基因支持着生命的基本构造和性能。下面是我为大家精心推荐的关于基因的生物科技论文 范文 ，希望能够对您有所帮助。
基因研究
引起人们大惊小怪的，就是让父母能够有意识选择孩子遗传特性的技术。在可预见的未来，除了用基因方式医治少数遗传疾病，如囊肿性纤维化外，改变基因的成人还不可能出现。改变成人的基因还不是人们敢于轻易尝试的技术，要恢复或加强成人的功能，还有许多更简单、更安全、也更有效的 方法 。
胚胎选择技术是指父母在怀孕时影响孩子基因组合的一系列技术的总称。最简单的干预方法就是修改基因。这不是一种大刀阔斧的变更，因为它要获得的效果就像筛选各种胚胎、选择具有所需基因的胚胎的效果一样。事实上，这种胚胎筛选程序已经在胚胎植入前的基因诊断中 应用了。这种技术已经用了十几年，但还在试验，在未来5到10年将臻于成熟。随着这些技术的成熟，可供父母选择的方案会大大增多。
再进一步将出现对生殖系统的干预――即选择卵子、精子、或更可能的是选择胚胎的第一细胞。这些程序已经在动物身上应用，不过使用的方式对于人类还缺乏安全性和可靠性。
对人类比较可靠的一种方法也许是使用人造染色体。这项技术听起来像是不可置信的科幻电影，但已经用在动物身上了。人造染色体植入老鼠身上，连续几代被传了下去。人造染色体也用在人体细胞培养中，在数百次细胞分裂中都能保持稳定。因此，它们可以充当插入基因模块的稳定“平台”。这些被插入的基因模块包括在适当时候让基因兴奋或休息的必要控制机制，就像在我们46个染色体中的正常基因的激活或休息，取决于它们所处的生理 组织类型，或取决于它们遇到的 环境状况一样。
当然，为安全起见，需要早期介入才能使焦点集中。你不能去修改一个在胎儿发育过程中生理组织不断变化时被激活的基因，因为我们对这一过程所知甚少，有可能发生不想要的或灾难性的副作用。所以，在人体内使用人造染色体的首次尝试，多半要让被植入的基因处在“休息”状态，到成人阶段才在适当的生理组织中被“激活”。
执行这种控制的机制已经用在动物实验中，实验的目的是观察特定基因在发育成熟的有机体中的作用。当然，在体内存在着始终控制基因的机制。不同类的基因在不同的生理组织内的不同地点和时间被激活或休息，这对未来的基因工程师来说是幸运的，因为与我们现有的基因相 联系的已证实的调节结构可以复制下来，用以执行对植入基因的控制。 胚胎选择的目标
预防疾病可能是胚胎选择的最初目标。这类可能性也许不久就会远远超出纠正异常基因的范围。例如，最近的研究显示，患有唐氏综合症的孩子，癌症的发病率降低了近90%。很可能是三体性21(即染色体21的第三个复制品，具有增强基因表达水平的作用，导致智力迟钝和其他唐氏综合症的症状)对癌症有预防作用。假如我们能鉴别出染色体上的哪些基因对癌症有预防作用，会怎么样呢?基因学家也许会把这类基因放在人造染色体上，然后植入胚胎，使癌症发病率降低到唐氏综合症患者的水平，又可以避免复制染色体21上其他基因所引起的所有问题。许多其他类似的可能性无疑都会出现，有些可能性几乎肯定是有好处的。
人造染色体的使用可能会进行得很顺利，尤其因为染色体本身在用于人体前可在实验室环境中进行试验。它们可以在动物身上试验，成功后在基本相同的条件下用于人体。如今，每一种基因疗法都是重新开始的，所以不可能获得绝对的可靠性。
如果有明确的基因修改案例显示这样做是有意义的，似乎是安全的，不可能更简便更安全了，那么人们就会对它们表示欢迎。尽管如此，目前还没有足够的证据说明值得这样做。未来基因治疗专家会产生各种各样的想法，他们会进行试验，观察这种疗法是否可行。如果可行的话，我们就不应该拒绝。例如，降低癌症和心脏病的发病率，延缓衰老，是每个人都非常需要的增进健康的手段。
用基因延长寿命
防止衰老是个非常有意义的科研领域，因为这件事似乎很有可能做到，而且是绝大多数人所强烈需要的。如果能通过揭开衰老过程的基本程序，发现某种手段能使我们开发药物或其他对成人有效的干预手段，那么人人都会需要。
胚胎工程可能比对成人的基因疗法更简单，更有成效。因为胚胎中的基因会被复制进身体的每一个细胞，能获得具体组织的控制机制。所以很可能对胚胎的干预 措施 对成人是行不通的。这样一来，父母很可能把怀孕看作赋予孩子健康条件的机会――一次不可错失的机会。
如对衰老生物学的研究投入资金，会极大地加速“衰老治疗”。如今，这个领域资金非常缺乏。许多资金都用于研究治疗老年病的方法上，没有用来搞清楚衰老的基本过程，而许多老年性疾病(如癌症、心脏病、早老性痴呆症、关节炎和糖尿病)都是由这一过程引起的。 能加速衰老防止研究进程的另一件事，就是提高这个领域的形象。这个 工作已经开始了，但非常缓慢。吸引年轻的科研人员和严肃的科学家进入这个领域是至关重要的。 抗衰老(即延长孩子的寿命)可能将是生殖干预的重要目标，但不是唯一的目标。为孩子谋最大福利是人类的天职。事实上，全球民意测验已经显示，在被测的每一个
国家都有可观的人数对增强孩子的身体和脑力健康感兴趣。他们考虑的不是如何避免某些疾病，而是用干预手段改善孩子的容貌、智力、力量、助人为乐精神和其他品质的状况。一旦技术达到可靠程度，许多人都需要这类干预手段。甚至那些没有这方面压力的人也会这么做，目的是不让孩子处于劣势。当然，人们会很小心，因为他们并不想伤害孩子。总之，如果干预手段失败，他们就得忍受其结果，承受犯罪的感觉。 是一个不受欢迎的选择吗?
社会也许并不欢迎某些父母的选择。在美国性别选择是合法的，但在英国和其他许多国家就是非法的。不少人认为，尽管西方国家并没有出现严重的性别失衡，很难说父母的选择伤害了谁，但这个程序在美国也应该是非法的。另一个即将来临的决定是父母是否因为大量基因疾病而进行筛选。父母们不久就能够选择孩子的身高和智商，或选择性情气质的其他特点――容易患病的机制也许不久就会在基因解读中表现得清清楚楚。
胚胎选择技术的第一批希望所在是基因测试和筛选，即选择某种胚胎而不是另一种。一开始，让许多人接受这个技术是困难的，但要控制它几乎是不可能的，因为这种胚胎本来就可能是完全自然形成的。这样选择也许是令人苦恼的，但不会发生危险，我猜想它们给我们带来的好处比问题多。 有些人担心这样一来会失去多样性，但我认为更大的问题在于父母所选择的胚胎可能会产生一个有严重健康问题的婴儿。那么是否应该允许父母做这样的选择呢? 例如，失聪群体掀起了一个极力反对耳蜗移植的运动，因为耳蜗移植伤害了聋哑 文化 ，把聋哑视作残疾。大多数非聋哑人正是这样看待他们的。有的聋哑父母表示，他们要使用胚胎选择技术来确保他们的孩子继续聋哑。这并不是说他们拿出一个胚胎来毁坏它，而是选择一个能造成一个聋哑婴儿的胚胎。
这造成了真正的社会问题，因为社会必须承担这类健康问题所需的医疗费用。如果认为父母的确有权作这样的选择，我们根本没有理由去重视健康儿的出生而轻视有严重疾患的婴儿，那么我们将无法控制这类选择。但如果我们认为存在问题，并极力想与之进行斗争的话，我们会发现这种斗争是很有前途的。
放开手脚，取消禁令
关于由人体克隆产生的第一例怀孕事件见报后不久，美国总统乔治?W?布什就表示支持参议院的一份提案，该提案宣布所有形式的人体克隆皆为非法，包括旨在创造移植时不会被排斥的胚胎干细胞，即治疗性克隆。 我认为这种禁令下得为时过早，也不会有效果，而且会产生严重的误导。就是说，这个禁令无疑是错误的。它根本无法实质性推延再生性克隆的问世，我认为这种类型的克隆将在10年内出现。这个禁令把 政治、宗教和 哲学因素注入了基础研究，这将是个危险的案例。这个禁令的立法理念把更多的关注赋予了微乎其微的小小细胞，而对那些身患疾病、惨遭折磨的人却视而不顾。这个禁令用严厉的刑事惩罚(10年监禁)来威胁胚胎科研人员，这在一个妇女在妊娠头三个月不管什么理由都有权堕胎的国家里，简直是不可思议的。
美国对胚胎研究的限制，已经对旨在创建再生 医学的生物技术的 发展产生了影响。这些限制延缓了美国在这个领域的前进步伐，而美国在生物医学的科研力量是全球首屈一指的。如今这类科研已转移到英国和其他国家去了，例如新加坡，正在为一项研究胚胎干细胞的庞大 计划提供资金。这种延误之所以非常不幸，是因为本应发生的好事如今却没有发生。对多数人来说，10年或20年的延误不是个大问题，但对于演员迈克尔?J?福克斯(Michael J.Fox)以及其他帕金森氏病和早老性痴呆症患者来说，却是生与死的问题。
对各种再生可能性的无知，往往会引起人们的恐惧。但这种无知却不能成为公众政策的基础，因为公众的态度会迅速改变。25年前，体外受精着实让人们猛吃一惊，体外受精的孩子被称作试管婴儿。现在我们看到这些孩子与他小孩没什么区别，这个方法也已成为许多没有孩子的父母的明确选择。
不管是出于意识形态还是宗教原因，把新技术加以神秘化，把它当作某种象征来加以反对，都不会有效推迟即使是最有争议的 应用。这种反对态度只会扼杀本可以转化为人人支持的生物医学新成果的主流科研。
人类克隆会在某个国家实现：很可能是以暧昧隐秘的方式实现，而且甚至在确认安全之前就实现。抗议和禁止也许会稍稍推迟第一个克隆人的诞生，但这是否值得花费严肃的人类立法成本呢?
不管我们多么为之担心，人类胚胎选择是无法避免的。胚胎选择已经存在，克隆也正在进行，甚至直接的人类生殖工程也将出现。这样的技术是阻挡不了的，因为许多人认为它能造福于人类，因为它将在全球数以千计的实验室里切实进行，最重要的是，因为它只是解除生物学的主流生物医学科研的一个副产品。
对于迅速发展的技术，我们要做的重要的事，不是预先为它设立条条框框。务必要牢记，同原子武器相比，这样的技术是没有危险性的。在原子武器中，稍有不慎，众多的无辜旁观者即刻就会灰心烟灭。这些技术仅对那些决定挺身而出使用
他们的人才具有危险性。如果我们把关于这些技术的现在的希望和恐惧带进将来，并以此为基础进行预先控制，从而扼杀它们的潜力的话，我们就只能制定出非常拙劣的法律。今天，我们并没有足够的知识来预测这些技术未来会出现什么问题。
比较明智的方法是让这项技术进入早期 应用，并从中学些东西。性别选择就是现实世界的 经验 能告诉我们一些事情的极好例子。许多人想要控制性别选择，但与不发达国家不同，在发达国家，自由选择性别并没有导致性别的巨大不平衡。在美国，父母的选择基本上男女平衡的，女孩占微弱优势。以前有人认为，如果给了父母这种选择权，会出现严重问题，因为男孩会过剩。但事实并非如此。这种危险是我们想象出来的。 有些人认为，父母不应该对孩子拥有这种权力，但他们究竟担心什么，往往非常模糊。在我看来，如果父母由于某种原因的的确确需要一个女孩或男孩，让他们了却心愿怎么会伤害孩子呢?相反的情况倒的确值得担心的：如果父母极想要一个男孩，结果却生了个女孩，这个“性别错误”的孩子可能就不会过上好日子。我相信，让父母拥有这种选择权，只有好处没有坏处。
我们还可以想象出有关性别选择的各种麻烦事件，编出一系列可能发生的危险 故事 。但如果将来事情发生了变化，性别不平衡现象真的出现了，我们再制定政策处理这类特殊问题也不迟。这要比现在就对模糊的恐惧感和认为是在戏弄上帝的思想观念作出反应，无疑要明智得多。 这是民主化的技术吗?
阻止再生技术的行为使这些技术造成 社会的极端分裂，因为阻止行为仅仅使这些技术为那些富裕的人所用，他们可以非常容易地绕过种种限制，或者到国外去，或者花大钱寻求黑市服务。
其核心是胚胎选择技术，如果处理恰当，它可以成为非常民主化的技术，因为早期采取的各项治疗措施可以面向各种残缺者。把智商在70到100(群体平均数值)的人向上提高，要比把智商从150(群体百分比最高值)提高到160容易得多。要让本已才智卓绝的人再上一层楼，那非常困难，因为这必须改善无数微小因素的复杂的混合配备状况，正是这些因素合在一起，才能创造出一个超人来。而改善退化的功能则要容易得多。我们并无超人的案例，但我们却有无数普通人为佐证，他们可以充当范例，引导我们如何去修改一个系统，使之至少达到正常的功能。
我觉得，人们以为我们是平等的创造物，在法律面前人人平等，于是就认为我们大家都是一样的。其实不然。基因抽奖可能是非常非常残酷的。你去问问行动迟钝的人，或问问有这样那样基因疾病的人，他们是不会相信什么基因抽奖是多么美妙公平这种抽象言论的。他们就希望自己能更健康些，或者获得某些方面的能力。这些技术的广泛应用，就在许多方面创造了一个平等的竞技场，因为那些本来由于基因原因处于劣势的人也有了竞争的机会。
另一个问题是，这些技术就像其他技术一样， 发展很快。在同代人之间，富人和穷人的应用差距不会很大，而在两代人之间的应用差距却会很大。如今，甚至比尔?盖茨也无法为他的孩子获得某种在25年后中产阶级也认为是很原始的基因增强技术。
所谓明智的一个重要因素，就是要懂得什么我们有权控制，什么无权控制。我们务必不要自欺欺人，以为我们有权对是否让这些技术进入我们的生活进行选择。它肯定会进入我们的生活。形势的发展必然要求我们去使用这些技术。
但在我们如何应用它们、它们会如何分裂我们的社会，以及它们对我们的价值观会产生什么影响等问题上，我们的确有某种选择余地。这些问题我们应该讨论。我本人对这些技术是满怀希望的。它们可能产生的好处会大大超过可能出现的问题，我想，未来的人类在回顾这些技术时，会觉得奇怪：我们在这么原始的时代是如何生活的，我们只活到75就死了，这么年轻，而且死得这么痛苦难过。
政府和决策者不应该对这些研究领域横加阻挠，因为由于误用或意外所造成的伤害，并不是仅有的风险。能够挽救许多人的技术因为延误而使他们继续遭受痛苦，也是一种风险。
当务之急是倾全力获得足够的安全性，防止意外的发生，而要做到这点，协调者看来要牺牲许多间受影响的人的安全。疫苗的例子就是这样。疫苗有许多年没有进展，因为引起诉讼的可能性很大。如果那个孩子受了伤害，会产生巨大的后果。然而很明显，对接受疫苗接种的全体人而言，是非常安全的。
我认为人们对于克隆也是同样的问题。它在近期可能会影响最多一小部份人。在我看来，拒绝会改变数以百万患者命运的非常有可能的 医学进步，振振有词地宣称这是对人类生命的尊重，这是一种奇怪的逻辑。
失去人性还是控制人性?
另一种祁人之忧，认为任意篡改生物机制有可能使我们失去人性。但是，“人性”究竟是与某些非常狭隘的生物结构有关，还是与我们接触世界的整个过程、与我们之间的相互作用有关呢?例如，假如我们的寿命增加一倍，会不会使我们在某种意义上“失去人性”呢?寿命延长必然会改变我们的生活轨迹，改变我们的互动方式，改变我们的 组织制度、家庭观和对 教育 的态度。但我们还是人类，我敢断言我们会迅速适应这些变化，并会对以往没有这些变化的生活觉得不解。
如果原始的狩猎者想象自己生活在纽约城，他们会说在那样的地方他们可能不再是人了，他们认为那不是人的生活方式。可是今天我们大多数人不仅把纽约的生活看作是人的生活，而且是大大优于狩猎生活。我想，我们改变生物机制所发生的变化也是如此。
目前人类还处在进化的早期阶段，至多是青少年期。几千年后，未来的人类来看我们这个时代，会认为是原始的、艰难的同时充满希望的时代。他们也会把我们这个时代看作是人类发展的特殊的光荣的时刻，因为我们为他们的生活打下了基础。我们很难想象即使一千年后的生活会是什么样子，但我猜想我们现在的生物重组会大大影响未来的人类。
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生物可降解阳离子高分子基因载体研究
卓仁禧，章雪晴，黄世文
武汉大学化学与分子科学学院，生物医用高分子材料教育部重点实验室，
武汉430072
关键词：基因传递，聚阳离子，树形高分子，聚磷酸酯，聚磷酰胺
基因传递载体将治疗基因运送到目标部位，是基因药物的重要组成部分，也是目前基因治疗研究的瓶颈。在现有的载体中，病毒载体的效率高，但是有安全隐患；非病毒载体安全、易于制备，将来人们更乐于选择非病毒载体。阳离子高分子基因载体作为一类新型非病毒载体，在过去十多年发展迅速，已成为生物医用高分子的前沿领域和研究热点。
我们在过去的工作基础上，研究了聚酰胺胺树形高分子和含磷聚阳离子两类生物可降解高分子基因载体。合成的树形聚酰胺胺和阳离子聚磷酸酯、聚磷酰胺载体的体外转染效率接近目前效率最高的聚乙烯亚胺(PEI)，但比聚乙烯亚胺的毒性低得多。结合肝靶向基团的聚阳离子与荧光素酶基因(pRE Luc)形成的复合物通过受体介导胞吞作用对肝系细胞（HepG2细胞）进行靶向基因传递，大大提高了转染效率。研究了聚阳离子基因载体的分子结构与基因传递效率之间的关系，为设计新的阳离子高分子基因载体提供实验依据。主要结果如下：
1设计、合成了分别以季戊四醇、肌醇、间苯三甲酸、1,4,7,10-四氮杂十二烷为核的聚酰胺胺树形大分子；研究了各代树形分子的体外生物相容性；研究了各代树形大分子与质粒DNA的复合及组装；详细考察了树形分子介导pRE Luc基因体外转染各种细胞系，考察了树形聚酰胺胺的高缓冲能力(buffer capacity)与转染效率之间的关系。合成了树形分子分别与半乳糖(galactose)、N-乙酰半乳糖胺(N-Acyl galactosamine)、枝化N-乙酰半乳糖胺(cluster N-Acyl galactosamine)的结合体；研究了结合体的体外生物相容性；研究了结合体与质粒DNA的复合能力；结合体与荧光素酶基因(pRE Luc)的复合物通过受体介导胞吞作用靶向基因传
递到肝系细胞（HepG2细胞系）。所合成的聚酰胺胺树形高分子载体的体外转染效率接近目前效率最高的聚乙烯亚胺(PEI)，但比聚乙烯亚胺的毒性低得多。
2设计、合成了系列水溶性、阳离子聚磷酸酯（PPE）和聚磷酰胺（PPA）。PPE和PPA都是高效低毒的基因载体，可以有效介导基因转染COS7，HeLa等多种细胞。采用两种给药途径进行体内转染实验。肌肉注射结果表明，N/P=0.5的PPA/DNA复合物在小鼠肌肉中介导的荧光素酶表达比裸DNA高16倍。胆管注射是一种肝靶向给药途径，用来评估PPA载体介导质粒DNA在大鼠肝脏中的转染效率。胆管注射后第3天的结果表明，PPA-DEA在大鼠肝脏中介导的荧光素酶表达水平比直接注射裸DNA高225倍。
3 合成了不同取代度的半乳糖－PPA结合体(Gal-PPA)，它们的细胞毒性随半乳糖取代度的增加而显著下降。Gal-PPA/DNA复合物显示了与RCA120（一种特异性识别半乳糖基的植物凝集素）的可逆的亲和能力，并随半乳糖取代度的增加而提高。但是PPA载体结合半乳糖后并没有增强基因在HepG2细胞中的转染效率。采用未修饰的PPA与DNA首先复合成N/P比为0.5的纳米粒子，然后在带负电的纳米粒子表面覆盖带正电的Gal-PPA，得到表面带有半乳糖的Gal-PPA/PPA/DNA三元复合物。与传统的二元复合物相比，三元复合物粒径减小，能增加基因在富含ASGPR的细胞（如HepG2和大鼠元代肝细胞）中的转染效率。HepG2细胞摄取Gal-PPA/PPA/DNA三元复合物高于PPA/DNA，转染介质中游离半乳糖能够抑制Gal-PPA/PPA/DNA三元复合物在HepG2细胞中的转染效率，说明Gal-PPA/PPA/DNA三元复合物的细胞摄取是通过ASGPR介导的细胞内吞作用进行的。采用门静脉注射进行Gal-PPA/PPA/DNA三元复合物体内转染实验，发现4%Gal-PPA-DEA三元复合物在小鼠肝脏中荧光素酶表达效率高于未修饰的PPA-DEA30倍，比直接注射裸DNA高35倍。半乳糖的引入改变了PPA-DEA在小鼠主要器官中基因表达结果。
4将末端连接半乳糖的PEG接枝到PPA-DEA的侧链上，考察所得到的Gal-PEG-PPA的物理化学性质和转染活性，并与Gal-PPA和未修饰的PPA-DEA进行
比较。MTT分析和急性组织响应实验显示了Gal-PEG-PPA具有较低的细胞毒性和更好的组织相容性。Gal-PEG-PPA/PPA/ DNA三元复合物能够可逆地与RCA120相互作用，增强质粒DNA在HepG2细胞中的摄取量。门静脉注射结果表明，Gal-PEG-PPA和Gal-PPA三元复合物在小鼠肝脏中介导的荧光素酶表达效率都比PPA-DEA要高，还提高了小鼠脾、肺、肾、心中的荧光素酶表达效率。胆管注射后第3天的结果表明，使用相同的载体，老鼠肝脏中的荧光素酶表达效率比通过门静脉注射途径普遍高上10倍。Gal-PEG-PPA三元复合物在大鼠肝脏中的转染效率最高，比PPA-DEA高33倍，比Gal-PPA高4倍。
致谢：感谢国家重点基础研究规划项目( G1999064703)和国家自然科学基金项目（20204009，20474045）资助。
参考文献
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5. Zhang XQ, Wang XL, Zhang PC, Liu ZL, Zhuo RX, Mao HQ, Leong KW. J Controlled Release, 2005,102 (3): 749.
Biodegradable cationic polymer gene delivery vectors
Zhuo Renxi,Zhang Xueqing, Huang Shiwen
Key Laboratory of Biomedical Polymers , Ministry of Education; College of Chemistry and Molecular Sciences, Wuhan University, Wuhan 430072
Abstract: Gene delivery system is one of the three components of a gene medicine, which controls the delivery of the plasmid to specific location of the body. Among the current gene delivery vectors, viral vectors are still the most widely investigated and clinically applied because of their high transfection efficiency. However, nonviral vector offer advantages over viral system of safety, ease of manufacturing, etc. As important nonviral gene carriers, cationic polymer gene delivery vectors have gained increasing attention and have begun to show increasing promise. In this work, we report novel polyamidoamine dendrimer, polyphosphoester and polyphosphoramide as cationic polymer gene carriers.
Key Words: Gene delivery, polycation, polyamidoamine dendrimer, polyphosphoester, polyphosphoramide
基因工程是在分子生物学和分子遗传学综合发展基础上于 20 世纪 70 年代诞生的一门崭新的生物技术科学。下面是由我整理的基因工程学术论文，谢谢你的阅读。
基因工程学术论文篇一
摘 要：基因工程是在分子生物学和分子遗传学综合发展基础上于 20 世纪 70 年代诞生的一门崭新的生物技术科学。基因工程是一项很精密的尖端生物技术。可以把某一生物的基因转殖送入另一种细胞中，甚至可把细菌、动植物的基因互换。当某一基因进入另一种细胞，就会改变这个细胞的某种功能。这项工程创造出原本自然界不存在的重组基因。它不仅为医药界带来新希望，在农业上提高产量改良作物，并且对环境污染、能源危机提供解决之道，甚至可用在犯罪案件的侦查。基因工程的发展现状和前景是怎么样呢，而又有哪些利弊?
关键词：基因工程;发展现状;发展前景;基因工程利弊
一、基因工程
(一)基因工程的概念及发展
1.概念
基因工程又称基因拼接技术和DNA重组技术，是以分子遗传学为理论基础，以分子生物学和微生物学的现代方法为手段，将不同来源的基因按预先设计的蓝图，在体外构建杂种DNA分子，然后导入活细胞，以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。
2.发展
生物学家于20 世纪50 年代发现了DNA 的双螺旋结构，从微观层面更进一步认识了人类及其他生物遗传的物质载体，这是人类在生物研究方面的一次重大突破。60 年代以后，科学家开始破译生物遗传基因的遗传密码，简单地说，就是将控制生物遗传特征的每一种基因的核苷酸排列顺序弄清楚。在搞清楚某些单个基因的核苷酸排列顺序基础上，进而进行有计划、大规模地对人类、水稻等重要生物体的全部基因图谱进行测序和诠释。
(二)基因工程的发展现状及前景
1.发展现状
(1)基因工程应用于农业方面。运用基因工程方法，把负责特定的基因转入农作物中去，构建转基因植物，有抗病虫害，抗逆，保鲜，高产，高质的优点。
下面列举几个代表性方法。
①增加农作物产品营养价值如：增加种子、块茎蛋白质含量，改变植物蛋白必需氨基酸比例等。
②提高农作物抗逆性能如：抗病虫害、抗旱、抗涝、抗除草剂等性能。
③生物固氮的基因工程。若能把禾谷等非豆科植物转变为能同根瘤菌共生，或具固氮能力，将代替无数个氮肥厂。④增加植物次生代谢产物产率。植物次生代谢产物构成全世界药物原料的 25% ，如治疗疟疾的奎宁、治疗白血病的长春新碱、治疗高血压的东莨菪碱、作为麻醉剂的吗啡等。
⑤运用转基因动物技术，可培育畜牧业新品种。
二、基因工程应用于医药方面
目前，以基因工程药物为主导的基因工程应用产业已成为全球发展最快产业之一，前景广阔。基因工程药物主要包括细胞因子、抗体、疫苗、激素和寡核甘酸药物等。对预防人类肿瘤、心血管疾病、遗传病、糖尿病、包括艾滋病在内的各种传染病、类风湿疾病等有重要作用。我们最为熟悉的干扰素(IFN)就是一类利用基因工程技术研制成的多功能细胞因子，在临床上已用于治疗白血病、乙肝、丙肝、多发性硬化症和类风湿关节炎等多种疾病。 并且应用基因工程研制的艾滋病疫苗已完成中试，并进入临床验证阶段;专门用于治疗肿瘤的“肿瘤基因导弹”也将在不久完成研制，它可有目的地寻找并杀死肿瘤，将使癌症的治愈成为可能。
三、基因工程应用于环保方面
工业发展以及其它人为因素造成的环境污染已远远超出了自然界微生物的净化能力，基因工程技术可提高微生物净化环境的能力。美国利用DNA 重组技术把降解芳烃、萜烃、多环芳烃、脂肪烃的4 种菌体基因链接，转移到某一菌体中构建出可同时降解4 种有机物的“超级细菌”，用之清除石油污染，在数小时内可将水上浮油中的2/3 烃类降解完，而天然菌株需 1 年之久。90 年代后期问世的DNA 改组技术可以创新基因，并赋予表达产物以新的功能，创造出全新的微生物，如可将降解某一污染物的不同细菌的基因通过PCR 技术全部克隆出来，再利用基因重组技术在体外加工重组，最后导入合适的载体，就有可能产生一种或几种具有非凡降解能力的超级菌株，从而大大地提高降解效率。
(一)发展前景
基因工程应用重组DNA 技术培育具有改良性状的粮食作物的工作已初见成效。重组DNA 技术的一个显著特点是，它注往可以使一个生物获得与之固有性状完全无关的新功能，从而引起生物技术学发生革命性的变革，使人们可以在大量扩增的细胞中生产哺乳动物的蛋白质，其意义无疑是相当重大的。将控制这些药物合成的目的基因克隆出来，转移到大肠杆菌或其它生物体内进行有效的表达，于是就可以方便地提取到大量的有用药物。目前在这个领域中已经取得了许多成功的事例，其中最突出的要数重组胰岛素的生产。 重组DNA 技术还有力地促进了医学科学研究的发展。它的影响所及有疾病的临床诊断、遗传病的基因治疗、新型疫苗的研制以及癌症和艾滋病的研究等诸多科学，并且均已取得了相当的成就。
(二)基因工程的利与弊
1.基因工程的利
遗传疾病乃是由于父或母带有错误的基因。基因筛检法可以快速诊断基因密码的错误;基因治疗法则是用基因工程技术来治疗这类疾病。产前基因筛检可以诊断胎儿是否带有遗传疾病，这种筛检法甚至可以诊断试管内受精的胚胎，早至只有两天大，尚在八个细胞阶段的试管胚胎。做法是将其中之一个细胞取出，抽取DNA，侦测其基因是否正常，再决定是否把此胚胎植入母亲的子宫发育。胎儿性别同时也可测知。 基因筛检并不改变人的遗传组成，但基因治疗则会。目前全世界正重视发展永续性农业，希望农业除了具有经济效益，还要生生不息，不破坏生态环境。基因工程正可帮忙解决这类问题。基因工程可以改良农粮作物的营养成分或增强抗病抗虫特性。可以增加畜禽类的生长速率、牛羊的泌乳量、改良肉质及脂肪含量等。
2.基因工程的弊
广泛的基因筛检将会引起一连串的社会问题。虽然基因筛检可帮助医生更早期更有效地治疗病人，但可能妨碍他的未来生活就业。基因工程会产生“杀虫剂”的作物，也可能对大环境有害，它们或许会杀死不可预期的益虫，影响昆虫生态的平衡。转基因食品不同于相同生物来源之传统食品，遗传性状的改变，将可能影响细胞内之蛋白质组成，进而造成成份浓度变化或新的代谢物生成，其结果可能导致有毒物质产生或引起人的过敏症状，甚至有人怀疑基因会在人体内发生转移，造成难以想象的后果。转基因食品潜在危害包括：食物内所产生的新毒素和过敏原;不自然食物所引起其它损害健康的影响;应用在农作物上的化学药品增加水和食物的污染;抗除草剂的杂草会产生;疾病的散播跨越物种障碍;农作物的生物多样化的损失;生态平衡的干扰。
四、结束语
随着社会科技的进步，基因工程的发展将成为必然。尽管它会给我们带来一些危害但是仍然为我们带来了很多好处。不仅为我们提供了新的能源而且促进了各国的经济的发展，所以在我们发展基因工程的同时应该尽力避免一些危害，而让有利的方面尽可能应用。
参考文献：
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[5]王关林.方宏筠.2002.植物基因工程.北京：科学出版社
基因工程学术论文篇二
基因工程蛋白药物发展概况
【摘要】近些年，随着生物技术的发展，基因工程制药产业突飞猛进，本文就一些相关的重要蛋白药物的市场概况和研究进展作一概述。
【关键词】基因工程 蛋白药物 发展概况
中图分类号：R97 文献标识码：B 文章编号：1005-0515(2011)6-255-03
基因工程制药是随着生物技术革命而发展起来的。1980 年，美国通过Bayh-Dole 法案，授予科学家 Herbert Boyer 和 Stanley Cohen 基因克隆专利，这是现代生物制药产业发展的里程碑。1982 年，第一个生物医药产品在美国上市销售，标志着生物制药业从此走入市场[1]。
生物制药业有不同于传统制药业的特点：首先，生物制药具有“靶向治疗”作用;其次，生物制药有利于突破传统医药的专利保护到期等困境;再次，生物制药具有高技术、高投入、高风险、高收益特性;此外，生物制药具有较长的产业链[1]。生物制药业这一系列的特点决定了其在21世纪国民经济中的重要地位，历版中国药典收录的生物药物品种也是逐渐增多[2](图一)。
当前生物制药业的发展趋势在于不断地改进、完善和创新生物技术，在基因工程药物研发投入逐年增加的基础上，我国生物制药的产值及利润增长迅猛， 2006-2008年三年就实现了利润翻番[2](表一)。随着研究的深入，当前生物药的热点逐渐聚焦到通过新技术大量生产一些对医疗有重要意义且成分确定的蛋白上。研究表明，在我国的基因工程药物中，蛋白质类药物超过50%[3]。而这些源自基因工程菌表达的蛋白，如疫苗、激素、诊断工具、细胞因子等在生物医学领域的应用主要包括4个方面：即疾病或感染的预防;临床疾病的治疗;抗体存在的诊断和新疗法的发现。利用基因工程技术(重组DNA技术)生产蛋白主要有三方面的理由：1.需求性，天然蛋白的供应受限制，随需求的不断增加，数量上难以满足，使它得不到广泛应用;2.安全性，一些天然蛋白质的原料可能受到致病性病毒的污染，且难以消除或钝化;3.特异性，来自天然原料的蛋白往往残留污染，会引起诊断试验所不应有的背景[4]。
以下将介绍一些基因工程产物的市场概况和研究发展。
1 促红细胞生成素
是细胞因子的一种，在骨髓造血微环境下促进红细胞的生成。1985年科学家应用基因重组技术，在实验室获得重组人EPO(rhEPO)，1989年安进(Amgen)公司的第一个基因重组药物Epogen获得FDA的批准，适应症为慢性肾功能衰竭导致的贫血、恶性肿瘤或化疗导致的贫血、失血后贫血等[5,6]。
2001年，EPO的全球销售额达21.1亿美元，2002年达26.8亿美元，2003年全世界EPO的年销售额超过50亿美元。创下生物工程药品单个品种之最，是当今最成功的基因工程药物。用过EPO的大多数病人感觉良好，在治疗期间无明显毒副作用或功能失调。重组体CHO细胞可以放大到生产规模以满足对EPO的需求。
2 胰岛素
自1921 年胰岛素被Banting 等人成功提取并应用于临床以来，已经挽救了无数糖尿病患者的生命。仅2000年，胰岛素在全球范围内就大约延长了5100万名I型糖尿病病人的寿命。20世纪80年代初，人胰岛素又成为了商业现实;80 年代末利用基因重组技术成功生物合成人胰岛素，大肠杆菌和酵母都被用作胰岛素表达的寄主细胞[7]。
国内外可工业化生产人胰岛素的企业只有美国的礼来公司、丹麦的诺和诺德公司、法国的安万特公司和中国北京甘李生物技术有限公司等，胰岛素类似物也仅在上述4个国家生产，且每个公司只能生产艮效或速效类似物巾的个品种，主要原因是要达到生物合成人胰岛素产业化的技术难度特别大，若无高精尖的高密度发酵技术、纯化技术和工业化生产经验是无法实现的[8]。
3 疫苗
在人类历史上，曾经出现过多种造成巨大生命和财产所示的疫症，而在预防和消除这些疫症的过程中疫苗发挥了十分关键的作用。所以疫苗被评为人类历史上最重大的发现之一。
疫苗可分为传统疫苗(t raditional vaccine) 和新型疫苗(new generation vaccine)或高技术疫苗( high2tech vaccine)两类,传统疫苗主要包括减毒活疫苗、灭活疫苗和亚单位疫苗,新型疫苗主要是基因工程疫苗。疫苗的作用也从单纯的预防传染病发展到预防或治疗疾病(包括传染病) 以及防、治兼具[2]。
随着科技的发展，对付艾滋病、癌症、肝炎等多种严重威胁人类生命安全的疫苗开发取得巨大进展，这其中也孕育着巨大的商业机会[9]， 2007年全球疫苗销售额就已达到163亿美元，据美林证券公布的一份研究报告显示，全球疫苗市场正以超过13%的符合增长率增长。而我国是疫苗的新兴市场，国内疫苗市场发展潜力巨大，年增长率超过15%。
在以细胞培养为基础的疫苗、抗体药物生产中，Vero细胞、BHK21细胞、CHO细胞和Marc145细胞是最常用的细胞，这些细胞的反应器大规模培养技术支撑着行业的技术水平[4]。建立细胞培养和蛋白表达技术平台，进一步完善生物反应器背景下的疫苗生产支撑技术是当前国际疫苗产业研究的重点。
4 抗体
从功能上划分，抗体可分为治疗性抗体和诊断性抗体;从结构特点上划分，抗体可分为单克隆抗体和多克隆抗体。抗体可有效地治疗各种疾病，比如自身免疫性疾病、心血管病、传染病、癌症和炎症等[10,11]。抗体药物的一大特点在于其较低甚至几乎可以忽略的毒性。另外一个优势是，抗体本身也许既可被当作一种治疗武器，也可被用作传递药物的一种工具。除了全人源化抗体以外，与小分子药物、毒素或放射性有效载荷有关的结合性抗体也已经在理论上显示出了强大的潜力，尤其是在癌症治疗方面[12]。
治疗性抗体是世界销售额最高的一类生物技术药物,2008 年治疗性抗体销售额超过了300 亿美元,占了整个生物制药市场40%。在美国批准的99 种生物技术药物中,抗体类药物就占了30 种;在633 种处于临床研究的生物技术药物中, 有192 种为抗体药物,而在抗癌及自身免疫性疾病的治疗研究中,治疗性抗体占了一半[2]。截止2007年，美国FDA批准上市的抗体药物见表二[13]。
参考文献
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第二章 基因工程制药
第一节 概述
第二节 基因工程药物生产过程
第三节 目的基因的获得
第四节 基因表达
第五节 基因工程菌的生长代谢特点
第六节 基因工程菌的稳定性
第七节 基因工程菌的中试
第八节 基因工程菌的培养
第九节 高密度发酵
第十节 基因工程药物的分离纯化
第十一节 变性蛋白的复性
第十二节 基因工程药物的质量控制
第十三节 基因工程菌药物的制造实例
第一节 概述
基因工程在制药中作用
基因工程药物的主要类别
基因工程生产药物的优点
国内外基因工程药物发展简述
与国外先进水平的差距
基因工程药物的主要类别
1.激素：胰岛素，生长激素
2.免疫性蛋白：单克隆抗体，疫苗
3.细胞因子：干扰素，白细胞介素
4.酶类：尿激酶，超氧化歧化酶
基因工程生产药物的优点
1.收获量大，更有效服务社会。
2.生产效率更高
3.进一步改良药理活性，例：蛋白质工程
4.有利于获得新药：筛选新型化合物
5..？
基因工程 (genetic engineering)：
有意识地把一个生物体中有用的目的基因转入另一个生物体中，使后者获得新的遗传性状或表达所需要的产物。
稀少珍贵的蛋白质药物
1982年，美国食品与药物管理局批准了首例基因工程产品—人胰岛素投放市场——它标志了基因工程产品正式进入到商业化阶段。
人生长激素、表皮生长因子、肿瘤坏死因子、a-干扰素、纤维素酶、抗血友病因子、红细胞生成素、尿激酶原、白细胞介素-2、集落刺激因子、乙肝疫苗等等
畜牧业中的应用
动物疫苗、生长激素等
例：从转基因羊的羊奶中提取出治疗心脏病的药物tPA
种植业中的应用
用携带外源基因的农杆菌Ti质粒转化植物原生质体，使外源DNA与植物染色体DNA整合，通过原生质体的培养分化成愈伤组织，最后发育成具有新性状的完整植株—转基因植物
种植业中的应用
抗化学除草剂基因
转基因西红柿
固氮酶基因
人类DNA
……
环境保护等等
第二+三节
重组DNA技术
1 重组DNA技术是基因工程的核心技术
2 获得需要的目的基因（外源基因）
3 构建重组质粒和基因克隆
4 转化受体细胞和转化子的筛选
5 转化子的分析——Southern杂交
重组DNA技术的重大突破带动了现代生物技术的兴起，并很快产生了许多生命科学的高技术产业。
重组DNA技术，又称为基因或分子克隆技术，是基因工程的核心技术。该技术包括了一系列的分子生物学操作步骤。
1 重组DNA技术是基因工程的核心技术
重组DNA操作一般步骤：
（1）获得目的基因；
（2）与克隆载体连接，形成新的重组DNA分子；
（3）用重组DNA分子转化受体细胞，并能在受体细胞中复制和遗传；
（4）对转化子筛选和鉴定；
（5）对获得外源基因的细胞或生物体通过培养，获得所需的遗传性状或表达出所需要的产物。
（1）构建基因文库，然后从中调用目的基因；
（2）以mRNA为模板，反转录合成互补的DNA片段；
（3）聚合酶链式反应（PCR）扩增目的基因片段
（4）对旧基因的改造
（5）化学合成（短）基因
2 获得目的基因基本方法
细胞内总DNA的提取分离与基因文库的构建
细胞内总DNA的提取分离程序
基因文库的构建
将总DNA包含的基因组各片段分别克隆在质粒或噬菌体载体上，便构成了该生物的基因文库。
反转录人工合成互补DNA
构建基因文库获取目的基因存在的问题—
费时费事
内含子序列
反转录人工合成互补DNA方法的优势——
获取的DNA片段往往是具有特定功能的目的基因
聚合酶链式反应（PCR）
PCR技术就是在体外中通过酶促反应有选择地大量扩增（包括分离）一段目的基因的技术。
加入4种物质：
（1）作为模板的DNA序列；
（2）与被分离的目的基因两条链 各自5’端序列相互补的 DNA引物（20个左右碱基的短DNA单链）；
（3）TaqDNA聚合酶；
（4）dNTP（dATP, dTTP, dGTP和dCTP）。
聚合酶链式反应（PCR）
变性、退火、延伸三步曲
变性：双链DNA解链成为单链DNA
退火：部分引物与模板的单链DNA的特定互补部位相配对和结合
延伸：以目的基因为模板，合成互补的新DNA链
聚合酶链式反应（PCR）
每一轮聚合酶链式反应可使目的基因片段增加一倍
30轮循环可获得—— 230（1.07×109)个基因片段
获得目的基因基本方法（续）
4.改造旧基因——蛋白质工程
5.化学合成（短）基因
基因重组和克隆操作最重要的工具是限制性内切酶、载体和宿主菌。
微量的目的基因必须经过基因克隆获得大量的拷贝后，才能实现进一步的重组、转化和表达等操作。
3 构建重组质粒和基因克隆
限制性内切酶
限制性内切酶是从细菌中分离提纯的核酸内切酶，可以识别并切开核酸序列特定位点——分子手术刀
Arber、Smith和Nathans因为在发现限制性内切酶方面开创性工作而共同获得了1978年诺贝尔奖。
限制性内切酶
已经发现和鉴定了200多种
EcoRI特异识别GAATTC及其互补碱基组成的双链片段
粘性末端
T4连接酶
载体
载体是运送目的基因片段进入宿主细胞的工具，目前最常用的载体包括细菌质粒、l噬菌体、cosmid质粒等。
质粒是细菌细胞中自然存在于染色体外可以自主复制的一段环状DNA分子。进入到宿主细胞中的一个质粒可以大量增加其拷贝数。
a．该质粒比较小，可以插入一段较长的DNA片段。
b．进入宿主细菌细胞后，pUC18在每个细胞中可复制形成大约500个拷贝。
c．在pUC18中有一小段人为设计和插入的具有多种限制性酶切位点的序列，即多克隆位点
细菌质粒pUC18
pUC118质粒的多克隆位点整合在lacZ基因中，该位点如果没有插入外源目的基因，lacZ基因便可表达出半乳糖苷酶，如果平板培养基中含有IPTG和X-gal，X-gal便会被半乳糖苷酶水解成兰色，大肠杆菌形成蓝色克隆。
在多克隆位点插入外源目的基因，破坏了lacZ基因的结构，大肠杆菌形成白色的克隆
d．利用lacZ基因的插入失活筛选重组质粒
e．pUC18还携带了氨卞青霉素抗性基因，可筛选重组质粒。
lactose(4-D-glucose--galactopyranoside) and allolactose
以大肠杆菌为宿主菌进行基因的克隆
将目的基因克隆到大肠杆菌细胞中的操作步骤：
a．获得目的基因和质粒载体；
b．形成重组质粒；
c．制备感受态细胞，用重组质粒转化大肠杆菌细胞；
d．培养大肠杆菌，让重组质粒及外源目的基因形成大量拷贝；
e．筛选含重组质粒的大肠杆菌细胞，进行检查或鉴定。
一般克隆基因的检查和鉴定方法
琼脂糖凝胶电泳分离鉴定大小不等的酶解片段：
磷酸基团带负电荷
酶解片段向阳极移动
电场驱动力和凝胶阻力
——不同迁移率
分子量标准参照物
酶切和电泳方法
32P标记的DNA分子探针
杂交
放射自显影法
DNA杂交直接鉴定
基因克隆获得大量目的基因后，就要使其在合适的宿主细胞中表达，产生需要的基因表达产物或使宿主生物具备所需的性状，同时目的基因还能在宿主细胞中稳定遗传。这一过程就是遗传转化。
若需要让克隆的基因表达和产生大量编码蛋白，可对转化的大肠杆菌进行培养使目的基因大量表达和积累。对表达产物分离纯化便可获得想要的产品。
通过DNA体外重组技术构建的重组质粒还可以直接用以转化蓝藻等原核生物或其他一些原生生物
4 转化受体细胞和转化子的筛选
遗传转化常用的方法
载体法转化——农杆菌介导法
基因的直接转移
（1）高压电脉冲电激穿孔
（2）基因枪法
（3）微注射法
纪念发明者Edward Southern
（1）提取总DNA
（2）酶解
（3）电泳
（4）转移到滤膜
（5）变性解链
（6）DNA探针及杂交
（7）洗脱
（8）放射自显影
（9）比较分析
5 转化子的分析——Southern杂交
Southern杂交分析示例
A. DNA体外重组实验
B. 抗生素筛选转化子细胞
C. 培养突变株细胞
D. Southern杂交实验结果显示，外源目的基因已经转入突变株细胞中
1973年，由美国斯坦福大学教授Cohn和美国加州大学教授Boyer带领各自的研究组几乎同时分别完成了DNA体外重组，一举打开了基因工程学大门。
第四节 基因表达
宿主细胞的选择
大肠杆菌中的基因表达
酵母中的基因表达
动物细胞中的基因表达
一、表达宿主菌
宿主细胞的必备条件：7要点
基因表达宿主菌可分为2大类别
常见的宿主菌
1. 原核细胞：3种
2. 真菌：2种
以上各宿主的特点是什么？
二、大肠杆菌中的外源基因表达
1. 真核基因在大肠杆菌表达载体的6个必备性质
2. 2个表达载体——pBV220 & pET system
3. 影响目的基因表达的5大因素
4. 真核基因在大肠杆菌的3种表达形式
E.coli 表达载体的6个必备性质
1.独立的复制子
2.多克隆位点
3.强启动子
4.强终止子
5.阻遏子
6.Shine-Delgarno sequence & AUG
影响目的基因在E.coli表达的5大因素
1.基因的剂量
2.表达效率
3.表达产物的稳定性:
a 转录的强度，b 翻译效率（核糖体结合，SD序列，condon bias）
4.宿主E.coli的代谢负荷
5.工程菌的培养条件
真核基因在 E.coli 3种表达形式
1.融合蛋白
2.分泌型表达
3.普通表达
三、外源基因在酿酒酵母中的表达
1.载体：
4大类，YEp, YRp, YCp, YIp
克隆载体与穿梭载体
表达载体：普通表达载体和精确表达载体。
2.影响目的基因在酵母表达的因素
1.外源基因的剂量
2.外源基因的表达效率
①启动子的来源
②终止子的有效性
③分泌信号的效率
3.外源蛋白质的糖基化
4.宿主菌株的影响
第五节 基因工程菌株的生长代谢
菌体生长与能量的关系
关键词：供氧/能量/副产物/菌体生长
菌体生长与前提供应的关系
关键词：前提物/
基因工程菌株的不稳定性
菌株的稳定性与质粒的稳定性
提高质粒稳定性的6种方法
第六节 基因工程菌株的不稳定性
第七节 基因工程菌株中试
中试的目的
中试的流程
第八节 基因工程菌株的培养
1. 基因工程菌株的培养（发酵）方式
基因工程菌株的发酵工艺的七要素
基因工程菌株的发酵设备
第九节 高密度发酵
高密度：概念与作用
影响高密度发酵的因素
如何达到高密度发酵
建立分离纯化工艺的必要性
分离纯化的基本步骤
分离纯化的技术
1. 如何选择合适的分离纯化工艺
2. 细胞破碎和固液分离
3. 目标产物的分离纯化
选择分离纯化工艺的依据
1. 根据产物的表达形式
2. 根据分离单元之间的衔接
3. 根据分离纯化工艺的基本要求
第十节 基因工程药物的分离纯化
第十一节 变性蛋白的复性
包含体及其形成原因
包含体的分解和溶解
包含体复性的方法
原材料的质量控制
培养过程中的质量控制
纯化工艺过程中的质量控制
目标产品的质量控制
1.产品的鉴别
2.纯度分析
3.生物活性测定
4.稳定性
5.产品的一致性
产品的保存
第十二节 基因工程药物的质量控制
干扰素---人的IFNα2b的制造
人粒细胞集落刺激因子
人白细胞介素-2
第十三节 基因工程药物制造实例
