生物技术与安全

从基因到药

在21世纪的第一年，科学家们完成了人类基因的测序。这一成就对生物技术产业发展影响将是难以估量的。在探索人类基因的奥秘过程，发现一些新的药物，成为生物技术关注的热点。

2001年5月，FDA批准诺华公司开发的Gleevec上市，这是一种治疗慢性白血病的良药。这是依据癌细胞活动机理而设计开发的第一种抗癌新药。传统抗癌药在治疗过程中，同时会影响到正常细胞，对病人产生很大的副作用，而Gleevec仅杀灭基因变异的癌细胞。最新研究表明，Gleevec对血液癌症和肿瘤都有效，它可能成为一种广谱的抗癌新药。

治疗癌症的另外一类生物技术药是单克隆抗体。这类抗体的目标是与癌细胞有关一些特定分子。自1980年以来，单克隆抗体魔术般的效果引起众多医药公司的关注。经过十多年的研究，单克隆抗体作为抗癌新药初步得以实现。目前，很多药厂正在开发单克隆抗体，其应用从抗癌扩展到其它疾病治疗方面，到2000年，FDA批准了9个单克隆抗体，另外60多个产品正在进行临床试验。

在抗癌方面，单克隆抗体的作用如同人体自身免疫系统，但大多数情况下，人体自身免疫系统不会将癌细胞作为有害细胞而进行阻止，使癌细胞在体内繁殖，危害人体生命。

单克隆抗体的作用是瞄准癌细胞，将癌细胞消灭或启动体内免疫系统对癌细胞进行攻击。单克隆抗体也可成为一种“聪明炸弹”，携带放射性或化学介质，选择癌细胞进行攻击。

1997年FDA批准第一个单克隆抗体Rituxin，用于治疗非何杰金氏淋巴癌，199 8年另一种单克隆抗体Herceptin上市，用于治疗乳腺癌。

Herceptin由美国基因技术公司研制，该公司成立于1976年，是最早成立的生物制药公司。美国基因技术公司是全球十大生物技术公司之一，有十个基于蛋白质的生物医药产品上市，正在开发的产品有20多个，主要是癌症、心血管和免疫系统疾病的治疗药。该公司有从业人员5000多人。人类基因公司成立于1992年，是生物技术产业领域首家开发人类基因的公司。该公司首先研究探索人类基因与疾病的关系，目标是发现与疾病有关的基因，开发相关的治疗药物。该公司现有8个产品正在进行临床试验。

其它的生物医药产品有基因治疗法、干细胞和疫苗等。随着人们对人体生物学认识的进一步深入，药物发现变得更加复杂。生物技术和制药业不得不依靠更先进、复杂的工具来开发新药。历史上，Agilent一直是医药测试设备的主要生产厂，该公司与世界十大制药公司有着十分密切的商业往来。今天，Agilent也能提供新的科学仪器，用于疾病诊断和新药研究。

工业与环境生物技术

生物技术应用于工业制造和环境管理，是为了推动工业的可持续发展，1998年，经济合作与发展组织认为生物技术将对工业的持续发展起着十分关键的作用，鼓励其成员国支持工业和环境生物技术的研究。

微生物被认为是天然的化学工厂。它们正取代工业催化剂而用于化学品的制造。例如，酶制剂能取代洗涤剂中的磷和皮革鞣制过程中的硫化物。在造纸过程中，酶制剂可以减少氯化物在纸浆漂白过程中的用量。微生物在工业生产过程中的应用，使工业生产变得清洁、高效，具有可持续性。

酶也可以作为生物催化剂将生物质转化为能源、乙醇等。更诱人的是，通过生物酶，玉米秸秆可以转化为可降解的塑料，用于食品包装等。

基因学和蛋白质学在工业生物技术中的应用，不仅仅在于发现微生物酶的特性，而且可以通过目标的变异，使微生物产生各种用途的新型酶制剂。

科学家预测10至20年后，生物技术在工业中的应用将与其在人类健康中的应用变得同等重要。

生物技术的其它应用

目前生物技术除主要在人类健康、农业、工业与环境中应用外，在其它领域也有一些应用。

现在开发畜牧医用产品的生物公司越来越多，美国每年用于动物健康的产品市场约40亿美元，美国农业部批准的动物用生物制品约100种，主要是防止动物传染病和常见病的疫苗和治疗药。

生物技术也应用于珍稀野生动物的保护，通过DNA识别来鉴别动物的种类，跟踪其活动地域等。

海洋生物技术的应用使受过度捕捞而濒临灭绝的海洋生物的生存得到发展。同时又给人类从丰富的海洋生物资源汇总发现新药提供了途径。例如海螺中的一种毒素是有效的止痛药，海绵可以用作抗感染等。

生物技术应用于太空发展，可以为宇航员构建长期太空探险所需的生命支持环境。另外，生物技术也用于人类考古和犯罪调查，通过DNA分析可以研究人类种群的进化史。DNA技术应用于犯罪案件调查可以帮助执法人员确认罪犯。

生物反恐

美国9?11恐怖事件和随后的炭疽菌案件，使大部分美国人感到，今后的生物恐怖事件可能发生，对生物恐怖事件的防卫必须予以重视。

过去，几家美国生物技术公司曾与官方合作，提出生物武器的防卫战略，但大多数试验仅是模拟。在9?11事件以前，美国卫生部用于生物防恐的研究经费为5000万美元。但9?11事件以后，该预算大大增加。今年6月通过的一项生物反恐法案，拨款45亿美元用于美国本土安全部的生物反恐。专家们预测，生物反恐将成为国防的新领域，美国将利用生物技术防卫各种可能的生物恐怖袭击。生物反恐将与公共健康系统、传统国防工业、生物技术和制药业紧密关联。9?11事件后，美国迅速开发了针对炭疽和天花的疫苗。大约有24家美国生物技术公司正参与其它疫苗和药品研

究与开发，美国政府拟支付6．4亿美元用于存积有关的疾病疫苗，以防止各种可能的生物恐怖事件。例如，新型抗菌素和抗病毒处理剂正在研制，以用于对付已是抗病性的病原体。一家公司正在研究利用单克隆抗体清除血液中的毒素。其它研制中的产品包括专用酶制剂，用于修复被有意污染的环境、快速大气监测仪、传染物诊断试剂、新的药物运送系统等

1、生物技术在工业方面的应用

食品方面

首先，生物技术被用来提高生产效率，从而提高食品产量。

其次，生物技术可以提高食品质量。例如，以淀粉为原料采用固定化酶(或含酶菌体)生产高果糖浆来代替蔗糖，这是食糖工业的一场革命。

第三，生物技术还用于开拓食品种类。利用生物技术生产单细胞蛋白为解决蛋白质缺乏问题提供了一条可行之路。目前，全世界单细胞蛋白的产量已经超过3000万吨，质量也有了重大突破，从主要用作饲料发展到走上人们的餐桌。

材料方面

通过生物技术构建新型生物材料，是现代新材料发展的重要途径之一。

首先，生物技术使一些废弃的生物材料变废为宝。例如，利用生物技术可以从虾、蟹等甲壳类动物的甲壳中获取甲壳素。甲壳素是制造手术缝合线的极好材料，它柔软，可加速伤口愈合，还可被人体吸收而免于拆线。

其次，生物技术为大规模生产一些稀缺生物材料提供了可能。例如，蜘蛛丝是一种特殊的蛋白质，其强度大，可塑性高，可用于生产防弹背心、降落伞等用品。利用生物技术可以生产蛛丝蛋白，得到与蜘蛛丝媲美的纤维。

第三，利用生物技术可开发出新的材料类型。例如，一些微生物能产出可降解的生物塑料，避免了“白色污染”。

能源方面

生物技术一方面能提高不可再生能源的开采率，另一方面能开发更多可再生能源。

首先，生物技术提高了石油开采的效率。

其次，生物技术为新能源的利用开辟了道路。

2、生物技术在农业方面的应用

现代生物技术越来越多地运用于农业中，使农业经济达到高产、高质、高效的目的。

农作物和花卉生产

生物技术应用于农作物和花卉生产的目标，主要是提高产量、改良品质和获得抗逆植物。

首先，生物技术既能提高作物产量，还能快速繁殖。