转基因动物及其在医学中的应用.doc

《转基因动物及其在医学中的应用.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、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

2、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

3、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

4、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。而且，还可以根据由于外源基因的插入所产生的基因表达方面的改变，来对胚胎干细胞进行预筛选，从而大大提高转基因的成功率。被转基因后的胚胎干细胞经鉴定后可被移植到正常发育的囊胚中，再将囊胚导入假孕的代理母亲子宫内发育而产生出嵌合体动物，然后与正常的雄性动物交配即可获得生殖系携带外源基因的纯合转基因动物。　　目前还有用快速分裂的哺乳动物乳腺肌上皮细胞或小鼠精子作为细胞

5、载体。　　2转基因动物在医学中的应用　　2．1转基因动物在生物制药方面的应用生物制药的主要目标是比较经济地生产能够从容易获取的流体(如培养发酵液、乳汁、尿或血液)中提取的贵重人用(或兽用)治疗蛋白。而用转基因动物进行生物制药，尽管可以从动物的尿或血液中获取药用蛋白，但是，目前来看，最好的途径是从大动物的乳汁中来获取。不但乳汁的产量特别高，而且乳汁中的蛋白含量也高(依动物不同约在30～60g/L)，乳汁不进入体内循环，其中所表达的外源蛋白质不会影响到转基因动物本身的生理代谢过程；另外，从乳汁中提纯蛋白相对要比从

6、其他液体中提纯更为容易，而且在乳汁中所表达的蛋白已经过充分的修饰加工，具有稳定的生物活性。甚至有时还可直接应用乳汁作为治疗所需的终产品。因此，人们将转基因动物的乳腺称为生物反应器。从乳汁生产来考虑，首选动物一般是牛、山羊、绵羊、猪和家兔。　　上述生物制药工艺的第一步就是构建能在转基因动物乳腺定位表达所需蛋白质的DNA构建物。此构建物通常含有为目的蛋白编码的序列和一个乳汁蛋白特异性启动子。有时还要在构建物上加上另外的调节因子，以促进转基因的高效表达或者不受整合位置影响地表达。目前已经发现至少有一种特异性蛋白启动

7、子——山羊β-酪蛋白启动子可以启动若干种以cDNA为基础的构建物的高水平表达而不需要其他调节因子。有了这样的启动子，则直接连接上结构基因就可以了，不再需要另外的调节因子。工艺的第二步是把基因构建物导入所选择动物的受精卵中，然后使其在代养母体内发育出生(当然有时也可通过细胞载体方法生产出转基因动物嵌合体)。　　在仔动物出生后，检测其基因组中是否组合有转入的外源目的基因。牛、羊的后代整合率可达5％～10％。一旦鉴定转基因成功，此动物就被称为“祖先”动物，应细心把它饲养至性成熟，并把雌性祖先动物配种使其产乳。同时，

8、用所获得的雄性祖先动物与其他动物杂交，以产生转基因雌性后代并检测其乳汁中是否有转基因蛋白表达。转基因在乳用动物中表达的最高值一般都类似或高于在预试验小鼠乳汁中的表达值。在某些物种，现已有办法来诱导转基因于性成熟前或性成熟后马上在乳汁中表达。这样就可以使样品的检验及下游的提纯方法的研制提前进行。　　自乳汁中提纯治疗蛋白的基本原理与从细胞培养液中提纯重组产品一样。首先要除去乳中的酪蛋白分子团(假如酪蛋白