邢維新

自1995年斯坦福大學(xué)的Schena等人在Science上報(bào)道了基因芯片對擬南芥菜不同組織中基因表達(dá)的情況進(jìn)行研究之后[1]，基因芯片技術(shù)因其高通量、大規(guī)模、微型化、自動化、平行性和快速準(zhǔn)確等特點(diǎn)迅速引起世界各國專家學(xué)者的極大關(guān)注。近年來，基因芯片技術(shù)在基因表達(dá)分析、新基因發(fā)現(xiàn)、基因測序、基因突變及多態(tài)性分析、疾病的基因診斷和預(yù)測、藥物篩選、新藥開發(fā)和個(gè)體化醫(yī)療等多個(gè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，并顯示出重要的理論和應(yīng)用價(jià)值[2]。目前，基因芯片技術(shù)在體育科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用也迅速發(fā)展起來。國內(nèi)學(xué)者田振軍等人于2002年應(yīng)用cDNA基因芯片技術(shù)首次對運(yùn)動性心肌肥大和運(yùn)動性疲勞小鼠的相關(guān)基因進(jìn)行了篩選研究[3，4]；同年，何子紅等應(yīng)用寡核苷酸芯片技術(shù)對運(yùn)動能力相關(guān)基因進(jìn)行了初步探索性研究，并對篩選結(jié)果進(jìn)行了報(bào)道[5]。筆者在查閱國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上從基因芯片及其技術(shù)原理出發(fā)，對基因芯片技術(shù)在運(yùn)動能力相關(guān)基因篩選、運(yùn)動心臟生物學(xué)研究和運(yùn)動疲勞及其藥物篩選等問題中的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，展望基因芯片在運(yùn)動人體科學(xué)研究領(lǐng)域中的應(yīng)用前景。

1 基因芯片及其技術(shù)原理

基因芯片(gene chip)，又稱DNA芯片(DNA chip)或cDNA微矩陣(cDNA Microarray)，其實(shí)質(zhì)是在芯片上按照特定的排列方式固定上大量的探針，形成一種DNA探針微陣列，將樣品DNA/RNA通過PCR/RT-PCR擴(kuò)增、體外轉(zhuǎn)錄等技術(shù)摻入熒光標(biāo)記分子后，與位于芯片上的固相探針雜交，然后通過熒光掃描器與計(jì)算機(jī)進(jìn)行綜合分析后，即可獲得樣品中大量基因序列及表達(dá)的信息[6]?；蛐酒诸惙椒ǘ啵N類也多。根據(jù)芯片上的探針種類不同基因芯片可分為寡核苷酸芯片、cDNA 芯片和基因組芯片；按用途基因芯片可分為表達(dá)譜芯片、測序芯片、診斷芯片與毒理芯片等[6，7]。

基因芯片是按照堿基互補(bǔ)原理，標(biāo)記待測樣本的DNA與芯片上特定位置的探針雜交，通過分析處理芯片的雜交檢測圖像確定靶DNA序列，從而對組織、細(xì)胞中的基因信息進(jìn)行分析[8]。基因芯片技術(shù)主要包括芯片制備、樣品制備、雜交反應(yīng)、信號檢測與結(jié)果分析4個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)[9]?；蛐酒苽浞椒ㄓ性缓铣煞ê椭苯狱c(diǎn)樣法兩類。原位合成法是直接在芯片上用四種核苷酸合成所需的目標(biāo)探針。其優(yōu)點(diǎn)是可以用很少的步驟合成大量的探針陣列。該方法目前主要有原位光刻合成和原位噴印合成等幾種；直接點(diǎn)樣法是指將已經(jīng)合成好的探針、cDNA或基因cDNA通過特定的機(jī)械手直接點(diǎn)在芯片上。目前已有商品化的美國Cartesian Technologies公司的Pix Sys NQ/PA系列產(chǎn)品出售。樣品制備是指待分析的基因在與芯片上的探針雜交之前必須先進(jìn)行分離、擴(kuò)增和標(biāo)記。由于樣品來源、基因含量及檢測方法和分析目的的不同，采用的基因分離、擴(kuò)增及標(biāo)記方法也各異。最普遍的是熒光標(biāo)記方法是Cys3-dUTP或Cys5-dUTP[10]。目前，熒光素種類很多，可以滿足不同來源樣品的大規(guī)模平行性分析?；蛐酒碾s交反應(yīng)過程也非常簡便。根據(jù)研究目的與選擇的雜交條件，將制備的熒光探針與芯片進(jìn)行雜交，洗去未結(jié)合的探針，即可進(jìn)行芯片熒光信號的掃描與分析[11]。用計(jì)算機(jī)控制的高分辨熒光掃描儀可獲得結(jié)合于芯片上目標(biāo)探針中目的基因的熒光信號，通過計(jì)算機(jī)處理即可給出目的基因的結(jié)構(gòu)或表達(dá)到的定量信息[12]。

2 基因芯片技術(shù)在運(yùn)動人體科學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)展

近年來，基因芯片技術(shù)在體育科學(xué)研究方面運(yùn)用迅猛，其運(yùn)用主要集中在運(yùn)動能力相關(guān)基因篩選、運(yùn)動心臟生物學(xué)研究領(lǐng)域和運(yùn)動性疲勞及抗疲勞藥物篩選等方面。

2.1 基因芯片技術(shù)在運(yùn)動能力相關(guān)基因篩選中的應(yīng)用進(jìn)展

眾所周知，在競技體育運(yùn)動中，不是每一個(gè)健康適齡者經(jīng)過刻苦訓(xùn)練都可以成為世界冠軍。只有那些天賦異稟的運(yùn)動員，才能登上競技體育的領(lǐng)獎(jiǎng)臺?？梢姡瑢\(yùn)動員進(jìn)行科學(xué)選材是競技體育中最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。它是運(yùn)用運(yùn)動形態(tài)學(xué)、運(yùn)動生理學(xué)、運(yùn)動心理學(xué)及遺傳學(xué)、人類學(xué)、生物學(xué)和數(shù)理統(tǒng)計(jì)等學(xué)科的相關(guān)理論將那些具有運(yùn)動才能遺傳特征的運(yùn)動員選拔出來。我國早期的運(yùn)動員選材工作經(jīng)歷了以運(yùn)動成績作為選拔標(biāo)準(zhǔn)的自然選材和以教練員的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)為依據(jù)的經(jīng)驗(yàn)選材兩個(gè)階段。隨著競技體育競爭的日趨激烈和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，運(yùn)動員科學(xué)選材工作引起了廣大體育工作者的高度關(guān)注。近年來，運(yùn)動員科學(xué)選材也從身體形態(tài)、生理功能、運(yùn)動素質(zhì)到人體運(yùn)動時(shí)的生物力學(xué)、心理學(xué)及遺傳學(xué)特征等方面廣泛開展起來，尤其是20世紀(jì)90年代以來，其研究已深入到分子遺傳學(xué)領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代分子生物學(xué)理論與技術(shù)的快速發(fā)展，基因芯片技術(shù)在體育科學(xué)研究中的應(yīng)用也逐漸廣泛，尤其在人類運(yùn)動能力相關(guān)基因的篩選方面取得了較大進(jìn)步。截至2000年，人們共發(fā)現(xiàn)29個(gè)與運(yùn)動能力和體質(zhì)相關(guān)的基因位點(diǎn)；到了2005年，與運(yùn)動能力和體質(zhì)相關(guān)的基因位點(diǎn)的數(shù)量達(dá)到了140多個(gè)常染色體位點(diǎn)和4個(gè)X染色體位點(diǎn)，且在線粒體基因中還發(fā)現(xiàn)了16個(gè)與運(yùn)動能力和體質(zhì)相關(guān)的基因位點(diǎn)。近年來，vanDeursen，Bouchard，Rankinen等人研究認(rèn)為，有氧耐力素質(zhì)是受多基因控制的，主要相關(guān)ACE、ADRA2A、ADRB2、NA+-K+-ATPaseα2、CKMM和mtDNA、MTND5、HLA及低氧適應(yīng)基因等[13—17]；2013年，Woldt E等研究發(fā)現(xiàn)，REV-ERB-α是一個(gè)重要的運(yùn)動耐力基因[18]；Ferrel，Thomis等研究證實(shí)，與肌肉力量素質(zhì)相關(guān)基因主要有GDF8、VDR 、IGF和CNTF等[19，20]；常蕓等應(yīng)用寡核苷酸芯片證實(shí)了IGF-Ⅱ是研究運(yùn)動能力的一個(gè)很好的候選基因[5]。目前，已篩查到的與運(yùn)動能力關(guān)聯(lián)的基因及其位點(diǎn)在不斷增加。相信在不久的將來，隨著基因組學(xué)、生物信息學(xué)及生物芯片等理論與技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，人們有可能篩選出與人類杰出運(yùn)動能力關(guān)聯(lián)的基因群，從而為解決優(yōu)秀運(yùn)動員的早期選材問題、運(yùn)動能力的預(yù)測與評定以及揭示人類運(yùn)動能力的遺傳生物學(xué)機(jī)制提供重要的理論依據(jù)。

2.2 基因芯片技術(shù)在運(yùn)動心臟生物學(xué)研究中的應(yīng)用進(jìn)展

目前，運(yùn)動性心肌肥大與病理性心肌肥大的本質(zhì)區(qū)別、運(yùn)動性心律失常的發(fā)生機(jī)制、運(yùn)動猝死的早期基因診斷與預(yù)防、運(yùn)動心臟的基因調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)動與心肌缺血的保護(hù)策略研究及心血管疾病的運(yùn)動輔助逆轉(zhuǎn)等問題一直是運(yùn)動心臟生物學(xué)研究領(lǐng)域中廣大學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)問題，尤其是運(yùn)動性心肌肥大的發(fā)生機(jī)制研究更是吸引了眾多專家的眼球。近年來，Baldwin KM、Jin H和國內(nèi)學(xué)者常蕓等應(yīng)用RT-PCR、Soethern等相關(guān)分子生物學(xué)技術(shù)對運(yùn)動性心肌肥大的原癌基因及次級應(yīng)答基因MHCs、MLC-2和a-MHC的表達(dá)狀況進(jìn)行了研究，并著文論述[21—23]?；蛐酒夹g(shù)因其高通量、大規(guī)模、平行性和快速準(zhǔn)確等優(yōu)勢可以對成千上萬個(gè)基因同時(shí)進(jìn)行研究。目前，基因芯片技術(shù)在運(yùn)動性心肌肥大基因篩選研究方面已有文獻(xiàn)報(bào)道。Fridddle等于2000年首次應(yīng)用cDNA芯片技術(shù)對AngⅡ和去甲腎上腺素誘導(dǎo)的心肌肥大小鼠的研究發(fā)現(xiàn)，在4 000條靶基因篩選中，有55條基因在心肌肥大中起作用。同時(shí)首次確定了25條已知基因和30條新基因。通過對心肌肥大發(fā)展期和恢復(fù)期的基因表達(dá)分析研究發(fā)現(xiàn)，有8條基因發(fā)生在恢復(fù)期，為病理性心肌肥大的逆轉(zhuǎn)提供了基因治療和藥物干預(yù)的分子生物學(xué)依據(jù)[24]；國內(nèi)學(xué)者田振軍等應(yīng)用cDNA基因芯片對安靜組和運(yùn)動性心肌肥大組小鼠心肌組織的基因表達(dá)差異進(jìn)行篩選的結(jié)果表明，在2 201條基因中，具有顯著性表達(dá)差異的基因有71條，其中上調(diào)表達(dá)的有37條，下調(diào)表達(dá)的有34條。這些基因包括腫瘤相關(guān)基因、細(xì)胞骨架蛋白基因、代謝相關(guān)酶的基因、酪氨酸磷酸酶基因、心肌結(jié)構(gòu)蛋白基因等多種多基因家族編碼的基因[3]；Iemitsu等2005年對運(yùn)動訓(xùn)練導(dǎo)致左心室壁增厚小鼠用含3 800個(gè)基因的基因微陣列研究發(fā)現(xiàn)，有75個(gè)基因發(fā)生了改變，包括33個(gè)上調(diào)基因和42個(gè)下調(diào)基因，其中糖原合成激酶3β(GSK-3β)基因的表達(dá)水平明顯下降，鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶抑制子和ET-1的表達(dá)水平明顯上升，而腦鈉素、ACE、IL-6、血管細(xì)胞粘附分子-1無明顯改變[25]。

綜上可見，運(yùn)動心臟的基因調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)動猝死的早期基因診斷與預(yù)防及運(yùn)動性心肌肥大的發(fā)生機(jī)制研究等問題均是目前運(yùn)動心臟生物學(xué)研究領(lǐng)域中亟待解決的重大課題。利用基因芯片技術(shù)從分子生物學(xué)層面研究諸多運(yùn)動心臟生物學(xué)中相關(guān)問題的基因表達(dá)情況，揭示它們的發(fā)生與發(fā)展機(jī)制，為進(jìn)一步研究運(yùn)動性心臟肥大和運(yùn)動猝死的預(yù)防提供理論依據(jù)。

2.3 基因芯片技術(shù)在運(yùn)動性疲勞基礎(chǔ)研究中的應(yīng)用進(jìn)展

自1982年運(yùn)動性疲勞的概念統(tǒng)一以來，有關(guān)運(yùn)動性疲勞及其發(fā)生機(jī)制研究一直都是運(yùn)動人體科學(xué)研究領(lǐng)域的重大熱點(diǎn)問題之一。近年來，眾多學(xué)者從機(jī)體的能量供應(yīng)、中樞神經(jīng)遞質(zhì)、離子代謝、自由基等方面進(jìn)行研究并提出若干疲勞學(xué)說。但從分子生物學(xué)層面研究運(yùn)動性疲勞的發(fā)生機(jī)制文獻(xiàn)報(bào)道尚缺。基因芯片技術(shù)是新近出現(xiàn)的一種基因結(jié)構(gòu)分析和基因表達(dá)研究技術(shù)。利用基因芯片技術(shù)有可能從基因?qū)用嫔先娼议_運(yùn)動性疲勞產(chǎn)生機(jī)制的神秘面紗。目前，國內(nèi)應(yīng)用基因芯片技術(shù)篩選運(yùn)動性疲勞相關(guān)的易感基因已有文獻(xiàn)報(bào)道。唐量等應(yīng)用基因芯片技術(shù)對疲勞小鼠腦組織中基因表達(dá)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，疲勞性運(yùn)動小鼠腦組織中與脂肪酸代謝相關(guān)的基因 Scd-2 和 B-FABP 顯著差異表達(dá)[26]；史曉紅等2006年用涵蓋了14 000個(gè)明晰基因的Afrymetrix基因表達(dá)譜芯片分析發(fā)現(xiàn)，一次性力竭運(yùn)動組小鼠與正常對照組相比，共篩選出差異表達(dá)基因189條，78條基因表達(dá)增加，111條基因表達(dá)降低[27]；田振軍等運(yùn)用基因芯片技術(shù)篩選運(yùn)動性疲勞的相關(guān)基因發(fā)現(xiàn)，在待研究的2 20l 條基因中，與中樞疲勞相關(guān)的117 條基因具有顯著性表達(dá)差異，其中上調(diào)表達(dá)的基因有63 條，下調(diào)表達(dá)的基因有54條[4]。同時(shí)發(fā)現(xiàn)了參與運(yùn)動性中樞疲勞的基因有代謝相關(guān)類基因、細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)類基因、蛋白激酶類基因線粒體相關(guān)基因、神經(jīng)遞質(zhì)和氨基酸類基因和免疫相關(guān)類基因等[4]；2013年，張婧等應(yīng)用基因芯片技術(shù)初步篩選出安靜組與運(yùn)動疲勞組大鼠腦組織與運(yùn)動能力相關(guān)的糖代謝和脂肪酸代謝有關(guān)基因分別為4和8條，且均表達(dá)下調(diào)[28]；唐量等應(yīng)用基因芯片技術(shù)對碳酸酐酶Ⅱ(CAⅡ)在運(yùn)動性疲勞小鼠股四頭肌中的表達(dá)進(jìn)行分析，結(jié)果表明，CAⅡ在大強(qiáng)度訓(xùn)練大鼠股四頭肌中表達(dá)明顯增加[29]。

從目前的研究進(jìn)展來看，運(yùn)動性疲勞的產(chǎn)生是由能量供應(yīng)不足、中樞神經(jīng)遞質(zhì)改變、離子代謝紊亂、自由基產(chǎn)生過多等多種因素引起，受到代謝相關(guān)類基因、細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)類基因等多基因的調(diào)控。利用基因芯片技術(shù)有可能從基因?qū)用嫔先娼议_運(yùn)動性疲勞產(chǎn)生機(jī)制的神秘面紗。

2.4 基因芯片技術(shù)在抗運(yùn)動性疲勞藥物篩選中的應(yīng)用進(jìn)展

近年來，消除運(yùn)動性疲勞的方法學(xué)研究在體育科學(xué)領(lǐng)域中受到廣大專家、學(xué)者們的高度關(guān)注，尤其是抗疲勞藥物的篩選已成為運(yùn)動醫(yī)學(xué)專家、藥理學(xué)家共同關(guān)注的重大課題之一。藥物篩選是對可能作為藥用的物質(zhì)進(jìn)行初步藥理活性的檢測和試驗(yàn)，以求發(fā)現(xiàn)其藥用價(jià)值和臨床用途，為發(fā)展新藥提供最初始的依據(jù)和資料[30]。目前用于藥物篩選的靶標(biāo)主要有膜受體和靶基因。膜受體應(yīng)用于藥物篩選有許多優(yōu)點(diǎn)，但并非所有的受體與藥物特異性結(jié)合后均可引起細(xì)胞內(nèi)的信息傳遞變化；利用藥物作用的靶基因進(jìn)行運(yùn)動性疲勞物質(zhì)的篩選不僅可以解決藥物作用的分子機(jī)理，同時(shí)還可提高藥物篩選的可信度。傳統(tǒng)藥物篩選方法不但速度慢、所獲信息少、耗資巨大，而且不能有效地利用化合物資源?；蛐酒夹g(shù)具有高通量、并行性、快速準(zhǔn)確等優(yōu)點(diǎn)，利用基因芯片技術(shù)可以首先了解正常組織與運(yùn)動疲勞組織基因表達(dá)譜的變化，并與組織學(xué)、生理學(xué)和生物化學(xué)變化聯(lián)系起來，因?yàn)榛虮磉_(dá)的增加或降低可能是疲勞生理學(xué)的原因或結(jié)果，引起疲勞的多個(gè)基因產(chǎn)物均可作為藥物的作用靶標(biāo)[31]。總之，基因芯片技術(shù)在抗運(yùn)動疲勞的藥物篩選方面具有不可估量的作用。

3 基因芯片技術(shù)在運(yùn)動人體科學(xué)研究領(lǐng)域中的應(yīng)用展望

近年來，基因芯片技術(shù)因其高通量、大規(guī)模、平行性和快速準(zhǔn)確等優(yōu)勢在體育科學(xué)研究領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。

3.1 基因芯片技術(shù)在運(yùn)動人體科學(xué)基礎(chǔ)研究中的應(yīng)用展望

近年來，基因芯片技術(shù)在運(yùn)動人體科學(xué)研究領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛開展。國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)應(yīng)用基因芯片技術(shù)初步篩選出了運(yùn)動性心肌肥大、優(yōu)秀運(yùn)動員運(yùn)動能力相關(guān)基因和運(yùn)動性疲勞的基因群。相信隨著研究的進(jìn)一步深入，利用基因芯片技術(shù)將會從基因?qū)用嫒娼沂具\(yùn)動性心肌肥大的發(fā)生機(jī)制、運(yùn)動心臟的基因調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)、運(yùn)動性心律失常的發(fā)生機(jī)制和運(yùn)動猝死的診斷與預(yù)防等重大問題的神秘面紗。另外，應(yīng)用基因芯片技術(shù)將會把更多的與人類運(yùn)動能力相關(guān)基因篩選出來，同時(shí)，也可以把優(yōu)秀運(yùn)動員各個(gè)組織、器官的基因表達(dá)特征收集起來，以此建立基因表達(dá)庫，從而得出能取得優(yōu)異成績的基因的平均表達(dá)水平，為中國乃至世界優(yōu)秀運(yùn)動員的選拔、培養(yǎng)及運(yùn)動能力的預(yù)測與評定帶來新的歷史革命。應(yīng)用基因芯片技術(shù)還有可能把運(yùn)動訓(xùn)練引起機(jī)體應(yīng)激反應(yīng)的各種表現(xiàn)及其機(jī)制，從分子水平上全面揭開，從而篩選出疲勞易感基因群及其他們的影響因素和藥物作用靶標(biāo)，為深入探討運(yùn)動性疲勞產(chǎn)生的規(guī)律和發(fā)展機(jī)制、運(yùn)動疲勞的臨床診斷和加速疲勞的消除方法與手段提供科學(xué)的研究與應(yīng)用嘗試。

3.2 基因芯片技術(shù)在運(yùn)動傷病的基因檢測中的應(yīng)用展望

在運(yùn)動醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，運(yùn)動性肌損傷、運(yùn)動性貧血、運(yùn)動性腹痛和運(yùn)動性胃潰瘍等一直是影響運(yùn)動員運(yùn)動成績的重大傷病。近年來，針對上述運(yùn)動傷病學(xué)者們開展了大量的研究工作，但運(yùn)動分子生物學(xué)層面研究文獻(xiàn)報(bào)道尚缺。利用基因芯片技術(shù)可以開展上述運(yùn)動傷病的基因診斷和治療。不僅可以明晰運(yùn)動傷病的分子生物學(xué)機(jī)理，而且對它們的防治具有重要意義。同時(shí)，基因芯片技術(shù)還可以應(yīng)用于長期困擾運(yùn)動員和教練員的十字韌帶斷裂、跟腱斷裂、半月板損傷、軟骨損傷以及疲勞性骨折等運(yùn)動傷病的基因診斷和治療。這樣可以有效延長運(yùn)動員的運(yùn)動壽命，對于競技體育的發(fā)展具有促進(jìn)作用。

運(yùn)動猝死也是運(yùn)動醫(yī)學(xué)領(lǐng)域面臨的最嚴(yán)重的重大問題之一。近年來，在國內(nèi)外各類各級比賽中運(yùn)動員猝死屢見不鮮。目前國內(nèi)外報(bào)道與運(yùn)動猝死有關(guān)的常見疾病有肥厚性心肌病、馬方氏綜合癥及冠心病等。應(yīng)用基因芯片技術(shù)進(jìn)行運(yùn)動猝死常見疾病的基因檢測與診斷，可以揭示運(yùn)動猝死發(fā)生的分子生物學(xué)機(jī)理，從而找出運(yùn)動員猝死發(fā)生的原因和相關(guān)影響因素。這對于運(yùn)動猝死的預(yù)防和全民健身活動的開展均具有重要意義。

3.3 基因芯片技術(shù)在運(yùn)動員身體機(jī)能評價(jià)中的應(yīng)用展望

運(yùn)動員訓(xùn)練的科學(xué)化是實(shí)現(xiàn)競技體育目標(biāo)的最重要途徑。實(shí)時(shí)準(zhǔn)確地掌握運(yùn)動員的身體機(jī)能狀態(tài)是運(yùn)動員科學(xué)化訓(xùn)練的重要組成部分，也是決定運(yùn)動員能否在比賽中取得優(yōu)異成績的重要因素之一。近年來，廣大運(yùn)動員、教練員和體育工作者根據(jù)運(yùn)動人體科學(xué)的原理，運(yùn)用一些生理、生化指標(biāo)來評定運(yùn)動員的機(jī)能狀態(tài)和運(yùn)動訓(xùn)練的效果，取得了豐碩的成果。然而，運(yùn)動員的機(jī)能評定是一個(gè)復(fù)雜、多因素、多指標(biāo)、多層次的綜合體系，而且很多生理、生化指標(biāo)的檢測對人體具有不同程度的損傷，效率不高，不能實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確地反映運(yùn)動員的機(jī)能狀態(tài)。應(yīng)用基因芯片技術(shù)的原理與方法可以開發(fā)出高通量、快速準(zhǔn)確、微量、無損傷且具有遙測功能的微型診斷器，可以對批量運(yùn)動員進(jìn)行現(xiàn)場機(jī)能評定，同時(shí)，也可以實(shí)時(shí)動態(tài)地監(jiān)測運(yùn)動員血液中多種蛋白和酶的變化情況，為運(yùn)動訓(xùn)練的醫(yī)務(wù)監(jiān)督、身體機(jī)能評定及相關(guān)病理性變化帶來革命性變革。

3.4 基因芯片技術(shù)在興奮劑檢測中的應(yīng)用展望

興奮劑檢測是競技體育的重要組成部分。傳統(tǒng)興奮劑檢測方法費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)財(cái)。基因芯片技術(shù)能夠在短時(shí)間內(nèi)對運(yùn)動員進(jìn)行全員檢測，極大提高了檢測效率，且基因芯片技術(shù)在檢測興奮劑時(shí)靈敏度高，有望成為今后各種比賽興奮劑檢測的主導(dǎo)方法。積極開展基因芯片技術(shù)在興奮劑檢測中的應(yīng)用，不僅可以維護(hù)運(yùn)動員公平參與競爭的良好秩序，而且對于保護(hù)運(yùn)動員自身的健康也具有重要意義。

3.5 基因芯片技術(shù)在運(yùn)動營養(yǎng)補(bǔ)劑開發(fā)中的應(yīng)用展望

隨著現(xiàn)代競技體育的快速發(fā)展，競爭亦日趨激烈，競技體育對運(yùn)動員的體力、體能、能量動員等要求越來越高。運(yùn)動員在進(jìn)行大負(fù)荷運(yùn)動訓(xùn)練過程中消耗了大量的能源物質(zhì)和各種營養(yǎng)素，及時(shí)補(bǔ)充營養(yǎng)補(bǔ)劑對于運(yùn)動員疲勞恢復(fù)、提高運(yùn)動能力均具有重要意義。近年來，隨著基因芯片技術(shù)在植物學(xué)中的廣泛應(yīng)用，以及分子營養(yǎng)學(xué)的快速發(fā)展，基因芯片技術(shù)應(yīng)用于運(yùn)動員營養(yǎng)補(bǔ)劑的開發(fā)研究將大有可為。通過基因雜交、基因配對、轉(zhuǎn)基因食品開發(fā)等科技方法，運(yùn)用基因芯片技術(shù)開發(fā)出能夠增強(qiáng)運(yùn)動員力量和耐力的強(qiáng)化食品補(bǔ)劑，并針對不同運(yùn)動專項(xiàng)，如力量、速度、耐力、柔韌、靈敏等，及時(shí)補(bǔ)充運(yùn)動員的能量，從而為運(yùn)動員創(chuàng)造優(yōu)異的運(yùn)動成績提供重要保證。

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