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DNA重组及基因工程技术的应用现状
吴娜呼和浩特职业学院生物化学工程学院
摘要:基因工程又称遗传工程，是生物工程的主导技术。

DNA重组技术或分子克隆是基因工程的核心。

分子生物学研究中发现的许多核酸酶类都可用作基因工程的工具。

其中能识别特定的回文序列并切割DNA双链的Ⅱ类限制性核酸内切酶在DNA重组技术中被广泛应用。

关键词:遗传信息基因工程药物转基因动物植物基因诊断与治疗
作为分子生物学发展的重要组成部分，DNA重组及基因工程技术给生命科学带来了革命性变化，促进着生命科学各学科研究和应用的进步，对推动医学各领域的发展同样起着重要的作用。

1对人类遗传信息的认识
遗传信息决定生物的形态和特征，是生物生存之本。

估计人类的基因组DNA约有
4×109bp，含有约5-10万个基因，但至今人类对自己赖以生存繁衍的这个庞大的遗传信息库还知之甚少，目前已经知道的人基因只占估计数的百分之几，已搞清楚其表达调控者更寥寥无几，对占基因组80-90%不为蛋白质编码序列的认识更少，因而实际上我们现在对自己生存的基础和实质只有很表面的肤浅认识，设想如果人类掌握了自身全部遗传信息的结构、功能、表达和调控，无疑将能够深刻认识人的生长、发育、生存、繁衍的整个生老病死历程，将能对疾病的诊断、治疗和预防提出极有效的措施，将能真正掌握自己生存和发展的命运。

DNA重组技术的出现和发展，就使人们有可能去深入探索这个重大的课题。

1985年提出的人基因组研究计划很快得到世界科学的响应，这个研究计划的目标是要阐明人类遗传信息的组成和表达，是迄今全球性生物学、医学领域最引人注目的巨大研究工程。

DNA重组是完成这个任务的主要手段，其中包括大片段DNA克隆、DNA的大尺度分析、全自动DNA 序列测定，基因组信息数据库的建立等新思维和新技术的不断出现和发展，再加上大规模引入其它领域先进的科学技术，原预定21世纪头10年绘制出完整的人类染色体基因定位图、测定出人类基因组全部DNA序列，有望按期或提前完成。

当然在这基础上要搞清楚全部人类基因的功能、各基因间的关系，基因表达调控、人类遗传信息的多样性等还要经历更长期和更艰苦的努力。

但DNA重组技术促进了分子生物学迅速发展，给人类探索自身生命的奥秘展示了光明的前景。

2 基因工程药物与疫苗
2.1 基因工程疫菌
乙型肝炎是常见的传染病，过去从病人血液中分离乙肝病毒的表面抗原作为疫苗，来源有限，价格昂贵，有潜在交叉感染的危险。

现在克隆得病毒编码的HbsAg基因，使其表达获得大量HbsAg用作疫苗1。

1986年美国正式批准基因工程乙肝疫苗投放市场，我国的科学工作者也克隆得在我国流行常见乙肝病毒亚型的HbsAg基因，研制得适用于我国乙肝基因工程疫苗，并已生产和使用。

近期可能投放市场的还有甲型肝炎、巨细胞病毒、流行性出血
热、轮状病毒、细菌性腹泻等基因工程疫苗。

我军事医学科学院研制的仔畜腹泻基因工程疫苗，使仔畜免遭大肠杆菌腹泻之害，保护率达90%以上，为我国的肉食供应做出了贡献。

2.2 基因工程肽类药物
由免疫细胞和其它细胞分泌的细胞因子是具有很高活动性的肽类分子，在调节细胞生长分化、调节免疫功能、参与炎症反应和创伤修复中起重要作用，其中许多很有应用价值，但其生成量极微，难以提取获得，基因工程则可克隆其基因，使之表达获得大量产物供用。

传统的肽类激素，血液中的微量活性成分、酶类同样可用基因工程手段获得的基因工程多肽药物。

3 转基因动物和植物
克隆的基因不仅导入细菌和培养的细胞，而且能转入动植物体内、改变其遗传特性。

转基因动物就是指在其基因组内稳定地整合有外源基因、并能遗传给后代的动物。

1979年Mintz 等将SV40病毒NDA导入小鼠早期胚胎的囊胚腔，第一次得到载有人工导入外源基因的嵌合体小鼠。

1982年Palmiter等将克隆的生长激素基因用显微注射的方法直接导入小鼠受精卵细胞核内，所得转基因的小鼠的肝、肌、心等组织都能产生生长激素，小鼠比原个体大几倍，称为“巨鼠”，使人们意识到转基因技术的巨大潜力及其在遗传育种方面的划时代意义，除受精卵外，从胚胎中分离的多潜能干细胞也能接受外源基因发育成个体，外源基因的导入还可以采取逆转录病毒载体感染等方法。

目前已经得到的转基因动物除鼠外还有转基因兔、羊、猪等。

近年来转基因动物技术又有新的发展。

ES细胞导入与目的基因同源的序列，则在体内可以经同源重组使用的基因发生突变，这样成长起来的动物有目的基因的缺陷，这种技术称为基因打靶。

用基因打靶可以在整体水平上研究基因的功能，并能制造出遗传缺陷的疾病模型。

用转基因动物还能获得治疗人类疾病的重要的蛋白质。

例如导入了凝血因子Ⅸ基因的转基因绵羊分泌的乳汁中含有丰富的凝血因子Ⅸ，能在效地用于血友病的治疗。

转基因植物在育种上也获得成绩。

1994年比普遍西红柿保鲜时间更长的转基因西红柿投放市场，1996年转基因玉米、转基因大豆相继投入商品生产。

美国最早研制得抗虫棉花，我国科学家将自己发展的蛋白酶抑制剂基因转入棉花获得抗棉铃虫的棉桦株。

到1996年全世界已有250万公顷土地种植转基因植物。

与按传统孟德尔遗传规律育种比较，转基因技术显出其优越和更大的潜力，提高光合作用、扩大固氮能力、提高营养价值、抗虫、抗病、抗旱等转基因植物都在研究中。

将人的基因转入植物还可能获得医学上的治疗用途的药物，例如将人抗体基因转入烟草，从烟叶中就能提取得人的抗体蛋白。

4 基因诊断与基因治疗
基因克隆和基因分析的手段得到与人类疾病有关的基因异常变化、以及致病微生物基因结构方面的知识，就可能用检测和分析基因的方法去诊断疾病。

对与疾病相关的基因及其调控了解，就有可能导入外源目的基因去纠正基因缺陷或改变基因表达调控以期达到治疗疾病的目的2。

这些都是分子生物学进展在医学上重要的应用。

DNA重组技术和基因工程使人类进入了能动改造的生物界的新纪元，使医学发展到分子医学的新阶段。

但由于人类对生物基因组的结构、基因表达调控等认识还很有限，因而分子生物学的成果在医学上的应用还处在初级阶段。

新的基因工程药物虽然不断涌现，但已应用的还是少数，而且由于对基因产物的整体效应等研究还不够充分，即使已批准投入市场的基因工程药物，有的疗效还不很理想。

基因诊断应用的范围尚有待扩大，基因治疗理想成功的例子还不多。

转基因的工作还由于基因导入后在基因组上的定位整合等知识和技术尚不成熟，因而现在转基因的工作还很盲目、成功率还很低。

这些都有待于进行许多扎实的基础研究，了解更多分子遗传学方面规律，并改进和创建新的技术，才能得到提高。

然而探索着生命本质的分子生物学已经指出了光明的前程，随着科学的进步，肯定将逐步实现能按人们的意志去获得理想的结果，可以说“前途光明灿烂，道路曲折而遥远”。

参考文献
[1].郎江红郎江南欧阳南,基因药物的临床应用展望,中国药师[J],2003
[2]. 俞志敏史美甫，对药源性5-羟色胺综合征的认识和处理，中国药师[J],2003。