基因工程在医学上的应用

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1、基因工程在医学上的应用摘要：自20世纪70年代基因工程诞生以来,以DNA重组技术为核心的现代生物技术一直是人们研究的热点，本文主要介绍了基因药物的定义、获得途径、种类、治疗方法以及基因药物的应用前景。关键词：基因药物；获得途径；种类；治疗；应用前景1.基因工程1.1基因基因是脱氧核糖核酸（DNA）分子上的一个特定片段。不同基因的遗传信息，存在于各自片段上的碱基排列顺序之中。基因通过信使核糖核酸（mRNA），合成特定的蛋白质，使基因得到表达。1.2基因工程基因工程[1]是指在体外将核酸分子插入病毒、质粒或其它载体分子

2、，对生物的基因进行改造和重新组合，然后导入受体细胞内进行无性繁殖，使重组基因在受体细胞内表达，产生需要的基因产物。2.基因药物2.1基因药物定义基因工程药物是根据人们的愿望设计的基因,在体外剪切组合,并和载体DNA连接,然后将载体导入靶细胞(微生物、哺乳动物细胞或人体组织靶细胞),使目的基因在靶细胞中得到表达,最后将表达的目的蛋白质纯化及做成制剂,从而成为蛋白类药或疫苗[2]。2.2基因药物获得途径2.2.1转基因植物利用转基因植物生产基因工程疫苗,是将抗原基因导入植物,让其在植物中表达,人或动物摄入该植物或其中的

3、抗原蛋白质,以产生对某抗原的免疫应答。转基因植物生产疫苗的研究主要集中在烟草、马铃薯、蕃茄、香蕉等植物。Curtiss和Cardineau在1990年以专利形式发表[3]了将变异链球菌表面蛋白抗原基因（SpaA)转入烟草获得表达，并在饲喂后的小鼠体内诱导了抗SpaA的粘膜免疫应答，并证明所诱导的抗体具有生物活性。MasonHS[4]等于1992年采用农杆菌LBA4404介导的方法在烟草中表达重组乙肝表面抗原HBsAg（rHBsAg），在小鼠体内可以诱导有效的免疫应答，产生LgG,LgM。Arakawa[5]等将霍乱

4、毒素B亚基CT-B基因导入马铃薯中，在饲喂后的小鼠体内检测到了特异性的抗体。美国食品药品监督管理局（FDA）批准了Arntzen领导的研究小组进行首例转基因植物口服疫苗的临床试验[6]。2.2.2转基因动物利用转基因动物的乳腺作为生物反应器,生产基因工程人类蛋白质药物,其成本较微生物发酵、动物细胞培养生产基因工程药物大大降低,故近年不少研究者从事转基因动物乳腺生物反应器生产基因工程药物的研究。动物乳腺生物反应器(Mammaryglandbioreactor)属于转基因动物范畴，是利用转基因动物的乳腺组织生产基因工程

5、人类药用蛋白[7]。Stromqvit等[8]于1997年以乳清蛋白（WAP）为调控序列，在转基因鼠中获得胞外过氧化物歧化酶的表达。John等[9]于1999年在转基因鼠乳汁中得到了成熟的胶原蛋白分子。Liu等[10]于2000年利用羊β-乳球蛋白启动子在转基因鼠乳汁中成功地表达了CTLA4lg融合蛋白。2.2.3发酵培养利用微生物发酵、动物细胞培养是目前工业化生产基因工程药物的最主要方法。基因工程则突破了这一局限性,可大量生产这类多肽和蛋白质,迄今已成功地生产出胰岛素、干扰素、生长激素、生长激素释放抑制因子等百余

6、种产品。3.基因工程药物种类3.1抗生素类利用基因工程技术可以对生产菌种进行基因改造，得到表达水平高.产品目的性强的菌株。王以光等利用基因重组技术对螺旋霉素产生菌进行改造,增强了丙酰基转移酶的基因在螺旋霉素产生菌中的表达,并提高了丙酰螺旋霉素的产量[11]3.2活性多肽类3.2.1胰岛素Goeddel等学者在1978年应用基因重组技术开发出使用大肠杆菌生产人胰岛素。目前，生产胰岛素的工艺和技术也不断得到完善，我国新疆转基因羊已能够成功表达人胰岛素原[12]为胰岛素的生产开发了新途径。3.2.2生长素Goeddel等

7、学者在1978年应用基因重组技术开发出使用大肠杆菌生产人生长素。目前，我国基因工程人生长素已研制成功，并投入市场和用于临床使用。3.3细胞免疫调节因子俄罗斯科学家构建了以假单胞菌为载体的表达系统来生产基因工程干扰素。与传统的大肠杆菌表达系统相比其培养周期短，细胞易于破碎便于提取。夏小兵等利用限制性内切酶分别从含有抗乙型肝炎S抗原人源单链抗体与人干扰素a质粒中切出目的基因。连接到pET22b，质粒中，构建成单链抗体靶向干扰素表达载体，在大肠杆菌中表达成功[13]3.4疫苗PValenzuela等人将S基因(HBV表面

8、抗原基因)的一个片段克隆在一种载体上,结果在酵母中合成出来HBV表面抗原(HbsAg)颗粒,酵母表达系统现在已经能够大规模生产供给人类使用的重组肝炎疫苗[14]。3.5基因治疗制品基因治疗存在两种方式"即间接体内法和体内法。间接体内法主要是通过在体外进行基因转移，筛选可表达外源基因的细胞，然后再转移到体内。体内法则是直接在体内改变与修复遗传物质。由病毒介导的