动物乳腺生物反应器
生物乳腺反应器的原理及进展
动物乳腺生物反应器的原理及进展摘要：动物乳腺生物反应器技术是转基因技术的应用，于上世纪80年代提出，其目的是利用动物乳腺产生目的蛋白。
利用该技术生产的蛋白具有低成本，高活性，易提取纯化的优点。
虽然该技术尚处于发展时期，但具有广阔的应用前景和巨大地商业潜力，是许多公司大力发展的对象。
关键词：动物乳腺生物反应器、原理、进展、优点动物乳腺生物反应器（mammary gland reactor）是指利用动物乳腺特异性启动子调控元件指导外源基因在乳腺中特异性表达，并能从转基因动物乳汁中获取重组蛋白的一种生物反应器。
1生物反应器(bioreactor) 经历了3 个发展阶段：细菌基因工程、细胞基因工程、转基因动物生物反应器。
细菌基因工程产物往往不具备生物活性,必须经过糖基化、羟基化等一系列修饰加工后, 才能成为有效的药物,而细胞基因工程又因为哺乳动物细胞的培养条件要求相当苛刻,成本太高,限制了规模生产。
动物生物反应器具有产品质量高,容易提纯的特点，弥补了其它各类基因表达系统的缺陷。
它是在转基因技术体系基础上发展起来的。
7自从上世纪80年代出现以来，已经取得了许多突破，现己成为生物技术研究的热点。
并向商业化阶段转变，显示了广阔的应用前景。
并且利用转基因动物乳腺生物反应器生产饮用奶，以期望获得既能满足蛋白质需要，又能增加抵抗力的品质全面的奶，为人类服务。
21、动物乳腺生物反应器的原理乳腺生物反应器的原理是应用重组DNA 技术和转基因技术，将目的基因转移到尚处于原核阶段的动物胚胎中，经胚胎移植得到转基因乳腺表达的个体。
1 外源基因在乳腺特异性表达需要乳蛋白基因的一个启动子和调控区，即需要一个引导泌乳期乳蛋白基因表达的序列，这样才能将外源基因置于乳腺特异性调节序列控制之下，使其在乳腺中表达再通过回收奶获得具有生物活性的目的蛋白。
它是一个专门化的分泌腺体，可以生产出具完全生物活性的药用重组蛋白质，其纯化简单，生产投资及成本相对较少，而且对环境不具污染性，也被称为“分子农场”。
生物技术制药的研究进展
动物乳腺生物反应器的研究进展班级：生物工程学号：071454116 姓名：刘俊超摘要：动物乳腺生物反应器(Mammary Bioreactor)是一种利用动物转基因技术在乳腺细胞中表达多肽药物、工业酶、疫苗和抗体等蛋白的技术。
该技术具有低投入高产出的特点，其效率是利用以大肠杆菌和动物细胞培养技术的100倍，是一种非常有潜力的高新技术。
本文综述了乳腺生物反应器的原理，研究进展与应用。
关键词：乳腺生物反应器；研究进展；应用1乳腺生物反应器的原理乳腺生物反应器(mammary gland bioreactor)技术是指利用乳腺特异表达的乳蛋白基因的调控序列构建表达载体，制作转基因动物，指导外源基因在动物乳腺中特异性、高效率地表达，以期从转基因动物乳汁中源源不断地获得外源活性蛋白。
乳腺生物反应器的原理是应用重组DNA技术和转基因技术，将目的基因转移到尚处于原核阶段(或1～2细胞的受精卵)的动物胚胎中，经胚胎移植得到转基因乳腺表达的个体。
外源基因在乳腺特异性表达需要乳蛋白基因的一个启动子和调控区，即需要一个引导泌乳期乳蛋白基因表达的序列，这样才能将外源基因置于乳腺特异性调节序列控制之下，使其在乳腺中表达，再通过回收乳汁获得具有生物活性的目的蛋白。
2研究现状2.1国外进展GordonL[l] 等将重组DNA 采用显微注射方法导人小鼠受精卵，首次获得了带有外源基因的转基因小鼠。
Palmiter等[2]将大鼠生长激素基因显微注射到小鼠的受精卵中，获得比普通小鼠大得多的“硕鼠”，并提出可以从转基因动物中提纯有价值的药用蛋白。
此后，国外在此项技术上不断取得新的进展。
荷兰的Phraming公司[3]培育出含人乳铁蛋白的转基因牛，每升牛奶中含有人乳铁蛋白1 g。
英国爱丁堡制药公司[4]已培育成功含a一1一抗胰蛋白酶(AA T)的转基因羊，每升羊奶中会有此种蛋白30 g。
V elander W H 等L3 报导用转基因猪生产人蛋白C的量为1 g／L。
动物乳腺生物发生器存在的问题
细胞工程动物乳腺生物发生器存在的问题乳腺生物反应器存在的问题◆外源基因在动物体内的位点整合问题◆乳蛋白基因表达组织特异性问题◆目的蛋白的翻译后修饰问题◆转基因表达产物的分离和纯化问题◆转基因的技术和方法问题◆伦理道德问题一、外源基因在动物体内的位点整合问题目前未知乳汁蛋白基因表达调控机理、目的基因在宿主染色体上整合的详细机制；导入基因在动物体内的整合位点不能适宜选择，无法消除基因表达的位置效应，常常出现遗传性状不稳定、病理缺陷等问题，如繁殖力下降、不育、畸形、隐性致死突变、胚胎早期死亡、生理功能紊乱等。
二、乳蛋白基因表达组织特异性问题家畜乳腺对外源基因的表达具有乳腺特异性。
乳腺特异性表达载体一般是选择乳汁蛋白的基因表达调控元件，基因表达调控元件在不同家畜表现差异很大。
这可能与外源基因的类型、宿主的遗传背景以及各种启动子调控结合因子结合位点的突变等有关。
三、目的蛋白的翻译后修饰问题乳腺细胞对蛋白质的加工修饰机理等还未弄清；转基因动物能够对外源蛋白进行翻译后修饰，但机体的保护系统会对一切外源物质产生排斥作用，如可能出现蛋白水解、羟基化不充分、糖基化形式与人类不同等。
四、转基因表达产物的分离和纯化问题表达产物往往纯化的含量低，且要去除所有可能引起人类变态反应的蛋白质，否则产品就会与人类产生的蛋白结构、功能和理化性质存在差异，产生免疫反应。
五、转基因的技术和方法问题显微注射是目前实验室生产转基因动物的常用方法，但在反刍动物上成功率比较低，只有4%左右，且操作复杂，很难在短时间内生产出大量转基因动物。
其他方法如电转化、精子载体法尚处于探索阶段，因此还需要建立一套更有效的转基因方法。
六、伦理道德问题基因的种间转移，很多人拒绝使用转基因产品；转基因动物对现有物种造成威胁制约了转基因技术的发展；转基因动物回归自然，对现有的生态平衡是否会造成重大影响等。
在乳腺反应器研制中还存在下述待解决的难题◆目的蛋白的表达水平远低于乳汁中总蛋白含量。
乳腺生物反应器的原理和概念
乳腺生物反应器的原理和概念
乳腺生物反应器是一种用于研究乳腺组织生物学活性的实验装置。
其原理是将乳腺组织或细胞培养于三维支架中，提供适宜的环境条件，以模拟体内乳腺组织的微环境，使其能够维持其生物反应，进而进行生物学研究。
具体而言，乳腺生物反应器的原理包括以下几个方面：
1. 支架结构：乳腺组织被培养于三维支架中，该支架可以提供细胞附着和生长的支持，并且能够模拟组织的结构和力学环境。
2. 细胞培养条件：为了维持乳腺组织的生物反应，需要提供适宜的培养条件，包括培养基、营养物质、氧气和二氧化碳浓度等。
3. 生理刺激：乳腺组织生物反应器可以提供一定的生理刺激，例如适当的流动剪切力、机械压力、电刺激等，以模拟体内的生理环境，促进乳腺组织的生物学功能。
通过乳腺生物反应器，可以实现对乳腺组织生物学的研究和探索。
例如，可以研究乳腺组织在不同环境条件下的生长、分化、迁移、转化等生物学过程，进而深入了解乳腺组织的发育和疾病发生机制。
此外，乳腺生物反应器还可以用于药物筛选和新药研发，以提高乳腺癌的治疗效果和优化乳腺重建技术。
总之，乳腺生物反应器作为一种模拟体内乳腺组织生物学环境
的实验装置，可以为乳腺组织相关研究提供可靠的平台，并在生理和病理状态下模拟和研究乳腺组织的生物学反应。
动物乳腺生物反应器的原理及研究进展
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0. 9 20 次实验统计
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0. 7
7为保证产品数量和质量的稳 定 ,必须将转基因乳腺表达的个体培育成遗传稳定的 家系或品系 。这方面美国 FDA 已有明确规定 。而生 产遗传性一致的家系最有效的方法就是进行转基因动 物的克隆 ,这样可由一头转基因动物可生产出性能一 致的群体 。 4. 3. 5 产品的纯化 :从乳腺生物反应器获得的产品作 药用 ,需要纯化技术 。 5 经济效益估测
美国学者根据目前乳腺生物反应器技术的现状和 发展趋势 ,对乳腺生物反应器生产人重组蛋白质的经 济效益作了测算 (表 3) ,表 3 中的数字表明 ,乳腺生物 反应器技术的完善和发展 ,将不断满足市场对许多药 用蛋白的种类和数量的需求 ,并使产品成本大幅度的 降低 。
综 述
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值得注意的是 ,在构建乳腺表达的外源基因时 ,外 源基因在乳腺特异性表达需要乳蛋白基因的一个启动 子和调控区 ,即要有一个引导泌乳期乳蛋白基因表达 的序列 ,这样才能将外源基因置于乳腺特异性调节序 列控制之下 ,使其在乳腺中表达 ,再通过回收奶得到目 的蛋白 。目前大多数蛋白基因的启动子已用于外源基 因在转基因动物乳腺中表达 。 4 国内外研究 、开发现状与进展 4. 1 国外研究 、开发概况 自 80 年代末 、90 年代初 , 英国人相继实现了用小鼠和绵羊乳腺生产人的抗胰蛋 白酶以来 ,国外在乳腺生物反应器技术研究上取得了 巨大的发展 ,已有数十种产品在实验动物小鼠乳腺中 合成 ,表明控制外源基因在动物乳腺特异和高效表达 的技术 ,已日渐成熟 。到目前为止 ,至少有 10 种产品 在大动物上生产成功 ,少数产品已完成中试 ,即将投入
虽然动物乳腺可生产任何一种蛋白质和多肽产 品 ,但从商业和社会需求的角度来看 ,最能发挥其技术 优势的是生产那些需求量大 、单位零售价格又不太高 、 而其他生产体系难以解决的产品 。包括一次用量大的 多肽药物 ,治疗抗体 、血液蛋白 、工业用酶 、动物疫苗和 各种功能性蛋白等 ,都具有相当大的市场容量和开发 前景 。
2023年高考复习专项练习一轮生物课时规范练43 基因工程的应用及蛋白质工程(含实验)
课时规范练43基因工程的应用及蛋白质工程(含实验)一、基础练1.下列哪项不是植物基因工程技术的主要应用?()A.培育抗虫性的农作物B.培育抗病植物C.改良农作物的品质D.作器官移植的供体2.不是由基因工程方法生产的药物有()A.青霉素B.白细胞介素C.干扰素D.乙肝疫苗3.下列有关动物基因工程的说法,错误的是()A.将外源生长激素基因导入动物体内可提高动物生长速率B.将肠乳糖酶基因导入奶牛基因组中,使获得的转基因牛分泌的乳汁中乳糖的含量大大降低C.利用基因工程技术,得到的乳腺生物反应器可以解决很多重要的药品的生产问题D.用转基因动物作为器官移植的供体时,由于导入的是调节因子,而不是目的基因,因此无法抑制抗原的合成4.动物乳腺生物反应器是一项利用转基因动物的乳腺代替传统的生物发酵,进行大规模生产可供治疗人类疾病或用于保健的活性蛋白质的现代生物技术。
目前科学家已在牛和羊等动物的乳腺生物反应器中表达出了抗凝血酶、血清白蛋白、生长激素等重要药品。
大致过程如图所示。
下列有关说法错误的是()A.通过③形成的重组质粒具有人的药用蛋白基因和标记基因即可B.④通常采用显微注射技术C.在转基因母牛的乳腺细胞中人的药用蛋白基因才会得以表达,因此可以从乳汁中提取药物D.该技术生产药物的优点是产量高、质量好、易提取5.利用PCR技术可获得目的基因,下列相关叙述正确的是()A.在用PCR技术扩增DNA时,DNA的复制过程与细胞内DNA的复制类似B.PCR反应体系中需添加磷酸、脱氧核糖和含氮的碱基作为原料C.PCR体系中需要添加从受体细胞中提取的解旋酶和DNA聚合酶D.PCR反应中温度的周期性改变是为了DNA聚合酶催化不同的反应6.用XhoⅠ和SalⅠ两种限制性内切核酸酶分别处理同一DNA片段,酶切位点及酶切产物分离结果如图。
以下叙述不正确的是()A.图1中两种酶识别的核苷酸序列不同B.图2中酶切产物可用于构建重组DNAC.泳道①中是用SalⅠ处理得到的酶切产物D.图中被酶切的DNA片段是单链DNA7.(2020浙江7月选考)下列关于基因工程的叙述,正确的是()A.若受体大肠杆菌含有构建重组质粒时用到的限制性内切核酸酶,则一定有利于该重组质粒进入受体并保持结构稳定B.抗除草剂基因转入某抗盐植物获得2个稳定遗传转基因品系,抗性鉴定为抗除草剂抗盐和抗除草剂不抗盐。
动物乳腺生物反应器的研究概况
动物乳腺生物反应器的研究概况摘要：转基因动物乳腺生物反应器是利用动物乳腺特异性启动子调控元件指导外源基因在乳腺中特异性表达，并从转基因动物乳汁中获取重组蛋白。
近年来，生物学和分子生物学研究领域的成就促进了该技术的蓬勃发展。
本文简要概述了转基因动物乳腺生物反应器的基本概念、原理、特点及应用，并重点阐述了其研究现状及前景，从而探讨其存在的问题。
关键词：转基因动物；乳腺生物反应器；进展Abstract：Mammary gland bioreactor of transgenic animals is a useful biological technology, which expresses foreign genes under the direction of special promoters of the mammary gland as regulating components in the mammary gland and produces functional pharmaceutical proteins in milk．In recent years，achievements of biology and molecular biology accelerate the development of this technology. This paper briefly reviews the basic concepts, principle, chara- cteristics and applications of the mammary gland bior- eactor of transgenic animals，especially summarizing its current research status and bright future，meanwhile discusses the problems existed．Key words:transgenic animals；mammary gland bioreactor；progress前言21世纪是生命科学突飞猛进的时代，生命科学在人类生活中占有极为重要的位置。
动物乳腺生物反应器名词解释
动物乳腺生物反应器名词解释
动物乳腺生物反应器是一种用于研究和模拟动物乳腺生物过程的实验装置。
它通常由细胞培养系统、培养基、培养皿、培养槽等组成，用于模拟和研究动物乳腺组织的生长、分化、分泌等生物反应过程。
动物乳腺生物反应器的主要功能是提供一个模拟动物乳腺环境的平台，使乳腺细胞能够在体外条件下生长和发育。
它可以为科学家和研究人员提供一个实验室内的控制环境，以便他们可以更好地理解乳腺生物学的基本原理和机制。
在动物乳腺生物反应器中，乳腺细胞被培养在培养基中，通过提供适当的营养物质和生长因子，细胞可以进行增殖、分化和分泌乳液等生物反应。
这种系统可以模拟乳腺组织的生理状态，帮助研究人员研究乳腺发育、乳腺疾病以及乳腺细胞对外界刺激的反应。
动物乳腺生物反应器的应用广泛，既可以用于基础研究，也可以用于药物筛选和毒性测试。
通过对乳腺细胞在反应器中的生长和功能进行观察和分析，可以深入了解乳腺生物学过程，为乳腺疾病的治疗和预防提供理论依据。
总之，动物乳腺生物反应器是一种重要的实验装置，它可以模拟和研究动物乳腺组织的生物反应过程，为乳腺生物学的研究和乳腺疾病的治疗提供有益的工具和平台。
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动物乳腺生物反应器
黄泠淇 16302010054
技术原理
乳腺生物反应器的原理是应用重组DNA技术和转基因技术,将目的基因转移到尚处于原核阶段(或1～2细胞的受精卵)的动物胚胎中,经胚胎移植,得到转基因乳腺表达的个体,其乳腺组织即可分泌生产目的产品进入奶中。
在构建乳腺表达的外源基因时,外源基因在乳腺特异性表达需要乳蛋白基因的一个启动子和调控区,即要有一个引导泌乳期乳蛋白基因表达的序列,这样才能将外源基因置于乳腺特异性调节序列控制之下,使其在乳腺中表达,再通过回收奶得到目的蛋白。
转基因动物乳腺生物反应器建立后尚需进一步鉴定。
可分别从DNA，RNA及表达的目的蛋白等不同水平进行检测，从而确保能得到具有生物活性的目的蛋白。
目的蛋白的分离和纯化的基本路线可以分为：收集转基因动物奶液，离心去脂肪，酸处理去除酪蛋白，盐析、透析、超滤，以及各种层析技术来提纯，最后得到成品。
技术应用
工业上，动物乳腺生物反应器主要应用于生产活性蛋白。
大量抗体，抗生素，疫苗被成功生产出来。
腺反应器生产的抗胰蛋白酶，凝血因子更是帮助无数遗传病患者摆脱病痛。
同时经营养改造过的乳腺生产的奶液可以为免疫系统功能不全的人和接受放疗化疗的病人提供优良的营养物质和安全的药物服用途径。
动物乳腺生物反应器除了用于大量生产蛋白质，还是研究基因的理想工具，利用这项技术能够方便研究基因功能，整合，翻译，修饰，表达，调控等。
也为其他生物反应器的研究和商业应用开辟道路。
技术优点
1.动物乳腺的表达可进行翻译后修饰，如信号肽切除，蛋白的糖基化，羟基化及羧基化等，相比原核生物生产的外源蛋白，这种方法生产的蛋白具有生物活性和稳定性。
2.这种蛋白表达体系简单，一旦建立转基因动物乳腺生物反应器，只要简单地饲养好动物，利用动物乳腺的高表达能力，即可源源不断地得到贵重的药物蛋白。
3.转基因动物乳腺反应器的生产过程是一个畜牧业过程，饲养费用低廉，对环境没有污染，有广阔的发展前景。
因此，利用乳腺专一性表达的生物反应器生产药用蛋白，具有其它表达系统不可替代的优越性。
技术缺点
1.目前的转基因技术不能完全控制目的基因，启动子，调控区的结合位点，也很难找到合适的启动子和调控区基因，难以得到大量表达目的蛋白的乳腺反应器。
2.用于制备动物乳腺生物反应器的大牲畜毕竟是自然界长期进化的结果，机体的保护系统会对一切外源性物质产生排斥作用，动物机体可能会水解生产出来的目的蛋白，羧基化不充分，糖基化形式和人类不同。
3.动物奶液中的蛋白多种多样，而且目的蛋白的表达量变化也很大，而且相对其他蛋白，占比很小。
而且奶液中可能含有细菌，病毒，动物组织碎屑，为目的蛋白的检测和纯化带来困难。