基因工程与医药创新

基因工程与医药创新

姓名：叶炜学号：091340226

自上世纪40-50年代间相继发现青霉素等系列抗生素，甾体激素和维生素等生物合成药物已形成了生物医药新领域。由于它们卓越的疗效和巨大的经济效益，兴起了现代新生物技术的大发展，特别是70年代基因的发现，重组DNA的获得成功，震动了医学、农业、畜牧业等整个生命学科，开创了人为的控制生命和育种新领域――基因工程，在生命学科总领域中成为最活跃，进展最快的学科。到80年代，已有以基因工程合成首个人体活性蛋白的多肽重组胰岛素，并很快地投向市场应用。自1993年以来至今仅十年内，仅以美国、日本和中国三个国家为例，已研制成功约300多项新的基因工程药物，发展之神速不仅为医药开发空前未有，在整个科学发展史上来说也是罕见的。人类基因组蕴藏有人类生、老、病、死的遗传密码；破译这些信息将为诊断各种疾病，研制新药和新的有效疗法带来一场大革命，破译人类遗传密码和掌握基因重组不亚于人类登上月球的“阿波罗计划”。

基因工程的诞生和发展都紧密结合着医药的发展。使人们寻找新药不再局限于自然界的矿物，动植物和实验室中化学合成。在研究应用人体自身内部生理，生化系统和防御系统中所产生的活性蛋白多肽，激素和抗体来治疗；这类自身产生的活性物质作为药物，它的正对性，专一性和疗效都必然绝对优越于来自外界的药物。临床上的诊断和治疗也不再困限于从体外所表达指标（例如量体温和血压等）和各种仪器透视和测示数据来间接分析进行诊断而是直接采用产生病因根本原因的基因突变或缺损情况来进行正确诊断和直接治疗。

由于基因密码的揭破，基因重组不再要受种族间鸿沟性阻隔，各种重组基因工程菌，转基因动物和植物及基因治疗等相继问世，并如雨后春笋一样蓬勃发展。几百种人活性蛋白多肽药物及细胞因子等基因工程生产的药物络续投入市场，各种基因治疗方法也将续研究成功进入临床应用。

Ⅰ、研制重组人活性蛋白多肽及细胞因子药物

人活性蛋白多肽和细胞因子是人体内各类激素和防御系统所产生的各种生物活性物质。它们的功能是调控整个人体正常生理、生化、生长发育，各种组织新陈代谢及防止感染疾病；平日含量甚微，因需要身体随时合成增加含量；缺乏时产生各种疾病，例如胰岛素缺乏发生糖尿病；由于这类活性蛋白多肽和细胞因子居有高度生物活性，分子量很大，立体结构异常复杂，体外难以人工合成。所以过去糖尿病患者只能服用从牛、猪体中提取的胰岛素来治疗；但牛、猪胰岛素结构上与人胰岛素有差别，如与猪胰岛素B链第30个基酸残基不同，长期

服用会引起肾和眼的疾病，故必需要用基因工程方法获得重组人胰岛素进行治疗。人体内自身各类疾病和免疫性疾病应该都能被这类人重组活性蛋白多肽和细胞因子药物所治愈，因此自重组人胰岛素研制成功以后掀起了人们对应用基因工程研制重组人活性蛋多肽和细胞因子类药物研制的热潮，相隔短短二十年不到研制成功并投产的有40多种，批准进入临床Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ不同期临床试用多到300多种，必然成为新世纪工业生产和临床应用的热点。

Ⅱ、转基因动、植物将成为21世纪重要生物医药生产体系之一

通过基因工程一系列生物技术将外源基因导入动植物合适器官，使该器官合成生物药物，其产品价廉，和使用安全方便，并生产环境污染少等优点。

1、应用基因动物生产活性蛋白多肽和细胞因子药物。

选择哺乳动物的乳房生产活性蛋白多肽和细胞因子药物是最合适，因为可以将外源基因导入快速分裂的乳腺肌上皮细胞，作为转基因载体的体细胞来进行合成和分泌。目前应用转基同大动物生产活性蛋白多肽药物已有多种；例如抗凝血酶Ⅲ、磷脂蛋白、长效TPA。

2、应用转基因植物生产活性蛋白多肽和细胞因子类药物

随着植物基因表达调控的深入研究，可将外源基因转入植物，诞生了转基因植物。应用转基因植物生产活性蛋白多肽和细胞因子药物比转基因动物生产有许多优点：（1）培养条件使植物易于成活，有利于遗传；（2）转化植物株系的种子易于贮存，有利于重组蛋白的生产和运输。（3）用动物细胞生产重组蛋白可能传染动物病毒，对人类有潜在危险，而植物病毒不感染人类，比较安全。

3、应用转基因植物生产基因工程疫苗

应用转基因植物生产口服疫苗具有许多优点：（1）疫苗抗原基因转入可食用的植物后，可供直接服用或饲喂动物，生产成本显著降低；（2）比传统免疫途径更有效，因为植物细胞中的疫苗抗原通过胃内的酸性环境时可受到细胞壁的保护，直接到达肠内粘膜诱导位，刺激粘膜和全身免疫反应，大大提高有效性；（3）比传统的免疫途径更安全，不需要注射器之类的设备，可以避免因使用了消毒不完善的注射器反而使通过血液传染的疾病如艾滋病和乙肝等流行病获得大而积传布。（4）易储存和分发，不需要冷藏设备。

目前已有许多种口服疫苗在转基因植物中表达成功并且在动物和人试验中获得了满意的结果，例如乙肝病毒疫苗，霍乱弧菌疫苗，肺结核疫苗等。

Ⅲ、应用基因工程菌改进目前生物医药的生产工艺带来重大经济效益。

应用基因工程菌改进发酵工艺是多方面的，其中效益最大的是应用基因克隆技术把前后二步发酵菌中的有关基因克隆到一个发酵菌中能使几步生产工艺缩短为一步，节省大量原

材料、人力、设备，缩短了生产周期使生产得益成倍增长。

Ⅳ、基因工程在医学临床上的创新

基因工程在医学临床上应用诞生基因诊断和基因治疗。它们替人类能及时，有效治疗恶性肿瘤和心血管等重大疾病和防治肝炎，艾滋病大规模流行带来希望。

1、基因诊断

基因诊断是上世纪70年代末迅速发展一项诊断技术，不仅及时推广应用于临床，并且也很快的被公安部门采用来侦破刑事案件。基因诊断是利用DNA分子杂交和PCR等分子学技术直接探查人体基因组DNA存在的缺损或基因表达产物的异常以及患病毒、细菌、寄生虫，真菌等感梁性疾病时病原体的基因组织或其基因的表达产物作出迅速正确诊断；并取量相微。病毒，细菌等原体得入人体内后需要潜伏一定时间才能出现显示症状，因此采用通常形态学，生化学或血清方法诊断很难及时诊断出来，往往延迟了有效的治疗时间；只有基因诊断技术才能做到病原体尚没有出现症状前就能作出准确的诊断。应用分子杂交和PCR 等基因测定技术检查输血用的血源及各种生物细胞制剂时可以灵敏地检出携带病毒的细胞，这是对药检部向检查输血用的血源及临床用的生物制品的可靠保障；这对当前防止艾滋病和肝炎等重大传染病的流行非常重要。

2、基因治疗

人类疾病可分为自身遗传性疾病和获得性疾病；自身遗传性疾病可分为单基因遗传性疾病，（例如糖尿病）和多基因遗传性疾病，（例如恶性肿瘤，心血管系统疾病和免疫性疾病等）。单基因疾病是某个基因的突变或缺损。多基因遗传性疾病往往是积累性，多因素、多步骤DNA的损失或突变产生的，例如恶性肿瘤。

基因治疗是基因转移的基础，将外源基因导人体内达到治疗目的的一种治疗方法。

目前基因治疗的方式可分为下列几种：

（1）基因补偿：基因补偿是把有正常功能的基因转入靶细胞，以补偿由于相应内源基因的缺失或突变失活所引起的某一活性蛋白缺失。

（2）基因纠正或基因置换：基因纠正是切除原异常基因，以外源正常基因固取而代之。

（3）代偿性基因置换：代偿性基因置换是通过外源的基因固导入，使正常基因表达水平超过原有异常基因表达水平，起到补偿作用。

（4）基因修饰：基因修饰指特异地修饰变异基因序列而不附加住外源基因。

（5）反义策略：反义策略是通过反义技术阻断变异基因为表达。