动物乳腺生物反应器
动物乳腺生物反应器
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。
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”。
动物乳腺生物反应器
动物乳腺生物反应器动物物乳腺生物反应器是基于转基因技术平台，使外源基因导入动物基因组中并定位表达于动物乳腺，利用动物乳腺天然、高效合成并分泌蛋白的能力，在动物的乳汁中生产一些具有重要价值产品的转基因动物的总称。
乳腺生物反应器生产的外源蛋白种类广泛，从小分子肽到大分子复杂蛋白质，从生物活性酶到抗体、病毒抗原蛋白均可有效生产。
利用动物乳腺生物反应器生产重组蛋白的优点有：（1）生物活性高，无污染。
动物乳腺有完整的蛋白质翻译后修饰系统，包括糖基化、磷酸化、羧基化等，从而保证了产品的高生物活性。
（2）易分离提纯，成本低廉。
现有的一些人药物蛋白之所以昂贵，除了原料难以收集外，另一原因是分离提纯极为困难成本极高。
而动物乳腺生物反应器的产物直接经乳汁分泌出体外，只需用常规方法除去酪蛋白沉淀乳清，再经层析即可得到重组蛋白，已经建立起完整的分离纯化生产程序。
（3）产量高。
外源基因在动物乳腺中的表达量可以达到每升几克到几十克，小群转基因大家畜的产量即可满足全世界市场的需求。
动物乳腺生物反应器已经成为生物技术领域最具开发应用前景的尖端方向。
动物乳腺生物反应器发展简史转基因动物的研究始于20世纪80年代初。
1980年，Gordon等将重组DNA用显微注射法导入小鼠受精卵原核，首次获得了整合有外源基因的小鼠。
1982年，Palmiter等将大鼠生长激素基因显微注射到小鼠受精卵中，首次获得了体重为正常小鼠2 倍以上的“超级小鼠”并提出了从转基因动物中提取药物蛋白的设想。
此后几年的许多研究奠定了转基因动物技术体系的基础，但真正的乳腺生物反应器研究则始于1987 年Gordon 等的工作，他们将组织型纤溶酶原激活剂（tPA）与小鼠乳清酸蛋白（WAP）基因的启动子构成重组基因，成功地培育出了37只在乳汁中能表达tPA 的转基因小鼠，同年，世界上第一只能从乳汁中分泌α1-抗胰蛋白酶（AAT）的转基因绵羊在英国罗斯林研究所诞生。
从此，开始了乳腺生物反应器的实用性研究。
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。
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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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 。
浅谈哺乳动物乳腺生物反应器的研究现状及应用
浅谈哺乳动物乳腺生物反应器的研究现状及应用哺乳动物乳腺生物反应器（Mammary gland bio-reactor）是一种利用乳腺细胞进行蛋白质表达和生产的生物技术工具。
它将乳腺细胞和基因工程技术结合，通过基因转导方式将感兴趣的蛋白质基因导入乳腺细胞中，使其能够分泌出具有特定功能的蛋白质产品。
乳腺生物反应器的研究和应用具有广阔的潜力，可应用于药物生产、疫苗研发、疾病治疗等众多方面。
目前，乳腺生物反应器的研究已经取得了一定的进展。
研究人员对乳腺细胞的特性和分泌机制进行了深入研究，揭示了其与蛋白质表达之间的关系。
同时，运用基因工程技术和生物反应器工程技术，研究人员成功地将外源基因导入乳腺细胞中，并使其分泌出目标蛋白质。
例如，在动物模型中，乳腺生物反应器被用于生产抗体、生长因子、抗凝血因子等重要蛋白质，为医学研究和临床治疗提供了重要的支持。
乳腺生物反应器的应用也越来越广泛。
首先，它在医药领域具有广阔的应用前景。
通过乳腺细胞的分泌功能，可以生产大规模、高效率、高质量的蛋白质产品。
这些蛋白质产品可以用于药物研发和治疗，例如生产抗体药物、疫苗、某些基因治疗药物等。
其次，乳腺生物反应器在动物营养和畜牧养殖领域也具有应用潜力。
通过调控乳腺细胞的代谢和分泌功能，可以提高乳制品的质量和产量，改善养殖动物的生产性能。
此外，乳腺生物反应器还可以应用于环境保护和生物制造领域，例如通过乳腺细胞的分泌功能生产清洁能源和高附加值的化学品等。
尽管乳腺生物反应器的研究和应用前景广阔，但仍存在一些问题和挑战。
首先，乳腺生物反应器的研究仍处于起步阶段，对于乳腺细胞的分泌机制和调控机制尚不完全了解。
其次，乳腺生物反应器的生产成本相对较高，限制了其在工业化生产中的应用。
此外，乳腺生物反应器的生产效率和产量仍有待提高，以满足大规模应用的需求。
因此，需要进一步深入研究乳腺细胞的生物学特性，开发新的工程技术和改进现有的生物反应器系统，以推动乳腺生物反应器的研究和应用。
动物乳腺生物反应器研究进展
动物乳腺生物反应器研究进展摘要介绍了动物乳腺生物反应器的概念,综述了动物乳腺生物反应器及其载体的发展现状,以为动物乳腺生物反应器进一步研究提供借鉴。
关键词动物乳腺生物反应器;表达载体;发展现状1动物乳腺生物反应器的概念动物乳腺生物反应器(Mammary gland bioreactor)属于转基因动物范畴,其原理是通过转基因技术,将乳腺组织特异性启动子驱动的外源基因,在动物乳腺组织高效表达,通过乳汁分泌到体外,该方式不会对动物自身机体造成损害,通过回收乳汁就可以提取有重要价值的生物活性蛋白。
通常情况下,这种外源蛋白的特异性表达方式更安全、可靠。
2动物乳腺生物反应器表达载体的发展外源基因在动物乳腺中高效表达有2个前提:一是选用的调控元件要能指导目的基因在乳腺中高效、特异性表达,并且表达产物能分泌到乳汁中;二是整合到动物染色体基因组中的表达载体要处于开放和活跃转录状态,而这2个前提都归结于表达载体的成功构建[1]。
2.1基于普通质粒的表达载体哺乳动物的染色体是由许多独立、分散的区域组成,区域内含有单个或多个转录单元,包括调控基因表达的所有控制元件。
乳蛋白基因以独立区域的形式存在于染色体上。
对乳蛋白区域进行调控的一些重要控制元件可分为三类:①调控基因转录的元件,包括启动子、增强子和激素应答元件。
乳蛋白的启动子和增强子在大多数情况下位于转录起始位点数百个碱基处的5’侧翼区,有时可远至10kb。
乳蛋白激素应答区的表达受催乳素、胰岛素、糖皮质激素及细胞间质的诱导。
②具有使染色体变构和开放功能的元件,有位点控制区和核基质黏附区,主要用于对抗位点效应。
位点控制区位于5’远端,是大区域的DNaseI高敏区。
位点控制区包括多个DNaseI高敏区,各个高敏区与其反式因子结合成一个单元,然后对启动子复合物起作用。
因此,一般认为位点控制区具有增强子和绝缘子的双重功效[2]。
核基质黏附区也起到绝缘子的作用,并且还具有转录增强活性,多数位于区域的两端,可以把区域拴在核基质上。
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二.乳腺生物反应器的主要用途 生产多肽类药物。例如，胰岛素，干扰素， 促红细胞生长素等。据美国生物工程杂志 报道，在美国待批的多肽类药物已达100多 种，今后每年还会增加40多种。多肽类药 物已形成了相当大的市场。
生产基因工程疫苗。由于受基因工程载体 的容量限制，目前所生产的基因工程疫苗 都是以一小段病毒外壳蛋白或细菌膜蛋白 作为抗原，其免疫性不如灭活的全病毒或 细菌。如果使用乳房生物反应器，就可以 生产病毒的完整外壳蛋白，或细菌的免疫 决定蛋白质，其效果就会与常规疫苗相同。 由于用乳房反应器系统生产的疫苗产量高， 其销售也会低于常规疫苗。
动物乳腺生物反应器
生物0303 吴云龙 20030369
一.概述 腺生物反应器：利用哺乳动物乳腺特异性表达的启动子元 件构建转基因动物，指导外源基因在乳腺中表达，并从转 基因动物的乳液中获得重组蛋白。 乳腺生物反应的原理是应用DNA重组技术和转基因技术将 目的基因转移到尚处于原核极端的动物胚胎中，经胚胎移 植，得到转基因乳腺表达个体，通过乳腺表达的外源基因 时，外源基因在乳腺特异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蛋白基因表达的序列， 这样才能将外源基因置于土县特异性调节序列控制之下， 使其在土县中表达，再通货挥手奶得到目的的蛋白，通常 有四类基因调控元件：B2乳球蛋白（BL G），酪蛋白， 乳清酸蛋白（WA P）和乳清白蛋白
生产营养品。首先可以生产的一个产品是无乳糖 奶。中国人中不能或难以消化乳糖的人的比例较 高，如果能把乳糖酶基因导入奶牛体内，就可以 生产无乳糖奶牛，不仅甜度增加，也解决了一部 分人不能大量饮用牛奶的问题。其次是在牛奶中 增加人的转铁蛋白。国外研究证明，转铁蛋白有 良好的营养保健功能，它能够一直大部分有害的 肠胃细菌，但对有益细菌如双歧杆菌起促进作用。 第三个开发内容是生产人牛混合奶。人奶对人是 最佳的营养品。分离出人奶蛋白基因并把它转移 到奶牛中，牛奶中就会有30%~50%人奶的成分。
生产抗体。目前市场销售的抗体，因产量 很小，成本高，只能用于诊断。其实，如 果能国大量生产抗体，许多疾病就可以用 抗体治疗。用抗日治疗疾病应当比用抗生 素效果更好，因为可以真正做到对症下药， 而不必担心造成体内微生物失衡或因大量 使用抗生素而产生副作用。
生产酶制剂。酶制剂分为两大类，一类是 用大量很大的工业用酶，如淀粉酶，糖化 酶等。工业用酶生产特点是需求量大且纯 度要求不高，很适合使用乳牛生产。另一 类酶是生命科学研究中使用的工具酶，每 克售价均百万元以上。如果用乳房生物反 应器生产，一头年产1000kg奶的乳用山羊， 可以生产足够