基因重组和基因工程药事情
基因工程抗体的例子
基因工程抗体的例子
基因工程抗体是通过基因重组技术将特定抗体基因导入至其他生物细胞中，使其具备产生抗体的能力，从而实现大规模生产高效、高纯度的抗体。
以下是一些基因工程抗体的例子：
1. 重组抗体药物：例如，重组人源单克隆抗体药物，如阿达木单抗（Adalimumab）和帕尼单抗（Panitumumab），用于治疗自身免疫疾病和某些癌症。
2. 基因工程抗体治疗疫苗：例如，COVID-19疫苗中使用的mRNA 疫苗，通过基因工程技术将病毒的抗原编码序列导入到人体细胞中，诱导免疫系统产生抗体来抵抗病毒感染。
3. 重组抗体诊断试剂：例如，基因工程技术可用于生产特定病原体抗体，如新冠病毒SARS-CoV-2抗体，用于开发快速诊断试剂盒，帮助早期检测和诊断疾病。
4. 基因工程抗体治疗：例如，CAR-T细胞疗法，通过基因工程技术将患者自身T细胞中的受体基因改造，使其能够识别和杀死癌细胞，用于治疗某些血液恶性肿瘤。
5. 基因工程抗体生产：基因工程技术可用于大规模生产特定抗体，如重组人源单克隆抗体，用于研究和治疗领域。
这些基因工程抗体的例子说明了基因工程技术在抗体研究、生产和
应用中的重要性和广泛应用性。
14章基因重组与基因工程
载 体 的 选 择 标 准
常用载体：质粒DNA、噬菌体DNA、病毒DNA 粘粒(柯斯质粒）、细菌/酵母人工染色体
克隆载体(cloning vector)：
为使插入的外源DNA序列被扩增而特意设计的载体。 表达载体(expression vector)： 为使插入的外源 DNA 序列可转录翻译成多肽链而 特意设计的 载体。 在克隆载体基本骨架的基础上增加表达元件（如 启动子、RBS、终止子等）。
（三）目的基因（又称外源DNA）
• 基因组DNA：
在真核生物体，基因组是指一套完整单倍体DNA
（染色体DNA）和线粒体DNA的全部序列。
• cDNA：
经反转录合成的、与RNA（mRNA或病毒RNA）互补的
单链DNA。。
（四）基因载体
为携带目的基因，实现其无性繁殖或表达有意义
的蛋白质所采用的一些DNA分子。
重组DNA分子 的获得
重组DNA分子 的扩增（克隆）
目的 :
1、获得大量某一感兴趣的基因或DNA序列
2、获得感兴趣基因的表达产物(蛋白质)
基因工程---- 实现基因克隆所采用的方法
及相关的工作称基因工程,
又称重组DNA工艺学。
生物技术工程:
基因工程、蛋白质工程、 酶工程、细胞工程等
（二） 工具酶
接合作用
转化作用
第二节
重组DNA技术
--DNA克隆，分子克隆
1972年，伯格首次证明可以用两种不 同物种的基因来人工合成DNA分子. 因在核酸的生化领域完成的重大研究 获得了1980年的诺贝尔化学奖。
加州大学旧金山分校的赫伯特· 博耶和斯坦福大学的斯坦 利· 科恩公布了他们的重组试验。他们使用的是大肠杆菌 中具有抗四环素功能的pSC101质粒，通过在这个质粒中嵌 入能够抗卡那霉素的基因，含有该质粒的大肠杆菌就可以 在同时加入了四环素和卡那霉素的培养基中生存繁殖。
简述基因工程制药的基本流程
简述基因工程制药的基本流程基因工程制药是通过人工改造和调整生物体的基因来生产更有效、更安全的药物。
它的基本流程包括以下几个关键步骤。
1. 目标基因的筛选：在基因工程制药的过程中，首先需要确定目标基因。
目标基因是指具有治疗或预防特定疾病能力的基因。
研究人员通过分析遗传病或其他需要治疗的疾病的相关机制，找到与之相关的基因。
2. 基因克隆：在筛选目标基因后，研究人员需要对其进行基因克隆。
基因克隆是指将目标基因从其所在的生物体中分离出来，并通过PCR（聚合酶链式反应）等方法进行复制，形成多个完全相同的基因。
3. 基因的调整与修改：在基因工程制药中，研究人员还需要对目标基因进行调整和修改，以增强其表达或改变其特定性。
调整和修改的方法包括点突变、插入、删除或拼接等，以获得更理想的基因序列。
4. 载体构建：基因工程制药中常用的方法是将目标基因插入到载体中，通过载体帮助基因进入到目标生物体中并进行表达。
载体通常是一段DNA序列，包含促进基因表达和复制的区域。
在构建载体时，研究人员将目标基因与载体的DNA序列进行连接。
5. 重组表达：完成载体构建后，研究人员将其导入到宿主细胞中，并通过转染等方式使其表达。
在宿主细胞内，目标基因会被转录成mRNA，并通过翻译合成蛋白质。
6. 蛋白质纯化和药物制备：蛋白质是常见的生物制药产品，所以在基因工程制药中，研究人员需要对目标蛋白质进行纯化和制备。
纯化的目的是去除其他无关的蛋白质和杂质，使得产生的药物更纯净、更安全。
7. 药物测试和临床实验：基因工程制药生产的药物需要进行一系列的测试和临床实验，以确保其药效和安全性。
这些测试包括药理学、毒理学和临床试验等，通过这些测试可以评估药物的活性、剂量和不良反应等。
参考内容：[1] Rodin, A. S., & Antonova, O. V. (2021). Basic principles of genetic engineering for the production of pharmaceuticals [J]. Tomsk State University Journal of Biology, (4), 285-301.[2] Thomas, S., Sheela, S., & Skariah, K. (2011). Basic concepts in molecular biology related to genes, heredity, and genetic engineering–Review[J]. Indian journal of dental research: official publication of Indian Society for Dental Research, 22(5), 683. [3] Rao, P. A., Prudhvi, K. L., & Padmanaban, G. (2021). Principles and practice in genetic engineering: genome editing and its application in human therapeutics [J]. Journal of Advanced Research, 28, 43-56.[4] Sprouffske, K., Wagner, J. B., Weaver, L. T., & Adams, W. W. (2019). Genetic engineering as a tool for controlling infectious diseases: A guide [J]. Journal of infectious diseases, 219(12), 1871-1880.。
高一生物必修课件基因重组和基因工程及其应用
两者区别
9字
基因重组是自然发生的，而 基因工程是人工操作的。
9字
基因重组的结果具有不确定 性，而基因工程可以精确设 计和控制。
9字
基因重组通常发生在同一物 种内，而基因工程可以跨物 种进行。
9字
基因重组不需要额外的工具 或技术，而基因工程需要依 赖特定的工具和技术，如限 制性内切酶、DNA连接酶等 。
高一生物必修课件基因重组和 基因工程及其应用
汇报人：XX
20XX-01-13
CONTENTS
• 基因重组 • 基因工程 • 基因工程应用 • 基因重组与基因工程关系 • 实验：基因重组和基因工程操
作实践
01
基因重组
基因重组概念
基因重组定义
基因重组是指在生物体进行有性生殖的过程中，控制不同性状的基因的重新组 合。
05
实验：基因重组和基因工程操作实践
实验目的与原理
目的
通过实验操作，了解基因重组和基因工程的基本原理，掌握相关实验技能，培养科学探究精神和实验能力。
原理
基因重组是生物体内基因重新组合的过程，包括同源重组和非同源重组两种方式。基因工程则是通过人工手段对 基因进行改造和重组，实现特定性状或功能的表达。本实验将通过模拟基因重组和基因工程操作，加深对相关原 理的理解。
重组DNA分子的导入
目的基因的检测与鉴定
将重组DNA分子导入受体细胞，使目的基 因在受体细胞中表达。
通过PCR、Southern杂交等方法检测目的 基因是否成功导入并表达。
03
基因工程应用
农业生产应用
转基因作物
通过基因工程手段，将外 源基因导入农作物中，使 其获得抗虫、抗病、抗除 草剂等优良性状，提高作
基因工程药物的综述
基因工程药物的研究及进展摘要：20世纪70年代，随着DNA重组技术的成熟，诞生了基因工程药物，高产值、高效率的基因药物给医药产业带来了一场革命，推动了整个医药产业的发展，医药产业进入了新的历史时期。
本文以基因工程药物的发展为导向，简要的介绍了国内外基因工程药物的发展概况、研究现状、研究方向、发展方向。
关键词：基因工程，药物，现状，发展1 基因工程药物的发展概况20世纪70年代，随着DNA重组技术的成熟，诞生了基因工程药物，高产值、高效率的基因药物给医药产业带来了一场革命，推动了整个医药产业的发展，医药产业进入了新的历史时期。
基因药物经历了三个阶段：第一阶段是把药用蛋白基因导入到大肠杆菌等细菌中，通过大肠杆菌等表达药用蛋白，但这类药物往往有缺陷，人类的基因在低等生物的细菌中往往不表达或表达的蛋白没有生物活性。
第二阶段是人们用哺乳动物的细胞代替细菌，生产第二代基因工程药物。
但由于哺乳动物细胞培养条件相对苛刻，生产的药物成本居高不下。
第一、二代基因药物的研制和生产已经成熟。
从第一个反义核酸药物Vitrovene于1998年和1999相继在美国和欧洲上市以来，发展迅速。
第三阶段是到了80年代中期，随着基因重组和基因转移技术的不断发展和完善，科学家可以将人们所需要的药用蛋白基因导入NN-~L动物体内，使目的基因在哺乳动物身上表达，从而获得药用蛋白。
携带外源基因并能稳定遗传的这种动物，我们称之为转基因动物。
由于从哺乳动物乳汁中获取的基因药物产量高、易提纯，因此利用乳腺分泌出的乳汁生产药物的转基因动物称为“动物乳腺生物反应器”。
90年代中后期，国际上用转基因牛、羊和猪等家畜生产贵重药用蛋白的成功实例已有几十种，一些由转基因动物乳汁中分离的药物正用于临床试验，但还没有一例药品成功上市。
2 基因工程药物的研究现状2.1国外基因工程药物研究现状随着1971年第一家生物制药公司Cetus公司在美国的成立，1973年重组DNA技术的出现，生物医药即已显示出巨大的应用价值和商业前景。
基因工程制药的基本过程
基因工程制药的基本过程
1.挑选目标基因：首先，需要从目标生物体的染色体中选出需
要改变或增加的基因。
这个基因可能与药物制备过程中的蛋白质结构或生物反应有关。
2.克隆基因：将目标基因从生物体中提取出来，使用PCR技
术扩增并纯化。
然后将其插入到载体DNA中，形成重组DNA。
3.转化细胞：重组DNA必须被转移到生产大量蛋白的细胞中。
这个过程称为转化，它可以通过多个方法实现，如电化或化学转化。
4.筛选、培养转化细胞：转化后的细胞需要筛选和培养，以找
到涌现出目标蛋白的那些转化细胞。
5.表达目标蛋白：在培养细胞中，重组基因被激活并转录成mRNA分子，然后翻译成目标蛋白。
这个过程通常需要添加
诸如摇动培养、温度调节以及细胞培养基的特殊条件。
6.分离目标蛋白：蛋白质表达后，进一步需要通过纯化和分离
方法来获取足够纯净和高质量的目标蛋白。
7.制药：最后，这些蛋白质将被用于药物研发，包括临床试验、药物注册以及与制药公司和医疗保健专业人士合作推广这些药物。
基因工程与基因重组
另一类是置换型，即两个限制酶位点之间的DNA片段可 被外源DNA取代，如Charon，EMBL系列等。
37
• M13噬菌体载体
M13噬菌体基因组是单链环状DNA，当它侵犯宿主菌后， 在细菌胞内酶的作用下，单链DNA转变成复制型双链DNA， 可提取出来做基因重组。
23
名称
大肠杆菌DNA聚合酶I 大片段 （klenow）
Taq DNA聚合酶
功能及应用
以DNA为模板，催化5’ →3’ 核酸链的延长，另有3’ →5’ 的外切酶 活性。常用于DNA 3’ 末端的标记和填充、cDNA第二链的合成、 DNA测序。 以DNA为模板，催化5’ →3’核酸链的延长，另有弱的5’ →3’的外切 酶活性，耐高温。常用于PCR及DNA测序。
3
由于DNA克隆研究对象常常是特异的基因 片段，所以又称作基因克隆（gene cloning）。 实现基因克隆所采用的方法及相关工作统称为基 因工程（genetic engineering）。
4
1997年2月23日 英国 Wilmut
5
基因克隆的基本步骤
• 从复杂的生物有机体基因组中，分离出目的基因片段。
17
回文结构
II类限制性核酸内切酶识别DNA 位点的核苷酸序列呈二 元旋转对称，通常称这种特殊的结构顺序为回文结构。
EcoR I 5' …GAATT C…3' 3' …C TTAAG…5'
18
II型酶切割双链DNA产生3种不同的切口：
• 在对称轴中心同时切割双链，产生平末端或称钝性末端 （blunt end），如Hpa I：
6
基因重组实际应用的例子
基因重组实际应用的例子基因重组技术是一种将不同物种的基因进行组合，产生新的基因组合的技术。
这项技术在医学、农业、工业等领域都得到了广泛应用。
以下是基因重组实际应用的例子：1. 乙肝疫苗：乙肝疫苗是一种通过基因重组技术制造的疫苗。
通过将乙肝病毒的表面抗原基因插入酵母的基因组中，制造出可以诱导人体产生抗体的乙肝疫苗。
2. 人胰岛素：基因重组技术可以用于生产人胰岛素。
通过将人类胰岛素基因插入大肠杆菌的基因组中，制造出可以通过发酵生产的胰岛素。
3. 转基因植物：基因重组技术可以用于制造转基因植物。
转基因植物可以抵抗病虫害、耐受干旱、抗草甘膦等。
例如，通过将农杆菌的基因插入玉米中，制造出可以抵抗昆虫侵袭的玉米。
4. 人类生长激素：人类生长激素是一种可以用于治疗生长激素缺乏症的药物。
通过将人类生长激素基因插入大肠杆菌的基因组中，制造出可以通过发酵生产的人类生长激素。
5. 乳腺癌药物：基因重组技术可以用于制造乳腺癌药物。
例如，通过将人类单抗基因插入小鼠的基因组中，制造出可以用于治疗HER2阳性乳腺癌的药物。
6. 血友病治疗药物：基因重组技术可以用于制造血友病治疗药物。
例如，通过将血友病患者缺乏的凝血因子基因插入哺乳动物的基因组中，制造出可以用于治疗血友病的药物。
7. 畜禽疫苗：基因重组技术可以用于制造畜禽疫苗。
例如，通过将禽流感病毒的表面抗原基因插入病毒携带的病毒载体中，制造出可以用于预防禽流感的疫苗。
8. 软骨修复药物：基因重组技术可以用于制造软骨修复药物。
例如，通过将人类骨形态发生蛋白基因插入小鼠的基因组中，制造出可以用于治疗软骨损伤的药物。
9. 蛋白质纯化：基因重组技术可以用于蛋白质纯化。
例如，通过将目标蛋白质基因插入大肠杆菌的基因组中，制造出可以通过发酵生产的蛋白质。
10. 疫苗生产：基因重组技术可以用于疫苗生产。
例如，通过将流感病毒的表面抗原基因插入病毒携带的病毒载体中，制造出可以用于预防流感的疫苗。
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胰 岛 素 分 子 结 构
医学ppt
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目录
三、基因诊断与治疗
（一）基因诊断的概念
基因诊断(genetic diagnosis)是利用分 子生物学及分子遗传的技术和原理，在 DNA水平分析、鉴定遗传疾病所涉及基 因的置换、缺失或插入等突变。又称 DNA诊断 。
➢ 基本原理 ➢ 重组DNA技术与医学的关系
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4
目录
一、重组DNA技术相关概念
（一） DNA克隆
➢ 克隆(clone):来自同一始祖的相同副本或拷 贝的集合。
➢ 获取同一拷贝的过程称为克隆化(cloning)， 即无性繁殖。
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5
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➢ 技术水平：分子克隆(molecular clone) （即DNA 克隆） 细胞克隆 个体克隆（动物或植物）
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9
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限制性核酸内切酶(restriction endonuclease)
➢ 定义： 限制性核酸内切酶(restriction endonuclease,
RE)是识别DNA的特异序列, 并在识别位点或其 周围切割双链DNA的一类内切酶。
Bam HⅠ
GGATCC CCTAGG
GCCTAG+
带重组体的宿主
筛选
PCR产物
表型筛选
酶切电泳鉴定医学ppt 菌落原位杂交
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（六）克隆基因的表达
表达体系的建立： ➢ 表达载体的构建 ➢ 受体细胞的建立 ➢ 表达产物的分离纯化
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第三节
重组DNA技术与医学 的关系非常密切并前景远大
DNA Recombination Technique is Closly Related with Medicine
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目录
➢DNA克隆
应用酶学的方法，在体外将各种来源的遗 传物质（同源的或异源的、原核的或真核的、 天然的或人工的DNA）与载体DNA接合成一具 有 自 我 复 制 能 力 的 DNA 分 子 —— 复 制 子 (replicon)，继而通过转化或转染宿主细胞，筛 选出含有目的基因的转化子细胞，再进行扩增 提取获得大量同一DNA分子，也称基因克隆或 重组DNA (recombinant DNA) 。
and has a Good Perspective
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一、疾病基因的发现与克隆
根据基因定位克隆之并研究其性质， 而认识疾病的分子机制。
二、生物制药
利用基因工程生产有药用价值的蛋白质、 多肽产品已成为当今世界一项重大产业，并将 有望成为21世纪的支柱产业。
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目录
基因工程胰岛素
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目录
➢ 基因工程(genetic engineering) —— 实现基因 克隆所用的方法及相关的工作称基因工程， 又称重组DNA工艺学。
➢ 目的： ① 分离获得某一感兴趣的基因或DNA ② 获得感兴趣基因的表达产物（蛋白质）
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（二）工具酶
➢ 限制性核酸内切酶 ➢ DNA聚合酶Ⅰ ➢ 逆转录酶 ➢ T4DNA连接酶 ➢ 碱性磷酸酶 ➢ 末端转移酶 ➢ Taq DNA聚合酶
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2
目录
第二节
重组DNA技术 又称DNA克隆或分子克隆
DNA Recombination Technique is also Called DNA Cloning or Molecular Clone
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3
目录
本节主要内容：
➢ 相关概念 DNA克隆 工具酶 目的基因 基因载体
➢受体菌条件： 安全宿主菌 限制酶和重组酶缺陷
处于感受态(competent)
➢导入方式：
转化 (transformation)
转染 (transfection)
感染 (infection)医学pptFra bibliotek21目录
（五）重组体的筛选 抗药性标记选择，免疫化学方法等。
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目录
(
抗 药插 性入 标失 记活 选法 择
（一）目的基因的获取 化学合成法，从组织中提取等。
（二）克隆载体的选择和构建
目的不同，操作基因的性质不同， 载体的选择和改建方法也不同。
（三）外源基因与载体的连接
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目录
目的基因
限制性内切酶
载体
限制性内切酶
重组体
T4 DNA连接酶 15ºC
载体自连
目的基因 自连
（四）重组DNA导入受体菌
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目录
（三）目的基因(target gene) 感兴趣的基因
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目录
（四）基因载体
➢ 定义 为携带目的基因，实现其无性繁
殖或表达有意义的蛋白质所采用的 一些DNA分子。
➢ 常用载体 质粒DNA 噬菌体DNA 病毒DNA
载体的主要选择标准：能自主复制
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14
目录
质粒 (plasmid)
GATCC G
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10
目录
➢ 分类： Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ（基因工程技术中常用Ⅱ型）
➢ 作用： 与甲基化酶共同构成细菌的限制修饰
系统，限制外源DNA，保护自身DNA。
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11
目录
➢ 命名：
Hin dⅢ
Haemophilus influenzae d株 流感嗜血杆菌d株的第三种酶
属种 株 序
第一个字母取自产生该酶的细菌属名，用大写； 第二、第三个字母是该细菌的种名，用小写； 第四个字母代表株； 用罗马数字表示发现的先后次序。
第14章
基因重组和基因工程
Genetic Recombination and Genetic Engineering
医学ppt
1
目录
第一节
自然界DNA重组和基因转移 是经常发生的
DNA Recombination and Gene Transfer Occur Frequently in Nature
特点: 能在宿主细胞内独立自主复制；带有某些遗 传信息, 会赋予宿主细胞一些遗传性状。
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15
目录
二、重组DNA技术基本原理
➢ 基本原理
目的基因的获取 克隆载体的选择和构建
外源基因与载体的连接 DNA导入受体细胞
重组体的筛选
克隆基因的表达
医学ppt
17
目录
以 质 粒 为 载 体 的
DNA 克 隆 过 程
)
小结
重组DNA技术操作过程可形象归纳为：
分
分离目的基因
切
限制酶切目的基因与载体
接
拼接重组体
转
转入受体细胞
筛
筛选重组体
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24
目录
重组DNA技术操作的主要步骤
载体
目的基因（外源基因）
质粒 噬菌体 病毒 基因组DNA c DNA 人工合成
限制酶消化
开环载体DNA
目的基
因
连接酶
重组体
转化 体外包装，转染