基因工程學術論文
基因工程學術論文
基因工程是在分子生物學和分子遺傳學綜合發(fā)展基礎上于 20 世紀 70 年代誕生的一門嶄新的生物技術科學。下面是由學習啦小編整理的基因工程學術論文，謝謝你的閱讀。
基因工程學術論文篇一
摘 要：基因工程是在分子生物學和分子遺傳學綜合發(fā)展基礎上于 20 世紀 70 年代誕生的一門嶄新的生物技術科學。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。這項工程創(chuàng)造出原本自然界不存在的重組基因。它不僅為醫(yī)藥界帶來新希望，在農(nóng)業(yè)上提高產(chǎn)量改良作物，并且對環(huán)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?；蚬こ痰陌l(fā)展現(xiàn)狀和前景是怎么樣呢，而又有哪些利弊?
關鍵詞：基因工程;發(fā)展現(xiàn)狀;發(fā)展前景;基因工程利弊
一、基因工程
(一)基因工程的概念及發(fā)展
1.概念
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(xiàn)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(chǎn)新產(chǎn)品。
2.發(fā)展
生物學家于20 世紀50 年代發(fā)現(xiàn)了DNA 的雙螺旋結構，從微觀層面更進一步認識了人類及其他生物遺傳的物質載體，這是人類在生物研究方面的一次重大突破。60 年代以后，科學家開始破譯生物遺傳基因的遺傳密碼，簡單地說，就是將控制生物遺傳特征的每一種基因的核苷酸排列順序弄清楚。在搞清楚某些單個基因的核苷酸排列順序基礎上，進而進行有計劃、大規(guī)模地對人類、水稻等重要生物體的全部基因圖譜進行測序和詮釋。
(二)基因工程的發(fā)展現(xiàn)狀及前景
1.發(fā)展現(xiàn)狀
(1)基因工程應用于農(nóng)業(yè)方面。運用基因工程方法，把負責特定的基因轉入農(nóng)作物中去，構建轉基因植物，有抗病蟲害，抗逆，保鮮，高產(chǎn)，高質的優(yōu)點。
下面列舉幾個代表性方法。
?、僭黾愚r(nóng)作物產(chǎn)品營養(yǎng)價值如：增加種子、塊莖蛋白質含量，改變植物蛋白必需氨基酸比例等。
?、谔岣咿r(nóng)作物抗逆性能如：抗病蟲害、抗旱、抗?jié)场⒖钩輨┑刃阅堋?/p>
?、凵锕痰幕蚬こ?。若能把禾谷等非豆科植物轉變?yōu)槟芡鼍采?，或具固氮能力，將代替無數(shù)個氮肥廠。④增加植物次生代謝產(chǎn)物產(chǎn)率。植物次生代謝產(chǎn)物構成全世界藥物原料的 25% ，如治療瘧疾的奎寧、治療白血病的長春新堿、治療高血壓的東莨菪堿、作為麻醉劑的嗎啡等。
⑤運用轉基因動物技術，可培育畜牧業(yè)新品種。
二、基因工程應用于醫(yī)藥方面
目前，以基因工程藥物為主導的基因工程應用產(chǎn)業(yè)已成為全球發(fā)展最快產(chǎn)業(yè)之一，前景廣闊?；蚬こ趟幬镏饕毎蜃?、抗體、疫苗、激素和寡核甘酸藥物等。對預防人類腫瘤、心血管疾病、遺傳病、糖尿病、包括艾滋病在內(nèi)的各種傳染病、類風濕疾病等有重要作用。我們最為熟悉的干擾素(IFN)就是一類利用基因工程技術研制成的多功能細胞因子，在臨床上已用于治療白血病、乙肝、丙肝、多發(fā)性硬化癥和類風濕關節(jié)炎等多種疾病。 并且應用基因工程研制的艾滋病疫苗已完成中試，并進入臨床驗證階段;專門用于治療腫瘤的“腫瘤基因導彈”也將在不久完成研制，它可有目的地尋找并殺死腫瘤，將使癌癥的治愈成為可能。
三、基因工程應用于環(huán)保方面
工業(yè)發(fā)展以及其它人為因素造成的環(huán)境污染已遠遠超出了自然界微生物的凈化能力，基因工程技術可提高微生物凈化環(huán)境的能力。美國利用DNA 重組技術把降解芳烴、萜烴、多環(huán)芳烴、脂肪烴的4 種菌體基因鏈接，轉移到某一菌體中構建出可同時降解4 種有機物的“超級細菌”，用之清除石油污染，在數(shù)小時內(nèi)可將水上浮油中的2/3 烴類降解完，而天然菌株需 1 年之久。90 年代后期問世的DNA 改組技術可以創(chuàng)新基因，并賦予表達產(chǎn)物以新的功能，創(chuàng)造出全新的微生物，如可將降解某一污染物的不同細菌的基因通過PCR 技術全部克隆出來，再利用基因重組技術在體外加工重組，最后導入合適的載體，就有可能產(chǎn)生一種或幾種具有非凡降解能力的超級菌株，從而大大地提高降解效率。
(一)發(fā)展前景
基因工程應用重組DNA 技術培育具有改良性狀的糧食作物的工作已初見成效。重組DNA 技術的一個顯著特點是，它注往可以使一個生物獲得與之固有性狀完全無關的新功能，從而引起生物技術學發(fā)生革命性的變革，使人們可以在大量擴增的細胞中生產(chǎn)哺乳動物的蛋白質，其意義無疑是相當重大的。將控制這些藥物合成的目的基因克隆出來，轉移到大腸桿菌或其它生物體內(nèi)進行有效的表達，于是就可以方便地提取到大量的有用藥物。目前在這個領域中已經(jīng)取得了許多成功的事例，其中最突出的要數(shù)重組胰島素的生產(chǎn)。 重組DNA 技術還有力地促進了醫(yī)學科學研究的發(fā)展。它的影響所及有疾病的臨床診斷、遺傳病的基因治療、新型疫苗的研制以及癌癥和艾滋病的研究等諸多科學，并且均已取得了相當?shù)某删汀?/p>
(二)基因工程的利與弊
1.基因工程的利
遺傳疾病乃是由于父或母帶有錯誤的基因?；蚝Y檢法可以快速診斷基因密碼的錯誤;基因治療法則是用基因工程技術來治療這類疾病。產(chǎn)前基因篩檢可以診斷胎兒是否帶有遺傳疾病，這種篩檢法甚至可以診斷試管內(nèi)受精的胚胎，早至只有兩天大，尚在八個細胞階段的試管胚胎。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(fā)育。胎兒性別同時也可測知。 基因篩檢并不改變?nèi)说倪z傳組成，但基因治療則會。目前全世界正重視發(fā)展永續(xù)性農(nóng)業(yè)，希望農(nóng)業(yè)除了具有經(jīng)濟效益，還要生生不息，不破壞生態(tài)環(huán)境?；蚬こ陶蓭兔鉀Q這類問題?；蚬こ炭梢愿牧嫁r(nóng)糧作物的營養(yǎng)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。
2.基因工程的弊
廣泛的基因篩檢將會引起一連串的社會問題。雖然基因篩檢可幫助醫(yī)生更早期更有效地治療病人，但可能妨礙他的未來生活就業(yè)。基因工程會產(chǎn)生“殺蟲劑”的作物，也可能對大環(huán)境有害，它們或許會殺死不可預期的益蟲，影響昆蟲生態(tài)的平衡。轉基因食品不同于相同生物來源之傳統(tǒng)食品，遺傳性狀的改變，將可能影響細胞內(nèi)之蛋白質組成，進而造成成份濃度變化或新的代謝物生成，其結果可能導致有毒物質產(chǎn)生或引起人的過敏癥狀，甚至有人懷疑基因會在人體內(nèi)發(fā)生轉移，造成難以想象的后果。轉基因食品潛在危害包括：食物內(nèi)所產(chǎn)生的新毒素和過敏原;不自然食物所引起其它損害健康的影響;應用在農(nóng)作物上的化學藥品增加水和食物的污染;抗除草劑的雜草會產(chǎn)生;疾病的散播跨越物種障礙;農(nóng)作物的生物多樣化的損失;生態(tài)平衡的干擾。
四、結束語
隨著社會科技的進步，基因工程的發(fā)展將成為必然。盡管它會給我們帶來一些危害但是仍然為我們帶來了很多好處。不僅為我們提供了新的能源而且促進了各國的經(jīng)濟的發(fā)展，所以在我們發(fā)展基因工程的同時應該盡力避免一些危害，而讓有利的方面盡可能應用。
參考文獻：
[1]陳宏.2004.基因工程原理與應用.北京：中國農(nóng)業(yè) 出版社
[2]胡銀崗.2006.植物基因工程.楊凌.西北農(nóng)林科技大學出版社
[3]劉祥林.聶劉旺.2005.基因工程.北京：科學出版社
[4]陸德如.陳永青.2002.基因工程.北京：化學工業(yè)出版社
[5]王關林.方宏筠.2002.植物基因工程.北京：科學出版社
基因工程學術論文篇二
基因工程蛋白藥物發(fā)展概況
【摘要】近些年，隨著生物技術的發(fā)展，基因工程制藥產(chǎn)業(yè)突飛猛進，本文就一些相關的重要蛋白藥物的市場概況和研究進展作一概述。
【關鍵詞】基因工程 蛋白藥物 發(fā)展概況
中圖分類號：R97 文獻標識碼：B 文章編號：1005-0515(2011)6-255-03
基因工程制藥是隨著生物技術革命而發(fā)展起來的。1980 年，美國通過Bayh-Dole 法案，授予科學家 Herbert Boyer 和 Stanley Cohen 基因克隆專利，這是現(xiàn)代生物制藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展的里程碑。1982 年，第一個生物醫(yī)藥產(chǎn)品在美國上市銷售，標志著生物制藥業(yè)從此走入市場[1]。
生物制藥業(yè)有不同于傳統(tǒng)制藥業(yè)的特點：首先，生物制藥具有“靶向治療”作用;其次，生物制藥有利于突破傳統(tǒng)醫(yī)藥的專利保護到期等困境;再次，生物制藥具有高技術、高投入、高風險、高收益特性;此外，生物制藥具有較長的產(chǎn)業(yè)鏈[1]。生物制藥業(yè)這一系列的特點決定了其在21世紀國民經(jīng)濟中的重要地位，歷版中國藥典收錄的生物藥物品種也是逐漸增多[2](圖一)。
當前生物制藥業(yè)的發(fā)展趨勢在于不斷地改進、完善和創(chuàng)新生物技術，在基因工程藥物研發(fā)投入逐年增加的基礎上，我國生物制藥的產(chǎn)值及利潤增長迅猛， 2006-2008年三年就實現(xiàn)了利潤翻番[2](表一)。隨著研究的深入，當前生物藥的熱點逐漸聚焦到通過新技術大量生產(chǎn)一些對醫(yī)療有重要意義且成分確定的蛋白上。研究表明，在我國的基因工程藥物中，蛋白質類藥物超過50%[3]。而這些源自基因工程菌表達的蛋白，如疫苗、激素、診斷工具、細胞因子等在生物醫(yī)學領域的應用主要包括4個方面：即疾病或感染的預防;臨床疾病的治療;抗體存在的診斷和新療法的發(fā)現(xiàn)。利用基因工程技術(重組DNA技術)生產(chǎn)蛋白主要有三方面的理由：1.需求性，天然蛋白的供應受限制，隨需求的不斷增加，數(shù)量上難以滿足，使它得不到廣泛應用;2.安全性，一些天然蛋白質的原料可能受到致病性病毒的污染，且難以消除或鈍化;3.特異性，來自天然原料的蛋白往往殘留污染，會引起診斷試驗所不應有的背景[4]。
以下將介紹一些基因工程產(chǎn)物的市場概況和研究發(fā)展。
1 促紅細胞生成素
是細胞因子的一種，在骨髓造血微環(huán)境下促進紅細胞的生成。1985年科學家應用基因重組技術，在實驗室獲得重組人EPO(rhEPO)，1989年安進(Amgen)公司的第一個基因重組藥物Epogen獲得FDA的批準，適應癥為慢性腎功能衰竭導致的貧血、惡性腫瘤或化療導致的貧血、失血后貧血等[5,6]。
2001年，EPO的全球銷售額達21.1億美元，2002年達26.8億美元，2003年全世界EPO的年銷售額超過50億美元。創(chuàng)下生物工程藥品單個品種之最，是當今最成功的基因工程藥物。用過EPO的大多數(shù)病人感覺良好，在治療期間無明顯毒副作用或功能失調(diào)。重組體CHO細胞可以放大到生產(chǎn)規(guī)模以滿足對EPO的需求。
2 胰島素
自1921 年胰島素被Banting 等人成功提取并應用于臨床以來，已經(jīng)挽救了無數(shù)糖尿病患者的生命。僅2000年，胰島素在全球范圍內(nèi)就大約延長了5100萬名I型糖尿病病人的壽命。20世紀80年代初，人胰島素又成為了商業(yè)現(xiàn)實;80 年代末利用基因重組技術成功生物合成人胰島素，大腸桿菌和酵母都被用作胰島素表達的寄主細胞[7]。
國內(nèi)外可工業(yè)化生產(chǎn)人胰島素的企業(yè)只有美國的禮來公司、丹麥的諾和諾德公司、法國的安萬特公司和中國北京甘李生物技術有限公司等，胰島素類似物也僅在上述4個國家生產(chǎn)，且每個公司只能生產(chǎn)艮效或速效類似物巾的個品種，主要原因是要達到生物合成人胰島素產(chǎn)業(yè)化的技術難度特別大，若無高精尖的高密度發(fā)酵技術、純化技術和工業(yè)化生產(chǎn)經(jīng)驗是無法實現(xiàn)的[8]。
3 疫苗
在人類歷史上，曾經(jīng)出現(xiàn)過多種造成巨大生命和財產(chǎn)所示的疫癥，而在預防和消除這些疫癥的過程中疫苗發(fā)揮了十分關鍵的作用。所以疫苗被評為人類歷史上最重大的發(fā)現(xiàn)之一。
疫苗可分為傳統(tǒng)疫苗(t raditional vaccine) 和新型疫苗(new generation vaccine)或高技術疫苗( high2tech vaccine)兩類,傳統(tǒng)疫苗主要包括減毒活疫苗、滅活疫苗和亞單位疫苗,新型疫苗主要是基因工程疫苗。疫苗的作用也從單純的預防傳染病發(fā)展到預防或治療疾病(包括傳染病) 以及防、治兼具[2]。
隨著科技的發(fā)展，對付艾滋病、癌癥、肝炎等多種嚴重威脅人類生命安全的疫苗開發(fā)取得巨大進展，這其中也孕育著巨大的商業(yè)機會[9]， 2007年全球疫苗銷售額就已達到163億美元，據(jù)美林證券公布的一份研究報告顯示，全球疫苗市場正以超過13%的符合增長率增長。而我國是疫苗的新興市場，國內(nèi)疫苗市場發(fā)展?jié)摿薮螅暝鲩L率超過15%。
在以細胞培養(yǎng)為基礎的疫苗、抗體藥物生產(chǎn)中，Vero細胞、BHK21細胞、CHO細胞和Marc145細胞是最常用的細胞，這些細胞的反應器大規(guī)模培養(yǎng)技術支撐著行業(yè)的技術水平[4]。建立細胞培養(yǎng)和蛋白表達技術平臺，進一步完善生物反應器背景下的疫苗生產(chǎn)支撐技術是當前國際疫苗產(chǎn)業(yè)研究的重點。
4 抗體
從功能上劃分，抗體可分為治療性抗體和診斷性抗體;從結構特點上劃分，抗體可分為單克隆抗體和多克隆抗體?？贵w可有效地治療各種疾病，比如自身免疫性疾病、心血管病、傳染病、癌癥和炎癥等[10,11]。抗體藥物的一大特點在于其較低甚至幾乎可以忽略的毒性。另外一個優(yōu)勢是，抗體本身也許既可被當作一種治療武器，也可被用作傳遞藥物的一種工具。除了全人源化抗體以外，與小分子藥物、毒素或放射性有效載荷有關的結合性抗體也已經(jīng)在理論上顯示出了強大的潛力，尤其是在癌癥治療方面[12]。
治療性抗體是世界銷售額最高的一類生物技術藥物,2008 年治療性抗體銷售額超過了300 億美元,占了整個生物制藥市場40%。在美國批準的99 種生物技術藥物中,抗體類藥物就占了30 種;在633 種處于臨床研究的生物技術藥物中, 有192 種為抗體藥物,而在抗癌及自身免疫性疾病的治療研究中,治療性抗體占了一半[2]。截止2007年，美國FDA批準上市的抗體藥物見表二[13]。
參考文獻
[1] 章江益, 孫瑜, 王康力. 美國生物制藥產(chǎn)業(yè)發(fā)展及啟示[J]. 江蘇科技信息. 2011, 1(5): 11-14.
[2] 王友同, 吳梧桐, 吳文俊. 我國生物制藥產(chǎn)業(yè)的過去、現(xiàn)在和將來. 藥物生物技術[J]. 2010, 17(1): 1-14.
[3] 吳梧桐, 王友同, 吳文俊. 21世紀生物工程藥物的發(fā)展與展望[J]. 藥物生物技術. 2000, 7(2): 65-70.
[4] 儲炬, 李友榮. 現(xiàn)代工業(yè)發(fā)酵調(diào)控學(第二版)[M]. 化學工業(yè)出版社.
[5] Koury MJ, Bondurant MC. Maintenance by erythropoietin of viability and maturation of murine erythroid precursor cell[J]. Cell Physiol, 1988, 137(1):65.
[6] Cuzzole M, Mercurial F, Brugnara C. Use of recombinant human Erthro-poietin outside the setting of uremia[J]. Blood, 1997, 89(12): 4248-4267.
[7] 李萍, 劉國良. 最新胰島素制劑的研究進展概述[J]. 中國實用內(nèi)科雜志. 2003, 23(1): 19-20.
[8] 張石革, 梁建華. 胰島素及胰島素類似物的進展與應用[J]. 藥學專論. 2005, 14(11): 21-23.
[9] 徐衛(wèi)良. 生物制品供應鏈優(yōu)化與供貨提前期縮短問題研究――基于葛蘭素史克(中國)疫苗部的實例分析(碩士學位論文). 上海交通大學, 2005.
[10] Presta LG. Molecular engineering and design of therapentic antilodies[J]. Curr Opin Immunol, 2008, 20(4): 460.
[11] Liu XY, Pop LM, Vitetta ES. Engineering therapeutic monoclonal antibodies[J]. Immunol Rev, 2008, 222: 9.
[12] 陳志南. 基于抗體的中國生物制藥產(chǎn)業(yè)化前景. 中國醫(yī)藥生物技術[J]. 2007, 1(1): 2.
[13] 于建榮, 陳大明, 江洪波. 抗體藥物研發(fā)現(xiàn)狀與發(fā)展態(tài)勢[J]. 生物產(chǎn)業(yè)技術. 2009, 1(3): 49.
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