转基因动物与生物制药
转基因动物及其在医学中的应用

转基因动物及其在医学中的应用在当今科技飞速发展的时代,转基因技术作为一项具有重大影响力的生物技术,不仅在农业领域取得了显著成果,在医学领域也展现出了广阔的应用前景。
其中,转基因动物的研究与应用更是为医学的进步带来了新的契机。
转基因动物,简单来说,就是通过基因工程技术将外源基因导入动物的基因组中,从而使其表现出特定的新性状或获得新的功能。
这一技术的实现通常需要借助一系列复杂的分子生物学手段,如载体构建、细胞培养、胚胎操作等。
在医学领域,转基因动物的应用主要体现在以下几个方面:首先,转基因动物可用于疾病模型的构建。
许多人类疾病的发病机制十分复杂,难以在体外细胞培养或其他简单模型中进行深入研究。
通过将与人类疾病相关的基因导入动物体内,使其表现出类似人类疾病的症状,能够为疾病的研究提供更接近真实情况的模型。
例如,通过构建转基因小鼠模型,可以研究阿尔茨海默病、帕金森病等神经退行性疾病的发病过程和治疗方法。
这些模型有助于科学家更好地理解疾病的发生发展机制,为新药的研发和治疗策略的制定提供重要依据。
其次,转基因动物在生物制药方面具有巨大的潜力。
利用转基因动物生产药用蛋白是一种新兴的生物制药技术。
例如,通过将编码人类药用蛋白的基因导入动物的乳腺细胞中,使动物在乳汁中分泌出具有药用价值的蛋白质。
这种方法生产的药物具有成本低、产量高、生物活性好等优点。
目前,已经有多种利用转基因动物生产的药物进入临床试验阶段,为治疗一些疑难杂症提供了新的选择。
再者,转基因动物在器官移植领域也发挥着重要作用。
器官短缺一直是器官移植领域面临的严峻问题。
转基因技术可以对动物的器官进行改造,降低其免疫原性,使其更适合移植到人体中。
例如,通过基因编辑技术敲除猪体内与免疫排斥相关的基因,有望培育出可供人类使用的器官来源,从而缓解器官短缺的困境。
此外,转基因动物还可用于基因治疗的研究。
基因治疗是一种通过修复或替换患者体内有缺陷的基因来治疗疾病的方法。
转基因技术在水产动物中的运用

转基因技术在水产动物中的运用转基因技术是一种通过修改生物体的基因组来实现特定性状改良的生物技术。
近年来,随着科技的进步,转基因技术在农业、食品、医药等领域得到了广泛应用。
其中,转基因水产动物的研发与应用也取得了显著的进展。
本文将探讨转基因技术在水产动物中的运用目的和方法,以及其可能带来的优势与未来发展的前景。
转基因技术在水产动物中的运用旨在提高养殖产量、改善水产品品质、增强抗病性能及优化生长速度等方面。
通过转基因技术,科学家们可以精准地改变水产动物的遗传性状,进而提高其养殖效益和生产效率。
转基因技术在水产动物中的运用方法主要包括基因操作和基因表达两个方面。
基因操作涉及通过人工手段将外源基因导入水产动物体内,以实现对其基因组的改造。
而基因表达则是在转基因后,通过一定的环境或刺激条件,使得外源基因得以在受体细胞中表达出特定的蛋白质。
通过转基因技术,水产动物的养殖产量得到了显著提高。
例如,科学家们将生长激素基因导入三文鱼体内,成功培育出了生长速度较普通三文鱼快30%的转基因三文鱼。
转基因技术也在改善水产品品质方面发挥了重要作用。
例如,通过导入特定的基因,成功降低了水产品中的脂肪和胆固醇含量,使其更符合健康饮食的需求。
与传统养殖方法相比,转基因技术具有明显优势。
转基因技术可以大幅度提高水产动物的产量和生产效率,降低生产成本。
通过转基因技术改良的水产品品质更优,具有较强的市场竞争力。
转基因技术还可以增强水产动物的抗病性能,减少疾病的发生,降低养殖风险。
虽然转基因技术在水产动物中的运用具有显著优势,但我们也需要其可能带来的潜在风险。
例如,转基因水产动物的食品安全问题、对生态环境的潜在影响以及伦理道德方面的争议等。
因此,在推广应用转基因技术的同时,还需要进行全面的风险评估与安全管理,确保其在实现经济效益的同时,遵循科学、安全和可持续发展的原则。
转基因技术在水产动物中的运用具有巨大的发展潜力。
通过不断的研发与实践,我们有信心克服各种挑战,实现转基因技术在水产动物领域的广泛应用,为人类提供更为优质、安全和可持续的的水产品。
转基因动物及其在医学中的应用

转基因动物及其在医学中的应用转基因动物是指通过加减特定的DNA片段而改变了基因构成和性状的动物,也可以认为是指体内基因组中稳定地整合有外源基因的动物。
该项技术始于80年代初,很快便成为研究动物基因表达特性及其功能的重要手段,在基因表达的调控机制等方面的基础理论研究、家畜家禽的遗传性状改造、培育能为人类提供器官移植材料的家畜、培育人类疾病的模型动物、作为生物反应器主产工业和医学所需要的珍贵生物活性蛋白等方面被广泛应用。
本文主要对其在人类医学方面的应用现状及前景作以论述。
1 转基因动物的制备技术用以培育转基因动物的技术叫做转基因技术或基因转移。
其总体过程是:首先从某种动物分离目的基因或人工构建该目的基因,把该目的基因在体外进行重组和扩增,然后再把加工好的目的基因设法导入另一个同种或异种动物受精卵的原核内(或细胞质内),使其稳定地整合到受体细胞的基因组中,最后使该受精卵发育成携带外源目的基因的个体,即产生了转基因动物。
目前常用的转基因技术主要有:1)原核内显微注射法是将在体外构建的目的基因,在显微操作仪下用极细的微吸管注射到处于原核时期的受精卵的原核中,让这种外源基因通过某种方式整合到受体细胞的基因组中去,以实现转基因的目的。
2)转染技术主要以RNA病毒或DNA病毒为载体,在体外将目的基因或连同启动子等序列一同重组到病毒的核酸载体上。
再让该病毒感染受精卵或胚胎于细胞,利用载体病毒具有主动整合到受体细胞基因组中去的特性,让其连同所携带的目的基因等也一同整合到受体细胞的基因组上去。
90年代后又出现了两种较新的方法,即基因剔除和基因楔入技术。
3)细胞载体技术主要使用胚胎干细胞(ES)作为操作对象。
胚胎干细胞是从哺乳动物早期胚胎的内细胞团中分离得到的一种二倍体细胞,可在体外培养并保持全能分化的潜能,一旦回复到适当的环境条件下即可形成胚系集落。
可以用转基因技术将外源目的基因转移到胚胎干细胞中,通过同源重组或转换的方法使外源基因整合到胚胎干细胞的基因组中。
转基因动物在生物制药中的应用

转基因动物在生物制药中的应用摘要:本文针对转基因动物进行概述,并在转基因动物在生物制药中研究和开发的应用情况进行简要分析,并提出其存在的问题与展望,从而为制药业发展提出课参考性研究内容。
关键词:转基因动物;生物制药;应用随着医疗领域的进步,人们对于生物技术的研究已经逐渐成为当下医疗领域的热点。
转基因动物制药以及技术也逐渐成为世界研究的热点内容。
作为高新技术的一种,转基因动物的研究与应用对生物制药有着深远的影响,所以对其概念以及应用进行研究,并明确转基因动物在生产药用蛋白、人体器官移植、治疗人类疾病,以及新药筛选等方面的应用,具有极强的医药价值,并对未来的生物制药存在着可观的有利的影响。
一、转基因动物简述(一)概念转基因动物采用了新颖的DNA遗传技术,基因在染色体上呈现线形的排列,通过对遗传信息的复制来完成转基因。
如果要让动物能够特异性的表达外源蛋白质,首先要人为的把编码蛋白质的基因,在动物的胚胎中转移,将目的基因整合在动物染色体中,从而得到表达。
早在20世纪,就有科学家表示转基因对人类的帮助是极大的,无论是人类发展还是医疗进步,都离不开转基因的问题。
而转基因动物则是所有组织细胞携带有外源基因的动物,可以通过亲代传递给子代,利用遗传物质转移的模式,将生物体按人类意愿发展为特定性状。
(二)应用转基因动物在实际应用中主要体现在促进动物生长,以及提升畜产品质量与品质等方面。
通过技术的改良,家禽与家畜等逐渐包含了生长快、易处理、成本低等优质特性,除用于此外,还能够应用在濒危物种的保护行动中。
;还体现在利用转基因动物生产目的产物的作用上。
将转基因动物作为反应器,在动物的体液中得到目的产物,从而提升动物基因的表达水平与数量,促进收益效果提升。
同时,还能应用与动物的品种改良,以及人体器官移植等方面,不仅为人类带来了动物种类孕育的新路径,还带来了医疗的希望与创新,是当下非常具有实际意义的技术。
二、转基因动物在生物制药中的应用(一)生产药用蛋白通过转基因动物来实现药用蛋白的生产,主要体现在3个方面。
转基因动物制药PPT课件

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• 以下是科学家“制造” 出的最神奇、最古怪 的10种转基因动物。
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1、荧光鼠
• 2007年末,荧光鼠脑细胞的图片 传遍世界各地,从“福利客”超 市的宣传海报到“自然”杂志的 封面。这些五彩斑斓的脑细胞是 单个的神经元,鲜艳的色彩帮助 科学家将它们区分开来。英国哈 佛大学的杰夫-里奇曼为首的科 研小组在实验鼠的基因组中导入 水母的绿色荧光蛋白基因,使其 在紫色光线的照射下呈现出绿色 荧光。这种绿色荧光基因对小鼠 无害,只起到标记作用。
•
研究者将高度活跃的磷酸烯醇丙酮酸羧激酶
(PEPCK-C)基因注入老鼠胚胎。基因转化的老鼠在运
动时有效利用身体脂肪产生能量,同时避免产生大量
乳酸。乳酸可导致肌肉痉挛,即使耐力最强的运动员
也会发生肌肉痉挛。
•
科学家汉森教授说,超级老鼠主要利用脂肪转化
能量,体内只产生非常微量的乳酸,它们不吃不喝也
能跑4到5个小时。这种老鼠最多能以每分钟20米的速
被疟原虫感染不会杀死普通蚊子,但是会降低其繁殖率。
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7、超级老鼠
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• 一种超级老鼠可以不知疲倦地奔跑数小时、寿命更长、 拥有更强繁殖能力、吃得更多而不增加体重……美国 科学家培育出的这种转基因老鼠震撼了世界,引起人 们的遐想:培育超级老鼠的技术手段能否应用于人类,
改善人类的能力?第一只超级老鼠诞生于大约4年前。 如今,科学家已经培育出500只超级老鼠。
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6. 转基因蚊子
• 伦敦帝国学院的科研小组培育了一种转基因蚊子,其中的雄性具 有荧光睾丸,很容易被识别,然后令其不育。研究者称,可以将 大量这样的转基因蚊子放到野外与普通的雌蚊交配,减少疟蚊的 产卵量,从而慢慢减少疟蚊的数目。这种转基因蚊子没有生育能 力,所以不会将基因遗传给野生蚊子。
生物制药技术中的基因工程与遗传改造技术

生物制药技术中的基因工程与遗传改造技术生物制药技术的发展为人类健康和医药产业做出了巨大贡献。
其中,基因工程与遗传改造技术是生物制药领域的重要核心。
本文将着重介绍基因工程和遗传改造技术在生物制药中的应用,以及对人类健康的意义。
基因工程是一种通过改变生物体的遗传物质来实现特定目的的技术。
它主要包括基因克隆、基因重组和基因编辑等技术。
通过基因工程,科学家们能够创造、调控或修复人类需要的生物分子,从而生产出许多重要的药物。
基因工程技术最大的突破之一是基因克隆。
它通过复制和扩增特定的DNA片段,使得我们能够快速获取大量的目标基因。
基因克隆技术使得研究人员能够在大规模生产中更好地分离、纯化和表达带有特定功能的蛋白质,进而用于制备药物。
这一技术的应用使得生物制药的产量大幅提高,并且减少了依赖于罕见动物的药物生产。
另一个重要的基因工程技术是基因重组。
它通过将不同的基因片段进行组合,使得我们能够制造出具有特定功能的蛋白质。
这项技术的应用广泛,其中包括制造重组蛋白和制备重组疫苗。
通过基因重组,人们能够大规模生产各种重要的疫苗,如乙肝疫苗、白血病疫苗和人类胰岛素等。
这些疫苗的应用使得很多疾病得以控制和预防,大大提高了人类的生活质量。
除了基因工程,遗传改造技术也在生物制药领域发挥着重要作用。
遗传改造技术是通过人为干涉生物体的基因组,使其在产生物质时表现出特定的性状或产率。
其中最常用的技术是转基因技术。
转基因技术是将异种基因导入到目标生物体中,使其获得新的性状或产量提高。
这种技术的应用广泛,包括转基因植物和转基因动物。
在生物制药领域,转基因技术被广泛应用于生产重要的药用蛋白质。
比如,通过将人的基因导入到细菌或哺乳动物细胞中,可以大规模生产出人体自身无法合成的蛋白质药物,如抗体和生长因子。
这些药物不仅具有较高的有效性,而且能够大规模生产,满足广泛的临床需求。
基因工程和遗传改造技术在生物制药领域中的应用对人类健康有着深远的意义。
转基因动物的应用
细胞工程转基因动物的应用转基因动物的应用◆改良动物品种◆生物制药(乳腺生物反应器)◆建立诊断和治疗人类疾病的动物模型◆生产可用于人体器官移植的动物器官◆基因治疗◆基因打靶一、动物品种改良1.抗病1988年抗病Berm将流感病毒基因Mx转入猪;1996年将猪瘟病毒核酸酶基因转移给兔子;Clements等将Visna病毒的衣壳蛋白基因转入绵羊。
2.遗传育种◆1998年美国农业部的研究者采用胰岛素生长因子-1,培育出脂肪减少、瘦肉增加的新品种;◆法国的研究人员已经生产出乳汁中乳糖成份减少50~80%的转基因鼠,并计划将这项技术用于改造牛奶成份;◆环球基因药物公司等正致力于用转基因奶牛生产人乳铁蛋白,实现动物生产人乳的愿望。
二、生物制药(乳腺生物反应器)荷兰的GenPharm公司用转基因牛生产乳铁蛋白,预计每年从牛奶生产出来营养奶粉的销售额是50亿美元。
三、建立人类疾病的动物模型已建立的部分人类疾病的转基因动物模型疾病模型基因转移方法转导的基因老年性痴呆征显微注射β淀粉样蛋白基因Ⅱ型糖尿病显微注射胰岛淀粉样多肽基因β地中海贫血症显微注射人β珠蛋白基因镰刀形细胞贫血症显微注射人α和β珠蛋白基因唐氏综合症显微注射 Cu/Zn-SOD酶基因卡氏肉瘤反转录病毒转染 HIV tat基因成骨不全症显微注射突变的α1胶原蛋白前体基因自毁容貌症 ES细胞同源重组突变HGPRT基因四、生产可移植用的动物器官我国每年有150万人需要器官移植,但是仅仅不到1万人能够得到供体。
猪的脏器移植给人,会发生超急性排斥反应。
转基因技术生产能降低或掩盖半乳糖基转移酶活性的转基因猪。
如何用细胞工程解决移植器官的来源问题?五、基因治疗上世纪九十年代初,一位因ADA(腺苷酸脱氨酶)基因缺陷导致严重免疫缺损的四岁女孩,由美国国立卫生研究院用ADA基因治愈。
“基因治疗”研究热从此波及全世界,起而效颦,为保障人类健康展现了美好的前景。
六、基因打靶基因打靶(Gene targeting)是一种在胚胎干细胞(ES)技术和同源重组技术的基础之上,定向改变生物活体遗传信息的实验手段。
生物制药中转基因技术的应用与发展研究
生物制药中转基因技术的应用与发展研究生物制药是利用生物体自身合成的活性物质进行疾病治疗的一种方法。
转基因技术是生物制药领域中的一项重要技术,它通过改变生物体的基因组,使其产生目标蛋白质或者其他有用的化合物。
这种技术的应用与发展已经取得了巨大的成就,并为生物制药领域带来了许多世界领先的产品。
本文将介绍转基因技术在生物制药中的应用与发展研究,并分析其在未来的发展方向。
转基因技术在生物制药中的应用主要体现在以下几个方面:1. 转基因动物的制备:转基因动物是利用转基因技术制备的,它们可以产生特定的蛋白质,用于药物的研发与生产。
目前,转基因动物已经广泛应用于生物制药领域,如产生重组蛋白质的转基因细胞株、转基因小鼠等。
这些转基因动物可以帮助科研人员更好地理解疾病的发病机制,并加速新药的研发过程。
2. 工业生产中的转基因微生物应用:微生物是生物制药领域中一种重要的工具。
转基因技术可以用于改造微生物,使其能够产生大量的目标蛋白质或其他有用的化合物。
通过将目标基因导入大肠杆菌等细菌中,可以高效地生产重组蛋白质;利用酿酒酵母表达外源基因,可以生产大量的重组蛋白质等。
转基因微生物的应用极大地提高了生物制药的生产效率,也降低了制药成本。
3. 基因治疗:转基因技术还可以用于基因治疗,即通过向患者体内导入目标基因,修复或替换受损的基因。
通过将正常的基因导入患有先天性疾病的患者体内,可以治疗及改善其病情。
转基因技术还可以用于癌症的基因治疗,通过导入抗癌基因,抑制癌细胞的生长和扩散。
1. 提高转基因动物的制备效率和稳定性:目前,转基因动物的制备过程仍然比较复杂且耗时,而且产生的转基因动物往往不是100%地表达目标基因。
如何提高转基因动物的制备效率和稳定性成为转基因技术在生物制药领域研究的一个重要方向。
研究人员正积极探索新的转基因技术和方法,例如利用CRISPR/Cas9等基因编辑技术,以提高转基因动物的制备效率和有效性。
2. 研发新的转基因微生物:虽然已经有很多微生物被用于生物制药,但是目前仍然有许多有用的化合物无法通过常规的生物制药手段进行生产。
科普生物技术认识基因工程和生物制药的应用
科普生物技术认识基因工程和生物制药的应用生物技术是指运用生物学原理和技术手段进行实验和操作的一门科学,它涉及到许多领域,其中包括基因工程和生物制药。
基因工程是利用DNA重组技术对生物体的基因进行操作和改变,而生物制药则是利用生物技术手段生产药物。
本篇文章将介绍基因工程和生物制药的应用。
一、基因工程基因工程是一种能改变和操作生物体的基因的技术。
通过将不同种类的DNA片段组合在一起,科学家能够创造新的基因组合,使生物体具有新的特性和功能。
1. 转基因技术转基因技术是基因工程的重要应用之一。
通过将外源基因导入到目标生物体的基因组中,科学家可以使其具有新的特性,例如抗虫、耐旱、耐寒等。
转基因作物已经在农业领域得到广泛应用,如抗虫作物、抗草甘膦作物等。
2. 基因诊断技术基因诊断技术是利用基因工程的手段对疾病进行诊断和预测。
通过检测和分析个体的基因组,医生可以准确定位和诊断疾病,包括一些遗传性疾病。
基因诊断技术已经在临床上得到广泛应用,为疾病的早期预防和治疗提供了有力的支持。
3. 基因治疗基因治疗是利用基因工程的手段修复或替代患者体内的异常基因。
通过将正常基因导入到患者体内,科学家可以修复异常基因,从而治疗一些遗传性疾病。
虽然基因治疗技术仍处于研究和试验阶段,但已经在一些疾病的治疗中取得了一定的成果。
二、生物制药生物制药是利用生物技术手段生产药物的过程。
与传统的化学合成药物相比,生物制药具有更高的效力和更低的毒副作用。
1. 基因重组制药基因重组制药是生物制药的重要方法之一。
通过将需要生产的药物基因导入到宿主生物体中,如细菌或动植物细胞,利用其自身的生物合成能力生产药物。
基因重组制药技术已经成功应用于生产多种重要的生物药物,如胰岛素、生长激素等。
2. 抗体制药抗体制药是利用生物技术手段生产的一类药物,它们是与特定抗原结合并产生免疫应答的蛋白质。
通过基因重组或体外培养的方式,科学家可以大规模生产抗体,用于治疗癌症、自身免疫性疾病等。
制药工程作业:比较转基因动物和转基因植物的技术原理和方法
比较转基因动物和转基因植物的技术原理和方法生物工程1班1 转基因动物:如果动物所有的细胞均整合有外源基因,则具有将外源基因遗传给子孙后代的能力,通常把这类动物称为转基因动物。
1.1 转基因动物的原理转基因动物的基本原理是将改建后的目的基因(或基因片段)用显微注射法等方法注入试验动物的受精卵(或着床前的胚胎细胞),然后将此受精卵(或着床前的胚胎细胞)再植入受体动物的输卵管(或子宫中)使其发育成携带有外源基因的转基因动物,人们可以通过分析转基因和动物表型的关系,从而揭示外源基因的功能:也可以通过转入外源基因培育品种优良的工程动物等。
1.2 转基因动物的方法转基因动物技术包括显微注射法,逆转录病毒法,胚胎干细胞法和精子载体法等。
①显微注射技术显微技术是采用显微注射仪对受精卵进行注射的一种技术,其主要仪器部分包括倒置显微镜和微操纵臂,附属设备主要包括拉针仪等。
②逆转录病毒载体技术利用逆转录病毒载体进行基因转移,一般是将去掉透明带的早期胚胎(8细胞胚胎)和可产生病毒的成纤维细胞共培养,感染一定时间,再移植给养母完成发育过程。
③胚胎干细胞技术(ES细胞)技术④精子载体技术2 转基因植物技术原理和方法2.1 原理植物转基因技术的内容包括:目的基因的分离和鉴定,植物表达载体的构建,植物细胞的遗传转化,转化细胞的筛选,转基因植物的鉴定以及外源基因的表达检测。
理论上,植物转基因技术和常规的杂交育种方法都是通过优良基因的重组获得新品种,但传统的常规杂交育种是通过植物种内或近缘种间的杂交将优良性状组合在一起,是植物获得新性状,其基因交流的范围有限,而且育种效率低。
植物转基因技术是利用重组DNA的方法直接将目的基因导入到植物细胞中,并在其中进行表达,从而创造新品种,它克服了植物有性杂交的限制,基因交流的范围无限扩大,可将病毒,细菌,远缘植物,动物,人类甚至人工合成的基因导入植物,可以认为地有目的地组合基因,改变生物的遗传性能,而且育种效率快,所以应用前景非常广阔。
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转基因动物与生物制药相关问题姓名学号:班级:学院:[摘要]21世纪将是生命科学突飞猛进的时代。
转基因动物的研究作为一个崭新的学科已经成为生命科学研究和讨论的热点,本文简要论述了转基因动物的概念及应用,就转基因动物在生物制药方面的研究与开发应用情况,转基因动物与生物制药及其优越性等方面进行了阐述,同时提出了转基因动物制药存在的问题,并对其发展前景进行展望。
[关键词]转基因动物生物制药基因工程药物转基因动物制药[正文]许多科学家预言,21世纪是生物科学的世纪,生物技术产业已成为众多科学家和企业家竞相研发的热点。
转基因动物技术和转基因动物制药则更是近年来世界范围内研究热点中的热点。
作为一门生物高新技术,转基因动物研究既具有深远的理论价值,又有重大的应用价值,因而成为近年来生物工程领域研究的热点之一。
而转基因动物的重要应用领域之一就是利用转基因动物作为生物反应器生产药用或食品蛋白,即转基因动物制药。
本文试图通过回顾转基因动物技术和转基因动物技术生产药物的研究进展来对转基因动物制药进行概括介绍。
生物医药产业的发展经历了三个不同的历史阶段。
最早期是天然药物,如中草药,从中提取我们所需要的成分,或加工成中成药,这是第一步。
但人类并不满足于此,以后通过化学方法合成新的药物。
合成的药物有些是天然没有的,有些是对天然药物的改进,使它更有效或更廉价。
到了70年代后期,随着DNA重组技术的问世,诞生了基因工程药物(简称基因药物)。
高产值、高效率的基因药物的出现给药物生产带来了一场革命,推动了整个医药业的发展。
1 转基因动物概述1.1转基因动物的概念转基因动物(transgenic animals)就是用实验室方法将人们需要的目的基因导入其基因组,使外源基因与动物本身的基因整合在一起,并随细胞的分裂而增殖,在动物体内得到表达,并能稳定地遗传给后代的动物,且使遗传信息得到表达。
整合到动物基因组上的外来结构基因称为转基因,由转基因编码的蛋白质称为转基因产品,通过转基因产品影响动物性状。
如果转基因能够遗传给子代,就会形成转基因动物系或群体。
1.1.1转基因的原理转基因技术的理论基础在于各种生物的遗传密码都是统一的。
都是以3个碱基决定一个氨基酸这样的密码形式贮存在DNA链上,各物种间形状的不同仅仅是由于DNA上的四种核苷酸排列次序的不同,同时各种生物从DNA到蛋白质合成都服从“中心法则”,当一个物种的细胞内加入另一物种或人工合成的DNA(即基因)后就可能产生新的性状。
1.2转基因动物的制作方法若使动物组织能够特异性地表达外源蛋白质,必须人为地将编码这种蛋白质的基因转移到动物的胚胎中,使目的基因能够整合到动物染色体上,进而得到表达。
制作转基因动物的方法主要有:原核期胚胎的显微注射法、逆转录病毒感染法、精子载体法、原生殖细胞法、胚胎干细胞法、体细胞移植技术、腺病毒载体法和精子头与转移基因共注射法。
目前一般使用逆转录病毒载体法(应用较为成功的方法)、显微注射法、精子载体法及等来制作转基因动物。
1.2.1显微注射法在显微镜下,可借助显微操作仪,将毛细玻璃管直接插入受精卵的雄原核中(较大的原核),注入特定的外源基因,即为基因显微注射法。
显微注射方法是最常用的转基因方法,它的缺点是不能控制转基因的整合位点及整合的拷贝数。
1.2.2逆转录病毒感染法以逆转录病毒作载体,把重组的逆转录病毒载体DNA包装成高滴度病毒颗粒,感染发育早期的胚胎,将外源基因导入宿主的染色体内的方法称为逆转录病毒感染法。
此法操作简单,可通过注射将重组病毒转移到囊胚腔内,也可将去透明带的胚胎与分泌重组病毒颗粒的细胞共培养,以达到将外源DNA 转移到胚胎中去的目的。
1.2.3胚胎干细胞法囊胚的内细胞团含有未分化的胚胎干细胞。
体外建株的胚胎干细胞称为EK 细胞(embryonic karyotype cell)或(embryonic stem cell)。
如果将EK细胞移植到正常发育的囊胚腔中,它们能很快地与受体的内细胞团聚集在一起,参与正常的胚胎发育。
用重组的逆转录病毒作为载体感染EK 细胞,再将此EK细胞移植入受体囊胚腔,可发育成携带着特定外源DNA的个体。
2 生物制药产业的发展生物医药产业的发展经历了3个不同的历史阶段。
早期是天然药物,如中草药(或加工成中成药)。
但人类并不满足于此,以后通过化学方法合成新的药物。
合成的药物成分单纯,有些是天然药物没有的,有些是对天然药物的改进,使它更为有效。
到20世纪70 年代后期,随着DNA重组技术的问世,诞生了基因工程药物或称基因药物。
2.1生物制药业的发展趋势我们可以从处于临床试验或申报阶段的生物技术药物、已批准上市的生物技术药物以及生物技术药物的年销售额等在制药业中的比例变化看出生物制药的发展势头。
2.1.1处于临床试验阶段的生物技术药物生物技术药物的发展非常稳健和健康,根据IMs的统计数据旧,截止到2003年2月,美国、欧盟和日本等大约有500种生物技术药物处于临床试验或申报阶段,占全部临床试验药物的27%。
在研的生物技术药物中,除了基因重组蛋白类产品外,还有核酸类产品,如基因治疗产品和DNA疫苗产品,有不少核酸类产品已进入II期或III期临床试验,有较好的发展前景。
研究与开发的高速增长以2.1.2已批准上市的生物技术药物及生物技术药物的年销售额根据美国制药协会的,生物技术药物的发展仍比较平稳,从1996年到2002年,每年约有5~9种创新生物技术药物上市。
2002年FDA批准的创新药物中,生物技术药物已占当年创新药物的1/3以上。
3 转基因动物与生物制药3.1转基因动物制药的优越性利用转基因动物生产药物具有很多优点,它设备简单,不耗能,无环境污染;生产的药物品种多,产量高,质量好;生产周期短;成本低。
以转基因动物来生产目的产品,可极大地降低成本和投资风险。
3.2转基因动物在生物制药中的应用转基因动物在生物制药中的应用主要包括以下几个方面:改良动物品种和生产性能;生产人药用蛋白和营养保健蛋白;生产人用器官移植的异种供体;建立疾病和药物的筛选模型;生产新型生物材料等3.2.1利用转基因动物生产药用蛋白利用转基因动物生产药用蛋白主要通过3种渠道。
一是通过血液,Dnx 公司将人的血红蛋白基因转移给猪种,这样可以通过转基因猪来生产人血红蛋白。
二是通过尿腺,,利用膀胱中尿腺合成和分泌蛋白的功能作为反应器的优点是,转基因动物终其一生都将产尿,并且尿中几乎不含脂肪和其他蛋白,容易纯化。
三是通过乳腺,泌乳是动物的一种生理活动,对动物健康没有影响,加之乳腺摄取、合成、分泌蛋白质的能力很强,并且能对重组蛋白质进行多种翻译后加工,包括羟基化、糖基化、氨基化等,同时能将重组蛋白质折叠成有功能的构象。
3.2.2利用转基因动物生产人营养医疗保健品营养医用品一般分为3类:食物保健品、功能性食品和药物食品。
尽管营养医用品的市场潜力巨大,发展速度惊人,但目前只能满足市场需求的10%-15%。
欧美等发达国家在此领域已经开始了激烈的竞争,全球最大的一些制药公司都纷纷投资营养医用蛋白的研究开发,而另一些巨型生物技术公司则更是将某些营养保健品作为拳头产品来发展,原因是一种药物需要。
3.2。
3 利用转基因动物生产可用于人体器官移植的动物器官异种器官移植可能是解决世界范围内普遍存在的器官短缺的有效途径,目前对器官供体动物研究较多的是猪。
猪做为人类器官移植的供体动物有以下一些优势:妊娠期短,易于繁殖,生产量大,与灵长目动物相比不存在伦理学方面的问题。
目前已有研究者通过转基因方法,将人的补体调节蛋白因子基因导入器官供体动物中,获得了初步具有在器官移植后降低或消除补体反应的转基因猪,此技术可与基因治疗相结合,为永久性解决移植排斥反应开辟新的途径。
4转基因动物生产药物的优越性利用转基因动物(家畜)来生产转基因药物是一种全新的生产模式,与以往的制药技术相比,具有不可比拟的优越性。
转基因动物的乳腺可以源源不断地提供目的基因的产物(药物蛋白质),不但产量高,而且表达的产物已经过充分修饰和加工,具有稳定的生物活性。
作为生物反应器的转基因动物又可无限繁殖,故具有成本低,周期短和效益好的优点。
以转基因动物来生产目的产品,可极大地降低成本和投资风险。
国外经济学家曾算过一笔帐,若用其它生产工艺(如哺乳动物细胞培养方法)来生产1克药物蛋白质,成本需800~5000美元,而利用转基因动物只需0.02~0.5美元。
基因药物三种生产方式的比较在药物开发周期方面,目前一种新药从它的研制开发、通过药审、直到上市,约需10~15年。
如果利用转基因动物—乳腺生物反应器,新药生产的周期为5年左右。
如以转基因动物研制的周期计算,转基因羊从外源基因显微注射到泌乳的周期是18个月,而转基因牛也只要25~29个月在经济效益方面,应用转基因动物(家畜)—乳腺生物反应器技术来制造基因药物也是一种可以获取巨额经济利润的新型产业。
如荷兰的GenPharm公司用转基因牛生产乳铁蛋白,预计每年从牛奶生产出来营养奶粉的销售额是50亿美元。
英国罗斯林研究所研制成功的转基因羊,其乳汁中含有a[,1]—抗胰蛋白酶(a[,1]-antitrypsin)可治疗肺气肿病(一种因体内缺乏该蛋白酶而导致的遗传病)。
这种病在北美比较常见,病人以前只能依赖于注射人的a[,1]—抗胰蛋白酶做替代疗法,价格昂贵,而现在用转基因羊来生产,每升这种羊奶可售6000美元。
5 问题与展望研究过程中存在的困难,包括制作转基因动物成功率低;在插入宿主基因组过程中易造成宿主基因突变;外源基因表达水平低等问题。
另外,转基因动物的安全性问题也一直是在人们争论的热点问题:具有某些优势性状的转基因动物可能会对生态平衡及物种的多样性产生不良影响;可能使转基因动物产品的食用者产生过敏反应;转基因动物器官移植可能会增加人畜共患病的机率;另外还可能会引发一系列社会伦理等等问题。
首先转基因动物的成功率较低。
转基因动物——乳腺反应器生产药物和珍贵蛋白质具有广阔的前景,但目前应用的经典转基因技术路线,其成功率为1%-3%,真正达到有理想经济效益的仅为1%。
探索新的技术路线是决定该项产业的前途和命运的关键。
目的基因在宿主染色体的整合及其特异性表达问题,包括目的基因的整合位点、整合的拷贝数、整合机理及与宿主染色体之间的相互作用等问题还不清楚;相同的基因表达调控元件在不同的种系中差异很大,它们与宿主的遗传背景、外源基因的结构及各种调控因子结合位点之间的关系还不清楚。
总之,转基因动物制药是21世纪生物医药产业的一种新的药物生产模式。
转基因动物制药的可行性已毋庸置疑,该项技术的迅速发展为制药业带来了全新而巨大的变革,也为制药业发展提供了良机,处在世纪之交,政府和制药企业,特别是大型企业,应当抓住有利时机,加强研究及增加投资强度,加快我国转基因动物制药(乳腺生物反应器)的研究速度,尽快使其实现产业化,使我国的转基因动物制药在21世纪的生物医药产业革命中占有一席之地。