遗传基因分析技术

     随着遗传基因工程在产业方面的应用，高效率地进行遗传基因分析的工具便不可缺少。而这些分析工具的核心就是DNA芯片和遗传基因数据库。DNA芯片是一种在半导体芯片上同时竖立着一些DNA链的片断，用萤光标记切断所要了解构造的DNA链，一旦出现同这一芯片上相补的DNA链的片断，便会同竖立在这一芯片上的DNA链结合。然后，找出保留在DNA芯片上的萤光标记的位置，便可高效率地分析DNA。把这样分析的结果记录在遗传基因数据库里，以后就可迅速检索到。只要使用DNA芯片和遗传基因数据库这两种技术，便可快速地进行大量遗传基因的分析。

     动物工厂

     动物工厂是指利用动物作为生产药品的工厂。它的基本原理是，利用遗传基因工程获得能够产生有用物质的动物，然后利用克隆技术获得大量这样的动物，并用它们大量生产这种有用物质，就像在工厂批量生产一样。这是1997年诞生的克隆技术最有价值的应用。不过，利用克隆技术也存在有一些伦理问题，另外，技术上也存在一些尚待解决的问题。

     脏器工厂

     脏器工厂是指利用克隆技术，制造用于器官移植的脏器的工厂。通过克隆技术，对成熟的动物体细胞进行重组，然后取出细胞核移植到生殖细胞（卵子）中。已经应用这样的技术，进行了把人的细胞核移植到动物生殖细胞（卵子）中制造出ES细胞的试验。所谓ES细胞，是指可以分化成所有脏器的细胞。只要改变培养条件，便可发育成心脏、肝脏等各种脏器， 不久前，美国的一些企业已经成功地制造成人的ES细胞。此外，脏器的大小也用遗传基因工程，对同人接近的猪进行了改进，已能制造出免疫方面排斥反应不大的可供移植用的脏器。但是，还必须解决伦理方面的问题。

     微生物工厂

     很早以前，人类便知道利用微生物，如利用微生物的发酵制造出酱油、醋等有用的东西。现代的微生物技术早已今非昔比，如利用可把光合成微生物所拥有的光变为电的蛋白质作为电子零件材料，以及利用微生物体内的酶作为化学反应的触媒等。所有这些，都不是把微生物作为生成物，而是利用微生物作为生产工业产品的原料和触媒，微生物在这里起到工厂的作用，所以称之为微生物工厂。为了实现微生物的工厂，除了需要开发能产生有用物质的微生物的技术以及利用遗传基因工程之外，还需要有能够高效率地繁殖微生物的生物反应器（reactor）技术。现在，微生物工厂还仅仅是株幼芽，进入21世纪后才能进入真正的应用和大量生产的时代。

     生物电子学

     生物电子学涵盖两个领域，一是把生物体的功能用于电子学，另一则与之相反，把电子学用于生命科学领域。它的主要分支有：利用生物体分子卓越分子识别能力的生物传感器；把有机物质应用于分子电子器件的生物芯片；应用脑的工作机理进行信息处理的生物计算机等等。其中，进展最为迅速的当数生物传感器分支，已经有了能测定糖尿病患者血糖值的传感器和能测定江河等污染程度指标的有机氧含量的传感器。现在，正在开发能检测出二（口恶）英等极其微量的有害物质的传感器，以及能利用人工有机物质的传感器。

     弄清脑神经系统功能

      对掌管精神活动的大脑功能，目前还只能大致地知道某一部分完成某一种功能，不清楚的地方还非常多。例如，大脑的神经网络模型至今没有完成，脑以什么样的构造和工作过程用来实现高度精神活动，也刚着手探索。最近开发出来的实时观察脑神经系统的电气活动的方法，在研究上取得了巨大进展。具有代表性的成果有两个，一是利用微型机器技术在IC基板上培养神经细胞，并用以捡拾神经脉冲的技术，它已经在实验动物上使用；另一个是利用功能性MRI（磁共振成像）技术，把行为和思维同脑内的电气活动结合起来的研究。这些今后都有待于在理论研究上取得进展。

      弄清癌产生、转移的机理

      在发达国家，随着平均寿命的增长，因癌而死亡的人数也在增加。征服癌是当前医学上的重大课题。关于癌的发生，当前有两种看法。一种是把遗传基因作为产生癌的原因，另一种着重于把环境和饮食习惯作为产生癌的原因。如果前一看法正确，那么通过破译人的遗传基因便能对癌进行遗传基因治疗和预防。实际上，已有部分癌能用遗传基因治疗。根据后一种看法，就应改善环境和饮食卫生，需要在更广泛的环境科学和环境政策方面采取措施。一旦产生了癌，则需要限制其发生转移。因此弄清转移（扩散）机理也非常重要。这就需要弄清癌细胞同正常细胞的相互作用以及免疫系统的工作机理，现在正集中许多研究人员研究癌的遗传基因治疗、预防和转移机理。

     遗传基因控制机理

     遗传基因本身是DNA，已经证实由DNA密码能够产生什么样的氨基酸这样中央控制的原理。但是，DNA密码在生物中怎样起到控制作用（遗传基因控制原理）还不是很清楚，下等的生物如细菌在某种程度上怎样进行遗传基因控制已经比较清楚，而弄清人的遗传基因控制机理则是今后的课题。它不仅对应用遗传工程的产业有用，而且在医疗中也将发挥重大作用。此外，把遗传基因工作的原理用到程序编制方面的AI（人工智能）领域，也引起不少人对遗传基因控制机理十分关心。

     遗传基因诊断、治疗

     随着人的遗传基因破译的进展，医疗将发生重大革命。已经找出了一部分癌及遗传病的发生及抑制的基因。今后随着人的遗传基因破译的进展，将会建立起对遗传基因引起疾病的诊断、治疗、预防等一整套技术。此外，随着遗传基因破译的进展，现在还不大清楚的“体质”，也可以用遗传的观点予以阐明。个人体质除了可以作为出发点来预防疾病之外，还可以根据个人的体质进行针对性很强的疾病的预防和治疗。除了这些积极作用外，通过遗传基因破译而发现新的差别的可能性也不小。此外，在伦理、法律方面，也要同技术开发一样展开研究。

     人造脏器

     人造瓣膜、人造血管、人造关节等人造脏器，植入于体内使用已有20年以上的历史。人工肾脏也置于体外间歇地使用，仅日本便有18万患者在使用人工肾脏，有的患者使用时间已长达30年以上。从世界范围看，脏器捐献者能提供脏器不足脏器移植需要量的1/20至1/10，因此必须开发人造脏器。人造脏器的今后课题，在技术方面，为了能长期安全地植入于体内使用，需要小型化、高耐久性化和同生体高度适应化。另外，还要研究对生体细胞（生物性人造脏器）的利用。

     低侵害手术的普及和高度化

     患者在经受手术时，不仅要承受巨大的体力负担，而且因为留下巨大的伤口，还要承受不小的精神负担。为此，减轻患者这些负担的低侵害手术受到人们普遍欢迎。首先是利用光纤窥视的内窥镜的发展，使胃和食道等手术不用开有巨大切口，在减轻患者的肉体和精神负担上取得巨大的效果。由于这种低侵害手术的推广，使得有的患者不必住院，减少医疗费用。今后，内窥镜将进一步微细化，甚至在脑和胰脏等缝隙更窄的部位也可以进行不开切口的手术。现在，光学仪器厂家正在开发这种工具。今后，随着微型机器应用的成熟，将出现能进入更小间隙进行作业的医疗机器人。正在开发中的这种超小型医疗机器人，如能确保其安全性，必将在减轻患者的体力和精神负担上起巨大作用。

     阿尔察默型痴呆病的治疗

      根据病因学调查，阿尔察默型痴呆症的发病危险因素有遗传因素、铝、吸烟，以及消极的生活态度等，但是确切的发病原因仍然不大清楚。这是一种中年以后开始发病的病症，随着社会的老年化，这种病引起的问题将日益扩大。现在人们一方面在进行脑的老化以及随着老化而增加的胶化纤维素等内因因素的研究，另一方面也在对怀疑能起急性神经毒素作用、长期积累在体内的铝等外因因素进行研究。在进行这些研究的同时，也在探索老化和脑功能的机理，期待能把这些成果用于医疗上。

     家用医疗和护理机器的开发和普及

      随着社会日益老龄化，对家用医疗和护理机器的需要也日益高涨。因为人们希望能大幅度削减医疗费用，迫切希望能建立不必去医院，在家里就能进行治疗和护理的体制。所以除了要开发护理机器人这种护理机器外，还要普及能在家进行诊断治疗的简易工具。此外，随着因特网的普及，只要在家中有检测设备，便可在家里通过电视会议接受名医们的远程医疗。不过，医师的诊断有时还要进行触诊等进行综合判断，因此在现阶段有的还只能停留在技术可能性这一水平。

      药物分发系统

      这种系统的目标是只把必要的药量送到所需的组织和患部，以便能减少投药量、减轻药物的副作用。例如，现在的抗癌药不仅对癌细胞，而且也对能和癌细胞一样进行快速分裂的毛母细胞和白血球进行攻击。为了减轻这种副作用，除了要在药剂上下工夫外，还要想法把药施放在需要它的地方，也就是只向癌细胞施药，以达到减轻副作用的目标。药物分发系统便因此应运而生。它把药物加以化学修饰，使其只有到达患部后才开始施放出来发挥作用。例如，把药放在微粒子状的胶囊中，只有到达患部，胶囊才溶解而把药施放出来。