;② 3%過氧化氫，37℃孵育10 min以抑制內源性過氧化物酶活性，PBS洗4×5min;③ survivin采用微波抗原修復(3檔，10 min)， PBS洗4×5min;④ 正常羊血清37℃孵育10 min以減少非特異性反應;⑤ 一抗37℃孵育1h，PBS洗4×5min;⑥ 生物素標記的二抗，37℃孵育10 min，PBS洗4×5min;⑦ 鏈霉菌抗生物素蛋白過氧化物酶復合物37℃孵育10 min，PBS洗4×5min;⑧ DAB顯色液顯色，自來水沖洗終止反應;⑨ 蘇木精復染，脫水，透明，封片。用PBS代替一抗作為陰性對照。

2.4 免疫組織化學結果判斷

survivin以胞漿出現棕黃色顆粒為陽性反應。陰性對照除細胞核染成藍色外，胞漿內無棕黃色反應物。采用HPIAS2000高清晰度彩色病理圖文報告管理系統(tǒng)(同濟千屏影像公司)對survivin的表達進行定量分析，每張切片隨機選取5個完整而不重疊的高倍鏡視野(×400)，測定每個視野下陽性反應的平均光密度、陽性反應面積和所有細胞總面積，計算陽性面積率(陽性面積率=單位面積中陽性反應的總面積/單位面積中細胞的總面積×100%)。以每例5個視野的平均光密度、陽性面積率的平均值作為該例的測量值。

2.5 統(tǒng)計學處理

對各組免疫組織化學反應陽性顆粒的平均光密度、陽性面積率作單因素方差分析和SNKq檢驗，檢驗水準α為0.05。

2 結果

正常對照組心肌細胞胞漿內可見密集分布的棕黃色顆粒survivin呈陽性表達;腎性高血壓組心肌細胞胞漿內棕黃色顆粒較少，survivin表達弱;L精氨酸治療組心肌細胞胞漿內可見較多棕黃色顆粒，survivin呈陽性表達。腎性高血壓組與L精氨酸治療組之間survivin平均光密度及陽性面積率的差異有顯著性意義(P

3 討論

腎臟與高血壓息息相關，從發(fā)生機制上看，可以說一切高血壓的發(fā)生都有腎臟的參與，甚至是主要的參與因素。例如原發(fā)性高血壓時腎素血管緊張素醛固酮對血壓的調節(jié);再如胰島素抵抗綜合征所致的高血壓有腎小管對鈉的再吸收增加的參與等。腎血管及腎實質性病變是繼發(fā)性高血壓最重要的原因，及時發(fā)現和治療腎臟原發(fā)病是控制和根治高血壓的關鍵，而控制高血壓也是保護腎功能的重要措施之一。如何及時診斷和有效治療是臨床所關注的話題[5，6]。

一氧化氮(nitric oxide， NO)是近年來發(fā)現的一種主要由內皮細胞等合成，釋放的小分子生物活性介質，廣泛參與機體多種病理生理過程。研究發(fā)現，作為體內NO合成的唯一底物Larg在多種組織或器官I/R損傷中發(fā)揮重要的保護作用。深入研究LArg這一具有潛在重要前景的一氧化氮前體在治療肺動脈高壓中的作用與機制是當今該領域的重要課題。近年研究證實L-精氨酸是一種新型抗高血壓藥物，但其作用機制尚不清楚。L精氨酸降低血壓和抑制主動脈肥厚的機制可能為:①增強血管內皮細胞NOS的活性[7～9]，促進NO的合成與釋放，通過NO擴張血管以改善血壓和抑制血管平滑肌細胞增殖;②直接抑制血管平滑肌細胞增殖和血管壁間質膠原增生[10]，改善血管重塑;③通過調節(jié)神經體液因素而調節(jié)血壓和血管生長特性，如內皮素等。

細胞凋亡是基因調控下的細胞自殺行為，對維持內環(huán)境的穩(wěn)定具有至關重要的作用，在正常情況下凋亡可以消滅DNA受損的細胞，即有惡變潛能的細胞。而凋亡調控失調，可異常地延長細胞生存時間，促進有轉化作用的突變積累，并協(xié)助細胞逃避免疫系統(tǒng)的監(jiān)視作用而參與腫瘤的發(fā)生[11～13]。細胞凋亡過程受凋亡促進因子p53、Fas 等和凋亡抑制因子如bcl 、CAP 家族、Survivin 等的共同調節(jié)。研究表明，Survivin 是迄今發(fā)現最強的凋亡抑制因子。Survivin 以周期調節(jié)的方式表達于細胞周期的G2/M期，在有絲分裂早期，survivin 與有絲分裂紡錘體的微管有特異性的飽和反應，并受微管動力的調節(jié)。用微管抑制劑干預survivin 與微管之間的相互作用，可以導致survivin 抗凋亡活性的喪失以及caspase3 的激活，從而引起細胞凋亡[14～15]。survivin 部分地通過對紡錘體微管的作用調節(jié)細胞有絲分裂過程，進而發(fā)揮其抗凋亡活性。

本研究表明：survivin在L精氨酸治療組的表達高于腎性高血壓組，差異有顯著性(P

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放免法檢測胰島素分泌量。結果: 在大鼠β細胞素濃度為20～30 mg/L時， 大鼠胰腺干細胞轉分化為胰島樣細胞團的數量明顯高于對照組; 其胰島素分泌量明顯高于對照組(P

【關鍵詞】 β細胞素; 糖尿病 胰腺干細胞

胰島移植是治療糖尿病的一個熱點， 但供體的缺乏和存在免疫排斥反應限制了其應用。胰腺干細胞能定向分化成胰島細胞， 這為胰島移植提供了新的材料來源［1］。細胞生長因子在干細胞的發(fā)育和分化中發(fā)揮了重要作用。研究表明， β細胞素（betacellulin， BTC）屬于表皮細

胞生長因子家族中的一個成員， 具有多種生物學功能， 胰腺BTC mRNA的高水平表達， 提示BTC可能在胰腺組織的發(fā)育中發(fā)揮重要的生理作用［2， 3］。本研究中通過建立穩(wěn)定的胰腺干細胞體外培養(yǎng)方法， 將β細胞素用于胰腺干細胞的體外培養(yǎng)， 觀察其是否能促進胰腺干細胞轉分化為成熟的胰島， 為克服胰島移植時的供體短缺提供新的胰島來源。

1 材料和方法

1.1 材料

SD大鼠（體質量250 g， 雌雄不限， 飼養(yǎng)于清潔級動物房自由飲水和進食， 手術前1 d禁飲食）由第四軍醫(yī)大學動物中心提供， Ⅴ型膠原酶、 Histopaque(1.119 kg/L)、Histopaque(1.098)(kg/L)、 Histopaque(1.077 kg/L)、 堿性成纖維細胞生長因子2(basic fibroblast growth factor 2， bFGF2)、 角朊細胞生長因子(keratinocyte growth factor， KGF)、 ITS(insulintransferin　selenium)購自Sigma公司; 牛血清白蛋白(BSA) 購自杭州四季青生物制品公司; 雙硫腙（dithizone， DTZ）、 二甲基亞砜（DMSO）、 煙堿購

于華美公司; 兔抗小鼠的PDX1和CK19抗體購自北京中山生物工程有限公司; 免疫組化SP檢測試劑盒購自福州邁新生物技術開發(fā)有限公司; CMRL1066、 DMEM/F12 購于Gibco公司; 胰島素放射免疫分析試劑盒購于北京北方生物技術研究所; 大鼠β細胞素由本研究室采用基因工程方法獲得［4］。

1.2 方法

1.2.1 大鼠胰腺干細胞的分離、 培養(yǎng)

采用宋振順等［5］的方法， 首先以Ⅴ型膠原酶消化成年SD大鼠胰腺組織， 然后采用非連續(xù)密度梯度離

心法純化消化后的胰腺細胞， 去除胰島細胞后， 收集外分泌部細胞進行培養(yǎng)。所獲的細胞培養(yǎng)在含100 mL/L胎牛血清的CMRL1066培養(yǎng)液中， 其中添加100 U/mL青霉素、 100 g/L鏈霉素、 500 μg/L二性霉素B。第3天將培養(yǎng)液改為DMEM/F12， 其中加入ITS（5 mU/L胰島素+5 mg/L轉鐵蛋白+5 mg/L硒）500 μg/L二性霉素B， 2 g/L牛血清白蛋白、 10 mmol /L煙堿， 0.01 ng/L KGF等。此后每2～3 d換液1次。于相差顯微鏡下觀察細胞生長狀況和克隆形成情況。

1.2.2 胰腺干細胞免疫組織化學染色

分別取培養(yǎng)3、 7、 14 d后的細胞爬片， 0.4 g/L多聚甲醛(PFA)固定后， PBS緩沖液沖洗玻片， 分別與兔抗小鼠PDX1、 CK19 抗體4℃反應過夜， 二抗及呈色反應參照SP試劑盒說明。二氨基聯苯胺(DAB)顯色， 顯微鏡觀察， 自來水沖洗， 蘇木精復染， 中性樹膠封固。陰性對照用PBS代替一抗。

1.2.3 雙硫腙染色與計數

雙硫腙(DTZ)為螯合劑， 可與鉛、 銅、 鋅等螯合， 人和動物（豚鼠除外）的胰島β細胞因含有鋅， 雙硫腙染色呈猩紅色， 其他胰島細胞不著色。配制及染色方法: 用二甲基亞砜（DMSO）配制: DTZ 10 mg溶于10 mL DMSO， 用Hanks（pH7.8）1∶100稀釋， 0.22 μm濾膜過濾， DTZ與胰腺干細胞培養(yǎng)后轉分化形成的克隆混合， 室溫5～10 min后做鏡檢。按胰島的直徑>50 μm計數染色的胰島樣細胞團，

1.2.4 胰島素檢測

胰腺干細胞轉分化后形成的胰島克隆對葡萄糖刺激有胰島素分泌反應。顯微鏡下挑取100個胰島樣細胞團克隆， 培養(yǎng)于24孔培養(yǎng)板， 先用含低糖（5.5 mmol/L）的DMEM/F12培養(yǎng)液在37℃下孵育1 h后， 更換為含高糖（16.7 mmol/L）加煙堿（10 mmol/L）的DMEM/F12培養(yǎng)液在37℃下孵育2 h后， 取培養(yǎng)液上清， 采用放免法測定胰島素含量。

1.2.5 實驗分組

按照實驗方法1.2.1中胰腺干細胞的培養(yǎng)方法培養(yǎng)大鼠胰腺干細胞， 并將其設為正常對照組， 各實驗組中分別加入不同濃度的大鼠β細胞素， 依次為10、 20、 30、 40、 50 mg/L， 共設立5個實驗組。

1.2.6 統(tǒng)計學處理

采用Student t檢驗方法， 應用SPSS10.0統(tǒng)計軟件完成統(tǒng)計學分析。

2 結果

2.1 成人胰腺導管上皮細胞光鏡下形態(tài)學變化

收獲的非胰島細胞于24～48 h內部分黏著于培養(yǎng)瓶底。在第1～3天換液時， 大量漂浮于培養(yǎng)液中的外分泌細胞和胰島被棄除。培養(yǎng)5 d內， 單個貼壁細胞迅速擴增為鵝卵石樣小細胞片進而分裂增殖成單層細胞。培養(yǎng)第3天改用無血清培養(yǎng)液及加入霍亂毒素， 可明顯地促進導管上皮細胞的生長和抑制成纖維細胞的污染。細胞培養(yǎng)第7天胰島樣細胞芽團開始從細胞片或單層細胞的中央或邊緣出現， 同時鵝卵石樣細胞片迅速擴大。此后大量胰島樣細胞芽團和囊狀細胞團出現。雙硫腙染色呈弱陽性。第21～27天， 大量較成熟的胰島樣結構出現，雙硫腙染色強陽性（圖1）。

2.2 免疫組織化學

（1）CK19染色: 細胞培養(yǎng)第1天， 4孔板中的部分細胞呈CK19抗體染色強陽性。此時的細胞多為貼壁的單個或小細胞片， 亦可見較多陰性反應的細胞碎片。培養(yǎng)3 d后， 細胞片不斷擴大， 第7天起， 可見胰島樣細胞芽團出現并逐漸增多， 絕大多數細胞集落和胰島樣細胞芽團均為CK19強陽性（圖2）。（2）PDX1染色: 培養(yǎng)第1天， 4孔玻板中的細胞大部呈PDX1抗體染色陽性。但在同一細胞片中細胞染色程度不一， 部分呈強陽性， 部分呈弱陽性， 少數細胞為陰性。第7天起， 可見胰島樣細胞芽團逐漸增多; 第11～27天， 胰島樣細胞芽團不斷增大， PDX1抗體染色呈強陽性(圖3)。

2.3 BTC對胰腺干細胞轉分化為胰島樣細胞團的影響

在正常對照組中， 胰島克隆為（139±8.5）個/g胰腺， 各實驗組培養(yǎng)液中加入不同濃度的大鼠β細胞素后， 胰島克隆的數量明顯增加， 在大鼠β細胞素的濃度為20～30 mg/L時， 培養(yǎng)液中胰島樣細胞團克隆的數量增加最為明顯

(P

2.4 胰島素分泌量的檢測

各實驗組分別挑取100個胰島樣細胞團（直徑＞50 μm）， 培養(yǎng)于24孔培養(yǎng)板中， 胰島素分泌試驗結果表明， 在正常對照組中， 培養(yǎng)液上清中胰島素含量為（3.0±0.4）μU/100胰島。各實驗組培養(yǎng)液中加入不同濃度的大鼠β細胞素后， 培養(yǎng)液中胰島素的分泌量也有明顯增加， 在大鼠β細胞素的濃度為20～30 mg/L時， 培養(yǎng)液中胰島素的分泌量增加最為明顯(P

3 討論

由于胰島素產生細胞的缺陷或缺乏導致的Ⅰ型糖尿病不僅對患者及其親屬， 而且對社會均帶來了嚴重的負擔。開發(fā)胰島素產生細胞新的來源諸如豬的胰腺、 人體胰腺導管上皮細胞、 胎兒胰腺干細胞和胚胎干細胞成為目前研究的熱點。其中最有前景的是由人胰腺導管上皮細胞轉

分化為胰島β細胞。

本實驗觀察到胰腺導管上皮細胞在培養(yǎng)第1天， 絕大多數貼壁生長的細胞為單個細胞或很小的細胞團。這些單個細胞和小細胞片在7 d 內迅速生長擴增為鵝卵石樣細胞片和大面積單層細胞片。胰島樣細胞芽團于培養(yǎng)第7天出現， 部分細胞PDX1 的表達及CK19 染色陽性從培養(yǎng)

第1天即開始。PDX1基因是一種在胰島細胞發(fā)育、成熟過程中有高表達的基因， 而CK19是胰腺導管上皮細胞向干細胞轉化的標志， 部分細胞PDX1的表達及CK19 染色陽性說明培養(yǎng)的細胞自第一天起即開始轉分化，這與Gmyr等［6］所報告的結果相似。

近年的研究表明， 一種肽類表皮細胞生長因子β細胞素（BTC）在活體動物體內能有效的促進糖尿病鼠及90%胰腺切除鼠胰島細胞的再生和成熟［7］， 將大鼠胰腺切除90%后， 立即給大鼠尾靜脈注射BTC（0.5 μg/g體質量）， 10 d后大鼠糖尿病狀態(tài)有所緩解， BTC治療組大鼠血

糖水平顯著低于對照組， 而血漿胰島素水平明顯高于非治療組， 持續(xù)時間長達4周， 治療30 d后病理學檢查證實BTC組大鼠胰島β細胞團較對照組的大， 胰島樣細胞團的數目明顯增多， 糖耐量試驗表明BTC治療的大鼠對糖刺激有很好的反應性［8］; 用鏈脲霉素制成的糖尿病小鼠注射BTC

后， 也取得了同樣的效果［9］， Cho等［10］研究發(fā)現， BTC能促進人類胚胎干細胞向胰腺β細胞的分化由此可以推斷， BTC可能促進了β細胞的增殖或者是促進了胰腺干細胞增殖分化為β細胞， 分泌胰島素達到降低血糖的作用。

本研究中我們首先按照宋振順等的胰腺干細胞培養(yǎng)方法培養(yǎng)出大鼠胰腺干細胞， 并對其轉分化為胰島的情況做了初步研究。然后以該培養(yǎng)條件為對照， 在培養(yǎng)液中加入不同濃度的大鼠BTC， 結果發(fā)現， 在20～30 mg/L的條件下大鼠β細胞素能有效促進胰腺干細胞的增殖， 促進胰腺干細胞轉分化為胰島樣細胞， 為進一步研究糖尿病疾病的病因， 發(fā)病機制， 預防及治療等提供了一定的實驗依據。在本研究中， 當進一步增加β細胞素的劑量后， 胰腺干細胞轉分化為胰島樣細胞團受抑制的原因， 我們認為是由于本實驗室在進行β細胞素的分子克隆中， 我們的蛋白質純化和復性工藝存在局限性， 因此， β細胞素的制劑中可能存在較多的無機鹽或其他雜質， 當增加β細胞素的劑量后， 可能對胰腺干細胞產生毒性作用， 在今后的工作中需要進一步改善蛋白質純化和復性工藝， 提高β細胞素的純度。關于β細胞素在體外促進胰腺干細胞轉分化為胰島樣細胞團的分子機制， 目前尚不明確， 值得進一步研究。

參考文獻

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［7］Li L， Seno M， Yamada H， et al. Promotion of betacell regeneration by betacellulin in ninety percentpancreatectomized rats［J］. Endocrinology， 2001， 142(12): 5379-5385.

篇4

技術，從誕生之初的匠人之術，到今日改變世界的決定力量，歲月似乎讓技術進發(fā)出更多活力?；仡?006年，信息技術發(fā)展依然高歌猛進，技術改變生活，已經毋庸置疑。然而你是否感受到了，我們已經置身于信息技術構造出的“第四世界”?

技術哲學家波普爾曾提出“三個世界”理論，分別指：物質的自然界、主觀的精神世界、客觀知識世界。而所謂的“第四世界”則是指20世紀70年代后，人類借助電腦網絡、電子通信、虛擬技術和豐富的想象力將光、電、色、能、數字與信息集于一體，對自然界和人類生活模擬縮合，構建起的一個新天地。

IT精英構造了“第四世界”，卻很少注意到它的存在。就讓我們駐足2007歲首，在瑞雪中靜心體味，信息技術創(chuàng)造世界的魔力……

瞬息萬變，技術超越幻想

多核技術：為你的電腦提速降溫

計算機的發(fā)明是構建“第四世界”中的第一塊磚，而今的計算機微處理技術發(fā)展速度超乎想象。迅馳CPU的宣傳廣告余音未了，雙核電腦已經批量生產，多內核技術似乎瞬間從新鮮走向成熟。

多核技術，即在一個處理芯片內集成多個完整的計算引擎――內核。因為實驗中發(fā)現，如果提高單核芯片的速度會產生過多熱量，若按照以往產品中那種速率，處理器的溫度很快會超過太陽表面溫度，而且無法帶來相應的性能改善。即便是沒有熱量問題，其性價比也令人難以接受，速度稍快的處理器價格要高很多。多核技術能夠使服務器并行處理任務，并且能夠在更纖巧的外形中融入更強大的處理性能。

速度。準確地說，與單核處理器相比，具有兩個以上內核的多核處理器，其速度并不是前者速度的兩倍，但接近兩倍。根據測試顯示，增加一個處理器后，處理速度可增加高達93％。如果粗略計算，每增加一個處理器，實際上可以認為速度增加了一倍。

價格。無論是購買成本，還是管理費用，多核技術處理器都比同等速度的單核處理器價格低廉。如果未來多核技術成為服務器和臺式機的主導技術，必定大大有利于IT技術和網絡技術發(fā)展。多核技術也改變了軟件廠商定價模式，如：IBM將根據CPU的性能，確定軟件中間件產品銷售價格，從而改變傳統(tǒng)的按照CPU數量確定軟件價格的模式。

操作系統(tǒng)。雖然多核是一項新技術，但是操作系統(tǒng)對于多核的支持卻很容易解決，因為多核和操作系統(tǒng)沒有特別聯系。只要操作系統(tǒng)支持多任務操作，那么多核就能發(fā)揮作用。平時大家一邊下載東西，一邊看電影就是一種多任務處理，日常用的操作系統(tǒng)都是支持多任務的。Windows、UNIX、Linux操作系統(tǒng)的最新版本，都支持多處理器，并將多核系統(tǒng)作為多處理器系統(tǒng)處理。

業(yè)界。AMD皓龍?zhí)幚砥鞯氖袌龇蓊~在持續(xù)增長，合作伙伴更加廣泛。2006年初AMD與清華同方合作，先后推出7款新品，8月IBM擴展其AMD平臺產品線，并推出5款新品。隨后AMD推出了皓龍的Socket F升級版，并支持虛擬化技術。

英特爾在2006年先后推出了6大系列二十多款處理器，如：Bensly平臺和至強5000、酷睿架構和至強5100、雙核安騰9000、四核至強5300等。除了采用更先進的酷睿微處理器架構外，英特爾在產品和技術創(chuàng)新方面走到了AMD的前面，如率先支持虛擬化、創(chuàng)新服務器平臺整體架構、率先推出四核芯片等。

生物識別技術：不記密碼，一路暢通

我們不記密碼，不帶鑰匙和身份證可不可以一路暢通?生物識別技術讓“第四世界”成為一個簡單、自由的世界，卸掉技術的負贅，回歸人性的自然。

信息技術和生物技術兩個研究領域相結合，產生了生物識別技術。通過計算機與光學、聲學、生物傳感器和生物統(tǒng)計學原理等高技術手段密切結合，利用人體固有的生理特性，如臉象、指紋、虹膜等來進行個人身份的鑒定。生物識別技術可以減少、消除身份假冒，確認真實身份；取代身份人工認證，降低管理成本；方便使用者，減少、消除使用卡、鑰匙或者密碼等的麻煩。

提起生物特征，大家常常會想到指紋，其實指紋識別技術只是生物識別技術中的一種。由于其技術的穩(wěn)定性在生物特征領域一直是“熱門技術”。之前大家不大關注的生物特征如虹膜、語音、步態(tài)等現在又有了重大的技術突破。研發(fā)掌型技術、靜脈紋技術、虹膜技術的廠商，2006年陸續(xù)推出了自己的最新產品，在手機等商業(yè)應用中，這些產品的高識別率受到眾多使用者的歡迎。按照目前的發(fā)展趨勢，針對大規(guī)模人群的身份鑒別技術，政府和廠商也會加大投資規(guī)模進行研發(fā)，比如機場通關、車站碼頭等場所。生物識別技術會顯示出更多優(yōu)勢。

人臉識別技術。人臉識別技術擁有非侵犯性、可接受性等眾多優(yōu)勢，近幾年來一直是世界上生物識別公司及科研院所開發(fā)的熱點。人臉識別技術，通過對人臉特征之間的關系來進行識別。例如，眼睛，鼻子和嘴的位置以及它們之間的相對位置被記錄下來然后形成模板，進行識別。目前，用于捕捉面部圖像的兩項技術是：視頻技術和熱成像技術。

人臉識別技術在視頻技術方面發(fā)展顯著。2006年未，在清華大學積極支持下，北京海鑫科金信息技術有限公司完成了迄今為止國際上首次500萬規(guī)模的人臉識別測試，測試表明：該人臉識別核心算法，對于500萬規(guī)模的大型人臉數據庫，在年齡、光照、表情和裝飾物等變化的困難條件下仍具有很高的查詢精度，準確性與國際許多著名算法100萬人臉庫甚至50萬人臉庫下的準確性相當，處于國際領先水平，并達到了實用要求。

指紋識別技術。依靠每個人皮膚紋路各不相同并且終生不變，驗證其真實身份。目前，指紋識別主要應用在考勤、門禁、保險箱柜等領域。相信隨著指紋識別技術的完善，還會廣泛地應用在身份證、汽車、家居等更多的領域。

據預測，2006～2007年會是生物識別市場的爆發(fā)期。2005年全球生物識別市場的規(guī)模已經達到22億美元，年增長率在80％以上。將來的增長速度甚至可能遠高于這一數字。指紋識別技術的巨大市場前景，將對國內外相關產業(yè)產生巨大的影響。未來5年，我國將有近百億元的市場等待著企業(yè)去開拓。較小的公司將面臨新進入的傳統(tǒng)行業(yè)大公司的無情競爭。當然，也不排除部分具有核心競爭力的公司以“快魚吃慢魚”的方式成長為新興的大公司。“大魚”與“快魚”并存，這也是每一個新興市場的必然結果。而競爭的結果將會形成一個新興的大產業(yè)。

虹膜識別技術。虹膜的高度獨特性、穩(wěn)定性及不可更改的特點，是虹膜可用作身份鑒別的物質基礎。人到兩歲左右，虹膜發(fā)育就基本上進入了相對穩(wěn)定的時期。除非身體重大的創(chuàng)傷造成虹膜外觀上的改變外，虹膜可以保持終身不變。虹膜識別技術與相應的算法結合后，可以到達十分優(yōu)異的準確度。虹膜的定位可在1秒鐘之內完成，產生虹膜代碼也僅需1秒鐘，數據庫的檢索時間也相當快。

目前，國際上虹膜識別技術的開發(fā)已經走出實驗室進入市場。美國IriScan公司研制出的虹膜識別系統(tǒng)，現已在德克薩斯州聯合銀行的三個營業(yè)部內試運行。在該取款機上取錢時，一臺攝像機首先對用戶的眼睛進行掃描，然后將掃描圖像轉化成數字信息與數據庫中的資料匹配，就能鑒別用戶身份的真實性。

多生物特征融合技術。由于各種生物特征的識別方式都有一定的適用范圍，單一的生物特征識別技術的局限性，在實際應用中存在很多問題。如有些人的指紋無法提取特征，患白內障的人眼部結構會發(fā)生變化等等，迄今為止，還沒有一個單生物特征能達到完美無錯的要求。多生物特征認證技術利用了多個生物特征，結合數據融合技術，不僅可以提高識別的準確性，而且可以擴大系統(tǒng)覆蓋的范圍，降低系統(tǒng)的風險，使之更接近實用。

國際上多生物特征識別技術的研究，已經初具成效。如指紋識別技術和人臉識別技術相結合的識別系統(tǒng)，已在大規(guī)模人群上進行測試，取得令人滿意的效果。多生物特征融合識別技術，近年來已成為生物特征識別技術研究領域的一個熱點，也將成為未來生物識別技術領域的發(fā)展趨勢。

有機技術：開創(chuàng)“柔軟時代”

你能想象把電視屏幕折疊起來收入行囊，將手機像紙一樣卷起來裝入口袋?近年來，有機技術的迅速發(fā)展，已經讓想象成為現實，但這些技術何時走向產業(yè)化?2007年，讓我們一起展望即將到來的“柔軟時代”。

有機發(fā)光顯示(OLED)技術

熒光顯示器屏幕閃爍嚴重，輻射強，體積大；液晶顯示視角小、響應速度慢、成本高、亮度低、不適合在低溫下使用。這兩種傳統(tǒng)顯示技術各有缺陷，OLED技術則具有獨特優(yōu)勢，它是一種全新的顯示技術，這種有機發(fā)光顯示器不需要背景光源，自己發(fā)光，因此使用的材料更少，占用的空間更小，能量利用率更高。OLED包括基板、陽極、有機材料、陰極，其中基板可以是玻璃、塑料、金屬薄膜甚至是畫布和紙張；電極為金屬、金屬氧化物等；有機材料可以是小分子材料和聚合物材料。

OLED以其獨有的優(yōu)勢為開辟“柔軟時代”帶來極大希望。但目前世界上只有美國的UDC、日本的東北先鋒等為數不多的研發(fā)機構或公司推出了柔軟OLED樣品。大尺寸技術是全球研究開發(fā)的又一熱點，是OLED能否用于電視機的關鍵技術。制約其發(fā)展的關鍵技術是驅動IC(集成電路)和面板制備技術。目前還沒有很適合大尺寸OLED驅動的IC，而且大尺寸面板生產工藝尚不成熟。盡管多家企業(yè)已經推出大尺寸的OLED樣機，但距離批量生產還有很長的距離。

在我國，未來一段時期內，OLED廠商間的產品規(guī)模和成本競爭不會太明顯，而是處在共同開拓市場的階段，市場上主要表現為OLED與LCD等傳統(tǒng)顯示器之間的競爭。OLED廠商和研究單位直接的競爭，主要表現在知識產權的布局、新材料、新器件結構、新工藝等方面。

最輕盈的顯示器。用幾十納米后的有機材料作為發(fā)光層，再加上各類可彎曲的塑料或薄膜感光基板材料，制作而成的顯示器一定是世界上最輕薄的顯示器。可以預見過不了多久，電視就能像窗簾一樣掛在墻上，隨意卷起放下，MP3、照相機、手機等數碼產品也可以任意彎曲折疊。

最“結實”的顯示器。OLED具有全固態(tài)特性，無真空腔、無液態(tài)成分。因此它的機械性能好，抗震性強，溫度適應能-力也十分了得，就算在－40℃～－80℃范圍內也可以正常工作，因此在軍事、科學探險、航天領域也將大有作為。

最“節(jié)省”的顯示器。具有低壓驅動和低功耗特性，是OLED的特性?？梢杂?0V以下電壓驅動，比液晶顯示器更加省電。OLED技術的構成簡單，無需背光單元，基板選擇面廣，材料和工藝方面的要求比液晶技術低1／3。

有機薄膜晶體管(OTFT)

傳統(tǒng)的無機晶體管，是利用金屬氧化物半導體(MOS)式的場效應管，其半導體材料一般為無機硅。而有機薄膜晶體管(OTFT)則采用有機半導體材料取代MOS中的無機半導體材料。

與MOS晶體管相比，OTFT具有其獨特的優(yōu)勢：有機薄膜的成膜技術，種類更多更新，如噴墨打印等，從而使制作工藝簡單、多樣、成本低；以有機聚合物制成的晶體管，其電性能可通過對有機分子結構進行適當的修飾而得到滿意的結果；有機物易于獲得，有機場效應管的制作工藝也更為簡單，因而能有效地降低成本；有機材料制備的所謂“全有機”晶體管具有更好的柔韌性，器件的尺寸能做得更小，集成程度高，質量輕，攜帶方便。

節(jié)約資源的電子紙。電子紙具有紙的可讀性、可書寫性和柔韌性，但并不需要砍伐樹木破壞環(huán)境。電子紙是一種用電場驅動的顯示裝置，它用于顯示的材料主要是“電子墨”和“微膠囊”。這種顯示器的驅動不是堅硬的無機薄膜晶體，而是OTFT，在制作過程中使用印刷等方式制作電路。

荷蘭飛利浦電子公司分別利用美國E-Ink公司的微膠囊型電泳顯示屏，及美國SiPix公司的MicroCup型電泳顯示器，研制成功兩種卷軸型電子紙。卷軸型電子紙樣品由OTFT所在的塑料底板與電泳顯示屏構成，可以一層一層卷成半徑2cm以下的圓筒。索尼公司推出的電子書籍就使用了E-lnk公司開發(fā)的電子紙技術。此外，日本普利斯通公司和九州大學也在會上宣布開發(fā)出了以并五苯為基礎的電子紙。

機器人的“皮膚”。OTFT的又一個奇特應用是在機器人領域，在日本東京大學生產技術研究所的試驗中，科學家首先制作出約10cm見方的一個塑料薄膜底板，其上有1000個左右的開關用有機晶體管組成有機晶體管陣列，再在晶體管上涂上一層具有感覺作用的感壓橡膠，并將晶體管相互連接起來，產生出一塊有1000個痛點的人造皮膚。OTFT不僅可以用來制造電子人工皮膚，用它制造出來的人造肌肉也可以通過電化學方法進行控制，使之膨脹和收縮。利用這種技術工藝，科學家能制造出非常類似人類的機器人的肢體，機器人也將不再只能生硬地完成程序指令。而是可以更加靈活地做出各種復雜的動作，這讓我們離走進“機器人”世界的幻想更近了一步。

風起云涌，互聯網革命將至

SOA：不可抗拒的趨勢

SOA(Service Oriented Architecture，面向服務的架構)，軟件工程領域的專有名詞，但在2006年格外火爆，這種架構并不能保治百病，但為什么如此大紅大紫?很簡單，因為Internet。

SOA是Gartner在1996年提出的，并預計到2008年，SOA將成為占有絕對優(yōu)勢的軟件工程實踐方法。SOA不是一種語言，也不是一種具體的技術，而是一種軟件系統(tǒng)架構，它給出在特定環(huán)境下采用的一種架構，更像一種模式。因此它與很多已有的軟件技術，比如面向對象技術，是互補的而非互斥的。SOA最主要的應用在于，解決在Internet環(huán)境下的不同商業(yè)應用之間的業(yè)務集成問題。

SOA基本特征

獨立的功能實體。任何企圖通過Internet進行控制的結構，都會面臨嚴重的穩(wěn)定性問題，因為在Internet使用環(huán)境中，任何訪問請求都有可能出錯。SOA非常強調架構中提供服務的功能實體的完全獨立自主的能力。

大數據量低頻率訪問。對于傳統(tǒng)的分布式計算模型而言，他們的服務提供都是通過函數調用的方式進行的。在Intranet的環(huán)境下，這些調用給系統(tǒng)帶來的影響都可以忽略不計，但是在Internet環(huán)境下，這些因素往往是決定整個系統(tǒng)是否能正常工作的一個關鍵決定因素。因此SOA系統(tǒng)采用大數據量的方式一次性進行信息交換。

基于文本的消息傳遞。由于Internet中大量異構系統(tǒng)的存在，決定了SOA系統(tǒng)必須采用基于文本而非二進制的消息傳遞方式。由于基于文本的消息本身是不包含任何處理邏輯和數據類型的，因此服務間只傳遞文本，對數據的處理依賴于接收端的方式，可以幫忙繞過兼容性這個大泥坑。

SOA市場現狀

SOA廠商產品的鞏固：盡管前五年，SOA是作為主要的市場推動力出現的，但它主要是被使用單點解決方案的廠商所采用。最近的一年里，隨著SOA領域大型平臺產品的發(fā)展，使得SOA的采用更為成熟。那些曾經填補大廠商產品線空白的小廠商現在大都是這些大廠商產品線的一部分。

SOA交易規(guī)模劇增：過去一年中，SOA交易已經增加了1500萬個相對短期的項目。除此之外，公共部門已經對SOA做出重要的長期許諾――SOA將作為首選架構。因此，無論對于私企或者是公共部門而言，SOA都不再是心血來潮了。

SOA實現程度提高：公司以往僅僅是簡單的使用Web服務，而現在，公司注重的是更加復雜的服務以及SOA在安全、管理、可靠性、質量、治理、過程驅動組成以及意義整合方面的特性。如此一來，我們可以很清楚地看到，SOA不再是孤立的、概念驗證或者是小型實驗概念，SOA已經成為公司的關鍵任務和長期工作的核心。

SOA發(fā)展預測：用戶目標更明確。市場需求更實際

SOA已經成為公認的IT基礎架構發(fā)展趨勢。通過實施SOA，企業(yè)能夠實現IT與業(yè)務的緊密結合，從而快速響應外部變化，實現創(chuàng)新和轉型。JBM商業(yè)價值研究院《SOA的商業(yè)價值》顯示：目前，約有97％的客戶認為SOA項目可以降低成本和提高收益。在初期項目完成后，約有51％的客戶看到了SOA所帶來的收入增長。

在SOA具有潛力的發(fā)展趨勢背后，其普遍過熱期即將結束。用戶們開始思考，如果他們采用SOA，實際的目的到底是什么。用戶開始從最初的規(guī)劃中清醒，他們開始注重實際項目。面對企業(yè)架構資源要求的顯著增長，現在，SOA成功的關鍵問題不再是它的商業(yè)意義、工具可用性或者是標準成熟度，而是是否有足夠的資源和人員來幫助加快SOA解決方案的實施。這一需求表明，對具備SOA技能的人員的需求已經超過了目前的市場供給，因此，市場將迅速轉移以滿足這一需求。這也為IT從業(yè)人員提供了更多的就業(yè)機會和發(fā)展空間。

鏈接

IBM

“SOA相當于隨需應變的DNA。”IBM公司WebSphere軟件副總裁桑蒂?卡特(Sandy Carter)在接受專訪時如此評價。IBM公司基于SOA理念提出了“整合”戰(zhàn)略，希望通過建立基于開放標準的、統(tǒng)一的、高效的、易于管理的IT基礎平臺。通過SOA與Workplace客戶端技術(WCT)，實現企業(yè)IT前臺用戶端、后臺服務器的整合。從而靈活地配制企業(yè)的內外部IT資源。微軟

“轉向SOA已經是不可抗拒的趨勢?！蔽④浌靖呒壐笨偛冒＠锟?魯德這樣表態(tài)。微軟已經推出了代號為Indigo的技術，這項技術為合作伙伴建立新一代連接系統(tǒng)SOA鋪平了道路。Indigo既是．Net Framework 2．0的擴展，也是微軟公司推進SOA的最新舉措，更是對競爭對手所提供的SOA方案的有力回應。

服務器虛擬化：更少的成本，更高的效率

虛擬的網絡世界由服務器為我們建構，而今虛擬技術使服務器將不再成為網站中的大筆投資，“虛擬的虛擬”就是我們即將面對的真實的“第四世界”。

服務器虛擬化，是指通過將服務器資源分配到多個虛擬機，虛擬化支持不同的應用及不同操作系統(tǒng)，在同一企業(yè)級服務器上同時運行。每個虛擬機就像一立的服務器，但實際上在同一物理服務器內運行。在一臺服務器上運行多個應用能夠提高服務器效率，并減少需要管理和維護的服務器數量。

服務器虛擬化的價值體現

降低成本。通過服務器整合的方法，減少服務器的數量，降低硬件采購成本；簡化服務器的部署、管理和維護工作，降低管理費用。

提高效率。提高服務器資源的利用率，提高服務器計算能力；通過動態(tài)資源配置提高IT對業(yè)務的靈活適應力。

提高可用性。具有透明負載均衡、動態(tài)遷移、故障自動隔離、系統(tǒng)自動重構的高可靠服務器應用環(huán)境；支持異構操作系統(tǒng)的整合，支持老應用的持續(xù)運行；在不中斷用戶工作的情況下進行系統(tǒng)更新；支持快速轉移和復制虛擬服務器，提供一種簡單便捷的災難恢復解決方案。

虛擬化對硬件廠商的影響

現在，越來越多的公司意識到，服務器優(yōu)化和合并大有益處，可以發(fā)揮硬件投資的全部潛力。加拿大市場調查公司Info-Tech Research預計，到明年年底，服務器銷售收入將開始下降，因為即使銷售計算能力較高的服務器可以獲得較高的利潤，也補償不了多種服務器銷售收入的下降。對于服務器硬件提供商來說，面對虛擬化的現實，必須提上日程。Info-Tech最近的一份研究報告顯示，如果一個公司有60臺分散的物理服務器可以實施虛擬化，那么最終可以只用兩臺運行10個虛擬服務器的多處理器服務器就夠了。而且，每個虛擬服務器的處理能力和存儲容量都可以根據需要提高或降低。但服務器虛擬化真的要走向流行，還是面臨硬件層面的支持、用戶的認知和軟件應用和系統(tǒng)管理的問題。硬件廠商真正面對收入下降的事實，只是時間問題。

服務器虛擬化發(fā)展前景

進入2006年以來，服務器虛擬化技術的隊伍大大擴充了，從處理器層面的AMD和Intel到操作系統(tǒng)層面的微軟的加入，從數量眾多的第三方軟件廠商的涌現到服務器系統(tǒng)廠商的高調，我們看到一個趨于完整的服務器虛擬化技術生態(tài)系統(tǒng)正在逐漸形成。根據Gartner的預測，到2008年，那些沒有采用虛擬技術的企業(yè)將在IA服務器上多支出25％的費用，而在RISC服務器上的額外支出也將高達15％。

虛擬化技術前景廣闊，業(yè)界各巨頭紛紛推出了相應戰(zhàn)略。英特爾的虛擬化技術，主要是通過硬件輔助虛擬化。近幾年IA服務器技術發(fā)展，主要是以軟件方式。英特爾通過硬件輔助技術，現在可以支持32位和64位OS(操作系統(tǒng))同時運行的系統(tǒng)，這是純軟件沒辦法支持。硬件輔助的虛擬化

帶來的好處是，有一些工作由硬件完成，這樣會使VMM本身做得更小、更簡單、更可靠。英特爾的虛擬化技術是平臺技術的一部分，是一個長期的戰(zhàn)略。2007年還會有更多的虛擬化技術出現，比如I／O的虛擬化。

惠普相關負責人認為，惠普在整個動成長企業(yè)策略(動成長企業(yè)，指的是那些能隨著經營活動的不斷變化實時調整經營策略的企業(yè))當中，虛擬化技術是很重要的。事實上，在動成長企業(yè)架構當中有很重要的三個標準：標準化、虛擬化、自動化。惠普在虛擬服務器環(huán)境增加了很多的功能，直接可以讓合作伙伴的應用滲入到虛擬化環(huán)境當中。

IBM System策略后，IBM System z9、虛擬引擎2．0和Bladeorg協(xié)作組織等戰(zhàn)略將相繼推出，虛擬技術、開放標準和加密技術等新的應用將把不同的IT系統(tǒng)連接起來，從而支持企業(yè)內部的信息實時共享和不同行業(yè)問的企業(yè)進行無縫協(xié)作。全新IBMSystemz9和lBM eServer系統(tǒng)，將包括不同的虛擬引擎組建模塊，比如動態(tài)分區(qū)、負載管理功能，通過連接這些組建模塊可以創(chuàng)建一個覆蓋整個企業(yè)的“虛擬網絡”。

網格：掀起Internet新浪潮

互聯網下一次浪潮的實質，就是要將萬維網(World wide Web)升華為網格(Great Global Grid)，GGG代替WWW的腳步正在步步緊逼。

網格是伴隨著互聯網技術迅速發(fā)展起來的，最初是專門針對復雜科學計算應用的一種新型計算模式。這種計算模式是把整個網絡整合成一臺巨大的超級計算機。隨著網格技術的發(fā)展和應用的擴展，網格逐步進入到商業(yè)使用中。網格將成為具有高性能處理、海量數據存儲和大量儀器設備等特征的，21世紀人類社會的信息處理基礎設施。網格技術的應用將成為Internet的下一個浪潮。

網格的應用需求

科學研究。大科學時代的虛擬實驗室?，F代科學研究的問題空前復雜化，進入了大科學時代?！翱茖W研究的信息化”，它以新一代互聯網技術和網格計算技術為基礎，通過Internet聯合組成一個共同的虛擬研究團隊，共享資源和成果，協(xié)同工作共同完成大型現代科學研究。

如美國國家科學基金會正在建立的“分布式兆兆級網格(TeraGrid)”，利用網格技術將伊利諾州立大學超級計算中心、圣地亞哥大學超級計算中心、阿貢國家試驗室和加州理工學院計算中心連接起來，形成一個處理能力約為每秒13．5萬億次浮點操作，存儲容量接近700兆兆字節(jié)的“巨無霸”計算中心，以供許多領域的研究機構使用。

電子商務，共享資源，消除“信息孤島”。通過應用網格技術，用戶能將分散的功能整合起來，將企業(yè)的各種應用系統(tǒng)加以集成，創(chuàng)建一個單一的系統(tǒng)。最終實現跨企業(yè)、行業(yè)或工作組的虛擬共享、管理和設備訪問，動態(tài)地管理網絡上的資源、服務和應用，使企業(yè)能夠共享資源，從而消除企業(yè)信息化中存在的“信息孤島”。

電子政務，跨領域、跨區(qū)域、跨企業(yè)。國家電子政務應用的目標是建立跨領域、跨區(qū)域和跨企業(yè)的一體化信息網絡。電子政務需要整合的資源和服務，數量巨大，種類繁多，地理上廣泛分布，管理上屬于不同的管理域，有著不同的管理策略和安全需求，網格計算技術能夠很好地適應電子政務的這些需求，為解決這些問題提供了技術基礎和標準平臺。

網格面臨的挑戰(zhàn)及發(fā)展前景

在技術方面，目前的研究重點是網格軟件技術的研究和實現，并以網格系統(tǒng)軟件為主要研究對象。人們需要建立一個具有開放的體系結構、標準和協(xié)議，以形成信息獲取、傳輸、訪問、共享和處理的單一開放的信息處理基礎設施平臺，需要克服虛擬組織的管理和協(xié)同工作問題，需要解決網格的可用性和可開發(fā)，并解決系統(tǒng)安全問題。

網格計算將顯著降低計算成本，并提高計算資源跨部門和跨組織的可用性和利用率。在企業(yè)內部，由于共享固定的CPU周期所產生的矛盾，以及人為的不愿意共享有限資源所導致的問題，都會促使企業(yè)積極嘗試利用網格技術共享資源。安全問題仍會是一個阻止網格發(fā)展的巨大障礙，在企業(yè)之間，如何正確地利用安全技術為內部網格擴展到防火墻之外提供安全保證，現在還未能徹底解決。另外，由于網格沒有全球化的標準，這又給網格的發(fā)展帶來了很大的阻礙。網格作為基礎設施，除了技術上的挑戰(zhàn)外，一些社會、政治因素對網格的普及也至關重要，應當建立資源外包、數據保密等法律保護機制，完善的機制，是網格有序發(fā)展的基石。

Web是利用互聯網表達信息，網格則是利用互聯網處理信息，未來網格將會像Web那樣得到廣泛應用，成為Web所提供內容的邏輯擴展。網格技術的不成熟，并不說明網格技術目前不可用，一些商業(yè)應用網格已經開始出現。隨著網格體系和技術標準的出現，未來幾年網格應用將會更快地涌現出來，據Global Information公司預測，2008年全球在網格領域的花費將達到49億美元。

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英國

倫敦教育網格的Shibboleth解決方案通過開放教育資源接口，使學生和老師從大量教育技術和網絡建設投資中獲益。以前。通過多層服務器來管理安全認證和內容提供者的難度是在線教育發(fā)展中的重要阻礙。現在，任何一個使用者無論是誰或是在什么地方，都可以通過一個統(tǒng)一的用戶名和密碼進入系統(tǒng)獲取相關內容。