基因工程在医学上的应用和发展现状 问题

基因工程在医学上的应用和发展现状问题

【摘要】基因工程在诊病、制药、病毒疫苗、治疗疾病中发挥了巨大作用，它在医学上的广泛应用已经成为人们关注的点。人们期待着基因工程能给人类带来财富、健康和幸福。随着社会的发展，时代的进步，医学已经进入了一个飞速发展的阶段。随着人们生活水平的日益提高，随之而来的便是各种疾病。新的药物层出不穷，在医学历史上掀起一阵又一阵的波澜。近年来，尤以基因工程，蛋白质工程，胚胎细胞工程，动、植物细胞工程备受科学家青睐。其中最为基本的就是基因工程。那么，究竟什么是基因工程呢?

关键词：基因工程基因治疗基因诊断疫苗

1基因工程

基因工程是按着人们的科研或生产需要，在分子水平上，用人工方法提取或合成不同生物的遗传物质，在体外切剖，拼接形成重组DNA，然后将重组DNA与载体的遗传物质重新组合，再将其引入到没有该DNA片段的受体细胞中，进行复制和表达，生产出符合人类需要的产品或创造出生物的新性状，并使之稳定地遗传给下一代。按目的基因的克隆和表达系统，分为原核生物基因工程、酵母基因工程、植物基因工程和动物基因工程。基因工程具有广泛的应用价值，为工农业生产和医药卫生事业开辟了新的应用途径，也为遗传病的诊断和治疗提供了有效方法。基因工程还可应用于基因的结构、功能与作用机制的研究，有助于生命起源和生物进化等重大问题的探讨。基因工程是最为复杂的科学技术之一。

基因工程的基本程序简单可分为以下几个步骤：1．对目的基因的提取；2．对基因表达载体的构建；3．将目的基因导入受体细胞；4．受体细胞导入的检验。

2基因工程在医学上的发展和影响

目前，通过重组DNA产生的工程菌已大量高效地合成出许多人体中的活性多肤，为人体战胜多种疑难疾病提供了有力的武器，也是国际医药工业发展的新的增长点。

重组DNA技术的发展使得设计新的无毒副作用的疫苗成为可能。并已取得了突破性进展。目前，正在开发研制的疫苗种类繁多，成为控制疾病的有效手段。

蛋白质工程是指根据蛋白质的立体结构，采用基因工程等各种手段，根据人们的意愿对天然蛋白质进行修饰改造，使之在多种性能方面优于天然蛋白质。在医学方面，可望通过某些单克隆抗体免疫球蛋白与毒素队融合，来制造“生物导弹”药物，用以攻克肿瘤及其他疾病的治疗等。转基因动物已进入实用阶段，把人的基因或其他外源基因导入动物的技术已经成熟，一种用途是建造新的动物模型，另一种用途是使转基因动物成为一种生物反应器，将有医学价值的活性蛋白基因导人易于繁殖的家畜或家禽受精卵中，在长成的转基因动物体液或血液中收获基因产物。人类基因组计划和恶性肿瘤的防治从1991年开始的人类基因组计划，是人类科学史。上最重大的科学项目之一，是当今生物学，医学领域内一项最为引人注目的系统工具

3基因工程在医学上的应用

基因工程制药开创了制药工业的新纪元，解决了过去不能生产或者不能经济生产的药物问题。现在，人类已经可以按照需要，通过基因工程生产出大量廉价优质的新药物和诊断试剂，取得了巨大的经济效益和社会效益。

3.1基因工程药物基因工程药物包括基因工程治疗药物，

基因工程抗体和疫苗，基因工程诊断试剂等。

3.1．1重组蛋白质或多肽类药物：目前已上市和正在进行研究的主要为细胞因子药物、蛋白质激素、溶血栓药物、可溶性受体及粘附分子等。在治疗癌症、免疫性疾病、心血管疾病、抗病毒、血液病等方面发挥重大作用。重组人粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM—CSF)作用于造血祖细胞，促进其增殖和分化，其重要作用是刺激粒、单核巨噬细胞成熟，促进成熟细胞向外周血释放，并能促进巨噬细胞及噬酸性细胞的多种功能、重组人粒细胞集落刺激因子(rhG．CSF)在骨髓移植时促进中性粒细胞数的增加。治疗肿瘤化疗引起的中性粒细胞减少症。干细胞因子(SCF)，是原癌基因c．kit表达产物的配体，主要由骨髓基质细胞产生，体内存在分泌型和跨膜型两种形式。有活性的干细胞因子为同源二聚体，可刺激干细胞分化为不同谱系血细胞，并刺激肥大细胞增殖。肿瘤坏死因子(TNF)是人体内对肿瘤有直接杀伤作用的一种细胞因子，可使瘤体缩小或消失，对多种肿瘤的中晚期患者有一定治疗作用。自细胞介素(IL)是非常重要的细胞因子家族。现在得到承认的成员已达35个；它们在免疫细胞的成熟、活化、增殖和免疫调节等一系列过程中均发挥重要作用，如：IL．1、IL一2、IL一6、IL．11、L 一22等。干扰素(IFN)根据产生细胞不同可分为a干扰素、8干扰素和干扰素三类。是一种广谱抗病毒剂。并不直接杀伤或抑制病毒，而主要通过细胞表面受体作用使细胞产生抗病毒蛋白，从而抑制乙肝病毒的复制；同时还可增强自然杀伤细胞(NK细胞)、巨噬细胞和T淋巴细胞的活力，从而起到免疫调节作用，它们在同种细胞上具有广谱的抗病毒、影响细胞生长，以及分化、调节免疫功能等多种生物活性(见表3)

表3 主要的重组蛋白质和多肽类药物

3.1．2 核酸类药物心：包括DNA药物、反义RNA、RNAi药物、核酶等。通过基因工程方法制备的药物通常是与天然蛋白质具有相同结构和活性的重组蛋白或多肽。随着现代生物技术的研究深入，反义技术、蛋白质工程、糖工程基因工程制药中的广泛应用而产生。这类产品多为人工设计，在生理活性、血液中稳定性、耐热性及耐蛋白酶影响等方面性能优于天然型蛋白质。反义技术是根据碱基互补原理，用人工合成

或生物体合成的特定互补的DNA或RNA片断(或其化学修饰产物)抑制或封闭基因表

达的技术。反义药物治疗的目的是阻止有害蛋白质的产生，其本身是核酸而不是蛋白质。对癌基因、抑癌基因、生长因子及其受体、细胞信号转导系统功能分子、细胞周期调控物质、酶类等基因，以及外源致病微生物(例如HIV。SARS)的结构基因。许多癌基因的高表达，原癌基因及肿瘤相关基因的激活都与肿瘤细胞发生密切相关。抑制此类基因的表达，封闭肿瘤药物抗性基因表达均可达到抑制肿瘤相关性状和肿瘤发生的目的。目前就有2O多个针对卵巢癌、乳腺癌、前列腺癌、结肠癌、实体瘤等肿瘤发生相关基因的反义核酸药物进入临床研究。

3．2基因工程抗病毒疫苗

各种基因工程疫苗简介

目前利用基因工程技术已经使用和正在研制开发的新型疫苗主要有基因工程亚单位疫苗、基因工程活载体疫苗，核酸疫苗、合成肽疫苗、转基因植物可食疫苗等，这些疫苗统称为基因工程疫苗。

3.2．1基因工程亚单位疫苗

基因工程亚单位疫苗(Subunitvacc)又称生物合成亚单位疫菡或重组亚单位疫苗，指只含有病原体的一种或几种抗原，而不含有病原体的其他遗传信息。能利用体外表达系统(如大肠埃希氏菌，杆状病毒，酵母等)大量表达病毒的主要保护性抗原蛋白作为免疫原，因此具有良好的安全性，且便于规模化生产。

3.2．2基因工程活载体疫苗

活载体疫苗(Live recombinant vacci)可以是非致病性微生物通过基因工程的方法使之表达某种特定病原物的抗原决定簇基因，产生免疫原性，也可以是致病性微生物通过基因工程的方法修饰或去掉毒性基因，但仍保持免疫原性。在这种疫苗中，抗原决定簇的构象与致病性病原体抗原的构象相同或者非常相似，活载体疫苗克服了常规疫苗的缺点，兼有死疫苗和活疫苗的优点，在免疫效力上很有优势，主要有基因突变疫苗和复制性活载体疫苗。

3.2．3核酸疫苗

核酸疫苗(Nucleicvaccine)又名基因疫苗(Genevaccine)或DNA疫苗(DNAvacci)是一种或多种抗原编码基因克隆到真核表达载体上，将构建的重组质粒直接注入到体内而激活机体免疫系统。因此也有人称之为DNA免疫。它所合成的抗原蛋白类似于哑单他疫苗，区别只在于核酸疫苗的抗原蛋白是在免疫对象体内产生，并能引起体液和细胞免疫反应。

3．3基因工程治疗疾病

2 全球基因治疗临床试验情况

自从1990年美国FDA正式批准第一个基因治疗临床试验以来世界各国都掀起了基因治疗的研究热潮截止到1995年全世界共有100多个基因治疗临床方案在美国NIH主持的评估中发现真正有效的方案仅几个从而提出必须加强基因治疗中的关键基础问题的研究加强了对基因治疗临床试验方案的审批和监管力度从此基因治疗从狂热转入理性化的正常轨道并一直在稳健地发展据统计截至2004年6月底全世界范围内基因治疗的临床试验方案已有987个表明基因治疗具有良好的发展前景在所有的临床试验方案中(1)恶性肿瘤占全部基因治疗临床试验方案的首位占总数的66%(2)心血管疾病占全部基因治疗临床试验方案的8.1%(3)单基因疾病占全部基因治疗临床试验方案的9.4%(4)感染性疾病主要是艾滋病(AIDS) 占全部基因治疗临床试验方案的 6.6%(5)其他疾病占全部基因治疗临床试验方案的2.9%(6)基因示踪占全部基因治疗临床试验方案的5.3% 目前只有我国的重组腺病毒p53抗癌注射液(商品名“今又生”)作为世界上第一个基因治疗产品正式上市这不仅标志着我国能够在点上取得世界性的科技突破也意味着我国有能力在生物高技术产业化进程中抢占先机总的来说在基因治疗基础研究和临床试验及产业化各个领域美国均领先于世界其临床方案有662个占世界上总数的67%然而如果我们冷静公正地去审视这十几年来基