1.1 什么是cdna
cDNA是指“互补DNA”（complementary DNA）的简称，是一种在生物学研究中广泛使用的分子工具。cDNA是通过从mRNA进行逆转录合成的，因此其序列与相应的mRNA相互互补，可以提供与原始基因组相对稳定的基因表达数据。cDNA的合成具有广泛的应用范围，包括分析基因表达、克隆基因、生产重组蛋白以及刻画细胞过程等。
1.2 cDNA的来源
cDNA的合成来源于mRNA分子。mRNA是一种带有密码子（codons）序列的分子，其中密码子指导蛋白质的合成。这些mRNA分子在细胞的细胞核中合成，并通过核孔运输到细胞质中。由于mRNA分子的相对稳定性，研究人员可以将mRNA从细胞中提取出来，并利用逆转录酶（reverse transcriptase）将其转录成cDNA。转录过程中使用的逆转录酶是一种特殊的酶，它能够通过将RNA作为模板合成DNA。
2. cDNA的应用领域
2.1 分析基因表达
cDNA的应用非常广泛，其中之一是用于分析基因表达。通过将细胞或组织中的mRNA转录成cDNA，研究人员可以获得基因表达的快照。这对于研究不同条件下的基因表达变化以及寻找特定基因的表达模式非常重要。例如，在癌症研究中，研究人员可以通过分析癌细胞中的基因表达，找到与肿瘤相关的特定基因。这是实现个性化治疗和开发新药物的关键步骤。
2.2 克隆基因
cDNA还广泛用于克隆基因的研究。研究人员可以利用逆转录和PCR技术将感兴趣的基因从mRNA中合成cDNA，并将其插入到适当的载体中。这样一来，研究人员就能够大量生成与原始基因相对应的cDNA，并进一步研究该基因的功能以及在生物系统中的作用机制。这项技术对于研究新的药物目标和开发转基因生物来说非常重要。
2.3 生产重组蛋白
由于蛋白质的合成需要mRNA的存在，通过转录成cDNA，可以避免从蛋白质级别上限制表达量。cDNA合成后可以插入到合适的表达载体中，并转染到细胞中，通过细胞表达机制转录和转译生成蛋白质，从而大量获得目标蛋白质。这对于生物制药行业的重组蛋白质的生产具有很大的应用潜力。
3. cDNA的局限性与展望
3.1 DNA拷贝数的限制
由于cDNA的合成是通过逆转录酶将mRNA转录成DNA，因此每个mRNA分子只能合成一个cDNA分子。这使得cDNA不能反映mRNA在细胞中的绝对拷贝数。因此，在分析相对表达量时需要谨慎解读cDNA数据。
3.2 限制于mRNA的表达
cDNA只能识别mRNA的转录本，而不能检测到不转录成mRNA的DNA区域。这限制了对一些非编码RNA或隐蔽的基因表达的研究。未来的研究可以考虑将其他RNA分子，如非编码RNA，也转录成cDNA，以获得更全面的基因表达数据。
起来，cDNA是通过从mRNA逆转录合成的DNA分子。它在基因表达分析、基因克隆和重组蛋白质生产等领域具有广泛应用。不过，cDNA也存在一些局限性，如不能反映绝对的基因拷贝数和无法检测所有RNA分子。未来的研究将进一步探索cDNA技术的潜力，并改进其局限性。