獸醫(yī)公共衛(wèi)生學(xué)第十五章 現(xiàn)代生物技術(shù)與人類健康-2022教學(xué)PPT

獸醫(yī)公共衛(wèi)生學(xué)2022/11/232第十五章 現(xiàn)代生物技術(shù)與人類健康第一節(jié) 現(xiàn)代生物技術(shù)概述第二節(jié) 現(xiàn)代生物技術(shù)在人類保健領(lǐng)域的應(yīng)用2022/11/233第一節(jié) 現(xiàn)代生物技術(shù)概述一、現(xiàn)代生物技術(shù)的含義?生物技術(shù)（biotechnology）是生命科學(xué)與工程的整合，又稱為生物工程（bioengineering）或生物工藝學(xué)（biotechnology）。?1917年匈牙利KarlEreky提出的“凡是以生物機(jī)體為原料，不論其用何種方法進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)的技術(shù)”。由于涉及面太寬泛而未受到人們的認(rèn)可。?20世紀(jì)70年代末80年代初，由于分子生物學(xué)、DNA重組技術(shù)的發(fā)展和基因工程產(chǎn)品的出現(xiàn)，引發(fā)了人們對(duì)生物技術(shù)定義和范圍的爭(zhēng)議。2022/11/234?1982年國(guó)際經(jīng)濟(jì)合作及發(fā)展組織（OECD）的定義是：“生物技術(shù)是應(yīng)用自然科學(xué)及工程學(xué)原理，依靠生物催化劑（biocatalyst）的作用將物料進(jìn)行加工，提供產(chǎn)品或用于為社會(huì)服務(wù)的技術(shù)”。將“生物催化劑”引入了“生物技術(shù)”，顯示出生物技術(shù)是一門新興的綜合性學(xué)科。?歐洲生物技術(shù)聯(lián)盟（EFB）認(rèn)為：“生物技術(shù)是自然科學(xué)與生物體、細(xì)胞或其組分、分子類似物相結(jié)合，用于提供商品和服務(wù)的一種技術(shù)”。更多強(qiáng)調(diào)的是“技術(shù)”。從本質(zhì)上看，是利用微生物、動(dòng)植物細(xì)胞或酶來合成、分解或轉(zhuǎn)化某些物質(zhì)。?從廣義上講，生物技術(shù)指的是有機(jī)體的操作技術(shù)，凡是用有機(jī)體或其產(chǎn)物開發(fā)產(chǎn)品的技術(shù)，都是生物技術(shù)。2022/11/235?生物技術(shù)不完全是一門新興學(xué)科，而是在原有技術(shù)的基礎(chǔ)上不斷發(fā)展和壯大的技術(shù)，包括傳統(tǒng)生物技術(shù)和現(xiàn)代生物技術(shù)。

傳統(tǒng)生物技術(shù)主要是指通過微生物的初級(jí)發(fā)酵來生產(chǎn)商品（如面包、醬、醋、酒、奶酪、酸奶之類的食品和飲料的生產(chǎn)），通過循序選擇改良動(dòng)植物以獲得所需的性狀。

與人類的生活密切相關(guān)，它的發(fā)展從公元前釀酒技術(shù)的出現(xiàn)到20世紀(jì)中期抗生素的工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，如早在公元前6000年古巴比倫人就開始釀造啤酒，埃及人在公元前4000年就開始烘烤膨松面包。

到了20世紀(jì)70年代，隨著DNA重組技術(shù)等分子生物學(xué)技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，傳統(tǒng)生物技術(shù)進(jìn)入了現(xiàn)代生物技術(shù)時(shí)代。2022/11/236?現(xiàn)代生物技術(shù)是以現(xiàn)代生物學(xué)研究成果為基礎(chǔ)，以基因工程為核心的新興學(xué)科，它與傳統(tǒng)生物技術(shù)之間最根本的區(qū)別在于現(xiàn)代生物技術(shù)是在基因水平上進(jìn)行操作，改變已有的基因，改良甚至創(chuàng)造出新的物種。?現(xiàn)在一般認(rèn)為，現(xiàn)代生物技術(shù)是以現(xiàn)代生命科學(xué)理論為基礎(chǔ)，利用生物體及其細(xì)胞的、亞細(xì)胞的和分子的組成部分，結(jié)合工程學(xué)、信息學(xué)等手段開展研究及制造產(chǎn)品或改造動(dòng)物、植物、微生物等，并使其具有所期望的品質(zhì)、特性，從而為社會(huì)提供商品和服務(wù)的綜合性技術(shù)體系。2022/11/237由此可見，現(xiàn)代生物技術(shù)不僅僅是與生命科學(xué)相關(guān)的技術(shù)，還包含工藝、設(shè)備等工程學(xué)內(nèi)容，故也將其稱為“生物工程（bioengineering）”。從定義上可以看出，生物技術(shù)由三個(gè)基本要素組成：（1）現(xiàn)代生物科學(xué)的基礎(chǔ)理論和技術(shù)：生命科學(xué)涉及與生命活動(dòng)有關(guān)的多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域，如生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和農(nóng)學(xué)等，其中生物學(xué)理論和技術(shù)是現(xiàn)代生物技術(shù)最重要的基礎(chǔ)。（2）應(yīng)用生物材料或生物系統(tǒng)：包括微生物、植物和動(dòng)物體，或其器官、組織、細(xì)胞、細(xì)胞器，或無細(xì)胞系統(tǒng)，酶系統(tǒng)等，在適當(dāng)利用生物特有方式的條件下，制備人類所需要的生物活性物質(zhì)。（3）通過一定的工程系統(tǒng)獲得產(chǎn)品或提供服務(wù)：通過工程學(xué)途徑，規(guī)模化地制備人類需要的生物產(chǎn)品，如藥物、細(xì)胞或DNA制品、組織或器官、動(dòng)植物新品種、食品、飼料、試劑、材料等，以及提供防治疾病、改善自然生態(tài)環(huán)境、消除環(huán)境污染等方面的服務(wù)。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的日益發(fā)展，它與人類生活的結(jié)合也越來越緊密。一些新的基于現(xiàn)代生物技術(shù)的產(chǎn)品和技術(shù)的出現(xiàn)，對(duì)人類的社會(huì)生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。2022/11/238?現(xiàn)代生物技術(shù)已廣泛應(yīng)用于醫(yī)療保健、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、食品生產(chǎn)、生物加工、資源開發(fā)利用、環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域，為人類解決疾病防治、人口膨脹、食物短缺、能源匱乏、環(huán)境污染等一系列問題提供了先進(jìn)的技術(shù)手段。?現(xiàn)代生物技術(shù)是目前所有自然科學(xué)領(lǐng)域中涵蓋范圍最廣的學(xué)科之一，已逐步成為與分子生物學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、微生物學(xué)、生物化學(xué)、免疫學(xué)、生理學(xué)、遺傳學(xué)、藥學(xué)、醫(yī)學(xué)、農(nóng)學(xué)、數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)、微電子學(xué)、信息學(xué)等多學(xué)科密切相關(guān)的綜合性邊緣學(xué)科。?其研究對(duì)象也已從微生物擴(kuò)展到了動(dòng)物和植物，從陸地生物擴(kuò)展到了海洋生物和空間生物，并將進(jìn)一步向縱深發(fā)展，也與其他學(xué)科不斷地交叉而形成許多新的學(xué)科。2022/11/239二、現(xiàn)代生物技術(shù)的內(nèi)容和發(fā)展趨勢(shì)（一）現(xiàn)代生物技術(shù)的內(nèi)容?根據(jù)對(duì)象及操作技術(shù)的不同，現(xiàn)代生物技術(shù)主要包括基因工程、蛋白質(zhì)工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程和生物分離工程，還有抗體工程、生物分離工程、糖鏈工程、胚胎工程、海洋生物技術(shù)及空間生物技術(shù)等。?這種劃分方式也是相對(duì)的，它們之間不僅相互滲透，互為補(bǔ)充，而且隨著生物學(xué)和生物技術(shù)的縱深發(fā)展，不斷有一些新的內(nèi)容出現(xiàn)，特別是人類和生物的基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、生物芯片、生物信息學(xué)等重大技術(shù)的出現(xiàn)，使現(xiàn)代生物技術(shù)的內(nèi)容得到很大的擴(kuò)展。2022/11/23101.基因工程（gene

engineering）

應(yīng)用人工方法把生物遺傳物質(zhì)（DNA或RNA）分離出來，在體外進(jìn)行切割、拼接和重組，然后將重組DNA導(dǎo)入某種宿主細(xì)胞或個(gè)體，從而改變它們的遺傳品性；還可以使新的遺傳物質(zhì)（基因）在新的宿主細(xì)胞或個(gè)體中大量表達(dá)，以獲得基因產(chǎn)物（多肽或蛋白質(zhì)）。

核心是DNA重組技術(shù)，因而基因工程和DNA重組技術(shù)有時(shí)成為同義詞。

最突出的優(yōu)點(diǎn)：打破了常規(guī)育種難以突破的物種之間的界限，可以使原核生物與真核生物之間、動(dòng)物與植物之間、甚至人類與其他生物之間的遺傳信息進(jìn)行相互重組與轉(zhuǎn)移?；蚬こ痰膯柺罉?biāo)志著人類進(jìn)入了一個(gè)可以設(shè)計(jì)和創(chuàng)造新基因、新蛋白和生物新性狀的全新時(shí)代。2022/11/23112.蛋白質(zhì)工程（protein

engineering）

是基因工程、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的互補(bǔ)發(fā)展和滲透的結(jié)果，

基本內(nèi)容和目的：以蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能為基礎(chǔ)，通過化學(xué)和物理手段對(duì)目標(biāo)基因按預(yù)期設(shè)計(jì)進(jìn)行修飾和改造，合成新的或?qū)ΜF(xiàn)有的蛋白質(zhì)進(jìn)行改造，生產(chǎn)出比自然界存在的蛋白質(zhì)功能更優(yōu)良，更符合人類需求的功能性蛋白。

最早由美國(guó)基因公司的Ulmer于1983年在《Science》上發(fā)表的“Proteinengineering”專論中提出。是新一代的基因工程，又被稱為第二代基因工程。2022/11/23123.細(xì)胞工程 （cell

engineering）

指應(yīng)用現(xiàn)代細(xì)胞生物學(xué)、發(fā)育生物學(xué)、遺傳學(xué)和分子生物學(xué)的理論和方法，按照人們的需要和設(shè)計(jì)，在細(xì)胞、亞細(xì)胞或組織水平上進(jìn)行遺傳操作，獲得重組細(xì)胞、組織、器官或生物個(gè)體，從而達(dá)到改良生物的結(jié)構(gòu)和功能，或創(chuàng)造出新的生物物種，或加速動(dòng)植物個(gè)體繁殖，或獲得某些有用產(chǎn)品的綜合性生物工程。

優(yōu)勢(shì)：避免了分離、提純、剪切、拼接等基因操作，只需將細(xì)胞遺傳物質(zhì)直接轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞中就能形成雜交細(xì)胞，因而能夠提高基因的轉(zhuǎn)移效率。

按照操作對(duì)象的不同可以分為細(xì)胞與組織培養(yǎng)、細(xì)胞融合、細(xì)胞核移植、染色體操作、轉(zhuǎn)基因生物等；

按照生物類型的不同可分為動(dòng)物細(xì)胞工程、植物細(xì)胞工程、微生物細(xì)胞工程等。

還發(fā)展衍生出了組織工程、胚胎工程、染色體工程等新的研究領(lǐng)域。2022/11/2313

細(xì)胞工程是當(dāng)今生物技術(shù)的基礎(chǔ)，在細(xì)胞培養(yǎng)、細(xì)胞融合、細(xì)胞代謝產(chǎn)物的生產(chǎn)和生物克隆等領(lǐng)域取得了令人矚目的成果，如單克隆抗體、胚胎移植、干細(xì)胞、生物乳腺反應(yīng)器、克隆動(dòng)物等。

1996年英國(guó)利用成年哺乳動(dòng)物體細(xì)胞克隆技術(shù)首次克隆出綿羊“多莉”；

2001年英國(guó)成功培育出世界首批轉(zhuǎn)基因克隆豬；

隨后又有多種克隆動(dòng)物被培育成功，如騾子（美國(guó)2003），非洲野貓（美國(guó)2003），種馬（意大利

2003），雪貂（美國(guó)2004），狼（韓國(guó)2005），犬（韓國(guó)2005），水牛（印度2009），駱駝（阿聯(lián)酋

2009）；

2013年，日本理化研究所用克隆動(dòng)物培育克隆動(dòng)物的“再克隆”技術(shù)，1只實(shí)驗(yàn)鼠培育出26代共598只實(shí)驗(yàn)鼠。

我國(guó)在一些研究領(lǐng)域也已跨入世界先進(jìn)行列。如雜交水稻、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物、動(dòng)物體細(xì)胞克隆等：2000年成年山羊體細(xì)胞克隆羊在西北農(nóng)林科技大學(xué)誕生，

2002年體細(xì)胞克隆牛在中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)誕生，

2009年體細(xì)胞克隆豬在東北農(nóng)業(yè)大學(xué)誕生，

2017年世界上首只體細(xì)胞克隆猴在中國(guó)科學(xué)院神經(jīng)生物科學(xué)研究所誕生，還有其他克隆動(dòng)物不一一列舉，

這些研究成果標(biāo)志著我國(guó)科學(xué)家已掌握了體細(xì)胞克隆的尖端技術(shù)。2022/11/23144.酶工程（enzyme

engineering）

利用酶、細(xì)胞器或細(xì)胞所具有的特異催化功能，對(duì)酶進(jìn)行修飾改造，并借助生物反應(yīng)器和工藝過程來生產(chǎn)人類所需產(chǎn)品的一項(xiàng)技術(shù)。

酶（enzyme）是細(xì)胞產(chǎn)生的、受多種因素調(diào)控的、具有催化能力的生物催化劑，除了一些具有催化活性的RNA外，大多數(shù)酶都屬蛋白質(zhì)，但并不是所有的蛋白質(zhì)都是酶，只有催化作用的蛋白質(zhì)才能稱為酶。天然酶的穩(wěn)定性差、使用效率低，同時(shí)分離困難、成本高，20世紀(jì)70年代初基因工程出現(xiàn)以后，將基因工程和酶學(xué)有機(jī)結(jié)合起來形成了生物酶工程。

“酶工程”1971年在第一屆國(guó)際酶工程會(huì)議上命名，狹義：指在一定的生物反應(yīng)器內(nèi)，利用酶的催化作用進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化的技術(shù)；廣義：指研究酶的生產(chǎn)和應(yīng)用的一門技術(shù)性學(xué)科，包括酶的發(fā)酵生產(chǎn)、酶的固定化、酶的化學(xué)修飾與人工模擬及酶的應(yīng)用等方面的內(nèi)容。

現(xiàn)代酶工程主要包括酶的固定化技術(shù)、酶的修飾改造技術(shù)及酶反應(yīng)器的設(shè)計(jì)等。從應(yīng)用的技術(shù)手段上可以將酶工程分為化學(xué)酶工程（chemicalenzymeengineering）和生物酶工程（biologicalenzyme

engineering）。2022/11/235.發(fā)酵工程（fermentation

engineering）

指利用微生物生長(zhǎng)代謝活動(dòng)中產(chǎn)生的各種生理活性物質(zhì)來生產(chǎn)人類需要的商業(yè)產(chǎn)品的過程。以培養(yǎng)微生物（特別是經(jīng)過DNA重組改造過的微生物）為主，也稱為微生物工程。

發(fā)酵產(chǎn)品主要類型有微生物菌體、酶、代謝產(chǎn)物、轉(zhuǎn)化產(chǎn)物和生物工程細(xì)胞等，廣泛用于食品、醫(yī)藥、農(nóng)牧、輕工、化工、能源、環(huán)保等領(lǐng)域。

現(xiàn)代生物技術(shù)主要目的之一是大規(guī)模生產(chǎn)人類需要的產(chǎn)品，發(fā)酵工程是現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的橋梁工程。生物分離工程（bioseparationengineering）也是現(xiàn)代生物技術(shù)的重要方面，就是從微生物發(fā)酵液、或酶促反應(yīng)液、或動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)液將需要的目標(biāo)產(chǎn)物進(jìn)行提取、濃縮、純化及成品化，是現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化必不可少的環(huán)節(jié)。152022/11/2316（二）現(xiàn)代生物技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)1.研究的熱點(diǎn)（1）轉(zhuǎn)基因技術(shù)：

是當(dāng)前、也是今后相當(dāng)一段時(shí)期內(nèi)農(nóng)業(yè)、食品、醫(yī)藥、能源、礦產(chǎn)和環(huán)境等領(lǐng)域生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)。

農(nóng)業(yè)發(fā)展面臨農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)調(diào)整，降低生產(chǎn)成本，減少化學(xué)農(nóng)藥和肥料使用，改進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡等重大任務(wù)。要求提高農(nóng)作物對(duì)各種生物的或非生物的逆境（病蟲害、干旱、寒冷、炎熱、酸性或堿性土壤等）的抗性，向市場(chǎng)提供數(shù)量更多、品質(zhì)更好、營(yíng)養(yǎng)更豐富的綠色食品和飼料。

轉(zhuǎn)基因技術(shù)將為達(dá)到上述目標(biāo)做出關(guān)鍵性貢獻(xiàn)。此外，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物研究在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域也具有廣闊的應(yīng)用前景。例如，把轉(zhuǎn)基因動(dòng)物改造成醫(yī)用器官移植的供體，可取代人體器官直接移植；把轉(zhuǎn)基因動(dòng)物開發(fā)成活體生物反應(yīng)器，生產(chǎn)蛋白藥物等高附加值物質(zhì)等。2022/11/2317（2）基因組學(xué)技術(shù)：

基因組學(xué)技術(shù)是在“人類基因組計(jì)劃”帶動(dòng)下飛速發(fā)展起來的一門技術(shù)。

在醫(yī)療方面，基因組學(xué)的研究成果，不僅提供了用于研究開發(fā)基因工程藥物的大量新基因，還將擴(kuò)展到研究和開發(fā)旨在增進(jìn)人類健康、提高平均壽命的新醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)。

基因治療是國(guó)際生物技術(shù)關(guān)注的熱點(diǎn)，致病基因的鑒定是基因治療的基礎(chǔ)。在人類基因組學(xué)研究中，已經(jīng)并將不斷發(fā)現(xiàn)和鑒定出許多致病基因，使基因治療成為臨床醫(yī)學(xué)上有效的治療手段。

在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，歐美相繼啟動(dòng)了豬、牛、羊、雞等主要畜禽的基因組計(jì)劃，其重點(diǎn)是重要經(jīng)濟(jì)性狀基因的定位與分析。在基因組序列測(cè)定的基礎(chǔ)上，功能基因組學(xué)研究全面展開，生物基因組學(xué)研究在改良動(dòng)植物方面所起的作用將是革命性的。2022/11/2318（3）生物信息技術(shù)：

隨人類基因組研究“信息爆炸”而興起的重要交叉學(xué)科領(lǐng)域，最初也稱為基因組信息學(xué)。

以計(jì)算機(jī)為主要工具，開發(fā)各類軟件，對(duì)急速增加的大量DNA和蛋白質(zhì)資料進(jìn)行收集、整理、儲(chǔ)存、提取、加工和分析研究，以便鑒定新基因、拼接測(cè)序片段、確定基因和蛋白質(zhì)功能，了解生命起源、進(jìn)化、遺傳和發(fā)育的本質(zhì)。

生物信息技術(shù)的發(fā)展，將為基因組和蛋白質(zhì)組研究提供功能強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)分析軟件，通過國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)，集成世界各地有關(guān)蛋白質(zhì)組研究成果，并將其滲透到人類活動(dòng)的各個(gè)方面。生物信息學(xué)的迅速發(fā)展，必將對(duì)與人類健康、農(nóng)業(yè)和環(huán)境密切相關(guān)的生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生重大影響。2022/11/23192.生物技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)?現(xiàn)代生物技術(shù)起源于20世紀(jì)50～60年代、萌發(fā)于70年代、成長(zhǎng)于80～90年代。?在21世紀(jì)，由于新概念、新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)的不斷涌現(xiàn)，彼此之間相互依賴、相互促進(jìn)、相互滲透、互動(dòng)發(fā)展，生物技術(shù)將迸發(fā)出更強(qiáng)的生命火花。?由此而興起的現(xiàn)代生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)將不斷壯大，發(fā)展步伐不斷加快，將成為繼信息產(chǎn)業(yè)之后，帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主力軍。2022/11/2320第二節(jié) 現(xiàn)代生物技術(shù)在人類保健領(lǐng)域的應(yīng)用一、預(yù)防性和治療性疫苗

利用疫苗對(duì)人體進(jìn)行主動(dòng)免疫是預(yù)防傳染性疾病的最有效手段之一，它可以在接受疫苗者的體內(nèi)建立起對(duì)入侵病原體感染的免疫抗性，從而保護(hù)疫苗接受者免受相應(yīng)病原體的感染。

歷史悠久，典型的疫苗包括細(xì)菌疫苗和病毒疫苗，主要是減毒或滅活疫苗，如卡介苗、脊髓灰質(zhì)炎疫苗、鼠疫疫苗、麻疹疫苗、日本腦炎疫苗、肝炎疫苗（甲型肝炎疫苗、乙型肝炎疫苗）等，這類疫苗通常被稱為第一代疫苗。2022/11/2321

基因工程疫苗是將病原體的抗原基因克隆在細(xì)菌或真核細(xì)胞內(nèi)，利用活細(xì)胞生產(chǎn)病原體的抗原。利用基因工程技術(shù)，將同一病原體的不同抗原決定簇，重組在一個(gè)基因上以表達(dá)含不同抗原決定簇的多表位抗原，從而提高免疫效果；還可將不同病原體的抗原克隆于同一工程菌或工程細(xì)胞，以表達(dá)不同病原體的抗原，制備成多價(jià)疫苗，基因工程疫苗被稱為第二代疫苗。

由于其并不能完全真實(shí)地反映抗原蛋白的高級(jí)空間結(jié)構(gòu)，故僅能誘導(dǎo)體液免疫應(yīng)答，而對(duì)于預(yù)防某些微生物感染有重要意義的細(xì)胞免疫應(yīng)答則難以誘導(dǎo)。2022/11/2322

因此，核酸疫苗在基因治療和轉(zhuǎn)基因技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上應(yīng)運(yùn)而生。

核酸疫苗包括DNA疫苗和RNA疫苗兩種，由編碼能引起保護(hù)性免疫反應(yīng)的病原體抗原的基因片段和載體構(gòu)建而成。進(jìn)入機(jī)體的核酸疫苗不與宿主染色體整合，但能表達(dá)蛋白，進(jìn)而誘導(dǎo)機(jī)體的體液免疫和細(xì)胞免疫應(yīng)答反應(yīng)。

核酸疫苗兼有基因工程疫苗的安全性和減毒活疫苗激發(fā)機(jī)體增強(qiáng)免疫反應(yīng)的雙重性，應(yīng)用前景誘人，故也稱為第三代疫苗。

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和研究的深入，疫苗的發(fā)展和應(yīng)用擴(kuò)展到許多非傳染病領(lǐng)域，如抗腫瘤、生殖調(diào)節(jié)、防止免疫病理?yè)p傷等，疫苗不再是單純的預(yù)防性制劑，而且通過調(diào)節(jié)體內(nèi)免疫，成為治療性制劑。2022/11/2323（一）預(yù)防性疫苗1.基因工程疫苗（geneticengineering

vaccine）

將篩選的病原體的一段基因進(jìn)行表達(dá)，將表達(dá)的無毒性、無感染和具有較強(qiáng)免疫原性的產(chǎn)物用作疫苗。研制程序分為保護(hù)性表位的篩選及鑒定，特定編碼基因的克隆與表達(dá)。

目前得到應(yīng)用的基因工程疫苗種類主要有：（1）亞單位疫苗：將病原體中不能激發(fā)機(jī)體免疫反應(yīng)或?qū)C(jī)體有害的成分去掉，利用其具有免疫原性的部分制成的疫苗。如乙型肝炎疫苗、口蹄疫疫苗、單純皰疹病毒疫苗、豬圓環(huán)病毒2型亞單位疫苗等。2022/11/2324（2）活載體疫苗：是將非致病性微生物通過基因工程的方法使之?dāng)y帶并表達(dá)某種特定病原體的抗原決定簇基因，產(chǎn)生免疫原性；也可以是致病性微生物通過基因工程方法修飾或去掉毒性基因以后，仍保持免疫原性。?其中抗原決定簇的構(gòu)象與病原體抗原的天然構(gòu)象相同或非常相似，且能激活MHC和細(xì)胞免疫，誘導(dǎo)NK細(xì)胞殺傷感染細(xì)胞，其誘發(fā)產(chǎn)生的免疫反應(yīng)優(yōu)于單一抗原。2022/11/23252.核酸疫苗

被稱為繼完整病原體疫苗和基因工程重組蛋白疫苗之后的第3代疫苗，即將插入并表達(dá)目的抗原基因之質(zhì)粒DNA經(jīng)各種轉(zhuǎn)移途徑轉(zhuǎn)入機(jī)體細(xì)胞，借用宿主細(xì)胞的表達(dá)加工合成抗原分子。

近年來全世界對(duì)核酸疫苗開展了大量研究，取得了一些可喜的進(jìn)展，但也存在很多亟待解決的問題，如核酸疫苗的免疫機(jī)制尚不清楚，在不同個(gè)體中免疫效果差異較大，免疫劑量的問題，質(zhì)粒DNA與宿主細(xì)胞染色體是否整合，核酸疫苗能否產(chǎn)生免疫耐受性及能否產(chǎn)生抗DNA抗體等。2022/11/2326（二）治療性疫苗

治療性疫苗是指在已感染病原微生物或已患有某些疾病的機(jī)體中，通過誘導(dǎo)特異性的免疫應(yīng)答，達(dá)到治療或防止疾病惡化的天然、人工合成或用基因重組技術(shù)表達(dá)的產(chǎn)品或制品。2022/11/23271.腫瘤疫苗

近年來研究熱點(diǎn)之一，其原理是通過激活患者自身免疫系統(tǒng)，利用腫瘤細(xì)胞或腫瘤抗原物質(zhì)誘導(dǎo)機(jī)體的特異性細(xì)胞免疫和體液免疫反應(yīng)，增強(qiáng)機(jī)體的抗癌能力，阻止腫瘤的生長(zhǎng)、擴(kuò)散和復(fù)發(fā)，以達(dá)到清除或控制腫瘤的目的。

腫瘤細(xì)胞疫苗、基因工程腫瘤疫苗、活載體重組腫瘤疫苗、腫瘤肽疫苗等。

隨著分子生物學(xué)技術(shù)和基因工程的發(fā)展，腫瘤疫苗的研究取得了令人鼓舞的成果，但由于技術(shù)的限制，目前腫瘤疫苗的研究多停留在實(shí)驗(yàn)室或Ⅰ/Ⅱ期臨床研究階段，少有實(shí)際應(yīng)用者。2022/11/23282.避孕疫苗通過提取一種抗原成分制成疫苗，使受試對(duì)象產(chǎn)生相應(yīng)的免疫反應(yīng)，從而阻止受孕。（1）抗精子疫苗：利用抗精子抗原的自動(dòng)免疫作用而達(dá)到避孕的目的。研究發(fā)現(xiàn)，抗精子抗原與人類自然不孕有關(guān)，而且這種不孕還可以用免疫療法使其懷孕。

精子的抗原種類繁多，而避孕疫苗需要的是一些位于精子表面、與精卵結(jié)合密切、免疫后能發(fā)揮抗原作用的抗原成分。較有前景的PH20、PH30和SP56蛋白。（2）抗卵細(xì)胞透明帶疫苗：透明帶是卵細(xì)胞的最外一層，由卵細(xì)胞合成和分泌形成，精子受體就位于其中，精子與該受體結(jié)合后可啟動(dòng)一系列連鎖反應(yīng)，從而完成受精卵的形成過程。以透明帶為疫苗刺激機(jī)體產(chǎn)生的免疫反應(yīng)可將精子封閉，從而阻斷受精過程達(dá)到避孕的目的。2022/11/2329（3）抗激素疫苗：將與妊娠有關(guān)的激素作為疫苗，免疫接種后使體內(nèi)產(chǎn)生抗這類激素的免疫應(yīng)答，以阻斷激素的作用，從而達(dá)到不育的目的。包括人絨毛膜促性腺激素、促性腺激素釋放激素、促卵泡激素。（4）新型避孕疫苗：2008年發(fā)明了一種由沙門氏菌經(jīng)過基因改造而制成的疫苗，對(duì)人類的節(jié)育具有革命性影響的避孕疫苗。改造的沙門氏菌不會(huì)對(duì)機(jī)體產(chǎn)生有害侵染，但可產(chǎn)生一種蛋白質(zhì)，一旦其附著在卵子表面，就可有效地阻止精子和卵子的結(jié)合，達(dá)到避孕的目的。2022/11/2330二、基因診斷和基因治療

傳統(tǒng)的疾病診斷方法主要有臨床診斷、血清學(xué)診斷、免疫學(xué)診斷和生化學(xué)診斷，以疾病的表型改變?yōu)橐罁?jù)。

基因診斷為一種新的臨床診斷方法，是在基因水平上對(duì)疾病或人體狀態(tài)進(jìn)行診斷，是分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)和基因工程技術(shù)在醫(yī)學(xué)方面的一項(xiàng)重要成果。

基因治療是在DNA重組技術(shù)和人類基因分離技術(shù)不斷成熟的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，就是向靶細(xì)胞或組織引入外源基因DNA或RNA片段來糾正或補(bǔ)償基因缺失，或關(guān)閉或抑制異常表達(dá)的基因，從而達(dá)到治療疾病的目的。2022/11/2331（一）基因診斷（gene

diagnosis）

通過基因檢測(cè)尋找內(nèi)源基因的異常變化，發(fā)現(xiàn)與鑒定病原性外源基因的存在，從而達(dá)到對(duì)有關(guān)疾病特異、敏感和快速的診斷。

原理：運(yùn)用現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)探測(cè)基因結(jié)構(gòu)及其表達(dá)功能是否正常及分布情況?；蛟\斷常用的方法包括核酸分子雜交技術(shù)、聚合酶鏈反應(yīng)（PCR）、DNA測(cè)序、DNA芯片技術(shù)等。

可應(yīng)用于對(duì)感染性疾病、遺傳病和腫瘤等的診斷。

雖然呈現(xiàn)出良好的前景，但也存在一些需要解決的問題。如目前找到的致病基因不多，由多基因及基因與環(huán)境互作所引發(fā)多種疾病的分子機(jī)制還不清楚，所需要的設(shè)備比較昂貴且需要專業(yè)人員進(jìn)行操作等，使該項(xiàng)技術(shù)的廣泛應(yīng)用受到限制。2022/11/2332（二）基因治療（gene

therapy）

是當(dāng)代醫(yī)學(xué)和生物學(xué)的一個(gè)新的研究領(lǐng)域。針對(duì)根治遺傳病提出的，因此，嚴(yán)格意義上的基因治療是指對(duì)缺陷基因進(jìn)行原位修復(fù)或以正?；蛱娲毕莼颉?/p>

目前通常是將具有正常功能的基因轉(zhuǎn)移到病人體內(nèi)發(fā)揮其功能，糾正病人體內(nèi)缺乏的蛋白質(zhì)或賦予機(jī)體新的抗病功能。

治療的對(duì)象已由遺傳病擴(kuò)展到腫瘤、感染性疾病和心血管疾病等，重點(diǎn)為腫瘤基因治療。1.基因治療的方式

可分為基因置換、基因修正、基因修飾、基因失活等。

目前只是針對(duì)體細(xì)胞進(jìn)行，選擇最適當(dāng)?shù)捏w細(xì)胞是基因治療的關(guān)鍵。基因治療的對(duì)象是發(fā)生了基因變異或基因缺失的細(xì)胞，因此一般應(yīng)以這些病變細(xì)胞為操作對(duì)象。靶細(xì)胞的

確定與疾病的類型、治療方式有密切關(guān)系。2022/11/2333（1）體外基因治療（exvivogene

therapy）

一般過程：先從患者體內(nèi)取出有基因缺陷的細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)，通過轉(zhuǎn)基因方法將目標(biāo)基因?qū)肱囵B(yǎng)的目標(biāo)細(xì)胞對(duì)靶細(xì)胞的基因進(jìn)行遺傳修正，將經(jīng)過基因修正的細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)，篩選出能夠有效表達(dá)目標(biāo)基因的靶細(xì)胞，將通過基因修正的靶細(xì)胞再通過移植或細(xì)胞融合的方法回輸?shù)交颊唧w內(nèi)。

需要對(duì)每一位患者的基因缺陷細(xì)胞進(jìn)行培養(yǎng)，獲得適合該患者個(gè)體治療的自體細(xì)胞或完全相容的供體細(xì)胞。

關(guān)鍵是轉(zhuǎn)入的正常基因能否在轉(zhuǎn)化后的靶細(xì)胞中穩(wěn)定存在和有效表達(dá)。

理想的狀態(tài)是導(dǎo)入的基因與靶細(xì)胞染色體進(jìn)行定點(diǎn)整合，且整合的部位恰好是靶細(xì)胞基因突變或缺失的部位，這樣糾正后的基因與正常基因一樣，位置也和正?；蛞粯樱m正后的基因就可以在細(xì)胞基因組調(diào)控系統(tǒng)下正常表達(dá)了，但由于基因定點(diǎn)重組的概率非常低，使該方法目前難以在臨床上應(yīng)用。2022/11/2334（2）體內(nèi)基因治療（invivogene

therapy）將具有治療功能的基因直接轉(zhuǎn)入患者的某一特定組織中進(jìn)行治療。常將目的基因整合于一定的載體上，然后導(dǎo)入靶細(xì)胞。利用逆轉(zhuǎn)錄病毒載體進(jìn)行體內(nèi)基因治療已獲得成功。（3）反義療法（antisensegene

therapy）通過向靶細(xì)胞內(nèi)引入目標(biāo)基因的mRNA反義序列以遏制或降低目標(biāo)基因的表達(dá)，從而達(dá)到治療的目的。適合于一些遺傳性疾病或腫瘤病的治療，由于致病基因失去控制而過量表達(dá)，造成基因產(chǎn)物的大量累積，導(dǎo)致細(xì)胞功能的紊亂。治療方法有：①將特異的反義基因重組到表達(dá)載體上，導(dǎo)入靶細(xì)胞后轉(zhuǎn)錄出反義RNA，與靶RNA結(jié)合形成雙鏈，封閉mRNA的翻譯。②人工合成反義寡聚脫氧核苷酸，經(jīng)化學(xué)修飾后導(dǎo)入體內(nèi)，進(jìn)入細(xì)胞后與DNA結(jié)合形成核苷酸三聚體，影響轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合，使轉(zhuǎn)錄不能啟動(dòng)，或者與mRNA結(jié)合形成RNA-DNA雜鏈，影響基因的翻譯。③利用具有催化作用的RNA分子（核酶）催化切割、降解異常表達(dá)基因的RNA。2022/11/23352.基因治療的應(yīng)用現(xiàn)有批準(zhǔn)的基因治療方案中，70%都是用于腫瘤的治療。常用方法主要包括直接殺傷或抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的基因（細(xì)胞凋亡基因、抑癌基因、癌基因反義序列等）、導(dǎo)入能提高機(jī)體免疫系統(tǒng)功能的基因（多種細(xì)胞因子基因）和多種藥物的耐藥基因等。（1）導(dǎo)入抑癌基因

細(xì)胞癌變是由于一系列正常基因突變、或表達(dá)異常、或異常失活所致。如人基因組中存在2個(gè)抑癌基因的等位基因，如果其中1個(gè)功能正常就能抑制正常細(xì)胞的癌變。癌癥患者往往2個(gè)抑癌基因同時(shí)缺失或突變。

將正常抑癌基因?qū)肽[瘤細(xì)胞可以抑制腫瘤的發(fā)生和生長(zhǎng)，甚至可以使腫瘤細(xì)胞發(fā)生逆轉(zhuǎn)。（2）導(dǎo)入針對(duì)癌基因的基因?qū)┗虻姆戳xDNA或RNA序列導(dǎo)入腫瘤細(xì)胞，使之與癌基因結(jié)合，從而阻斷癌基因的轉(zhuǎn)錄和翻譯，使癌基因表達(dá)產(chǎn)物大大減少而抑制腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。2022/11/2336（3）導(dǎo)入“自殺”基因?qū)⒁环N基因?qū)肽[瘤細(xì)胞，其編碼的蛋白能將無害的藥物前體轉(zhuǎn)變?yōu)橛泻ξ镔|(zhì)，將癌變細(xì)胞殺死。某些病毒中含有編碼能將無害的藥物前體轉(zhuǎn)變?yōu)橛卸疚镔|(zhì)的酶，這類基因就是自殺基因（suicidegene）或藥物敏感基因（drugsensitivity

gene）。如胸腺激酶基因（tk）是其中應(yīng)用最廣泛的一類，將tk導(dǎo)入腫瘤細(xì)胞并輔以抗腫瘤藥物進(jìn)行治療是目前腫瘤治療中研究非?；钴S的領(lǐng)域。（4）導(dǎo)入細(xì)胞因子細(xì)胞因子是重要的免疫分子，將細(xì)胞因子基因?qū)肽[瘤細(xì)胞進(jìn)行表達(dá)，可以提高機(jī)體的免疫功能。導(dǎo)入后，機(jī)體不僅能夠產(chǎn)生針對(duì)原發(fā)性腫瘤的特異性免疫應(yīng)答，并能誘導(dǎo)產(chǎn)生針對(duì)轉(zhuǎn)移腫瘤細(xì)胞的免疫應(yīng)答。已投入使用的主要有IL-2、IL-4、IL-6、IL-7、IFN-γ、INF、GM-CSF等。最廣泛的是IL-2和LAK細(xì)胞（淋巴因子激活的殺傷細(xì)胞）聯(lián)合應(yīng)用，在治療人黑色素瘤、腎腫瘤等腫瘤疾病中具有一定療效。2022/11/2337（5）導(dǎo)入MHCⅠ抗原基因腫瘤細(xì)胞大多不表達(dá)MHCⅠ抗原，因而能逃避免疫系統(tǒng)的攻擊。將MHCⅠ抗原基因?qū)肽[瘤細(xì)胞，可以提高免疫系統(tǒng)對(duì)腫瘤細(xì)胞的識(shí)別能力，從而誘導(dǎo)針對(duì)其的免疫應(yīng)答而殺傷腫瘤細(xì)胞。（6）細(xì)胞融合腫瘤細(xì)胞逃避機(jī)體免疫系統(tǒng)攻擊的另一機(jī)制是不具備有效的抗原提呈系統(tǒng)，因而不能提供足夠的免疫信號(hào)。如果將腫瘤細(xì)胞與免疫細(xì)胞進(jìn)行融合，腫瘤細(xì)胞就可以有效呈遞抗原。研究表明，將小鼠脾臟的活化B細(xì)胞與BERH-2肝癌細(xì)胞融合，注入小鼠體內(nèi)，小鼠腫瘤的生長(zhǎng)受到了抑制。但單獨(dú)注射B細(xì)胞或BERH-2則沒有效果，說明細(xì)胞融合法基因治療有一定的效果。

基因治療作為一種新的治療方法，會(huì)隨著分子生物學(xué)、分子遺傳學(xué)、臨床醫(yī)學(xué)等相關(guān)學(xué)科的發(fā)展，使目前存在的一些問題得以解決，為人類帶來福音。但也存在基因轉(zhuǎn)移效率低，載體本身還存在不少缺陷及導(dǎo)入基因的表達(dá)難以調(diào)控等困難，還存在倫理和隨之而來的社會(huì)問題。2022/11/2338三、新型藥物的生產(chǎn)?現(xiàn)代生物技術(shù)不僅帶動(dòng)了醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)科學(xué)研究的飛速發(fā)展，也為醫(yī)藥工業(yè)開辟了廣闊前景。?20世紀(jì)人類在健康上的真正獲益主要?dú)w因于加強(qiáng)了公共衛(wèi)生和疾病預(yù)防，而不是藥物治療的發(fā)展。醫(yī)藥對(duì)人類衛(wèi)生保健的影響可能是生物技術(shù)革新最早實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的領(lǐng)域。由于健康相關(guān)的產(chǎn)品通常價(jià)值較高，高額回報(bào)保證了大量研究資金投入。?基于生物技術(shù)的新藥主要包括治療產(chǎn)品（激素、調(diào)節(jié)蛋白、抗生素），基因疾病的產(chǎn)前診斷，疫苗，免疫診斷和診斷用DNA探針，基因治療等。?生物制藥主要指重組蛋白藥物、重組疫苗和單克隆抗體。目前只占整個(gè)制藥行業(yè)的一小部分，但分子生物技術(shù)和基因工程將成為新藥發(fā)現(xiàn)、設(shè)計(jì)和開發(fā)的主導(dǎo)因素。?生物技術(shù)將加快新藥的篩選、測(cè)試和生產(chǎn)，并精確地闡明藥物在人體內(nèi)的作用機(jī)制。2022/11/2339（一）醫(yī)用蛋白藥物1.利用基因工程菌生產(chǎn)

基因工程技術(shù)使外源基因可以在微生物細(xì)胞內(nèi)成功表達(dá)。由于其生產(chǎn)效率高和簡(jiǎn)單快速，從而迅速形成了以原核細(xì)胞培養(yǎng)為對(duì)象的基因工程技術(shù)和大規(guī)模培養(yǎng)工程菌的微生物培養(yǎng)技術(shù)，并獲得了許多重要的基因工程產(chǎn)品，

如激素類產(chǎn)品（人胰島素、促腎上腺皮質(zhì)激素、降鈣素、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)素、松弛素等）、細(xì)胞因子類產(chǎn)品（干擾素、白細(xì)胞介素、表皮生長(zhǎng)因子、集落刺激因子、腫瘤壞死因子、神經(jīng)生長(zhǎng)因子、巨噬細(xì)胞活化因子、生長(zhǎng)激素釋放因子、促紅細(xì)胞生成素、內(nèi)啡肽、腦啡肽等）、酶類產(chǎn)品（超氧化物歧化酶、尿激酶、鏈激酶、葡激酶等）、免疫性蛋白產(chǎn)品（抗原、基因工程抗體）。2022/11/23402.利用動(dòng)物細(xì)胞大規(guī)模培養(yǎng)生產(chǎn)

由于微生物細(xì)胞缺乏對(duì)表達(dá)的外源蛋白進(jìn)行糖基化、磷酸化、羧基化、酰胺化、形成二硫鍵等翻譯后的修飾與加工能力，缺乏精確表達(dá)天然蛋白三維空間結(jié)構(gòu)的生物環(huán)境，產(chǎn)生的蛋白缺乏限制性酶切位點(diǎn)等不足之處；

也不能將表達(dá)的蛋白產(chǎn)物分泌到細(xì)胞外，給下游加工過程帶來困難。使得許多人用生物活性蛋白不能在工程菌中生產(chǎn)，而只能用動(dòng)物細(xì)胞進(jìn)行生產(chǎn)。

隨著基因工程和細(xì)胞融合技術(shù)的進(jìn)步，特別是動(dòng)物細(xì)胞轉(zhuǎn)基因技術(shù)和基因定向整合技術(shù)的發(fā)展，將目的基因進(jìn)行大量擴(kuò)增，并可轉(zhuǎn)染到動(dòng)物細(xì)胞內(nèi)，使其得到高質(zhì)量的表達(dá)。

目前采用動(dòng)物細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)的醫(yī)用蛋白主要有病毒疫苗（乙型肝炎疫苗、脊髓灰質(zhì)炎疫苗、狂犬病疫苗等）、非抗體免疫調(diào)節(jié)劑（干擾素、白細(xì)胞介素、B細(xì)胞生長(zhǎng)因子、巨噬細(xì)胞活化因子等）、多肽生長(zhǎng)因子（神經(jīng)生長(zhǎng)因子、表皮生長(zhǎng)因子、促紅細(xì)胞生成素、成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子等）、激素（促黃體素、促卵泡素等）、酶類（組織型纖維蛋白原激活劑、因子Ⅶ、因子Ⅷ等），另外還有多種單克隆抗體、腫瘤特異性抗原等。2022/11/23413.利用動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)

乳腺生物反應(yīng)器是基于轉(zhuǎn)基因技術(shù)平臺(tái)，將外源基因?qū)雱?dòng)物基因組中并定位表達(dá)于動(dòng)物乳腺，利用動(dòng)物乳腺能夠天然、高效合成及分泌蛋白質(zhì)的能力，在動(dòng)物的乳汁中生產(chǎn)一些具有重要價(jià)值的蛋白質(zhì)的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物的總稱。

原理是應(yīng)用重組DNA技術(shù)和轉(zhuǎn)基因技術(shù)，將目的基因轉(zhuǎn)移到尚處于原核階段的動(dòng)物胚胎中，經(jīng)胚胎移植得到轉(zhuǎn)基因乳腺表達(dá)的個(gè)體。

外源基因在乳腺特異性表達(dá)需要乳蛋白基因的一個(gè)啟動(dòng)子和調(diào)控區(qū)，即需要一個(gè)引導(dǎo)泌乳期乳蛋白基因表達(dá)的序列，這樣才能將外源基因置于乳腺特異性調(diào)節(jié)序列控制之下，使其在乳腺中表達(dá)，再通過回收乳汁獲得具有生物活性的目的蛋白。2022/11/2342

1987年美國(guó)科學(xué)家Gordon等人首次在小鼠的乳汁中表達(dá)出人的組織型纖維蛋白溶酶原激活因子（t-PA），顯示了用動(dòng)物乳腺生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品的可能性。此后，動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器的研究不斷深入。

2006年6月2日，世界上第一種利用轉(zhuǎn)基因動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)的基因工程蛋白藥物——重組人抗凝血酶Ⅲ（商品名ATryn）的上市許可申請(qǐng)，獲得了歐洲醫(yī)藥評(píng)價(jià)署人用醫(yī)藥產(chǎn)品委員會(huì)批準(zhǔn)。

2014年，荷蘭的Pharming

Group

NV公司利用轉(zhuǎn)基因兔生產(chǎn)的重組C1酯酶

抑制劑（商品名Ruconest）獲批上市，其從轉(zhuǎn)基因兔的乳汁中獲得，是第二種利用動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器生產(chǎn)的新藥，用于治療成人及青少年遺傳性血管性水腫（HAE）患者的急性發(fā)作。2022/11/2343

1996年10月，上海醫(yī)學(xué)遺傳研究所與復(fù)旦大學(xué)合作研制成功能在乳腺中表達(dá)人凝血因子Ⅸ的轉(zhuǎn)基因羊；

同年揚(yáng)州大學(xué)與中國(guó)科學(xué)院發(fā)育研究所合作，成功研制具有重大商業(yè)應(yīng)用價(jià)值的人促紅細(xì)胞生成素（EPO）轉(zhuǎn)基因山羊；

1998年，上海兒童醫(yī)學(xué)遺傳研究所獲得了能表達(dá)人血清白蛋白的轉(zhuǎn)基因奶牛；

2000年12月，中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)與北京興綠原生物技術(shù)中心合作，成功獲得了我國(guó)首只轉(zhuǎn)有人α1-抗胰蛋白酶基因的轉(zhuǎn)基因羊；

2001年，成功獲得了5只攜帶雞法氏囊疫苗基因的羊，其表達(dá)水平基本達(dá)到了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)；

2005年，分別獲得了轉(zhuǎn)人乳鐵蛋白、人溶菌酶、轉(zhuǎn)乳清蛋白、轉(zhuǎn)人巖藻糖轉(zhuǎn)移酶等轉(zhuǎn)人基因蛋白，其中人乳鐵蛋白和人α-乳清白蛋白是國(guó)際上首次利用轉(zhuǎn)基因克隆牛而獲得。2022/11/2344

利用動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器具有設(shè)備簡(jiǎn)單、無環(huán)境污染，產(chǎn)量高、易提純，開發(fā)周期短，對(duì)動(dòng)物影響小，生產(chǎn)成本低、經(jīng)濟(jì)回報(bào)豐厚等優(yōu)點(diǎn)?？梢杂脕砩a(chǎn)蛋白類藥物（胰島素、干擾素、促紅細(xì)胞生成素等）、基因工程疫苗、抗體、營(yíng)養(yǎng)品（改變?nèi)橹臓I(yíng)養(yǎng)成分，提高營(yíng)養(yǎng)價(jià)值）、酶制劑等。

這些優(yōu)點(diǎn)使得動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器受到廣泛關(guān)注，2014年歐盟啟動(dòng)“地平線2020科技計(jì)劃”，2014―2020年總投資800億歐元，明確提出“利用代謝工程技術(shù)和生物反應(yīng)器生產(chǎn)高附加值產(chǎn)品”是重點(diǎn)研究和資助項(xiàng)目。

但目前還存在時(shí)間長(zhǎng)、技術(shù)復(fù)雜、投資大，具有較大的風(fēng)險(xiǎn)，轉(zhuǎn)基因動(dòng)物安全性問題也對(duì)動(dòng)物乳腺生物反應(yīng)器的商品化有一定的影響。2022/11/2345（二）對(duì)傳統(tǒng)制藥方式的改良?現(xiàn)代生物技術(shù)不僅可以直接生產(chǎn)許多藥物，且已廣泛用于對(duì)傳統(tǒng)制藥工業(yè)的改造。如在抗生素的生產(chǎn)中從生產(chǎn)菌中分離抗生素生物合成酶的基因并進(jìn)行克隆，選擇和構(gòu)建適當(dāng)?shù)馁|(zhì)粒載體、宿主表達(dá)系統(tǒng)等，可以提高抗生素的產(chǎn)量、改變抗生素組分和生產(chǎn)新的雜合抗生素等。?許多抗生素生產(chǎn)菌可以產(chǎn)生多組分抗生素，其化學(xué)結(jié)構(gòu)和性質(zhì)非常相似，而生物活性有時(shí)卻相差很大，給有效組分的發(fā)酵、提取和精制帶來了很大不便。?應(yīng)用基因工程方法可以定向地改造抗生素生產(chǎn)菌，獲得只產(chǎn)生有效組分的菌種，簡(jiǎn)化下游的分離工藝。還可通過改造菌種，產(chǎn)生新的雜合抗生素，為微生物生產(chǎn)藥物提供一個(gè)新的來源。2022/11/2346四、體外受精和胚胎移植始于20世紀(jì)40年代后期，在山羊、綿羊、小鼠、貓、犬等相繼研究成功。世界上第一例試管嬰兒于1978年在英國(guó)誕生。1988年我國(guó)大陸誕生了首例試管嬰兒。（一）體外受精(invitro

fertilization，IVF)體外受精是將成熟的卵母細(xì)胞，或?qū)⑽闯墒炻涯讣?xì)胞培養(yǎng)成熟后，在體外人工創(chuàng)造的環(huán)境中，用在體內(nèi)或體外獲能的精子與卵母細(xì)胞進(jìn)行受精的過程。1.體外受精為人類保健服務(wù)具有重要的理論和實(shí)際意義，用該技術(shù)治療人的不育癥，解除不育患者的痛苦。如嚴(yán)重輸卵管堵塞、男性少精、死精、寡精癥患者，傳統(tǒng)的方法難以治療，而體外受精技術(shù)可為他（她）們帶來福音。2022/11/23472.體外受精為人類的需求服務(wù)（1）優(yōu)良家畜遺傳資源的開發(fā)利用

卵巢內(nèi)的潛在卵母細(xì)胞，比自然釋放的要多。利用卵母細(xì)胞體外成熟和體外受精技術(shù)，可獲得大量的胚胎，使優(yōu)良母畜的遺傳資源得以充分開發(fā)利用。

重要手段就是體外受精與胚胎移植的聯(lián)合應(yīng)用，可繁殖出大量?jī)?yōu)良品種的家畜，以滿足人類對(duì)畜產(chǎn)品日益增長(zhǎng)的需求。（2）拯救和保護(hù)瀕危動(dòng)物

珍稀和瀕危動(dòng)物：利用體外受精技術(shù)可以使不同棲息環(huán)境的同種動(dòng)物得到繁殖的機(jī)會(huì)，或以借腹懷胎方式移植到近緣動(dòng)物體內(nèi)，以增加這類動(dòng)物的數(shù)量。

一方面使瀕危動(dòng)物得以保護(hù)，維持物種的多樣性，另一方面可以獲得一些珍稀、貴重的動(dòng)物產(chǎn)品，滿足人類的需求。2022/11/2348（二）胚胎移植（embryo

transplantation，ET）?將供體動(dòng)物誘導(dǎo)發(fā)情、超數(shù)排卵并經(jīng)配種或人工授精后，在一定的時(shí)間內(nèi)從其生殖道（輸卵管或子宮）取出胚胎，或者是由體外受精獲得的胚胎，然后移植到另外的與供體同期發(fā)情、但未經(jīng)配種的受體動(dòng)物生殖道的相應(yīng)部位（輸卵管或子宮），外來胚胎在受體子宮內(nèi)著床，并繼續(xù)生長(zhǎng)發(fā)育，最后產(chǎn)下供體的后代的過程，即通常所說的“借腹懷胎”。1.胚胎移植為人類保健服務(wù)

體外受精后在體外培養(yǎng)至桑囊期的早期胚胎，必須通過胚胎移植技術(shù)將其置入母體的子宮內(nèi)發(fā)育，才能最終獲得試管嬰兒。

將兩項(xiàng)技術(shù)結(jié)合起來，已成功地為世界上很多不孕夫婦解決了生育問題的試管嬰兒技術(shù)。2022/11/23492.胚胎移植為人類的需求服務(wù)（1）提高優(yōu)良母畜的繁殖力，加快優(yōu)良品種的改良

采用超數(shù)排卵技術(shù)獲得大量卵子，體外或體內(nèi)受精得到大量胚胎，不僅使優(yōu)良母畜的遺傳資源得到開發(fā)，提高母畜的繁殖力，而且也能加速動(dòng)物品種的改良?？膳嘤銎焚|(zhì)優(yōu)良的動(dòng)物，生產(chǎn)出更多更好的優(yōu)質(zhì)動(dòng)物產(chǎn)品，滿足人類的需要。（2）拯救和保護(hù)瀕危動(dòng)物

采用適當(dāng)?shù)拇胧?，使有限的雌性?dòng)物獲得較多的卵子，再輔以體外受精，可獲得較多的胚胎。

然后移植到同種或近緣動(dòng)物的生殖道內(nèi)，以期獲得存活動(dòng)物，可增加這類動(dòng)物的數(shù)量，達(dá)到拯救和保護(hù)瀕危動(dòng)物的目的。2022/11/2350五、干細(xì)胞技術(shù)（stemcells,

SC）干細(xì)胞是一類具有自我復(fù)制能力（self-renewing）的多潛能細(xì)胞，可以分化成多種功能細(xì)胞。由于其廣泛的可塑性，也是生物科學(xué)的研究熱點(diǎn)。2006―2009年的10大世界科技進(jìn)展均將其列入其中，足以說明干細(xì)胞研究的理論和應(yīng)用價(jià)值。（一）成體干細(xì)胞原位克隆與皮膚損傷的治療人的皮膚發(fā)生損傷后，如果損傷輕微，自體上皮細(xì)胞可以經(jīng)過增殖再生后進(jìn)行損傷部位的修復(fù)，但往往留有疤痕；如果損傷嚴(yán)重，就必須進(jìn)行皮膚移植。目前，移植物大部分來源于同種異體的細(xì)胞組織。但同一種屬不同個(gè)體間的主要組織相容性復(fù)合體（MHC）存在差異，很難找到MHC完全相同的個(gè)體，就造成了移植后往往會(huì)發(fā)生免疫排斥反應(yīng)，移植物很難在受體上存活的問題。成體干細(xì)胞的研究為解決這一問題開辟了廣闊前景。2022/11/2351

成體干細(xì)胞是具有特定形態(tài)和功能的細(xì)胞（特化細(xì)胞），在一定的條件下誘導(dǎo)分化為上皮細(xì)胞，從而達(dá)到損傷部位皮膚修復(fù)的目的。

美國(guó)在20世紀(jì)70