DNA重組及基因工程技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀 OK最后

DNA重組及基因工程技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀吳娜呼和浩特職業(yè)學(xué)院生物化學(xué)工程學(xué)院摘要：基因工程又稱遺傳工程，是生物工程的主導(dǎo)技術(shù)。DNA重組技術(shù)或分子克隆是基因工程的核心。分子生物學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)的許多核酸酶類都可用作基因工程的工具。其中能識(shí)別特定的回文序列并切割DNA雙鏈的II類限制性核酸內(nèi)切酶在DNA重組技術(shù)中被廣泛應(yīng)用。關(guān)鍵詞：遺傳信息基因工程藥物轉(zhuǎn)基因動(dòng)物植物基因診斷與治療作為分子生物學(xué)發(fā)展的重要組成部分，DNA重組及基因工程技術(shù)給生命科學(xué)帶來了革命性變化，促進(jìn)著生命科學(xué)各學(xué)科研究和應(yīng)用的進(jìn)步，對(duì)推動(dòng)醫(yī)學(xué)各領(lǐng)域的發(fā)展同樣起著重要的作用。對(duì)人類遺傳信息的認(rèn)識(shí)遺傳信息決定生物的形態(tài)和特征，是生物生存之本。估計(jì)人類的基因組DNA約有4xl09bp,含有約5-10萬個(gè)基因，但至今人類對(duì)自己賴以生存繁衍的這個(gè)龐大的遺傳信息庫還知之甚少，目前已經(jīng)知道的人基因只占估計(jì)數(shù)的百分之幾，已搞清楚其表達(dá)調(diào)控者更寥寥無幾，對(duì)占基因組80-90%不為蛋白質(zhì)編碼序列的認(rèn)識(shí)更少，因而實(shí)際上我們現(xiàn)在對(duì)自己生存的基礎(chǔ)和實(shí)質(zhì)只有很表面的膚淺認(rèn)識(shí)，設(shè)想如果人類掌握了自身全部遺傳信息的結(jié)構(gòu)、功能、表達(dá)和調(diào)控，無疑將能夠深刻認(rèn)識(shí)人的生長、發(fā)育、生存、繁衍的整個(gè)生老病死歷程，將能對(duì)疾病的診斷、治療和預(yù)防提出極有效的措施，將能真正掌握自己生存和發(fā)展的命運(yùn)。DNA重組技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，就使人們有可能去深入探索這個(gè)重大的課題。1985年提出的人基因組研究計(jì)劃很快得到世界科學(xué)的響應(yīng)，這個(gè)研究計(jì)劃的目標(biāo)是要闡明人類遺傳信息的組成和表達(dá)，是迄今全球性生物學(xué)、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域最引人注目的巨大研究工程。DNA重組是完成這個(gè)任務(wù)的主要手段，其中包括大片段DNA克隆、DNA的大尺度分析、全自動(dòng)DNA序列測定，基因組信息數(shù)據(jù)庫的建立等新思維和新技術(shù)的不斷出現(xiàn)和發(fā)展，再加上大規(guī)模引入其它領(lǐng)域先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，原預(yù)定21世紀(jì)頭10年繪制出完整的人類染色體基因定位圖、測定出人類基因組全部DNA序列，有望按期或提前完成。當(dāng)然在這基礎(chǔ)上要搞清楚全部人類基因的功能、各基因間的關(guān)系，基因表達(dá)調(diào)控、人類遺傳信息的多樣性等還要經(jīng)歷更長期和更艱苦的努力。但DNA重組技術(shù)促進(jìn)了分子生物學(xué)迅速發(fā)展，給人類探索自身生命的奧秘展示了光明的前景?；蚬こ趟幬锱c疫苗2.1基因工程疫菌乙型肝炎是常見的傳染病，過去從病人血液中分離乙肝病毒的表面抗原作為疫苗，來源有限，價(jià)格昂貴，有潛在交叉感染的危險(xiǎn)?，F(xiàn)在克隆得病毒編碼的HbsAg基因，使其表達(dá)獲得大量HbsAg用作疫苗1。1986年美國正式批準(zhǔn)基因工程乙肝疫苗投放市場，我國的科學(xué)工作者也克隆得在我國流行常見乙肝病毒亞型的HbsAg基因，研制得適用于我國乙肝基因工程疫苗，并已生產(chǎn)和使用。近期可能投放市場的還有甲型肝炎、巨細(xì)胞病毒、流行性出血熱、輪狀病毒、細(xì)菌性腹瀉等基因工程疫苗。我軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院研制的仔畜腹瀉基因工程疫苗，使仔畜免遭大腸桿菌腹瀉之害，保護(hù)率達(dá)90%以上，為我國的肉食供應(yīng)做出了貢獻(xiàn)。2.2基因工程肽類藥物由免疫細(xì)胞和其它細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子是具有很高活動(dòng)性的肽類分子，在調(diào)節(jié)細(xì)胞生長分化、調(diào)節(jié)免疫功能、參與炎癥反應(yīng)和創(chuàng)傷修復(fù)中起重要作用，其中許多很有應(yīng)用價(jià)值，但其生成量極微，難以提取獲得，基因工程則可克隆其基因，使之表達(dá)獲得大量產(chǎn)物供用。傳統(tǒng)的肽類激素，血液中的微量活性成分、酶類同樣可用基因工程手段獲得的基因工程多肽藥物。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物和植物克隆的基因不僅導(dǎo)入細(xì)菌和培養(yǎng)的細(xì)胞，而且能轉(zhuǎn)入動(dòng)植物體內(nèi)、改變其遺傳特性。轉(zhuǎn)基因動(dòng)物就是指在其基因組內(nèi)穩(wěn)定地整合有外源基因、并能遺傳給后代的動(dòng)物。1979年Mintz等將SV40病毒NDA導(dǎo)入小鼠早期胚胎的囊胚腔，第一次得到載有人工導(dǎo)入外源基因的嵌合體小鼠。1982年P(guān)almiter等將克隆的生長激素基因用顯微注射的方法直接導(dǎo)入小鼠受精卵細(xì)胞核內(nèi)，所得轉(zhuǎn)基因的小鼠的肝、肌、心等組織都能產(chǎn)生生長激素，小鼠比原個(gè)體大幾倍，稱為“巨鼠”，使人們意識(shí)到轉(zhuǎn)基因技術(shù)的巨大潛力及其在遺傳育種方面的劃時(shí)代意義，除受精卵外，從胚胎中分離的多潛能干細(xì)胞也能接受外源基因發(fā)育成個(gè)體，外源基因的導(dǎo)入還可以采取逆轉(zhuǎn)錄病毒載體感染等方法。目前已經(jīng)得到的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物除鼠外還有轉(zhuǎn)基因兔、羊、豬等。近年來轉(zhuǎn)基因動(dòng)物技術(shù)又有新的發(fā)展。ES細(xì)胞導(dǎo)入與目的基因同源的序列，則在體內(nèi)可以經(jīng)同源重組使用的基因發(fā)生突變，這樣成長起來的動(dòng)物有目的基因的缺陷，這種技術(shù)稱為基因打靶。用基因打靶可以在整體水平上研究基因的功能，并能制造出遺傳缺陷的疾病模型。用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物還能獲得治療人類疾病的重要的蛋白質(zhì)。例如導(dǎo)入了凝血因子IX基因的轉(zhuǎn)基因綿羊分泌的乳汁中含有豐富的凝血因子IX,能在效地用于血友病的治療。轉(zhuǎn)基因植物在育種上也獲得成績。1994年比普遍西紅柿保鮮時(shí)間更長的轉(zhuǎn)基因西紅柿投放市場，1996年轉(zhuǎn)基因玉米、轉(zhuǎn)基因大豆相繼投入商品生產(chǎn)。美國最早研制得抗蟲棉花，我國科學(xué)家將自己發(fā)展的蛋白酶抑制劑基因轉(zhuǎn)入棉花獲得抗棉鈴蟲的棉樺株。到1996年全世界已有250萬公頃土地種植轉(zhuǎn)基因植物。與按傳統(tǒng)孟德爾遺傳規(guī)律育種比較，轉(zhuǎn)基因技術(shù)顯出其優(yōu)越和更大的潛力，提高光合作用、擴(kuò)大固氮能力、提高營養(yǎng)價(jià)值、抗蟲、抗病、抗旱等轉(zhuǎn)基因植物都在研究中。將人的基因轉(zhuǎn)入植物還可能獲得醫(yī)學(xué)上的治療用途的藥物，例如將人抗體基因轉(zhuǎn)入煙草，從煙葉中就能提取得人的抗體蛋白?；蛟\斷與基因治療基因克隆和基因分析的手段得到與人類疾病有關(guān)的基因異常變化、以及致病微生物基因結(jié)構(gòu)方面的知識(shí)，就可能用檢測和分析基因的方法去診斷疾病。對(duì)與疾病相關(guān)的基因及其調(diào)控了解，就有可能導(dǎo)入外源目的基因去糾正基因缺陷或改變基因表達(dá)調(diào)控以期達(dá)到治療疾病的目的2。這些都是分子生物學(xué)進(jìn)展在醫(yī)學(xué)上重要的應(yīng)用。DNA重組技術(shù)和基因工程使人類進(jìn)入了能動(dòng)改造的生物界的新紀(jì)元，使醫(yī)學(xué)發(fā)展到分子醫(yī)學(xué)的新階段。但由于人類對(duì)生物基因組的結(jié)構(gòu)、基因表達(dá)調(diào)控等認(rèn)識(shí)還很有限，因而分子生物學(xué)的成果在醫(yī)學(xué)上的應(yīng)用還處在初級(jí)階段。新的基因工程藥物雖然不斷涌現(xiàn)，但已應(yīng)用的還是少數(shù)，而且由于對(duì)基因產(chǎn)物的整體效應(yīng)等研究還不夠充分，即使已批準(zhǔn)投入市場的基因工程藥物，有的療效還不很理想?；蛟\斷應(yīng)用的范圍尚有待擴(kuò)大，基因治療理想成功的例子還不多。轉(zhuǎn)基因的工作還由于基因?qū)牒笤诨蚪M上的定位整合等知識(shí)和技術(shù)尚不成熟，因而現(xiàn)在轉(zhuǎn)基因的工作還很盲目、成功率還很低。這些都有待于進(jìn)行許多扎實(shí)的基礎(chǔ)研究，了解更多分子遺傳學(xué)方面規(guī)律，并改進(jìn)和創(chuàng)建新的技術(shù)，才能得到提高。然而探索著生命本質(zhì)的分子生