生物技术与人类生活2-基因

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1、生物技术与人类生活（四）——基因工程技术的应用李云海10/4/20211《生物技术与人类生活》课程一、基因工程的发展动态1、目的基因方面目的基因被用于基因重组、改变受体性状或获得预期表达产物，有广阔应用前景和较大经济效益及社会效益。获得目的基因的方法有：（1）酶切法直接分离目的基因；（2）PCR扩增法（多聚酶链式反应法）；（3）化学合成法（可做到200个碱基对片段）。10/4/20212《生物技术与人类生活》课程图示获得目的基因的方法10/4/20213《生物技术与人类生活》课程10/4/20214《生物技术与人类生活》课程目的基因的来源（1）最初来源于较简单的原核生物；因其染色体比

2、较简单，甚至就是一个含几百个至上千个基因的的DNA环，容易搞清楚核苷酸序列和便于切割。（2）后来发展到从较复杂、高等的动植物和人体细胞中获得基因。（3）现在，在搞清楚人类基因组和有特殊应用价值的动植物基因组——如水稻基因组基础上（当然也有待于搞清楚各种性状或生理生化过程的分子表达机制），大量开展人工合成基因。10/4/20215《生物技术与人类生活》课程2、表达载体和受体生物方面（1）最初，主要在原核生物（如细菌、蓝绿藻和放线菌）及低等真核生物（如酵母菌）中进行；因其生长快，适于大规模发酵培养，生产成本低，便于所需产物的提取和加工。特别是低等真核生物——酵母菌，除了上述优点外，另有不

3、产生毒素，产物理化性质及生物性能最接近高等动植物和人，便于人类利用等优点。（2）后来，因植物细胞的全能性，开始在植物、特别是农作物中进行基因工程操作，如水稻、棉花、大豆、玉米、马铃薯、烟草、花卉等。动物中，最初只能用低等动物生殖细胞、受精卵或胚胎细胞，如蛙、鱼等。（3）近年，由于干细胞研究和多种动物克隆取得成功，特别是动物体细胞克隆也获得成功，高等动物基因工程操作开展得也比较多，如猪、牛、羊、鼠、猴等。10/4/20216《生物技术与人类生活》课程二、基因工程技术应用实例1、疾病预防方面主要有疫苗和预防性药物（提高肌体免疫能力和健康、强壮程度的药物、保健品等）。疫苗方面，正从“血源性

4、疫苗”“基因工程疫苗”发展或过渡。血源性疫苗存在的不足：（1）免疫效果不够理想；（2）疫苗生产者和被免疫者有被感染的风险；（3）数量少、价格昂贵、难于推广；（4）易受其他病毒如艾滋病病毒等的污染。基因工程疫苗的优点（1）是病原体的核心抗原（某种蛋白质）而不是病原体本身，所以安全；（2）同一病原的不同抗原或不同病原的多个抗原，重组在一个基因上，制备多价疫苗（高效）；（3）核酸（DNA）疫苗。10/4/20217《生物技术与人类生活》课程病原菌基因工程疫苗（1）肝炎病毒疫苗世界上已发现的肝炎病毒已达到6种（甲、乙、丙、丁、戊、庚），另外2种即己、辛病毒，现在还不能确定与肝炎有关，但它们仍

5、然是输血传播的病毒。目前，能用基因工程生产的肝炎病毒疫苗有甲、乙、丙肝，主要用酵母菌或仓鼠细胞生产。我国乙肝病毒导致肝硬化和肝癌的机率仅次于抽烟，所以我国目前主要采用乙肝病毒表面抗原基因的酵母表达系统生产基因疫苗。但是，我国人群中仍有10%的人对此疫苗无反应；因此，仍需构建新一代基因工程疫苗（如表面抗原和核心抗原的融合抗原等）。甲肝基因工程疫苗，是用甲肝病毒的外壳蛋白基因插入到减毒的牛痘病毒基因组中，构建重组病毒，经它感染后人体可不断分泌甲肝抗原，达到长期免疫的目的。丙肝比乙肝危害大，但因其高突变性（至少存在6种不同基因型的病毒），给丙肝疫苗的研制带来重重困难（目前仍未见丙肝疫苗上市

6、）。只能用核酸疫苗。10/4/20218《生物技术与人类生活》课程（2）艾滋病病毒疫苗艾滋病（AIDS，人类获得性免疫缺陷综合症）由人类免疫缺陷病毒（HIV）的感染引起，之后不能抵抗其它任何病菌的侵染，持续炎症和生命机制的衰退，直至死亡。与癌症和心脑血管病一起被称为危害人类的三大病害，目前仍为不治之症。艾滋病与丙肝病毒相类似，多型善变，目前虽有40多种艾滋病病毒基因工程疫苗正在研究中，但并不顺利，为国际上投入最大的基因工程疫苗项目。1998年前，主要是动物实验阶段，两只黑猩猩接种该疫苗后，连续100次注射HIV，7个月内未见发病或感染；1998年初美国开始进行人体实验，有7500名志

7、愿者接受免疫接种，未见结果报道；1999年美国两家基因疫苗公司进行大规模人体实验，其中一家公司于2002年承诺可能在5年内正式推出疫苗。但在泰国的数千人临床实验结果中，目前的HIV基因疫苗保护效果并不明显。40多种基因工程疫苗只有20多种进入初期的临床实验，其中又只有8种进行过大规模的临床实验；目前仍没有进入实用阶段。我国已于2002年底完成动物实验，预计2006年左右完成全部临床实验。10/4/20219《生物技术与人类生活》课程（3）其它病毒病基因工程