第一篇：生物類論文：基因工程的利與弊

基因工程的利與弊 劉建

20101103805 內蒙古師范大學生命科學與技術學院 生物科學（漢班）

呼和浩特

010022

摘要

基因工程對于人類的利弊一直是個爭議的問題，主要是這項技術創造出原本自然界不存在的重組基因。但它為醫藥界帶來新希望，在農業上提高產量改良作物，也可對環境污染、能源危機提供解決之道，甚至可用在犯罪案件的偵查。但它亦引起很大的憂慮與關切。當此科技由嚴謹的實驗室轉移至大規模醫藥應用或商業生產時，我們如何評估它的安全性？此項技術是否可能因為人為失控，反而危害人類健康并破壞大自然生態平衡？

關鍵詞：基因工程

轉基因

道德倫理

正文

生物學家早在一百多年前就知道，生物的表征遺傳自其親代。生物細胞的細胞核，含有染色體，其組成分為DNA。DNA含有四種堿基--腺嘌呤（adenine，），胸腺嘧啶（thymine，），胞嘧啶（cytosine，）和鳥嘌呤（guanine，（它們分別簡稱A、T、C、G）。這些堿基在DNA中看似雜亂無章，但它們的排列順序，正代表遺傳訊息。每三個堿基代表一種胺基酸的密碼?；蚓褪沁@些遺傳密碼的組合，亦即代表蛋白質的胺基酸序列。每個基因含有啟動控制區，以調控基因的表達。

基因工程技術（基因工程是一項很精密的尖端生物技術?？梢园涯骋簧锏幕蜣D殖送入另一種細胞中，甚至可把細菌、動植物的基因互換。當某一基因進入另一種細胞，就會改變這個細胞的某種功能。）在醫藥及農業上應用廣泛。這項尖端科技加上最近突破性的生殖科技，卻引發人們極大的隱憂及爭論。

觀點：辨證地看待基因工程的利與弊 基因工程對當今社會的發展功不可沒。

一、基因工程是在對促進生物學的發展具有重要意義

基因工程是在分子生物學、分子遺傳學、微生物學、細胞工程等學科發展和研究成果的基礎上誕生的，反過來也可促進現代生物學的發展。生物界是通過長期的進化發展而來的，因而通過基因工程手段，不僅可以闡明生命發生的現象和規律，揭示重要基因功能以及重要性狀形成的分子機制，還能模擬自然界生物進化歷程，更進一步豐富和完善生物進化的理論，促進生物學研究的全面發展。

二、基因工程在社會各個方面廣泛應用

醫藥業，可生產重要藥品，很大限度地降低生產成本；治療過去人們認為難以治愈的遺傳疾病和各類部分疾病，解除人類病痛煩惱，提高人體健康水平和人均壽命。

基因工程同時有望解決糧食危機和溫室效應之類的環境污染問題。（1）基因工程用來篩檢及治療遺傳疾病。

遺傳疾病乃是由于父或母帶有致病基因?；蚝Y檢法可以快速診

斷出該類基因；基因治療法則是用基因工程技術來治療這類疾病。產前基因篩檢可以診斷胎兒是否帶有某種遺傳疾病，這種篩檢法甚至可以診斷試管內受精的胚胎，早至只有兩天，尚在八個細胞階段。試管胚胎就是其中的一個例子。做法是將其中之一個細胞取出，抽取DNA，偵測其基因是否正常，再決定是否把此胚胎植入母親的子宮發育。胎兒性別同時也可測知。（2）基因治療法——遺傳病人的福音

目前醫學界正在臨床試驗多種遺傳病的基因治療法。最早采用基因治療的是一種先天免疫缺乏癥，又稱氣泡男孩癥（bubble-boy disease），患病嬰幼童因為腺脫胺（adenosine deaminase）基因有缺陷，骨髓不能制造正常白血球發揮免疫功能，必須生活在與外界完全隔離的空氣罩內。最新的治療法是由病人骨髓分離出白血球的干細胞，把正常的酵素基因接在經過改造不具毒性的反錄病毒（retrovirus），藉此病毒送入白血球干細胞，再將干細胞送回病人體內，則病人可產生健康的白血球獲得免疫功能。這項臨床試驗，在美國的女病童證明很成功。（3）轉基因農業時代的到來

由于基因工程突破了不同物種間基因難以交流這一天然障礙，所以應用基因工程，通過跨物種的基因交流實現物種的定向遺傳改良或創造新物種，對自然環境及人類生活各個方面產生廣泛而深刻的影響。

在育種方面，它可應用于植物抗蟲、抗病、抗除草劑、抗逆等抗性遺傳改良以及培育高產量和高品質的動植物品種。目前全世界正重視發展永續性農業（sustainable agriculture），希望農業除了具有經濟效益，還要生生不息，不破壞生態環境。基因工程正可幫忙解決這類問題?；蚬こ炭梢愿牧嫁r糧作物的營養成分或增強抗病抗蟲特性。可以增加畜禽類的生長速率、牛羊的泌乳量、改良肉質及脂肪含量等。

（4）農林漁牧的應用——生態環保

目前全世界正重視發展永續性農業（sustainable agriculture），希望農業除了具有經濟效益，還要生生不息，不破壞生態環境。基因工程正可幫忙解決這類問題。基因工程可以改良農糧作物的營養成分或增強抗病抗蟲特性?？梢栽黾有笄蓊惖纳L速率、牛羊的泌乳量、改良肉質及脂肪含量等。

（注：基因工程的應用并不只有以上部分，我只對以上部分發表個人觀點。）

金無足赤的基因工程

每一項科學技術都有他們的利與弊。在利用各項技術的同時我們應該衡量一下他們的弊，用最正確，對于大自然最和諧的方法去應用每一項科學技術。

目前有大部分人還不愿意吃轉基因食品，但轉基因食品已無處不在，我們無法預測這項技術所帶來的災難性后果，但我們清楚這種毀壞將是不可逆的。1998年，美國媒體報導了對英國羅伊特研究

所普斯陶教授的專訪，他警告人們關注未充分證明其安全性就已經推廣的轉基因食品，經過試驗：用轉基因土豆喂老鼠后，老鼠發生器官生長異常，體重和器官重量減輕，并且免疫系統遭到破壞。1998年8月，英國教授普茲泰發現，老鼠食用了轉基因土豆之后免疫系統遭到破壞；美國也有一些害蟲的天敵因轉基因植物致死的報導；2005年5月22日，英國《獨立報》又披露了知名生物技術公司“孟山都”的一份報告，以轉基因食品喂養的老鼠出現器官變異和血液成份改變的現象。這些消息在帶給全世界震驚的同時，也使更多的人懷疑食用轉基因原料制成食品的安全性。

安全性問題

（1），未進行較長時間的安全性試驗：基因化食品改變了我們所食用食品的自然屬性，它所使用的生物物質不是人類食品安全提供的部份，未進行長時間的安全試驗，沒有人知道這類食品是安全的。

（2），產生毒素：基因化食品能產生不可預見的生物突變，會在食品中產生較高水平和新的毒素。Losey,J.E.等（1999）報導，在一種植物馬利筋葉片上撒有轉基因Bt玉米花粉后，普累克西普斑蝶食用葉片就少，長得慢，4天的幼蟲的死亡率44%。而對照組（飼喂不撒Bt玉米花粉的葉片）無一死亡。轉基因作物產生的殺蟲毒素可由根部滲入周圍，但尚不清楚會產生何種影響。

（3），過敏或變態反應：基因技術會在食品中產生不能預見的和未知的變態反應原。據報告，對巴西堅果產生過敏的主體也會對用

該堅果基因工程化而得到的大豆產生過敏?？茖W家把巴西胡桃的特性移植到黃豆上去，結果卻使一些對胡桃過敏的人在攝取黃豆時有過敏的可能。植物凝血素（Lectin）對有些害蟲來說是有毒的，轉基因食品不得含有此類有毒物質。

（4），減少食品的營養價值或降解食品中重要的成份：基因化的目的是去除或滅活人們認為不需要的物質，這些物質可能是未知的，但它是基本的。比如它有自然的抑制癌癥的能力（Pariza,M.W.，1990）。美國的研究資料表明，在具有抗除草劑基因的大豆中，異黃酮類激素等防癌的成份減少了。基因化食品的虛假新鮮感迷惑消費者。具有芳香、有光澤的紅色蕃茄能貯藏幾周，但營養價值較低。消費者在購買水果或蔬菜時，僅依靠外觀和質地，因此，不能準確判定該產品的真實質量。營養物質在環境中自然循環受到轉基因微生物的干擾。

（5），產生抗菌素耐藥性細菌：基因技術采用耐抗菌素（如抗卡那霉素、氨芐青霉素、新霉素、鏈霉素等）基因來標識轉基因化的農作物，這就意味著農作物帶有耐抗菌素的基因。這些基因通過細菌而影響我們。英國的研究顯示，轉基因作物中的突變基因可能會進入到生物有機體，突變的基因如跨越種群和轉移至細菌，其結果可能會導致新的疾病。雖然這種機會可能性很小，但如出現無法治療的并廣泛傳播的對生命造成嚴重威脅的疾病時，其后果不堪設想。荷蘭科學家發表在《新科學家》雜志的試驗結果稱，設計一人造胃，對人消化轉基因食物的過程進行模擬，發現DNA滯留在腸內，同時一些轉基

因細菌能夠把自己的抗生素抗性基因轉移給人造胃的細菌。如果類似結果發生在人和動物體內，就可能培養出功效最強的、抗菌素也無法殺死的超級細菌。英國新食品和工藝顧問委員會就禁止一種用抗氨芐青霉素基因作標識的轉基因改良玉米趨勢飼喂牛，因其中含有的DNA仍保持原樣，并有可能加速對抗菌素的抗藥性。

（6），產生的問題不能進行追蹤：若不進行標識，我們的公共衛生當局就無力因出現問題發現其來源，潛在性的危害值得懷疑。

（7），副作用能殺害人體：Mayeno,A.N.等（1994）報告，發生一種新的，不明原因的病癥，主要表現為嗜酸性肌痛。臨床表現有麻痹、神經問題、痛性腫脹、皮膚發癢、心臟出現問題，記憶缺乏、頭痛、光敏、消瘦（Brenneman,D.E.等，1993；Love,L.A.等，1993）。后查明系日本一公司生的基因化工程細菌產生的色氨酸所致。食用者在3個月后發病，導致37人死亡，1500人體部份麻痹，5000多人發生偶爾性無力。據測定，含量為0.1%便可殺死人體。

（8）轉基因植物對農田生態系統(Agro-ecosystem)的影響： 1.增加殺蟲劑的使用 2.抗性的選擇和轉運到可兼容的其它植物中 3.產生新的農田雜草基因流和雜交 4.轉基因植物自身變為雜草插入性狀的競爭 5.產生新的病毒

（9）倫理道德問題

人類在基因領域已經取得了巨大的進步，并通過基因工程在改變自然以服務于人的需要方面進展迅速。但是，在很長一段時間內，人類對基因工程的哲學倫理學方面的問題重視不夠。這有兩方面的問題。一方面，在改造自然和征服自然的哲學觀下，基因工程引發了許多生態問題，特別是極大影響了生物多樣性，而生物多樣性正是自然可持續發展的基礎。另一方面，基因工程引發了許多社會倫理問題。從克隆技術到人類基因組的重大發現以來，這一問題日益突出了，而與這一進程相比，人類相應的社會倫理體系卻沒有建立起來。

基因倫理學就其內容看，可有兩方面的內容，一方面是生態倫理學，一方面是社會倫理學。就基因的生態倫理學而言，主要是為了規范和協調基因工程與生態環境之間的矛盾；就基因的社會倫理學而言，主要是為了規范和協調基因工程與社會倫理方面的矛盾問題。

生態倫理學對于植物基因研究工作的規范和合理約束，主要是出于生物多樣性的考慮。近些年來，植物基因的研究取得了長足進步，這些進步推動了一系列農業革命，而尤以糧食革命為重。但是，這種以植物基因優化為基礎的革命，卻導致了物種多樣性的破壞。比如，它使人們食用的糧食從5000多種銳減到150多種。與此類似的是，化肥對增產和縮短生長期起了舉足輕重的作用，但也造成了土壤板結和地表破壞。同樣的情況也發生在動物基因的研究與應用中。比如，試管牛和試管羊為人們控制生物性別提供了基礎，這一技術使人類有可能實現對生物種群的控制。對某一種群來說，雄性數量不需要很多，但雌性數量卻舉足輕重，根據自然法則，雄雌出生概率大致相當，因此，如何在出生中盡量增大雌性數量和減少雄性數量就十分關鍵。但

這樣一來，勢必造成種群雄雌比例的失衡，從而造成自然生態失衡。當這種技術應用于人類時，問題更大。前段時間關于克隆技術的討論表明，基因的克隆技術一旦用于人類，可能帶來或引起的麻煩甚至不是我們能夠想象到的。

隨著基因技術的發展，“天才論”、“血統論”有可能死灰復燃?！疤觳耪摗薄ⅰ把y論”的問題在哲學史上由來已久，柏拉圖在《理想國》中，就曾以金銀銅等為血統論的合理性做了說明，這也在很長時期內存在于人類社會的歷史中，而且至今存在于不同的人種間。但類似凡高、愛因斯坦等許多已被證明的“天才”，在基因上可能恰恰是有缺陷的。事實上，基因技術本身也很難造成各方面能力均衡的所謂什么方面都正常的人。

【結語】

不久的將來，基因工程技術仍只限于轉殖少數的基因，如此培育出來的生物仍將是我們熟悉的生物。但是有很多疾病及生物特征是由多數基因決定的，而且基因常常不是獨立行使功能，它們會受環境的影響。譬如一組基因會造成某人罹患氣喘，但癥狀受生活的環境影響很大。一個人罹患糖尿病的機率，也與環境因子（飲食條件）息息相關。一個天才鋼琴家的音樂天賦包括聽力及靈敏的雙手巧妙地配合，這跟他的遺傳基因、童年音樂的啟發、生活環境等都有關連。所以我們在還未了解基因與環境因子的互動關系前，還不能奢望創造出具有超高智商的人，或是利用基因篩檢法篩選出具有特殊天賦的孩子。

21世紀是基因工程技術蓬勃發展的時代，基因工程的興起是生

物革命的必然結果，盡管基因工程的隱憂及爭論眾說紛紜，但其給人帶來的好處是顯而易見的。希望隨著生物界的不斷發展，使基因工程的安全性得到保證，讓人們在生活的各個方面都能感受基因工程給人類帶來的利益。

【參考文獻】：1.陳宏.2004.基因工程原理與應用.北京：中國農業出版社

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7.王關林.方宏筠.2002.植物基因工程.北京：科學出版社

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9.楊汝德.2003.基因工程.廣州：華南理工大學出版社

10.張惠展.2005.基因工程.上海：華東理工大學出版社

第二篇：基因工程的利與弊

基因工程的利與弊

基因工程的原理: 基因工程又稱基因拼接技術和DNA重組技術，是以分子遺傳學為理論基礎，以分子生物學和微生物學的現代方法為手段，將不同來源的基因按預先設計的藍圖，在體外構建雜種DNA分子，然后導入活細胞，以改變生物原有的遺傳特性、獲得新品種、生產新產品。

操作方法是:將外源基因通過體外重組后導入受體細胞內，使這個基因能在受體細胞內復制、轉錄、翻譯表達的操作。它是用人為的方法將所需要的某一供體生物的遺傳物質——DNA大分子提取出來，在離體條件下用適當的工具酶進行切割后，把它與作為載體的DNA分子連接起來，然后與載體一起導入某一更易生長、繁殖的受體細胞中，以讓外源物質在其中“安家落戶”，進行正常的復制和表達，從而獲得新物種的一種嶄新技術。它克服了遠緣雜交的不親和障礙。

例如:將大鼠的生長激素基因導入小鼠受精卵.首先在大鼠的體細胞中提取染色體,分離目標基因.用限制性核酸內切酶處理載體,再將載體與基因片段連接(這里用到DNA連接酶)。通過顯微注射的方法將這些重組基因注入小鼠的受精卵內,最后讓這些受精卵生長發育。結果小鼠生出幾只帶有大鼠生長激素基因的小鼠，這些小鼠的生長速度非?？?，其個體是同窩其他小鼠的1.8倍，成為“巨型小鼠”。

基因工程中的載體常選取大腸桿菌的環狀DNA，用到的工具酶有限制性內切酶、DNA連接酶，其次還得用到DNA聚合酶。限制性核酸內切酶，用來切割目的基因和載體，主要是2型酶；DNA連接酶，用來連接目的基因和載體，有兩類，連接平末端的和粘性末端的，若末端不相同連不起來的話，還得用DNA聚合酶來加片段，如加CCC-和GGG-，再用連接平末端的連接酶來連接。

將目的基因導入受體細胞的方法有：

植物常用的是農桿菌轉化法、基因槍法和花粉管通道法。農桿菌是普遍存在于土壤中的一種革蘭氏陰性細菌，它能在自然條件下趨化性地感染大多數雙子葉植物和裸子植物的受傷部位。農桿菌通過侵染植物傷口進入細胞后，可將T-DNA插入到植物基因組中，并且可以通過減數分裂穩定的遺傳給后代?；驑尫ɑ驹硎峭ㄟ^動力系統將帶有基因的金屬顆粒（金?；蜴u粒），將DNA吸附在表面，以一定的速度射進植物細胞，從而實現穩定轉化的目的。花粉管通道法則是在授粉后向子房注射合目的基因的DNA溶液，利用植物在開花、受精過程中形成的花粉管通道，將外源DNA導入受精卵細胞，并進一步地被整合到受體細胞的基因組中，隨著受精卵的發育而成為帶轉基因的新個體。

動物則是利用顯微注射，或者滅活的病毒轉導。顯微注射相信大家已經在上面的例子中已經有所了解。滅活的病毒一般可以用于動物細胞的融合，在細胞分裂的一定階段利用滅活的病毒將不同源的動物細胞進行融合，從而實現基因重組的目的。

基因工程的應用領域：

基因工程主要有三大領域的應用,分別是遺傳育種、疾病治療、環境保護。

一、基因工程與遺傳育種。

1、轉基因植物。

傳統的育種方法有雜交育種、誘變育種、單倍體育種、多倍體育種。與傳統的育種方法相比，基因工程育種的優勢在于目的性強，育種周期短，克服遠緣雜交不親和障礙。我們所熟知的轉基因植物有抗蟲轉基因植物，如轉基因抗棉鈴蟲品種?？共∞D基因植物，如抗病毒轉基因甜椒。其他抗逆轉基因植物，如轉魚抗寒基因的番茄。利用轉基因改良植物的品性，如矮桿抗倒伏小麥。利用轉基因提高農作物產量，如轉基因大豆。

2、轉基因動物。

提高動物的生長速度，如將人的生長激素基因注射到小白鼠的受精卵中，得到超級小鼠。用于改良蓄產品品質，如乳汁中含有人生長激素的轉基因牛。用于提高抗病能力，如將正常人的免疫基因轉到到免疫缺陷病人的體內表達，以治療免疫缺陷病。用于生產藥用蛋白，如利用轉基因大腸桿菌生產胰島素。用轉基因動物做器官移植供體，如誘導人的細胞向人的耳朵方向發育，在將這些細胞放在小白鼠身上培養成人的外耳廓。

二、基因工程與疾病治療。

1.基因工程藥物。許多藥物的生產是從生物組織中提取的。受材料來源限制，產量十分有限，價格更是昂貴。利用基因工程技術就能很好的解決這一問題。微生物生長繁殖迅速，容易控制，適用于大規模的工業生產，將生物合成相應藥物的基因導入微生物細胞內表達，讓它們產生相應的藥物，不但能解決產量問題，還能大大降低成本，讓廣大群眾能看得起病。例如：傳統的生產胰島素、干擾素的方法是直接從生物組織、細胞或血液中提取。產量小，方法復雜，難以大規模生產?，F在用基因工程制造“工程菌”，可以高質量、低沉本、大量的生產胰島素干擾素。基因工程藥物在疾病防御方面也起到了極大的作用，如利用基因工程生產乙肝病毒疫苗。

基因工程藥物除了可以從轉基因細菌途徑獲得,還可以從轉基因動物身上獲得.如利用轉基因奶牛生產生長激素.這些生長激素蘊藏在奶牛的乳汁里,我們只需擠出乳汁即可.2.基因診斷和基因治療.基因診斷也稱為DNA診斷或基因探針技術,即在DNA水平分析檢測某一基因,從而對特定的疾病進行診斷.基因探針的制備要用放射性同位素(如32P)、熒光分子等標記DNA分子。然后利用DNA分子雜交原理，同源的DNA則會相結合。例如：病毒性肝炎分為很多種，甲肝、乙肝、丙肝等。我們提取不同病毒的基因，制作成基因探針，然后從病人身上提取病毒的基因，與各類探針混合。相應的病毒基因就會和相應的探針相結合，這樣我們就能快速的檢驗是哪種類型的肝炎。

基因治療，一般是向目標細胞引入正常功能基因，以糾正或補償基因的缺陷。包括體外基因治療和體內基因治療。例：治療腺苷酸脫氫酶基因缺陷造成的重度免疫缺陷。

三、基因工程與環境保護。

如：利用基因工程培育“超級細菌”分解石油。用基因工程培養出“吞噬”汞和降解土壤中的DDT的細菌，以及能夠凈化鎘污染的植物。生產基因工程聚羥基烷脂，用于制造生物可降解塑料。

基因工程可能對人類社會造成的諸多影響： 基因工程是把雙刃劍，在給人類帶來眾多福利的同時也帶來了許多顯性的以及潛在的危害。

基因工程對人類有利方面在上文中已經詳細的闡述過，這里我們著重了解基因工程的負面影響。

國內外學者對轉基因技術的負面影響作了大量研究，出現了許多相關報道，如英國的權威科學雜志《自然》刊登了美國康奈爾大學副教授約翰?羅西的一篇論文，可推測BT轉基因玉米花粉中含有毒素，引起世界震驚。另據報道，英國倫理和毒性中心的實驗報告說，與一般大豆相比，耐除草劑的轉基因大豆中，防癌的成分異黃酮減少了。與普通大豆相比，兩種轉基因大豆中的異黃酮成分減少了12％～14％。

1.可能危害有益昆蟲類群

大量轉基因農作物轉入了Bt毒蛋白基因作為其抗蟲的外源基因，雖然其表達產物Bt毒蛋白對人類無害，但若是以農作物為食的害蟲消失殆盡，以這些害蟲為食的益蟲也將遭受滅頂之災了。長期大面積種植這種作物可能會對有益昆蟲類群造成難以挽回的危害，一旦這種現象發生，不僅會對農業造成危害，也將是對生態環境的沉重打擊。

2.可能導致土壤肥力下降和化肥的濫用

大量種植以抗雜草基因作為外源基因的轉基因作物，要是田間無雜草的生長枯萎腐爛,長此以往會使土壤中自然的腐殖質逐漸消耗殆盡，使土壤本身的肥力下降，為了保證產量，農民不得不大量使用化肥，從而導致土壤結構的改變，土質的惡化以及環境（主要是水）的污染。

3.轉基因食品的其他安全性問題

食用轉基因食物，有可能被轉基因DNA侵入人體細胞，產生病原病毒。同時，轉基因DNA有可能插入人體細胞的基因組，由于插入位點的隨機性，可能造成有害和致死效應，包括癌癥。

基因多樣性是最難控制的，轉基因技術是否對人類所處的生態環境，食物鏈等形成間接的影響也確實應該引起人們的注意。從營養成分的基因改良角度考慮,轉基因食品的氨基酸、碳水化合物、脂肪以及其它微量成分的種類及構成高分子物質的排列順序有所變化，天然毒素的含量也可能發生變化，因此必須對轉基因食品與常規食品的關鍵成分進行實質等同性鑒定，來判定其是否可以安全食用。

21世紀是生物技術蓬勃發展的時代，基因工程的興起是生物技術革命的必然結果，盡管基因工程給人帶來的利弊尚不明確，但其給人帶來的好處是顯而易見的。希望隨著基因工程的不斷發展，使轉基因的安全性能得到保證，人們能更好、更安全的利用基因工程帶。

第三篇：基因工程論文

學號：13054107

基因工程結課論文

靶向MRP1基因pRNAT-H1.1/shuttle-RFP重組質粒表達載體構建

院（系）名

稱： 理學院 專業

名

稱： 生物科學 學

生

姓名： 姜己玉 所

在班

級： 13-1

目錄

摘要............................................................................................................................................2 第一章 緒論..............................................................3 1..1RNAi的研究進展....................................................3 1.1.1RNAi的分子作用機制...........................................3 1.1.2 RNAi 的特點..................................................3 1.1.3 siRNA簡介.........................................................3 1.1.4 s iRNA 的設計原則..........................................3 1.2 用于 RNA i 的載體....................................................4 1.2.1 載體的選擇..................................................4 1.2.2 質粒人工構建的目的.................................................4 1.3 MRP1 的研究進展......................................................4 第二章 實驗材料與方法.....................................................5 2.1 實驗材料.............................................................5 2.1.1 宿主菌.............................................................5 2.1.3 載體通用引物................................................5 2.1.5 主要儀器..........................................................5 2.2 試驗方法.........................................................5 2.2.1 shRNA 的設計與退火..................................................5 2.2.2 合成干涉片段的退火..........................................6 2.2.3 重組載體的構建..............................................6 2.2.4 菌落PCR初步篩選陽性重組子..................................7 2.2.5 測序鑒定重組載體...............................................7 第三章 結果與分析.........................................................8 3.1 質粒經HindⅢ和BamHI雙酶切后膠回收結果...........................8 3.1.1 質粒經HindⅢ和BamHI雙酶切后結果.............................8 3.1.2 目的片段的回收................................................8 3.2 重組質粒的菌落PCR...................................................8 3.3 重組質粒大量提取......................................................8 3.4 重組質粒測序結果.................................................8 參考文獻..................................................................9

摘 要

癌癥嚴重威脅著人類的健康，其發病率呈上升趨勢?；熥鳛槠涑Ｒ幣R床治療手段，在癌癥治療中具有手術和放射治療不能替代的作用。腫瘤細胞的多藥耐藥性（multidrug resistance, MDR）是導致腫瘤細胞化療失敗的主要原因。腫瘤細胞產生多藥耐藥的原因較為復雜，多藥耐藥相關蛋白1（Multidrug Resistance-associated Protein 1，MRP1）的過度表達是導致其產生多藥耐藥的主要原因之一。RNA干擾(RNA interference，RNAi)是近年來發現的能快速、高效、特異的沉默目的基因表達的技術，如能通過RNAi技術沉默MDR1基因，逆轉腫瘤細胞的多藥耐藥性將為改善癌癥病人的化療效果奠定基礎。

目的：本課題選用pRNAT-H1.1/shuttle-RFP表達穿梭載體。構建針對mrp1 mRNA的RNA干擾表達載體。

方法：將預先根據MRP1基因序列設計合成的編碼siRNA的cDNA序列與pRNAT-H1.1/shuttle-RFP質粒載體連接，構建靶向mrp1 siRNA重組質粒。將重組質粒轉化E.coli DH5α后大量提取重組質粒，經菌落 PCR和 DNA測序分析檢測重組載體構建結果。

結果：成功構建靶向MRP1基因pRNAT-H1.1/shuttle-RFP重組質粒表達載體。為下一步抑制mrp1基因在腫瘤細胞中的表達奠定基礎。

關鍵詞：RNA干擾；MRP1；pRNAT-H1.1/shuttle-RFP質粒；穿梭載體

第1章 緒 論

1.1 RNAi的研究進展

RNA干擾(RNA interference , RNAi)是由雙鏈RNA分子介導的序列特異性轉錄后基因沉默過程，為一種雙鏈RNA分子在mRNA 水平上關閉相關基因表達的過程，是一項新興的基因阻斷技術。RNAi有望成為分析人類基因組功能的有力工具，在腫瘤病因、免疫機制及治療等方面的研究上有廣闊的發展前景。

1.1.1 RNAi的分子作用機制

RNAi的作用機制在眾多學者的努力研究下日漸明朗。不同生物體內的RNA干擾作用機制也各有不同，但是主要可以分為兩種類型：特異效應作用機制與非特異效應作用機制。特異性效應一般發生在短雙鏈RNA（21～23nt）上，非特異性效應發生于長雙鏈RNA（30nt以上）。

1.1.2 RNAi的特點

RNAi具有高效性，也就是說與細胞內的mRNA的量相比，注入細胞內的siRNA的量要少得多。但由于循環放大機制的存在，仍可以有效地阻斷目的基因的表達；同時，RNAi也具有高特異性，小干擾RNA由dsRNA降解得到的，除在序列識別中不起主要作用的正義鏈3′端的兩個堿基以外，其余堿基均為必需。

1.1.3 siRNA簡介

RNA干擾作用是通過siRNA（small interfering RNA，siRNA）這類小RNA分子作為較穩定的中間介質實現的。通過對植物的研究證明，雙鏈RNA復合體降解為35nt左右的小RNA分子后通過序列互補與mRNA結合，進而降解mRNA。

1.1.4 siRNA的設計原則

RNAi 作用的成功與否，關鍵在于siRNA序列的結構，不同結構的siRNA序列沉默基因的效率差別很大，2001年，Elbashir S M等[應用化學合成法合成了siRNA，并發現可以誘導哺乳動物發生RNAi，他們進而據此提出了siRNA 設計方法：1)從起始密碼下游50~100nt開始搜索siRNA以避免出現于5′或3′端的UTRs 的蛋白結合位點，；

2)搜索5′AA(N19)UU序列，如果沒有相應序列，可以選擇5′AA(N21)或5′NA(N21)；3)G/C含量在32%~79%之間[16]； 4)要確定siRNA對靶基因的特異性，可以利用Blast軟件在基因組中進行比對，；5)設置在基因組中無對應序列的siRNA的對照siRNA。但是，Elbashir S M等的設計方法siRNA 篩選效率仍然很低，要更好的掌握RNAi。

1.2 用于RNAi的載體

基因工程中，攜帶目的基因進入宿主細胞進行擴增和表達的工具，稱為載體。是指能夠運載外源DNA片段進入受體細胞，具有自我復制能力，使外源DNA片段在受體細胞中得到擴增和表達，不被受體細胞的酶系統所破壞的一類DNA分子。載體具有以下的功能：（1）運送外源基因高效轉入受體細胞；（2）為外源基因提供復制能力或整合能力；（3）為外源基因的擴增或表達提供必要的條件。

1.2.1載體的選擇

質粒是為一種1-200kb不等的雙鏈、閉環的DNA分子。是染色體外穩定遺傳，并能以超螺旋狀態存在于宿主細胞中的因子。RNA干擾實驗通常選用質粒作為載體。質粒載體是為適應實驗室操作在天然質粒的基礎上人工構建的。但是，天然質粒的缺點是分子量大，拷貝數低，所以為使分子量盡可能減少，必須去掉大部分的非必需序列，以便于基因工程操作。

1.2.2 質粒人工構建的目的

天然存在的野生型質粒由于分子量大、拷貝數低、單一酶切位點少、遺傳標記不理想等缺陷，因而不適合用作基因工程的載體，必須對之進行改造構建

1.3 MRP1的研究進展

MRP1的底物 直接通過細胞毒性分析和底物刺激的ATP酶測量進行識別MRP1的底物的，底物是由大量的多樣化的疏水復合物，有機陰離子結合物以及陰離子非結合性底物所組成。典型的結合型底物包括：谷胱甘肽，葡糖醛酸和硫酸鹽結合物，MRP1的組織分布 MRP1在體內的表達可以說是無所不在。

第2章 實驗材料與方法

2.1 實驗材料

2.1.1 宿主菌

E.coli DH5α：為感受態宿主菌由北京鼎國生物技術有限責任公司提供。

2.1.2 質粒載體

pRNAT-H1.1/shuttle-RFP質粒。pRNAT-H1.1/shuttle-RFP質粒特性如下：pRNAT-H1.1/shuttle 是一種腺病毒siRNA穿梭質粒，shRNA的表達由人的轉錄啟動子H1 Promoter啟動，H1啟動子屬于PolⅢ啟動子，該啟動子總在其下游的固定距離開始轉錄合成RNA，轉錄過程遇到4~5個連續的U即終止，非常精確；同時CMV Promoter為真核生物啟動子，可在該質粒中高效啟動紅色熒光蛋白的表達；MCS為多克隆位點。

2.1.3 載體通用引物

正向引物（M13）：5′-GTTTTCCCAGTCACGAC-3′ 反向引物（Rev）：5′-GAGTTAGCTCACTCATTAGGC-3′

2.1.4 主要試劑、具酶及儀器

質粒快速提取試劑盒，Sanprep柱式DNA膠回收試劑盒，10×PCR buffer，dNTP，Marker(1kb,100bp)，Goldview DNA染料，EDTA Bio Basic Inc 溶菌酶，LiCl Amresco RNase Sigma bacto-typtone Bio Basic Inc bacto-yeast extract Bio Basic Inc PEG8000，HindⅢ NEB，BamHI NEB，T4DNA連接酶 NEB，Taq酶，微量振蕩器（MM-2型），微量振蕩器（MM-2型），恒溫空氣搖床，電子天平，紫外分析儀（ZF型），低溫離心機（SK18），低溫離心機（SK18），PCR儀（9600型），ABI 恒溫磁力攪拌器（2003-16），恒溫水浴鍋，自動雙重純水儀

2.2 實驗方法

2.2.1 shRNA的設計與退火

根據siRNA設計原則[34]，根據MRP1靶序列，設計合成四對互補反向重復脫氧核糖核酸序列，中間間隔9nt莖環序列(TTCAAGAGA)，5′端帶有BamHⅠ酶切位點，3′端帶有HindⅢ酶切位點，用BLAST進行同源性分析，確定與其他基因無同源性。shRNA的 5

DNA模板由上海生工合成，單鏈干涉片段退火后形成雙鏈。根據2個靶序列設計的2對DNA干涉片段mrp1-1，mrp1-2。

2.2.2 合成干涉片段的退火

合成片段的退火體系：各管混勻后90℃保溫3分鐘，37℃保溫1h，再取5μL退火溶液加45μL 滅菌雙蒸水混勻，使干涉片段終濃度為8ng/μL。

2.2.3 重組載體的構建

（1）將含有pRNAT-H1.1/shuttle-RFP質粒的大腸桿菌接種入盛有200mL LB培養基（含2μg/mL氨芐青霉素）的500mL三角瓶中，置37℃振蕩培養過夜（置搖床中160r/min）。（2）實驗前預先配制溶液Ⅱ，溶菌酶。預冷溶菌酶、溶液Ⅰ和溶液Ⅲ。取出菌懸液，觀察菌體生長狀況，將菌懸液分裝于兩個250ml離心桶中，調平。預冷離心機至4℃，4℃下8000r/min離心5min，棄上清，得菌體。（3）加預冷的溶液Ⅰ50ml于每離心桶，混勻，洗滌沉淀。8000r/min離心5min，棄上清，得沉淀。此步驟的目的為出去培養基，以獲得更純的細菌沉淀物。（4）用17ml溶液Ⅰ吹散重懸細菌沉淀物，加3ml新配制的溶菌酶溶液，溫和混勻，室溫放置10min，裂解大腸桿菌。（5）加40ml新配制的溶液Ⅱ，以使菌體破碎，釋放質粒DNA等內容物。緩慢顛倒數次，防止破壞基因組DNA，室溫放置3min。（6）加30ml預冷的溶液Ⅲ，緩慢顛倒數次，防止SDS破壞基因組DNA，冰浴放置15min。4℃下以10000r/min離心10min，然后將上清液全部倒入新離心桶中。（7）將上清液在4℃下以10000r/min離心10min，然后將上清液經8層紗布過濾至新離心桶中。（8）加0.6倍體積（約54ml）的異丙醇，充分混勻，室溫放置15min，以沉淀核酸。8000r/min離心15min，小心倒掉上清，敞開瓶口倒置于紙巾上，使殘余上清液流盡，晾干。（9）加15ml水再加15ml LiCl（預冷）混勻，靜置沉淀15min，4℃下10000r/min離心15min，以出去蛋白質和RNA。（10）倒上清于新的離心桶中，加30ml異丙醇，劇烈震蕩，靜置沉淀15min，在4℃下以10000r/min離心15min。再次沉淀核酸。（11）棄上清，得到沉淀的核酸。敞開瓶口倒置于紙巾上使殘余上清液流盡。（12）用70%乙醇洗滌沉淀，4℃下以10000r/min離心5min，棄去乙醇，離心桶敞口倒置于紙巾上，使乙醇揮發殆盡。此步驟可以沉淀DNA。（13）加2ml無菌水溶解沉淀，將液體吸到10ml離心管中，再吸2ml ddH2O沖洗瓶壁，隨后將洗液加到同一10ml離心管中，隨后加100μl RNaseA，37℃，水浴30min。以使RNA徹底分解。（14）加等體積含13％（w/v）聚乙二醇（PEG 8000）的1.6mol/L NaCl,充分混合，用微量離心機于4℃以12000轉/分，離心15分鐘，以回收質粒DNA。（15）沉淀用3ml70%乙醇重懸清洗，以除去PEG，12000r/min離心8min。（16）重復上步操作，將離心管倒扣于紙巾上10min，加1ml H2O溶解，用等體積酚/氯仿/異戊醇再抽提一次蛋白質，室溫下8000r/miin離心10min。（17）小心吸上清與另一離心管中，加2倍體積的預冷無水乙醇，再加0.1體積的NaAC（3mol，pH5.2），冰上沉淀20min，4℃下10000r/min離心15min，使DNA沉淀出來。（18）去上清加入3ml 70%乙醇重懸清洗，10000r/min 離心15min，晾干，用500μl無菌水溶解沉淀。

2.2.4菌落PCR初步篩選陽性重組子

滅菌牙簽挑取LB篩選平板上圓滑單菌落，先在預先分隔并標記的另一LB平皿上劃板，然后點入制備好的PCR反應混合液，開始擴增。PCR反應條件為：94℃預變性2分鐘；94℃ 變性30s，55℃ 退火30s，72℃ 延伸45s，共35個循環；72℃ 延伸1分鐘，4℃保存，1.2％瓊脂糖凝膠電泳檢測PCR產物。劃板的平皿于37℃培養12-16h。

2.2.5 測序鑒定重組載體

將小提鑒定結果正確的質粒送交上海生工生物工程技術服務有限司，以載體反向引物為測序引物。將經鑒定后未發生突變的H1.1-

1、H1.1-2靶向MRP1基因siRNA重組質粒的宿主菌搖瓶擴大培養后，進行質粒大量提取,方法如2.1.2.3.1所述。

第3章 結果與分析

3.1 質粒經HindⅢ和BamHI雙酶切后膠回收結果

3.1.1 質粒經HindⅢ和BamHI雙酶切后結果

pRNAT-H1.1/shuttle-RFP質粒經HindⅢ和BamHI雙酶切，結果顯示單酶切產物大小約為6200bp，雙酶切產物略小于單酶切產物，與預期結果相符。

3.1.2 目的片段的回收

目的片段回收 ,結果顯示回收產物大小約為6Kb，與預期結果相符。

3.2 重組載體的菌落PCR 重組載體菌落 PCR電泳，結果顯示PCR擴增產物,電泳分析發現陽性產物可以擴增出560bp大小的條帶，假陽性產物不能擴增出560bp大小的條帶,與預期結果相符，可以初步篩選出陽性產物。

3.3 重組質粒大量提取

重組質粒大量提取后的電泳，結果顯示pRNAT-H1.1/shuttle-RFP 重組質粒大小約為6.2kb，與預期結果相符。

重組質粒大提并稀釋50倍以后在紫外分光光度儀Genespec上測其OD值。

3.4 重組質粒測序結果

pRNAT-H1.1/shuttle-RFP重組質粒測序鑒定，結果顯示重組質粒的堿基序列與預期結果一致，未發生堿基突變，說明pRNAT-H1.1/shuttle-RFP重組質粒構建成功。

參考文獻

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第四篇：基因工程論文

基因工程論文

一． 定義

基因工程（genetic engineering）又稱基因拼接技術和DNA重組技術，是以分子遺傳學為理論基礎，以分子生物學和微生物學的現代方法為手段，將不同來源的基因按預先設計的藍圖，在體外構建雜種DNA分子，然后導入活細胞，以改變生物原有的遺傳特性、獲得新品種、生產新產品?；蚬こ碳夹g為基因的結構和功能的研究提供了有力的手段

二，基本操作步驟：

1．提取目的基因：一條是從供體，的DNA中直接分離基因；另一條是人工合成基因（1）直接分離基因：最常用的方法是“鳥槍法”，又叫“散彈射擊法”。鳥槍法的具體做法是：用限制酶將供體細胞中的DNA切成許多片段，將這些片段分別載入運載體，然后通過運載體分別轉入不同的受體細胞，讓供體細胞提供的DNA（即外源DNA）的所有片段分別在各個受體細胞中大量復制（在遺傳學中叫做擴增），從中找出含有目的基因的細胞，再用一定的方法把帶有目的基因的DNA片段分離出來。

（2）工合成基因的方法主要有兩條。一條途徑是以目的基因轉錄成的信使RNA為模版，反轉錄成互補的單鏈DNA，然后在酶的作用下合成雙鏈DNA，從而獲得所需要的基因。另一條途徑是根據已知的蛋白質的氨基酸序列，推測出相應的信使RNA序列，然后按照堿基互補配對的原則，推測出它的基因的核苷酸序列，再通過化學方法，以單核苷酸為原料合成目的基因。

2.目的基因與載體結合：將目的基因與運載體結合的過程，實際上是不同來源的DNA重新組合的過程。

3.將目的基因導入受體細胞：目的基因的片段與運載體在生物體外連接形成重組DNA分子后，下一步是將重組DNA分子引入受體細胞中進行擴增。

4.目的基因檢測與表達：在全部的受體細胞中，真正能夠攝入重組DNA分子的受體細胞是很少的。必須通過一定的手段對受體細胞中是否導入了目的基因進行檢測。重組DNA分子進入受體細胞后，受體細胞必須表現出特定的性狀，才能說明目的基因完成了表達過程。

三．基因工程應用：

1．與醫藥衛生

（1）生產基因工程藥品（2）基因診斷（3）基因治療

2．與農牧業、食品工業

（1）農業：培育高產、優質或具特殊用途的動植物新品種。

（2）畜牧養殖業：培育體型巨大、品質優良的轉基因動物；利用外源基因在哺乳動物體內的表達獲得人類所需要的各種物質，如激素、抗體及酶類等。（3）食品工業：為人類開辟新的食物來源。

3．與環境保護

（1）用于環境監測：用DNA探針可檢測飲水中病毒的含量

（2）用于被污染環境的凈化：分解石油的“超級細菌”；“吞噬”汞和降解土壤中DDT的細菌；能夠凈化鎘污染的植物；構建新的殺蟲劑；回收、利用工業廢物等。

生物081 馬明臣 0802030119

第五篇：基因工程論文（范文模版）

淺析基因工程技術的應用現狀

動物醫學專業

任課教師

指導教師姓名

摘要: 基因工程作為一門理論性與實踐性較強的學科,其方法與技術已經滲透到現代生命科學的各個分支領域,成為生命科學的一門核心技術。基因工程包含許多獨特的實驗方法和技術,不僅內容豐富,涉及面廣,實用性也強。基因工程是通過DNA 重組技術, 獲得具有特殊生物遺傳性狀和功能的遺傳工具生物體, 基因工程技術廣泛應用于農業、醫學、食品工業等。本文就基因工程的應用現狀綜合闡述。關鍵詞 : 基因工程;應用現狀

0.前言

基因工程技術是一項極為復雜的高新生物技術, 它利用現代遺傳學與分子生物學的理論和方法, 按照人類所需, 用DNA 重組技術對生物基因組的結構和組成進行人為修飾或改造, 從而改變生物的結構和功能, 使之有效表達出人類所需要的蛋白質或人類有益的生物性狀[1]?；蚬こ虖恼Q生至今, 僅有30 年的歷史, 然而, 無論是在基礎理論研究領域, 還是在生產實際應用方面, 都已取得了驚人的成績。首先,基因工程給生命科學自身的研究帶來了深刻的變化。目前科學家已完成了多種細胞器的基因組全序列測定工作。其次, 基因工程具有廣泛的應用價值, 能為工農業生產、醫藥衛生、環境保護開辟新途徑。

1.基因工程

1.1 概念

基因工程(又稱DNA 重組技術、基因重組技術), 是20 世紀70 年代初興起的技術科學, 是用人工的方法將目的基因與載體進行DNA重組, 將DNA 重組體送入受體細胞, 使它在受體細胞內復制、轉錄、翻譯, 獲得目的基因的表達產物。這種跨越天然物種屏障, 把來自任何生物的基因置于毫無親緣關系的新的寄主生物細胞之中的能力, 是基因工程技術區別于其他技術的根本特征。1.2 基因工程研究內容

(1)從復雜的生物有機體基因組中, 經過酶切消化或PCR 擴增等步驟, 分離出

帶有目的基因的DNA 片段。

(2)在體外, 將帶有目的基因的外源DNA 片段連接到能夠自我復制并具有選擇記號的載體分子上, 形成重組DNA分子。

(3)重組DNA 分子轉移到適當的受體細胞, 并與之一起增殖。

(4)從大量的細胞繁殖群體中, 篩選出獲得了重組DNA 分子的受體細胞克隆。(5)從這些篩選出來受體細胞克隆, 提取出已經得到擴增的目的基因, 供進一步分析研究使用。

(6)將目的基因克隆到表達載體上, 導入寄主細胞, 使之在新的遺傳背景下實現功能表達, 產生出人類所需要的物質。

2.基因工程的廣泛應用

2.1 在農業上的應用

2.1.1 抗除草劑的植物基因工程

資料表明, 每年雜草造成的經濟損失占農作物總產值的10%-20%左右盡管除草劑的使用, 對大規模機械化耕作, 減少勞力開支和提高量有極為重要的作用, 但一般除草劑的選擇性較差, 即除了殺草以外, 還會將作物殺死?，F在利用生物技術, 將能抵抗除草劑的基因轉移到植物中, 獲得抗除草劑的植物, 如美國的孟山都公司將除草劑草甘磷的靶酶(EPSPS)的cDNA 克隆轉入油菜[2] , 目前, 已獲得的抗除草劑作物有大豆、棉花、玉米、水稻和甜菜等20 多種。2.1.2 抗蟲的植物基因工程

生物防治害蟲的工作已經開展多年, 主要是利用蘇云金桿菌中的毒蛋白(結晶蛋白)對害蟲有毒害作用, 使用這些桿菌來控制害蟲?，F在, 人們可以通過克隆這些毒蛋白的基因(Bt 基因)并把這些基因轉移到植物細胞中, 從而獲得能抗蟲的轉基因植物。目前, Bt 基因已被轉入煙草、番茄、馬鈴薯、水稻、玉米及棉花等多種植物中。1996 年轉Bt 基因棉花在美國種植66 萬hm2 經中國農科院棉花所引進在華北試種兩年, 在多點表現突出, 在完全不噴殺蟲劑的情況下, 單產仍然高于噴撒2-3 次殺蟲劑的中國推廣棉花[3] , 顯示出了控制棉鈴蟲的極好前景。2.1.3 動物轉基因育種

動物基因工程研究主要集中在改良家畜、家禽的經濟性狀和通過轉基因動物進行藥物或蛋白質的生產等方面, 目前已取得了顯著的成就, 先后培育出轉基因豬、羊、牛和魚等, 另一種轉基因豬是帶有人體基因的豬, 這種轉基因豬客望能解決人體移植動物器官的遺體排斥問題。隨著動物基因工程技術的逐漸成熟和轉人體血紅蛋白的基因豬、轉人體血清蛋白的基因山羊等的問世, 不僅能生產出大量人類所需的血紅蛋白、白蛋白等藥物而且為動物育種開辟了一條全新的途徑。

2.2 在醫學上的應用 2.2.1 基因工程藥物

利用基因工程技術開發新型治療藥物是當前最活躍和發展最快的領域。自1982 年世界第一個基因工程藥物---重組胰島素投放市場以來, 基因工程藥物就成為制藥行業的一支奇兵, 每年平均有3-4 個新藥或疫苗問世, 開發成功的約50 個藥品, 諸如人胰島素、忍尿激酶、人生長激素、干擾素、激活劑、乙肝疫苗等廣泛應用于治療癌癥、肝炎、發育不良、糖尿病和一些遺傳病上, 在很多領域特別是疑難病癥上, 起

到了傳統化學藥物難以達到的作用[4, 5, 6]。為治愈癌癥正在研制的用單克隆抗體制成的“生物導彈”, 就是按照人類的設計, 把“生物導彈”發射出去, 精確的命中癌細胞, 并炸死癌細胞, 而不傷害健康的細胞, 比如專門用于腫瘤的“腫瘤基因導彈”等?？梢? 生物工程藥物將成為21世紀藥業的支柱。而脫氧核糖核酸或者基因疫苗的問世, 變革了機體的免疫方式。如今, 人們翹首關注困擾人類的艾滋病病毒疫苗的早日問世。

盡管目前誘變育種技術仍是改良微生物工業生產菌種的主要手段,但是基因工程技術在改良工業生產菌種方面已有成功的報道。最常見的是將控制藥物合成關鍵步驟的酶基因克隆,通過適當的載體轉移到原生產菌中,以使控制限速步驟的酶水平,從而提高產量。Malmberg等[7]構建了一種帶有編碼賴氨酸ε-氨基轉移酶基因(lysine-ε-aminotranster-ase,LAT)這種控制Streptomyces clavuligerus生物合成頭霉素C的限速步驟的關鍵酶的基因(lat)的高拷貝質粒,并轉入這種頭霉素產生菌,使LAT提高活力提高了4倍,在2 L發酵罐中產生頭霉素的能力是原來的2倍,重組菌胞外LAT產物α-氨基己二酸的積累量也比原受體

菌高。伊維菌素(ivermectins)是一個市場很大的抗蟲

抗生素,其前體阿弗米丁(avermectins)的產生菌種的發酵液中有8個以上的組分,其中只有B1a組分才是制備伊維菌素的原料。Ikeda等[8]經過近十年的努力,已將阿弗米丁的生物合成基因簇全部搞清,并經過誘變與DNA重組,獲得了僅產阿弗米丁B2a單一組分和B1a、B2a組份的重組工程菌,這不僅大大提高了阿弗米丁有效組分的發酵效價,且給提取、精制、半合成等后處理工序帶來了很大的便利?？梢灶A見,隨著對各種工業生產的微生物藥物生物合成途徑的深入了解以及基因重組技術的不斷進展,應用基因工程方法定向構建高產菌株的成功實例將越來越多。在抗生素發酵過程中供氧往往是一個限制因素,充足的氧氣供給是藥物工業發酵穩定和提高產量,降低成本的關鍵。傳統的解決方法如增加通氣量等對設備要求高,能量消耗大。20世70年代末在專性好氧菌透明顫(Vitreoscilla)中發現了血紅蛋白(VHb),它能促進氧氣擴散到細胞末端氧化酶上。于是人們想到了將其基因Vgb克隆到其它微生物中,以促進微生物在低氧條件下生長。

1988年Khosla等[9]從Vitreoscilla中分離出Vgb基因并將之轉入大腸桿菌(E·coli),提高了大腸桿菌在溶氧量低于5%時對氧的利用率。目前已用克隆表達VHb的方法提高了放線紫紅素、頭孢霉素C、紅霉素等產生菌及青霉素酰化酶基因工程菌的產量[10]。血紅蛋白基因工程的研究和應用,必將對抗生素工業和其它重組藥物發酵工業的節能等帶來美好的前景。作為半合成頭孢菌素類抗生素重要原料的7-氨基頭孢烷酸（7-ACA),目前國內外仍以化學裂解頭孢菌素C的工藝路線為主。國內外已報道可用經由GL-7-ACA的二步法(化學/酶法或二步酶法)來生產7-ACA,與化學裂解法相比不僅收率提高,且能大大減少環境污染,簡化生產工藝。但二步法中關鍵的GL-7-ACA?；冈诩賳伟斜磉_量低而且分離純化困難,限制了這種方法的應用。通過將GL-7-ACA酰化酶基因轉入大腸桿菌中表達恰好可以解決這一問題[11]。最近又報道可將編碼2個酶的基因直接轉入頭孢菌素C的生產菌種中,使其在發酵時直接產生7-ACA。調節基因在藥物的生物合成中也起著重要作用,增加調節基因的基因量能夠大幅提高藥物產量。Hopwood等將放線紫紅素生物合成的一個調節基因actⅡ導入原產生菌,盡管基因的拷貝數僅增加了2倍,放線紫紅素的產量卻增加了30~40倍。某些抗生素生產菌的產量不高,是由于其自

身對該抗生素的抗性不高。因此,利用高拷貝質粒的基因量效應,增加菌種對自身產生的抗生素的抗性,可能增加抗生素的產量。例如,將氨基糖苷-6-乙酰轉移酶基因導入卡那霉素和新霉素產生菌,由于提高了對氨糖類抗生素的抗性,產量提高了2~6倍 2.2.2 基因治療

基因治療是指由于某種基因缺陷引起的遺傳病通過轉基因技術而得到糾正。臨床實踐已經表明: 基因治病已經變革了整個醫學的預防和治療領域。比如白癡病, 用健康的基因更換或者矯正患者的有缺損的基因, 就有可能根治這種疾病?，F在已知的人類遺傳病約有4000種, 包括單基因缺陷和多基因的綜合癥。運用基因工程技術或基因打靶的手段, 將病毒的基因殺滅, 插入矯正基因, 得以治療、校正和預防遺傳疾病的目的。目前, 基因治療已擴大到腫瘤、心血管系統疾病、神經系統疾病等的治療[12]。人類也已成功實現了腎、心、肝、胰、肺等器官的移植, 也有雙器官和多器官的聯合移植。

基因治療有兩種途徑: 一是體細胞的基因治療, 一是生殖細胞的基因治療。由于生殖細胞的基因治療操作技術異常復雜, 又涉及倫理緩行之理充足, 故尚無人涉足[13]?；蚬こ淌?0 世紀生命科學中最偉大的成績, 開辟了生命科學的新紀元。經過幾十年的發展, 基因工程技術已成為一個巨大的朝陽產業, 它可以超越動物、植物、微生物之間的界限, 創造出新的生物類型?；蚬こ滩粌H在醫學上應用廣泛, 而且也廣泛應用在工業、農業、冶金、環保、資源、能源、畜牧漁業等領域, 為人類的豐衣足食和健康長壽提供了持續的實用價值很高的產品, 發展前景極為廣闊。

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—談基因工程技術如何應用于植物

摘要：通過基因工程改良品種在未來的農業生產中日益顯示出巨大潛力。盡管科學家們對轉基因植物的爭論仍在繼續，但可以肯定的是，轉基因植物作為一項新興的生物技術的產物，在解決日益膨脹的地球人吃飯問題和在解決長期困惑人類發展的資源短缺、環境惡化、經濟衰退三大難題中起著越來越重要的作用。本文綜述了基因工程技術在植物中的應用，就轉基因植物的技術、發展、安全性和發展前景作了探討。

關鍵詞：基因工程技術；轉基因植物；安全性；發展前景

所謂轉基因植物是指利用基因工程技術，在離體條件下對不同生物的DNA進行加工，并按照人們的意愿和適當的載體重新組合，再將重組DNA轉入生物體或細胞內，并使其在生物體內或細胞內表達的植物。自1983年首次獲得轉基因植物以來，轉基因技術發展十分迅速，成功的轉基因植物已達60多種，在世界上批準進入田間試驗的轉基因植物已超過500例。

1植物的轉基因技術

由于植物的體細胞具有全能性，即單個的細胞經過合適培養后可以生成完整的植株。將分離能夠編碼所需產物的DNA片段克隆到適當的載體DNA中形成重組DNA，利用細菌繁殖擴增重組DNA并將重組DNA中的目的基因導入所需的培育的植物細胞中，篩選出所需要的細胞，通過細胞的全能性將轉基因植株大規

模種植。

其中外源基因導入植物細胞的方法可分為DNA直接轉化和以載體為媒介的基因轉化?；虻闹苯愚D移是通過物理化學法將外源基因轉入受體植物細胞的技術。常用的方法有化學刺激法、脂質體法、顯微注射法和基因槍法等。其原理是利用物理化學方法暫時改變膜通透性，使DNA進入細胞，并最終整合到植物基因組中。

以載體為媒介的基因轉化即使通過農桿菌或植物病毒介導感染受體植物將外源基因轉入植物細胞的技術。目前，載體法主要包括土壤農桿菌Ti質粒、Ri質粒及植物DNA病毒等介導的遺傳轉化法。

2轉基因植物的篩選與檢測

通過轉基因的方法將目的基因轉入目的植物的細胞后，轉化細胞與非轉化細胞相比都只占少數，兩者存在競爭，而轉化細胞的競爭力通常比非轉化細胞弱，因此必須對轉化細胞進行篩選和檢測。

在構建重組DNA時，人們已經引入了標記基因以對轉化子選擇和鑒定。報告基因由于其表達產物易于檢測，已廣泛用于轉基因植物中。根據報告基因編碼特點，大致分為兩類：抗性基因和編碼催化人工底物產生顏色變化的酶基因或發光基因。根據檢測的不同階段區分，有DNA檢測法、RNA檢測法及蛋白質檢測法。DNA檢測法只能檢測到外源基因是否已經整合到植物基因組中，而RNA檢測法得到的結果可判定外源基因是否轉錄，蛋白質檢測法則可檢測出外源基因是否翻譯。

3改進轉基因的技術

隨著植物轉基因技術的創立和發展，許多具有重要經濟價值的農作物獲得了轉基因植株，植物轉基因技術成為植物育種的一個重要手段，但仍有許多問題阻礙了轉基因技術在生產上的廣泛的應用。將外源DNA導入植物細胞后，只有外源DNA在宿主細胞及其子代細胞中穩定整合和有效的表達，才能培育出具有新的遺傳性狀的轉基因植物。大量研究表明外源基因在轉基因植物中有的能正常表達，有的表達量很低，甚至不表達，而且在不同的植株個體之間也存在著明顯差異。所以提高轉基因的表達，減少轉基因的失活是轉基因技術的一個重要內容。提高外源基因表達水平的措施有: 3.1農桿菌介導的遺傳轉化方法由于其產生的拷貝數相對較少，可以在一定程度上避免這個問題。

3.2使用信號肽，每種植物蛋白質的作用空間位置都是不同的，蛋白質分子的定向運輸需要特殊多肽信號的引導作用。3.3選擇強啟動子和誘導型啟動子

3.4使用強終止子 常用的終止子時CaMV35S終止子和根瘤土壤桿菌T-DNA的胭脂氨基酸合成酶基因的nos終止子。

3.5消除甲基化的影響 在載體上加上去甲基化功能的序列以防止甲基化。3.6使用植物偏愛的密碼子 3.7使用MAR序列 3.8使用增強子

3.9對外源基因進行修飾和改造 3.10以葉綠體作為轉化受體 3.11使用一些病毒編碼蛋白

3.12在有性生殖后代中篩選單拷貝植株

4基因工程在農作物上的應用

4.1抗蟲轉基因作物

最早獲得的轉Bt（蘇云金桿菌）毒素基因植物是煙草和番茄，隨后Bt毒素基因相繼被轉化到許多其他農作物中，如棉花、水稻、玉米等，獲得了一大批具良好抗蟲性的轉基因植物品種。4.2抗病毒作物

植物病毒感染時一個嚴重的問題，它可導致農作物生長緩慢、產量降低和質量減退。轉基因植物的成功使作物抗病毒成為可能并加速了作物抗病育種的研究進程。自1986年Powel-Abel首次將煙草花葉病毒（TMV）外殼蛋白（Cp）基因導入煙草，培育出抗TMV植株以來，已經將許多 病毒成功的構建了多種抗病毒植株，近幾年的研究結果表明病毒外殼蛋白在系統雜交保護中起著重要的作用，插入一段已克隆的CP基因可以延緩病毒的發展和阻止病毒在轉基因植株中進一步傳播。

4.3抗細菌和真菌作物

細菌和真菌病在全部植物病害中造成的損失最大，很多科學家都在嘗試從植物的生物體內尋找抗病原菌的蛋白及其基因，并將其用于植物基因工程。自1980年，瑞典科學家首次從美國惜古比天蠶種成功分離了3種誘導型的殺菌肽進行了深入的研究。它們對很多種植物病原菌有較強的殺傷作用?，F在的實驗結果表明，殺菌肽作用于細胞的細胞膜，破壞膜的完整性，造成離子通道，最終導致細胞內含物泄露。目前，殺菌肽基因工程已經在煙草、馬鈴薯等植物上有了初步報道。

4.4抗除草劑轉基因作物

人類自有農業起就一直跟雜草作斗爭，它是農業生產中的大敵，但由于它具有較強的生態適應性和抗逆性，所以給雜草的防治帶來了困難。在大量使用化學除草劑的同時往往會對作物造成一定的傷害。為此人們在研究抗除草劑基因，將該基因轉入植物，在噴施除草劑殺死雜草時，不傷害作物。20世紀80年代中期，抗除草劑基因被轉入了作物體內，從而獲得了抗除草劑的轉基因大豆、棉花、玉米、油菜、小麥等。

4.5抗非生物脅迫作物

干旱時困擾農業生產的重要因素之一，它給農業生產帶來巨大的損失，這種損失甚至是毀滅性的。CMO基因是合成乙酰-甜菜堿第一步反應關鍵酶的基因，具有很強的抗旱性。Rathinasabathi等獎煙草中的CMO基因導入水稻中，獲得抗旱性較強的轉基因水稻?？梢韵嘈旁谖磥砼嘤龅哪秃档男伦魑锲贩N應該是轉入多種共同作用的外源基因。

5轉基因植物的安全性

..5．1轉基因植物的優缺點 關于轉基因植物及其安全性問題，是近年來的熱 門話題，但目前國際上沒有統一說法，爭論不一。其主要優點：①增加食物供應，解決糧食短缺；②減少農藥使用，避免環境污染；③降低生產成本，降低食物售價；④增加食物營養，提高附加價值；⑤增加食物種類，提升食物品質；⑥提高生產效率，帶動相關產業發展。其主要缺點：①可能對蝴蝶等昆蟲造成傷害； ②可能影響周邊植物的生長；③可能使昆蟲或病菌在演化中增加抵抗力或產生新的物種，因此有可能會傷害作物。..5．2轉基因食品的安全性和可接受性

隨著轉基因技術的發展，轉基因食品的安全性越來越受到人們的關注。轉基因食品與傳統食品相比，區別在于：首先它含有利用轉基因技術導人的外源基因；其次可能存在外源基因在受體內的表達產物。由于這兩種成分的不確定性以及由

此引起的次級效應，對人類健康可能有潛在的危害。目前人t fx轉基因食品生物的擔憂基本上可以歸納為3類：(1)轉基因食品里加入的新基因無意中對消費者造成的健康危害；(2)轉基因作物中的新基因對食物鏈其他環節無意中造成的不良后果；(3)人為強化轉基因作物的生存競爭性，對自然界生物多樣性的影響。其中人們最為擔心的是轉基因食品對人體健康是否安全，轉基因食品與常規食品比較有無不安全的成分。這就需要對其主要營養成分、微量營養成分、抗營養因子的變化、有無毒性物質、有無過敏性蛋白以及轉入基因的穩定性和插入突變進行檢測。另外是人們對..“基因逃逸”的擔心。所謂..“基因逃逸”，就是指微生物之間可以通過轉導、轉化、接合進行基因轉移。人們主要是擔心轉基因作物及基因食品的有害基因是否會逃逸到人體或環境中，加快抗藥性問題。如野生植物種通過受粉可能會完成抗除草劑的基因改良，會變成..“超級雜草”，由此形成的具有非自然抗逆性的植物對那些以其為生的動物們來說，可能會導致生物鏈的斷裂。

6轉基因植物的發展前景

轉基因植物在人類發展史上，是人類對自然的認識和改造的結果，必將對人類的生存帶來重大影響。隨著人們對遺傳本質認識的深化和生物技術水平的不斷提高，大量的轉基因植物不斷涌現。通過轉基因技術來改良作物的品質是一個不可阻擋的趨勢，因為現在有許多問題是無法通過常規育種來解決的，特別是耐旱、耐貧瘠等作物品種的培育。例如非洲的沙漠地區，如果按照現在的育種手段，它的糧食產量根本不可能滿足基本生活保證，人們現在 寄希望于通過轉基因技術生產一些比較耐旱、耐貧瘠的作物，以解決因為土地可耕面積的減少而給人類帶來的壓力。另外，轉基因技術可以改良作物的營養成分，現在非常知名的一個例子就是瑞士聯邦技術研究所成功開發的金色大米，它是通過將胡蘿卜素合成途徑的關鍵基因轉到水稻中去，生產出的大米是金黃色的，這種水稻含有VA的合成原料，在解決吃飯問題的同時有助于治療因缺乏VA而導致的眼睛失明等疾病，這對于發展中國家非常重要。因此轉基因技術具有廣闊的發展前景。但是，在大力發展轉基因食品的同時，應建立完善的轉基因產品評價和監控體系。1 993年，世界經濟合作與開發組織發表了..“現代生物技術食品的安全評價——概念和原則”，提出了..“質量等同性概念”，其含義是..“當某個由轉基因技術生產的新食品的各項主要特征(分子學特征、遺傳形狀、主要營養成分等)與現有食品大致相同，則認為該新食品的安全性也與現有食品大體等同?！蔽覈灿? 993年、1 996年和2 001年分別頒布了有關條例和規定，要求對轉基因食品的試驗、生產、應用等實行生產許可證和經營許可證制度，同時對違規試驗、生產、應用、進出口轉基因食品的機構和人員，規定了嚴厲的處罰措施。但如何維護消費者的知情權，對轉基因食品實行標志制，如何加強對進口轉基因食品的檢驗監管，保證我國的食品衛生安全等尚需進一步完善，加強研究。

綜上所述，基因工程技術作為一項新興的生物技術，其發展趨勢不可阻擋。但科學技術是把雙刃劍的理論同樣適合轉基因植物。為此，我們應該適當借鑒國外經驗，建立一套既符合中國國情，又與國際接軌，且科學合理的基因安全評價和監控體系，為日后我國轉基因植物走向世界奠定基礎。

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摘要：基因工程抗體是繼多克隆抗體和單克隆抗體之后的第三代抗體，近年來隨著生物工程技術的發展，許多基因工程抗體陸續問世，本文詳細介紹了基因工程抗體的研究進展，概述了基因工程抗體在臨床方面的明顯優勢和應用潛力。關鍵詞：基因工程抗體；研究進展；臨床引用

Advances in Genetic Engineering Research and Clinical

Application of Antibody

Student majoring in Professional Veterinary Medicine Name DongChuanJun

Tutor Name MinLingJiang

Abstract:Genetic engineering antibody is the third generation antibody after polyclonal antibody and monoclonal antibody.In recent years,with the development of bio-engineering techniques,many genetically engineered antibodies have been presented to the public,and this article elaborates on research progress of the genetic engineering antibody,and its obvious advantages and potentials in clinical application.Key words: Genetically engineered antibodies;Research;Clinical application.轉基因技術迅速發展，其應用和發展的領域日益夸大。但轉基因技術的弊端日益凸現，引起眾多關注的目光。就轉基因技術本身而言，社會各界對它的態度各有異同。不同的國家不同的民族和不同的個體對轉基因技術的態度大相徑庭。如何看待轉基因技術？如何去應用和發展轉基因技術？這些都是我們亟待解決的問題。基因工程抗體介紹

1.1 基因工程簡介

基因工程抗體是借助DNA重組和蛋白質工程技術，在基因水平對免疫球蛋白分子進行切割、拼接、修飾和重新組裝的一種新型抗體。所制備的抗體去除或減少了可引起副作用的無關結構，但保留天然抗體的特異性和主要生物學活性，并可賦予抗體分子以新的生物學活性的總稱【1】。

由于目前制備的抗體均為鼠源性臨床應用時，對人是異種抗原，重復注射可使人產生抗鼠抗體，從而減弱或失去療效，并增加了超敏反應的發生，因此，在 80 年代早期，人們開始利用基因工程制備抗體，以降低鼠源抗體的免疫原性及其功能[2]。目前多采用人抗體的部分氨基酸序列代替某些鼠源性抗體的序列，經修飾制備基因工程抗體，稱為第三代抗體[3]。1.2 基因工程抗體種類

基因工程抗體主要包括嵌合抗體、人源化抗體、完全人源抗體、單鏈抗體、雙特異性抗體等。

1.2.1 嵌合抗體

嵌合抗體（chimeric atibody）是最早制備成功的基因工程抗體。它是由鼠源性抗體的V區基因與人抗體的C區基因拼接為嵌合基因，然后插入載體，轉染骨髓瘤組織表達的抗體分子【4】。因其減少了鼠源成分，從而降低了鼠源性抗體引起的不良反應，并有助于提高療效。

1.2.2 人源性抗體

是將人抗體的CDR代之以鼠源性單克隆抗體的CDR，由此形成的抗體，鼠源性只占極少，稱為人源化抗體。

1.2.3 完全人源化抗體

采用基因敲除術將小鼠Ig基因敲除，代之以人Ig基因，然后用Ag免疫小鼠，再經雜交瘤技術即可產生大量完全人源化抗體。

1.2.4 單鏈抗體

是將Ig的H鏈和L鏈的V區基因相連，轉染大腸桿菌表達的抗體分子，又稱單鏈FV（single chain fragment of variable region,sFv）。SFv穿透力強，易于進入局部組織發揮作用。

1.2.5 雙特異性抗體

將識別效應細胞的抗體和識別靶細胞的抗體聯結在一起，制成雙功能性抗體，稱為雙特異性抗體。如由識別腫瘤抗原的抗體和識別細胞毒性免疫效應細胞（CTL細胞、NK細胞、LAK細胞）表面分子的抗體（CD3抗體或CD16抗體）制成的雙特異性抗體，有利于免疫效應細胞發揮抗腫瘤作用。基因工程抗體的研究進展

2.1抗體工程的發展

最近，美FD強調：目前在臨床試驗中基因工程抗體約占生物制劑的30%。重組抗體的體積越來越小，或被重新構建成多價分子，或與其它分子相融合，如放射性核素、毒素、酶、脂質體和病毒的藥劑設計成為可能。

【5】

。重組技術的出現使篩選、人源化、抗體的生產得到革新，并取代雜交瘤技術，從而使以抗體為基礎

圖1：抗體的發展

2.2目前基因工程抗體制備的主要方法 2.2.1人鼠嵌合抗體

主要是利用基因重組技術，把鼠抗體的重輕鏈可變區部分與人抗體重輕鏈恒定區的進行重組，減少鼠源結構，增加人源結構，而保持抗體與原抗原的特異性結合【6】。

1.首先把小鼠編碼Ig重輕鏈的基因剔除。2.制備表達人的Ig重輕鏈的轉基因小鼠。

3.上二種小鼠回交，獲得只表達人Ig重輕鏈的基因的小鼠。當用抗原免疫后，小鼠可產生完全人源抗體。2.2.2 噬菌體抗體庫技術

1.人的Ig重輕鏈可變區基因片段展示在噬菌體表面,組成抗體庫。2.過噬菌體把抗體的表型和基因型相偶聯，易進行分子克隆和基因操作。3.抗體庫的來源影響篩選結果（免疫和正常人）。4.高通量篩選與抗原結合的抗體，但親和力低。2.2.3 用人的骨髓瘤細胞直接制備全人抗體

由于骨髓瘤細胞穩定性高和融合率高，所以要建立好的人骨髓瘤細胞。2.2.4 B細胞永生化技術

用EB病毒將人淋巴細胞永生化可產生分泌抗體的B細胞克隆【7】。這一技術較為成熟，但是存在抗體分泌不穩定的缺點，限制了其應用?；蛑苯臃蛛x分泌抗體的B細胞,用PCR獲得重輕連,構建全人抗體。2.3抗體藥物發展現狀

1.FDA已批準上市的抗體藥物。

2.SFDA(中國)已批準上市及臨床研究的的抗體藥物。2.4工程抗體的未來發展與展望 2.4.1單克隆抗體的市場需求

圖2：單抗體市場的預測與分析 3.基因工程抗體藥物的應用

隨著生物工程技術的發展，許多基因工程抗體 陸續問世，并在醫學領域的許多方面都具應用潛力，如病毒感染、腫瘤、自身免疫性疾病、同種異體移植物注射、哮喘、中風和青光眼治療，尤其在診斷和治療腫瘤性疾病及抗感染方面優勢明顯。

3.1基因工程抗體藥物的臨床應用

3.1.1 在腫瘤性疾病診療方面的應用

放射性標記抗體在腫瘤影像和治療中很重要，并可有效進行藥代動力學評估．以標記抗體注入人體內顯示腫瘤部位抗原與抗體結合的放射濃集稱放射免疫顯像，由于基因工程抗體如單鏈抗體、Fab片段等分子量小、能很快清除、組織穿透力強，所以更適于放射免疫顯像【8】。

惡性腫瘤的導向治療，是通過重組技術將抗腫瘤相關抗原的抗體與多種分子

融合，這些分子在抗體結合靶分子后可提供重要輔助功能．這些分子包括：放射性核素、細胞毒藥物、毒素、小肽、蛋白、酶和用于基因治療的病毒．對腫瘤治療來說，設計的雙特異性抗體可有效針對低水平的腫瘤相關抗原，并將細胞毒物質輸送到腫瘤細胞．此外，抗體還可與攜帶藥物的脂質體、各種PEG偶聯，從而增強體內運輸和藥代動力學。作為免疫脂質體，轉鐵蛋白受體抗體可使藥物通過血腦屏障到達大腦．抗體酶復合物作為前體藥物也被用于基礎腫瘤治療。3.1.2基因工程抗體的抗感染作用

預防和治療感染性疾病常用的藥物是疫苗和抗生素，但對于一些尚無有效預防及治療手段的感染性疾病如 SARS、AIDS等，抗體治療可做為首選方案。如在治療AIDS方面，利用抗體工程技術已成 功地制備出HIV病毒整合菌的單鏈抗體ScAb2219，對HIV病毒感染的早期和晚期具有有效的抑制作用，并可望成為S基因治療的有效手段。呼吸道合胞病毒(RSV)易引起嬰兒呼吸道疾病，如細支氣管炎和肺炎，并可引起嚴重的并發癥，目前已有人源化單克隆抗體Palivizumab經美國FDA批準上市，臨床實驗證明無毒、副反應，并可顯著降低嬰兒的住院率。我國率先建立了針對SARS的基因工程抗體庫，這對于 SARS的預防、診斷和治療都將起到重要作用和深遠影響。對于中和其它病原分子，FDA已批準 Fab單體分子作為抗蛇毒藥物；scFv片段和寡克隆復合物作為抗細菌毒素藥物。3.1.3 細胞內抗體

隨著細胞信號轉導和抗體工程技術的發展，誕生了細胞內抗體技術。這項技術是指在細胞內表達并被定位于亞細胞區室如胞核、胞漿或某些細胞器，與特定的靶分子作用從而發揮生物學功能的一類新的工程抗體。最典型的是 scFv，被稱為內抗體。胞內抗體技術主要應用在抑制病毒復制特別是 HIV-1復制、腫瘤基因治療方面，現已逐漸拓展到中樞神經系統疾病、移植排斥和自身免疫性疾病等領域。體外培養來源于無關供體的角質形成細胞同種移植物用于嚴重的燒傷病人的治療，往往會引起排斥反應，而MHCI類分子是引起移植排斥的重要抗原。Mhashikar等用編碼抗 MHC I單鏈抗體的腺病毒轉染角質形成細胞，結果顯示明顯降低了MHCI的表達，細胞內抗體介導的表型敲除是否有利于同種移植物的存活還需要進一步研究。

3.1.4 用于未來診斷的生物傳感器和微矩陣技術

生物傳感器和微陣列技術在不久以后將有可能成為主要的體外診斷技術．對于大量診斷試劑盒，抗體有高敏感性和高特異性．從最初的玻璃界面到現在的多種蛋白親和界面，用于診斷的抗體微矩陣界面不斷發展．隨著體外機械人的出現，這一技術將進一步發展，并用于微生物污染、寄生蟲和生物病原體的檢測。

3.2基因工程抗體藥物的應用領域

1.腫瘤導向治療；

2.哮喘、銀屑病、類風濕性關節炎、紅斑狼瘡、急性心梗、膿毒癥、多發性硬化癥及其他自身免疫性疾病； 3.心腦血管疾??； 4.感染性疾?。?5.“生物導彈”

4.基因工程技術的發展方向

針對基因工程抗體藥物的應用，明確基因工程技術的發展方向，從而讓基因工程抗體對我們更有利[9]。

1.開發針對神經系統、腫瘤、心血管系統、艾滋病及免疫缺陷等重大疾病的多肽、蛋白質和核酸等新生物技術產品；

2.選擇一批市場前景好的生物技術產品及疫苗、診斷用單克隆抗體，開發重點是乙肝基因疫苗與單克隆抗體診斷試劑等；

3.開發靶向藥物主要是開發抗腫瘤藥物。目前治療腫瘤藥物確實存在一個所謂“敵我不分”的問題。在殺死癌細胞的同時，也殺死正常細胞。導向治療就是針對這個問題提出來。所謂導向治療就是利用抗體尋找靶標，如導彈的導航器，把藥物準確引入病灶，而不傷及其他組織和細胞；

4.人源化的單克隆抗體的研究開發?？贵w可以對抗各種病原體，亦可作為導向器，但目前的單克隆抗體，多為鼠源抗體，其本身也被異種生物體視為抗原，當被注入人體后會誘導產生抗體或激發免疫反應。目前國外已研究噬菌體抗體技術，嵌合抗體技術，基因工程抗體技術以解決人源化抗體問題；

5.血液替代品的研究與開發仍然占重要地位。血液制品是采用大批混合的人體血漿制成的，由于人血難免被各種病原體所污染，如艾滋病病毒及乙肝病毒等，通過輸血而使接受輸血的人感染艾滋病或乙型肝炎的案例時有發生，因此利用基因工程開發血液替代品引人注目。

基因工程抗體的進展已使抗體制備技術進入了一個全新時代，尤其藥物抗體庫的進展，解決了人源抗體的研制，促進了各種性能優良抗體以及具有多種功能的抗體融合蛋白的開發，可以預見基因工程抗體的研制正在進入一個新的高峰。但是抗體的親和力減弱，與完整抗體結構相比，功能明顯就會降低。人們對可能出現的新組合、新性狀會不會影響人類健康和環境，還缺乏知識和經驗，按目前的科學水平還不能完全精確的預測。所以我們要在抓住機遇，大力發展基因工程技術的同時，需要嚴格管理，充分重視轉基因抗體的安全性

【10】。

致謝：非常感謝閔令江老師在我大學的學習階段教給自己基因工程這門學科。我從中學到了很多知識，認識了關于基因工程方面的一些問題，使自己從一無所知到現在基本認識了這門學科，在此我向老師表示我誠摯的謝意，感謝老師的誠

摯教導。

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基因工程在現代社會中的應用與前景

在基因水平上，采用與工程設計十分類似的方法，按照人類的需要進行設計，然后按設計方案創建出具有某種新的性狀的生物新品系，并能使之穩定地遺傳給后代，這就是基因工程。

基因工程一般包括四個步驟：一是取得符合人們要求的DNA片段，即“目的基因”。被稱為“分子剪刀”的“限制性轉切酶”可以在DNA分子上找到特定的“切點”，然后將認準的雙鏈交錯切斷。自70年代以來，人們已找到400多種形形色色的“分子剪刀”。二是將目的基因與質?；虿《綝NA連接成重組 DNA。在用同一種“分子剪刀”剪切的兩種DNA碎片中加上“分子針線”——“DNA連接酶”，就可以把兩種DNA片段重新連接起來。三是把重組DNA引入某種細胞。把“拼接”好的DNA分子運送到受體細胞中去，必須尋找一種分子小、能自

由進出細胞，而且在裝載了外來的DNA片段后仍能照樣復制的運載體。理想的運載體是質粒，因為質粒能自由進出細菌細胞。四是把目的基因能表達的受體細胞挑選出來。目的基因的導入過程是肉眼看不到的。因此，要知道導入是否成功，事先應找到特定的標志。例如我們用一種經過改造的抗四環素質粒PSC100作載體，將一種基因移入自身無抗性的大腸桿菌時，如果基因移入后大腸桿菌不能被四環素殺死，就說明轉入獲得成功了。

科學家曾預言，21世紀是基因工程的世紀?；蚬こ虒θ祟悂碚f，作用是不可估量的，意義是深遠的。

隨著人類對基因研究的不斷深入，發現許多疾病是由于基因結構與功能發生改變所引起的?？茖W家將不僅能發現有缺陷的基因，而且還能掌握如何進行對基因診斷、修復、治療和預防，這是生物技術發展的前沿。這項成果將給人類的健康和生活帶來不可估量的利益。

所謂基因治療是指用基因工程的技術方法，將正常的基因轉如病患者的細胞中，以代病變基因，從而表達所缺乏的產物，或者通過關閉或降低異常表達的基因等途徑，達到治療某些遺傳病的目的。目前，已發現的遺傳病有6500多種，其中由單基因缺陷引起的就有約3000多種。因此，遺傳病是基因治療的主要對象。

基因治療的最新進展是即將用基因槍技術于基因治療。其方法是將特定的DNA用改進的基因槍技術導入小鼠的肌肉、肝臟、脾、腸道和皮膚獲得成功的表達。這一成功預示著人們未來可能利用基因槍傳送藥物到人體內的特定部位，以取代傳統的接種疫苗，并用基因槍技術來治療遺傳病。

目前，科學家們正在研究的是胎兒基因療法。如果現在的實驗療效得到進一步確證的話，就有可能將胎兒基因療法擴大到其它遺傳病，以防止出生患遺傳病癥的新生兒，從而從根本上提高后代的健康水平。

加快農作物新品種的培育

科學家們在利用基因工程技術改良農作物方面已取得重大進展，一場新的綠色革命近在眼前。這場新的綠色革命的一個顯著特點就是生物技術、農業、食品和醫藥行業將融合到一起。

基因技術的突破使科學家們得以用傳統育種專家難以想象的方式改良農作物。例如，基因技術可以使農作物自己釋放出殺蟲劑，可以使農作物種植在旱地或鹽堿地上，或者生產出營養更豐富的食品。科學家們還在開發可以生產出能夠防病的疫苗和食品的農作物。

基因技術也使開發農作物新品種的時間大為縮短。利用傳統的育種方法，需要七、八年時間才能培育出一個新的植物品種，基因工程技術使研究人員可以將任何一種基因注入到一種植物中，從而培育出一種全新的農作物品種，時間則縮短一半。

基因工程自20世紀70年代興起之后，經過二十多年的發展歷程，取得了驚人的成績，基因治療

特別是近十年來，基因工程的發展更是突飛猛進?；蜣D移、基因擴增等技術的應用不僅使生命科學的研究發生了前所未有的變化，而且在實際應用領域——醫藥衛生、農牧業、食品工業、環境保護等方面也展示出美好的應用前景。

基因工程與醫藥衛生

目前，基因工程在醫藥衛生領域的應用非常廣泛，主要包括以下方面： 1.基因工程藥品的生產：

許多藥品的生產是從生物組織中提取的。受材料來源限制產量有限，其價格往往十分昂貴。

微生物生長迅速，容易控制，適于大規模工業化生產。若將生物合成相應藥物成分的基因導入微生物細胞內，讓它們產生相應的藥物，不但能解決產量問題，還能大大降低生產成本。⑴基因工程胰島素

胰島素是治療糖尿病的特效藥，長期以來只能依靠從豬、牛等動物的胰腺中提取，100Kg胰腺只能提取4-5g的胰島素，其產量之低和價格之高可想而知。

將合成的胰島素基因導入大腸桿菌，每2000L培養液就能產生100g胰島素！大規模工業化生產不但解決了這種比黃金還貴的藥品產量問題，還使其價格降低了30%-50%!⑵基因工程干擾素

干擾素治療病毒感染簡直是“萬能靈藥”！過去從人血中提取，300L血才提取1mg！其“珍貴”程度自不用多說。

基因工程人干擾素α-2b（安達芬）是我國第一個全國產化基因工程人干擾素α-2b，具有抗病毒，抑制腫瘤細胞增生，調節人體免疫功能的作用，廣泛用于病毒性疾病治療和多種腫瘤的治療，是當前國際公認的病毒性疾病治療的首選藥物和腫瘤生物治療的主要藥物。⑶其它基因工程藥物

人造血液、白細胞介素、乙肝疫苗等通過基因工程實現工業化生產，均為解除人類的病苦，提高人類的健康水平發揮了重大的作用。基因工程藥品是制藥工業上的重大突破。

目前用基因診斷方法已經能夠檢測出腸道病毒、單純皰疹病毒等許多種病毒。

基因工程與農牧業、食品工業

基因工程在農牧業生產上的應用主要是培育高產、優質或具有特殊用途的動植物新品種?；蚬こ淘谵r業方面的應用主要表現在兩個方面。首先，是通過基因工程技術獲得高產、穩產和具有優良品質的農作物。例如，用基因工程的方法可以改善糧食作物的蛋白質含量。其次，是用基因工程的方法培育出具有各種抗逆性的作物新品種。自然界中細菌的種類是非常多的，在細菌身上幾乎可以找到植物所需要的各種抗性，如抗蟲、抗病毒、抗除草劑、抗鹽堿、抗干旱、抗高溫等。如果將這些抗性基因轉移到作物體內，將從根本上改變作物的特性。

基因工程在畜牧養殖業上的應用也具有廣闊的前景，科學家將某些特定基因與病毒DNA構成重組DNA，然后通過感染或顯微注射技術①將重組DNA轉移到動物受精卵中。由這種受精 卵發育成的動物可以獲得人們所需要的各種優良品質，如具有抗病能力、高產仔率、高產奶率和高質量的皮毛等。

在工業上，由于用微生物進行發酵生產要比在大田中進行農牧業生產具有許多優越性，因而它已成為農牧業發展的一個遠景方向。而要實現這一目標，基因工程將是最有效的手段。例如，有人設想并正在試驗將抗生素生產菌放線菌或霉菌的有關遺傳基因轉移至發酵時間更短、更易于培養的細菌細胞中；將動物或人產胰島素的遺傳基因轉移至酵母或細菌的細胞中；將家蠶產絲蛋白的基因引入細菌細胞中；把人或動物產抗體、干擾素、激素或白細胞介素（interleukin）等的基因轉移至細菌細胞中；把不同病毒的表面抗原基因轉移到細菌細胞中以生產各種疫苗；用基因工程手段提高各種氨基酸發酵菌的產量；構建分解纖維素或木質素以生產重

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基因工程還可以為人類開辟新的食物來源。

基因工程與環境保護

基因工程的方法可以用于環境監測基因工程還可以用于被污染環境的凈化。造成環境污染的農藥，并試圖通過基因工程的方法回收和利用工業廢物。凡此種種，都是一些可望取得成功和發展前景十分光明的研究課題。

例如，目前用100000克胰臟只能提取3～4g胰島素，而用“工程菌”進行發酵生產，則只要用幾升發酵液就可取得同樣數量的產品。1978年，美國有兩個實驗室合作，使E．coli產生大白鼠胰島素的研究已獲成功。接著，又報道了通過基因工程使E．coli合成人胰島素實驗成功的消息。他們在實驗室中曾將人胰島素A、B兩鏈的人工合成基因分別組合到E．coli的不同質粒上，然后再轉移至菌體內。這種重組質?？稍贓．coli細胞內進行正常的復制和表達，從而使帶有A、B鏈基因的“工程菌”菌株分別產生人胰島素的A、B鏈，然后再用人為 的方法，在體外通過二硫鍵使這兩條鏈連接成有活性的人胰島素。另外，在1977年，國外已利用基因工程技術，使E．coli生產出一種名為生長激素釋放因子“SRIH”的動物激素（一種十四肽，能抑制其他激素的釋放和治療糖尿病等），它原來要從羊的腦下垂體中提取，宰50萬頭羊也只能提取5mg的產品，而現在只要用10L發酵液就可獲得同樣的產量。近年來，應用遺傳工程獲得這類產品的例子正與日俱增，尤其是多肽類物質，如腦啡肽（大腦中的鎮痛物質）、卵清蛋白（即“OV”，389肽）、干擾素（用于治療病毒性感染）、胸腺素α-1（有免疫援助因子的作用，可治療癌癥）、乙型肝炎疫苗和口蹄疫病毒疫苗等。我國學者也急起直追，在腦啡肽、α-干擾素、γ-干擾素、人生長激素、乙型肝炎疫苗、含乙肝表面抗原基因的牛痘病毒株以及青霉素?；傅鹊幕蚬こ萄芯恐?，取得了一系列令人鼓舞的成果。

（2）基因工程在農業上的應用基因工程在農業上應用的領域也十分廣闊。有人估計，到本世紀末，每年上市的植物基因工程產品的價值，相當于醫藥產品的十倍。幾個主要的應用領域包括：①將固氮菌的固氮基因轉移到生長在重要作物的根際微生物或致瘤微生物中去，或是干脆將它引入到這類作物的細胞中，以獲得能獨立固氮的新型作物品種。根據估算，利用前一方法，其研究經費僅及通過常規方法發展氮肥工業以達到同樣效果的二百分之一至二千分之一；而后一途徑則更省事，其成本還不到上述的二千分之一；②將木質素分解酶的基因或纖維素分解酶的基因重組到酵母菌內，使酵母菌能充分利用稻草、木屑等地球上貯量極大并可永續利用的廉價原料來直接生產酒精，并可望為人類開辟一個取之不盡的新能源和化工原料來源；③改良和培育農作物和家畜、家禽新品種，包括提高光合作用效率以及各種抗性基因工程（植物的抗鹽、抗旱、抗病基因以及魚的抗凍蛋白基因）等。

基因工程的前景

從70年代起逐步建立起來的基因工程技術，使基因或一些具有特殊功能的DNA片段的分離變得十分容易。這些基因或特殊DNA片段的一級結構（即它們的核苷酸序列）的測定也是十分容易的，由基因的核苷酸序列去推測蛋白質的氨基酸殘基的序列也變得輕易而舉。利用計算機技術可以很容易的對推測出來的蛋白質進行高級結構的分析，可以對來自不同生物種類的基因序列進行同源性分析。所有這些方法或技術的廣泛使用，不僅大大地推動了分子生物學的迅猛發展，而且也大大推動了生命科學各個分支領域的迅速發展。因此，基因工程技術的第一個重要應用領域就是大大的推動了科學理論研究的發展。

由于基因工程是從遺傳物質基礎上對原有的生物（常常稱之為受體生物）進行改造，經過改造的生物就會按照研究者的意愿獲得某種（些）新的基因，從而使該生物獲得某些新的

遺傳性狀。這種性狀可以用人的肉眼直接觀察到，也可能是通過某些反應或儀器間接觀察到。這種受體生物可能是微生物，植物或動物，因而它會涉及到許多生產行業。

基因工程技術幾乎涉及到人類的生存所必需的各個行業。比如將一個具有殺蟲效果的基因轉移到棉花、水稻等農作物種中，這些轉基因作物就有了抗蟲能力，因此基因工程被應用到農業領域；要是把抗蟲基因轉移到楊樹、松樹等樹木中，基因工程就被應用到林業領域；要是把生物激素基因轉移到支物中去，這就與漁業和畜牧業有關了；如果利用微生物或動物細胞來生產多肽藥物，那么基因工程就可以應用到醫學領域。總之一句話，基因工程應用范圍將是十分廣泛的