乳腺生物反应器课件
生物乳腺反应器的原理及进展
动物乳腺生物反应器的原理及进展摘要：动物乳腺生物反应器技术是转基因技术的应用，于上世纪80年代提出，其目的是利用动物乳腺产生目的蛋白。
利用该技术生产的蛋白具有低成本，高活性，易提取纯化的优点。
虽然该技术尚处于发展时期，但具有广阔的应用前景和巨大地商业潜力，是许多公司大力发展的对象。
关键词：动物乳腺生物反应器、原理、进展、优点动物乳腺生物反应器（mammary gland reactor）是指利用动物乳腺特异性启动子调控元件指导外源基因在乳腺中特异性表达，并能从转基因动物乳汁中获取重组蛋白的一种生物反应器。
1生物反应器(bioreactor) 经历了3 个发展阶段：细菌基因工程、细胞基因工程、转基因动物生物反应器。
细菌基因工程产物往往不具备生物活性,必须经过糖基化、羟基化等一系列修饰加工后, 才能成为有效的药物,而细胞基因工程又因为哺乳动物细胞的培养条件要求相当苛刻,成本太高,限制了规模生产。
动物生物反应器具有产品质量高,容易提纯的特点，弥补了其它各类基因表达系统的缺陷。
它是在转基因技术体系基础上发展起来的。
7自从上世纪80年代出现以来，已经取得了许多突破，现己成为生物技术研究的热点。
并向商业化阶段转变，显示了广阔的应用前景。
并且利用转基因动物乳腺生物反应器生产饮用奶，以期望获得既能满足蛋白质需要，又能增加抵抗力的品质全面的奶，为人类服务。
21、动物乳腺生物反应器的原理乳腺生物反应器的原理是应用重组DNA 技术和转基因技术，将目的基因转移到尚处于原核阶段的动物胚胎中，经胚胎移植得到转基因乳腺表达的个体。
1 外源基因在乳腺特异性表达需要乳蛋白基因的一个启动子和调控区，即需要一个引导泌乳期乳蛋白基因表达的序列，这样才能将外源基因置于乳腺特异性调节序列控制之下，使其在乳腺中表达再通过回收奶获得具有生物活性的目的蛋白。
它是一个专门化的分泌腺体，可以生产出具完全生物活性的药用重组蛋白质，其纯化简单，生产投资及成本相对较少，而且对环境不具污染性，也被称为“分子农场”。
生物反应器
生物反应器一般是把目的基因(外源基因)在血液循环系统或乳腺中表达的转基因动物叫生物反应器。
而最为理想的生物反应器是乳房生物反应器。
乳房生物反应器是用转基因动物的乳房代替生物发酵罐，源源不断地生产供人类治疗疾病和保健用的药用蛋白。
乳房生物反应器的原理是，应用重组DNA技术和转基因技术，将目的基因转移到尚未分化的动物胚胎细胞(或受精卵)中，经胚胎移植，得到能在乳腺中表达转基因产品的个体，其乳腺组织可分泌生产“目的产品”如具有药用价值的蛋白，这些蛋白进入奶中，再通过回收含转基因蛋白的动物奶，就可以提取有重要药用价值的生物活性蛋白。
利用转基因动物乳房生产药用蛋白的优点：(1)乳汁可以由乳腺不断地分泌，而且产量高，长期收集也不会对动物造成伤害；(2)由乳腺产生的药用蛋白只限制在乳腺内，最后分泌到乳汁中，一般不易对转基因动物的正常生理活动造成影响；(3)乳腺分泌的蛋白质是经过正常的高等哺乳动物对外源基因的转录和翻译后加工的，这使得生产的药物蛋白更接近于人类自身的蛋白质；(4)乳汁中的蛋白质种类较少，主要是酪蛋白、乳球蛋白、白蛋白和从血液中扩散而来的少量血清蛋白及免疫蛋白，因此从乳汁中提纯“目的蛋白”相对要容易些。
目前国外已有大量资金投向乳房生物反应器的研究和开发，使该项技术不断改进，竞争十分激烈。
预计在21世纪，以乳房生物反应器为核心的新型产业将会迅速发展起来，在给企业带来巨大的经济效益的同时，也将造福于人类。
我国在“七五”计划中，就设立了“动物个体表达系统”的研究项目，其主要研究目标就是在动物乳腺中表达外源基因。
科研工作者利用小鼠、兔、绵羊和山羊表达了十余种外源基因。
1998年国家在“863”计划中，将“动物乳房反应器研究”作为重大项目，强化了该项研究的资助和管理工作。
现在我国已有4种基因工程药物或疫苗在上海、长春、深圳等地生产并投放市场，另有十余种已进入中试阶段(表1)。
表 1 用乳房生物反应器生产的药物用乳房生物反应器生产的营养品及其作用1.无乳糖奶中国人中不能或难以消化乳糖的人的比例较高，将乳糖酶基因导入奶牛体内，该转基因的奶牛可以产生无乳糖牛奶，这样的牛奶不仅甜度增加，也解决了一部分人不能大量饮用普通牛奶的问题。
现代生物技术在育种上的应用课件ppt
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
2． 植物细胞杂交
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
因动物”是指
( )。
A．提供基因的动物
B．基因组中增加外源基因的动物
C．能产生白蛋白的动物
D．能表达基因信息的动物
解析 转基因生物是指利用基因工程技术导入外源基因培育
出的能够将新性状稳定地遗传给后代的基因工程生物。转基
因动物是指基因组中增加了外源基因的动物，题中的转基因
牛中携带有外源的白蛋白基因。
答案 B
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
2．转基因动物的实例 (1)1982年美国科学家将大鼠的_生__长__激__素__基__因__注射到小白 鼠的受精卵中，获得第一只转基因“超级小鼠”。 (2)动物转基因技术的应用：提高产仔数或产蛋数；提高 _抗__病___能力；研制乳腺_生__物__反__应__器__；提高动物生长速率 ；改善肉的品质。
误的是
( )。
A．进行植物细胞融合必须先制备原生质体
B．番茄和马铃薯属于同一个物种
C．植物细胞杂交过程需要植物组织培养技术支持
D．这种“番茄—马铃薯”很可能是可育的
从使用情况来看，闭胸式的使用比较 广泛。 敞开式 盾构之 中有挤 压式盾 构、全 部敞开 式盾构 ，但在 近些年 的城市 地下工 程施工 中已很 少使用 ，在此 不再说 明。
动物乳腺生物反应器
动物乳腺生物反应器动物物乳腺生物反应器是基于转基因技术平台，使外源基因导入动物基因组中并定位表达于动物乳腺，利用动物乳腺天然、高效合成并分泌蛋白的能力，在动物的乳汁中生产一些具有重要价值产品的转基因动物的总称。
乳腺生物反应器生产的外源蛋白种类广泛，从小分子肽到大分子复杂蛋白质，从生物活性酶到抗体、病毒抗原蛋白均可有效生产。
利用动物乳腺生物反应器生产重组蛋白的优点有：（1）生物活性高，无污染。
动物乳腺有完整的蛋白质翻译后修饰系统，包括糖基化、磷酸化、羧基化等，从而保证了产品的高生物活性。
（2）易分离提纯，成本低廉。
现有的一些人药物蛋白之所以昂贵，除了原料难以收集外，另一原因是分离提纯极为困难成本极高。
而动物乳腺生物反应器的产物直接经乳汁分泌出体外，只需用常规方法除去酪蛋白沉淀乳清，再经层析即可得到重组蛋白，已经建立起完整的分离纯化生产程序。
（3）产量高。
外源基因在动物乳腺中的表达量可以达到每升几克到几十克，小群转基因大家畜的产量即可满足全世界市场的需求。
动物乳腺生物反应器已经成为生物技术领域最具开发应用前景的尖端方向。
动物乳腺生物反应器发展简史转基因动物的研究始于20世纪80年代初。
1980年，Gordon等将重组DNA用显微注射法导入小鼠受精卵原核，首次获得了整合有外源基因的小鼠。
1982年，Palmiter等将大鼠生长激素基因显微注射到小鼠受精卵中，首次获得了体重为正常小鼠2 倍以上的“超级小鼠”并提出了从转基因动物中提取药物蛋白的设想。
此后几年的许多研究奠定了转基因动物技术体系的基础，但真正的乳腺生物反应器研究则始于1987 年Gordon 等的工作，他们将组织型纤溶酶原激活剂（tPA）与小鼠乳清酸蛋白（WAP）基因的启动子构成重组基因，成功地培育出了37只在乳汁中能表达tPA 的转基因小鼠，同年，世界上第一只能从乳汁中分泌α1-抗胰蛋白酶（AAT）的转基因绵羊在英国罗斯林研究所诞生。
从此，开始了乳腺生物反应器的实用性研究。
乳腺生物反应器的原理和概念
乳腺生物反应器的原理和概念
乳腺生物反应器是一种用于研究乳腺组织生物学活性的实验装置。
其原理是将乳腺组织或细胞培养于三维支架中，提供适宜的环境条件，以模拟体内乳腺组织的微环境，使其能够维持其生物反应，进而进行生物学研究。
具体而言，乳腺生物反应器的原理包括以下几个方面：
1. 支架结构：乳腺组织被培养于三维支架中，该支架可以提供细胞附着和生长的支持，并且能够模拟组织的结构和力学环境。
2. 细胞培养条件：为了维持乳腺组织的生物反应，需要提供适宜的培养条件，包括培养基、营养物质、氧气和二氧化碳浓度等。
3. 生理刺激：乳腺组织生物反应器可以提供一定的生理刺激，例如适当的流动剪切力、机械压力、电刺激等，以模拟体内的生理环境，促进乳腺组织的生物学功能。
通过乳腺生物反应器，可以实现对乳腺组织生物学的研究和探索。
例如，可以研究乳腺组织在不同环境条件下的生长、分化、迁移、转化等生物学过程，进而深入了解乳腺组织的发育和疾病发生机制。
此外，乳腺生物反应器还可以用于药物筛选和新药研发，以提高乳腺癌的治疗效果和优化乳腺重建技术。
总之，乳腺生物反应器作为一种模拟体内乳腺组织生物学环境
的实验装置，可以为乳腺组织相关研究提供可靠的平台，并在生理和病理状态下模拟和研究乳腺组织的生物学反应。
乳腺生物反应器PPT课件
转基因动物的成活率低
在目的基因的分离和改造，乳腺特异 表达载体的构建及转基因技术的关键性技 术上存在缺陷，无法保证对基因的定点整 合，因此转基因动物常会出现繁殖力下降、 胚胎早期死亡等各种生理及病理缺陷 。
安全性
动物体内虽然可以对外源蛋白进行翻译后修 饰，但由于牛、羊等家畜存在自身机体保护系统 可对所有外源性物质产生排斥反应，如出现蛋白 质水解等问题。 此外乳汁中可能含有的微生物及 不完全修饰的多肽都对产品的安全性构成了极大 的威胁，所以在分离过程中要去除所有可能引起 人类变态反应的蛋白质，同时对含量低的产物加 以纯化，才能得到与目的蛋白结构、功能和理化 特性相同的产品。 另外，要防止把动物性疾病传 染给人。
步骤
获取目的基因
构建基因表达载体（ 在基因前加特异表达的启动子）
显微注射导入哺乳动物受精卵中
形成胚胎
将胚胎送入母体动物
发育成转基因动物（只有在产下的雌性动物个体中，转入的基因才能表达）
转基因动物生产红细胞生成素（ EPO ）
将EPO DNA分别以HindⅢ和BamHI酶切，回 收5.4kb的HindⅢ/BamHI片段，插入pGEM7zf(+)载体，再将867bp的BLG启动子插入EPO 基因之前EcoR、ClaI位点，构建表达载体 pGEM-3zf(+)β-LG-EPO。通过显微注射方法得 到转基因小鼠，其乳腺中的EPO含量可达 0.5μg/ml。
乳腺生物反应器的研究进展
国外研究进展
20世纪80年代末提出动物乳腺生物反应器的设想
1987年，Gordon等首次报道在小鼠的乳腺中表达了人的组织 纤溶酶原激活剂(tPA)基因。
1991年，WrightG等培育成乳腺特异表达人抗胰蛋白酶转基 因绵羊，表达水平高达35g/L，在世界范围内引起了极大的 轰动。
转基因动物与动物生物反应器ppt课件
Gordon等首次成功地将含有HSV和SV40 DNA 片段的重组质粒DNA以显微注射法导入小鼠受精 卵的雄原核内，得到了带有这种外源DNA顺序小 鼠。
1982年，Palmiter等运用此法得到的所谓“超 级巨鼠”,曾引起整个生物学界的轰动。
到目前为止，人类已获得转基因鱼、鼠、羊、猪、 兔、牛等等大小动物。
4
动物所有细胞均整合有外源基因，则具有将外源 基因遗传给子代的能力，通常被称为转基因动物。
一般用胚胎干细胞法或逆转录病毒载体法制备的 第一代转基因动物均为嵌合体动物，而显微注射 法得到的第一代转基因动物中，也有20％为嵌合 体动物。
当外源基因在转基因动物体内表达，并培育出其 表型与人类疾病症状相似的动物模型，则称其为 转基因动物模型。
目前, 已经培育出了动脉粥样硬化、镰刀形红细胞 贫血症、痴呆症、自身免疫病、淋巴系统病、真 皮炎及前列腺癌等多种疾病的模型动物,为这类疾 病的研究提供了方便。
35
（3）动物品种改良
通过外源基因的导入，改造动物的基因组,可 达到使家畜、家禽的生长速度加快，肉、蛋或奶 产量及品质提高，饲料利用率提高、抗病力加强 的目的。 目前应用最广的是，通过此技术改变牛奶的品质 和成份。在我国已获得转人乳清白蛋白、人乳铁 蛋白等转基因牛奶，为我国的“人源化牛奶”产 业化定了重要的基础。
2
转基因动物（transgenic animal）的概念
指借助基因工程技术将外源基因导入受体动物染 色体内，外源基因与动物基因整合后，随细胞的 分裂而扩增，在体内表达，并能稳定的遗传给后 代的动物。
即指基因组中整合有外源基因的一类动物。 整入动物基因组的外源基因被称为转基因
(transgene)。
类具有较多的相似性。 因而猪在提供人类移植所用的器官方面成为
动物乳腺反应器
blot results of the different samples as they correspond to SDSPAGE
17
6 The stability of the rhLF in artificial gastric solution and intestinal juice
Purification of the rhLF, using cation exchange chromatography: peak 1 and peak 2, protein peak
15
M: marker; 1: skimmed milk; 2:defatted whey without casein; 3: sample of peak 1; 4: sample of peak 2; P: natural hLF (5 μg).
SDS-PAGE results of the hLF (a) and rhLF (b) digested in stimulated gastric solution
18
M:
marker; lanes 1–2: 10 min; lanes 3–4: 30 min; lanes 5–6: 1 h; lanes1, 3, 5: hLF; lanes 2, 4, 6: rhLF
28
bovine lactoferrin
no statistical differences were observed between the groups.
transgenic cows ( ) control cows ( )
29
Serum amyloid A
• In the transgenic group, mean SAA was lower throughout the study period and never exceeded 15 mg/l
乳腺生物反应器名词解释
乳腺生物反应器名词解释
一、乳腺生物反应器
乳腺生物反应器是一种利用转基因动物（如牛和羊）的乳腺作为生物反应器，生产重组蛋白或特定产物的技术。
通过将外源基因导入动物的受精卵，使得该基因在动物体内稳定整合并遗传给后代。
在乳腺组织中表达的重组蛋白可以通过乳汁获取，具有高效、安全、经济等优点。
二、转基因动物
转基因动物是指通过基因工程技术将外源基因导入动物受精卵，并使其稳定遗传给后代的动物。
这种技术可以用于生产具有特定性状的转基因动物，如带有特定基因的转基因牛、羊等。
三、重组蛋白
重组蛋白是指利用基因工程技术生产的蛋白质。
这些蛋白质可以在转基因生物（如转基因植物、转基因动物或微生物）中表达，也可以在实验室条件下使用重组DNA技术在大肠杆菌或酵母等微生物中表达。
重组蛋白具有纯度高、产量高、安全性好等优点，在医疗、制药、农业和工业等领域有广泛应用。
乳腺生物反应器PPT课件
分为乳腺生物反 应器、血 液生物
反 应 器 、卵 生 物 反 应 器 、尿 生 物 反 应器、精 囊腺生物反应器、 唾液腺生物反应 器等。
2
乳腺生物反应器的原理及步骤
乳腺生物反应器的研究进展
乳腺生物反应器的优点及其应用
乳腺生物反应器的存在的问题
.
3
乳腺生物反应器的原理及步骤
1991年，Brem等报道乳腺表达牛凝乳酶的转基因兔，表达 水平达到1～10g/L。
1992年，Ve-lande：等报道了乳腺表达人C蛋白的转基因猪， 表达水平达到1g/L以上。
目前，从转基因动物乳汁中提取的抗人胰蛋白酶、抗凝血酶 Ⅲ和人C蛋白等基因工程产品已进入临床试验阶段，并已初 步形成以转基因动物乳腺为主. 要生产手段的医药产业。 7
国内研究进展
20世纪80年代初，施履吉院士就提出乳腺生物反应器的构 想 ，并成功获得表达乙肝病毒表面抗原的转基因兔 ，为 我国通过转基因动物的途径获得珍贵药物奠定了基础。
1995年，我国首次在小鼠乳腺中成功地表达了人的基因；
1996年10月上海医学遗传研究所与复旦大学合作研制成功的 能在乳腺中表达人凝血因子Ⅳ的转基因羊。
.
12
安全性
动物体内虽然可以对外源蛋白进行 翻译后修饰，但由于牛、羊等家畜存在自身机体 保护系统可对所有外源性物质产生排斥反应，如 出现蛋白质水解等问题。 此外乳汁中可能含有的 微生物及不完全修饰的多肽都对产品的安全性构 成了极大的威胁，所以在分离过程中要去除所有 可能引起人类变态反应的蛋白质，同时对含量低 的产物加以纯化，才能得到与目的蛋白结构、功 能和理化特性相同的产品。 另外，要防止把动物 性疾病传染给人。
药物其效率是利用以大肠杆菌和动物细胞培养 技术的100倍
乳腺生物反应器
国内研究进展
20世纪80年代初，施履吉院士就提出乳腺生物反应器的构 想 ，并成功获得表达乙肝病毒表面抗原的转基因兔 ，为 我国通过转基因动物的途径获得珍贵药物奠定了基础。
1995年，我国首次在小鼠乳腺中成功地表达了人的基因；
1996年10月上海医学遗传研究所与复旦大学合作研制成功的 能在乳腺中表达人凝血因子Ⅳ的转基因羊。
步骤
获取目的基因
构建基因表达载体（ 在基因前加特异表达的启动子）
显微注射导入哺乳动物受精卵中
形成胚胎
将胚胎送入母体动物
发育成转基因动物（只有在产下的雌性动物个体中，转入的基因才能表达）
转基因动物生产红细胞生成素（ EPO ）
将EPO DNA分别以HindⅢ和BamHI酶切，回 收5.4kb的HindⅢ/BamHI片段，插入pGEM7zf(+)载体，再将867bp的BLG启动+)β-LG-EPO。通过显微注射方法得 到转基因小鼠，其乳腺中的EPO含量可达 0.5μg/ml。
生物活性与天然蛋白几乎完全一样,极易提纯。
应用
组织纤溶酶原激活剂(TPA)：由美国遗传技术公司开发的
血栓溶解剂，1987 年11月经联邦食品及药物管理局(FDA) 批准上市。1988年的销售额为1.5～1.6亿美元，1989年为 1.8～1.9亿美元。今后每年的市场销售额约为2～2.5亿美 元。
重组人抗凝血酶ii:世界上第一个动物乳腺生物反映器重组
动物乳腺生物反应器
转基因动物技术
转基因动物最诱人的前景是
作为生物反应器，利用它生
产人类所需要的生物活性产 品或药物，其常用方法是把 目的基因在血液循环系统、 唾液腺或乳腺等器官或组织 中表达，从而获得人类需要 的目的产物。
乳腺反应器
1 动物乳腺生物反应器的原理
动物乳腺生物反应器的原理是应用重组DNA技术和转基因技术等，先将外源基因置于乳腺特异性调控序列之下，再将该基因转移到尚处于原核阶段或1～2细胞的受精卵的动物胚胎中，经胚胎移植得到转基因乳腺表达的动物个体，通过回收乳汁获得表达产物。用转基因动物生产药用蛋白的基本过程提高外源基因表达量因在乳腺组织中特异性表达需要乳蛋白基因的一个启动子和调控区，即引导泌乳期乳蛋白基因表达的序列。目前，用于转基因动物乳腺生物反应器的调控元件主要有B一乳球蛋白基因(BLG)调控序列、B一酪蛋白基因调控序列、乳清酸蛋白基因(WAP)调控序列和乳清白蛋白基因调控序列，这些乳腺组织特异性表达的调控元件可以跨越种属界限。转基因技术是制备乳腺生物反应器的核心技术。目前，制备乳腺生物反应器的转基因方法除了原核显微注射法外，还有逆转录病毒介导法、精子介导法、胚胎干细胞(ES)介导法、基因打靶、体细胞克隆等。各种转基因方法均有其独特的优点和各自的局限性，但原核显微注射法仍是主要的动物转基因方法。
特别值得一提的是，2006年6月份由全球最著名的动物乳腺生物反应器研发企韭美国GTC研制成功的世界上第1个利用转基因动物乳腺生物反应器生产的基因工程蛋白药物——重组人抗凝血酶Ⅲ(商品名为ATryn)的上市许可申请获得了欧洲医药评价署人用医药产品委员会肯定的批准意见。据估计该药的全球潜在市场每年高达1．5亿美元。20世纪80年代初，我国就已经开始了转基因动物和动物乳腺生物反应器的研究，国家对该领域的研究也给予了大力支持。1983年，中国科学院的施履吉院士首次在国内提出了乳腺生物反应器的构想，并成功获得了表达乙肝病毒表面抗原的转基因兔，为我国通过转基因动物的途径获得珍贵药材打下了基础。1998年，国家在“863”计划中将“动物乳腺生物反应器研究”列为重大专项，加强了研究和开发的力度。目前，我国在动物乳腺生物反应器制药技术研究领域中已先后获得了转基因鼠、转基因绵羊、转基因山羊、转基因猪和转基因牛等，并且还获得了一批高效表达重组蛋白的转基因动物乳腺生物反应器。如2005年，在科技部“863”计划生物反应器重大专项的资助下，中国农业大学李宁教授领导的“高效表达人乳铁蛋白等药用保健蛋白的奶牛乳腺生物反应器”课题组与北京济普霖生物技术有限公司合作，经过4年的努力，首次在国际上利用体细胞克隆技术获得人乳铁蛋白转基因克隆牛和人仅一乳清白蛋白转基因克隆牛，其中人乳铁蛋白转基因克隆牛表达量达到3．4g／L，为世界上重组人乳铁蛋白在奶牛乳腺中最好的表达水平(3．0g／L)，而人仅一乳清白蛋白转基因克隆牛也获得1．5g／L的表达，接近国际最好水平，并且具有与天然蛋白相同的生物活性。
乳腺生物反应器概念高中
乳腺生物反应器概念高中乳腺生物反应器概念在高中生物学领域中被广泛讨论和研究。
乳腺生物反应器是一个模拟人类乳腺生理过程的实验装置，它可以帮助人们更好地了解乳腺的结构和功能，并为乳腺疾病的研究提供重要参考。
乳腺是女性乳房结构的主要组成部分，也是哺乳动物产乳的重要器官之一。
它由乳腺小叶、导管和脂肪等组织构成。
乳腺小叶中含有大量的乳腺腺泡，这些腺泡能够合成、分泌乳汁，在哺乳期供养孩子的营养需求。
乳腺生物反应器的设计初衷是为了解决乳腺相关疾病的研究难题。
乳腺癌是乳腺疾病中最常见的一种，对女性的生命健康造成了严重威胁。
通过研究乳腺生物反应器，科学家可以更好地模拟乳腺的结构和功能，从而深入探究乳腺癌的发生机制，寻找治疗和预防乳腺癌的新方法。
乳腺生物反应器的核心部分是由细胞培养技术构建的三维组织结构。
乳腺腺泡的细胞可以在这个结构中自由生长和分化，从而模拟出真实乳腺组织的形态和功能特点。
这种三维培养技术可以更好地模拟人体内细胞在体外的生长环境，有助于研究人体内部复杂的生物反应过程。
乳腺生物反应器的研究不仅可以帮助人们更好地理解乳腺癌的发生机制，还可以为乳腺癌的早期诊断提供支持。
通过观察乳腺生物反应器中细胞的生长状态和特征，科学家可以及早发现乳腺癌的迹象，从而提高诊断和治疗的准确性和效果。
此外，乳腺生物反应器还可以用于药物筛选和新药开发。
通过将潜在的药物在乳腺生物反应器中进行测试，科学家可以评估药物对乳腺细胞的作用和效果，从而选择出最适合的治疗乳腺癌的药物。
这种个性化的药物筛选方法可以提高治疗的针对性，减少患者对于化疗的不良反应。
尽管乳腺生物反应器概念在高中生物学课程中并不常见，但它却是现代乳腺疾病研究的重要工具和手段。
通过乳腺生物反应器的研究，科学家们可以更深入地了解乳腺的结构和功能，解决乳腺癌等乳腺疾病的难题，为乳腺疾病的诊断和治疗提供新的思路和方法。
这对于提高女性健康水平，保障女性的生命质量和幸福感具有重要意义。
乳腺生物反应器ppt课件
应用
组织纤溶酶原激活剂(TPA)：由美国遗传技术公司开发
的血栓溶解剂，1987 年11月经联邦食品及药物管理局 (FDA)批准上市。1988年的销售额为1.5～1.6亿美元， 1989年为1.8～1.9亿美元。今后每年的市场销售额约为2 ～2.5亿美元。
重组人抗凝血酶ii:世界上第一个动物乳腺生物反映器重
由于目的基因在动物基因中的 整合是随机的，因此包括整合位点、整合 的拷贝数等机制还不清楚。所以易发生调 节失控、遗传不稳定、表达率不高等问题。
转基因动物的成活率低
在目的基因的分离和改造，乳 腺特异表达载体的构建及转基因技术的关 键性技术上存在缺陷，无法保证对基因的 定点整合，因此转基因动物常会出现繁殖 力下降、胚胎早期死亡等各种生理及病理 缺陷 。
原理:
应用重组 DNA技术和转基因技术， 将目的基因转移到尚处于原核阶段的动物胚胎中， 经胚胎移植得到转基因乳腺表达多肽药物、工业 酶、疫苗和抗体等蛋白的技术。
外源基因在乳腺特异性表达需要乳 蛋白基因的一个启动子和调控区，即需要一个引 导泌乳期乳蛋白基因表达的序列，这样才能将外 源基因置于乳腺特异性调节序列控制之下，使其 在乳腺中表达再通过回收奶获得具有生物活性的 目的蛋白。
2005年，国家 “863”计划组利用转基因体细胞克隆技术 ， 分别获得了 转人乳铁蛋白、转人溶菌酶、转乳清白蛋白 等转人基因 蛋白，其中人乳 铁蛋白和人α-乳清白蛋白 是国际上首次 利用转基因克隆牛而获得的。 虽然我国在 该项技术上取得了较大进展，但还处于探索阶段，与国外 还有一定的差距。 自国家“863”计划对 “动物乳腺生 物反应器应用研究”立项后，逐步受到有关部门和企业界 的重视，研究和开发的力度加 强，前景非常乐观。
《生物反应器》PPT课件 (2)
精选PPT
40
（1E-1）
(1) 菌体均衡生长，用单一参数生物量 来描述菌体生长。
(2) 发酵中菌体呈丝状，浓度较大，最 高达40g/L，因此采用contois方程来关 联比生长速率，即:
（1E-1）
精选PPT
41
(3) 在发酵过程中菌丝缠绕成球，菌球 直径为50一300µm，球内基质浓度受到 扩散阻碍，因此用基质的有效浓度来代替
一是全混式，即反应器内各点浓度及其它条件均一；
二是活塞流式，即反应器内物质沿一定方向流动，完全 没有反向混合。讨论反应动力学时常常假定生物反应 是在全混的状态下进行的。而实际反应装置因其流动 特点常常介于上述两种理想流动之间，讨论及计算比 较复杂。
精选PPT
14
生物反应过程的核心问题是细胞的生长
细胞的生长(繁殖)、代谢是一个复杂的 生物化学过程，既包括有各种细胞内的生 化反应、胞内与胞外的物质交换，也包含 有胞外的物质传递及生化反应。与一般化 学工程不同，这个反应体系的特点是多相、 多组分、非线性的体系。多相指的是体系 内常含有气相、液相以及菌体(固)相，而 各相状态及物理性质不同，相内的反应及 传递各有特点，相间还有复杂的相互作用。
发酵液中浓度，即：
s＝S－KixΒιβλιοθήκη (1E一2)精选PPT
42
(4) 青霉素的合成受到糖的非竞争性抑制 作用。
(5) 在合适的条件下氮源、溶氧均不是限 制性基质。
基于上述假设(亦即物理模型)可以建立数 学模型。
(1E－3)
精选PPT
43
上式中V表示发酵的体积，因此各式中最后一项表示由 于流加物料导致体积变化而引起的各组分的“稀释”作
上述3种模型在实际过程分析中应用较少， 本章不作详细讨论。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1991年，Brem等报道乳腺表达牛凝乳酶的转基因兔，表达 水 平达到1～10g/L。
1992年，Ve-lande：等报道了乳腺表达人C蛋白的转基因猪，表 达水平达到1g/L以上。
目前，从转基因动物乳汁中提取的抗人胰蛋白酶、抗凝血酶Ⅲ
和人C蛋白等基因工程产品已进入临床试验阶段，并已初步
202形0/3/成27 以转基因动物乳腺为主要生产手段的医药产业。
2020/3/27
6
乳腺生物反应器的研究进展
国外研究进展
20世纪80年代末提出动物乳腺生物反应器的设想
1987年，Gordon等首次报道在小鼠的乳腺中表达了人的组织纤 溶酶原激活剂(tPA)基因。
1991年，WrightG等培育成乳腺特异表达人抗胰蛋白酶转基因 绵羊，表达水平高达35g/L，在世界范围内引起了极大的轰 动。
2020/3/27
13
2020/3/2714 Nhomakorabea7
国内研究进展
20世纪80年代初，施履吉院士就提出乳腺生物反应器的构 想 ， 并成功获得表达乙肝病毒表面抗原的转基因兔 ，为 我国 通过转基因动物的途径获得珍贵药物奠定了基础。
1995年，我国首次在小鼠乳腺中成功地表达了人的基因；
1996年10月上海医学遗传研究所与复旦大学合作研制成功的 能在乳腺中表达人凝血因子Ⅳ的转基因羊。
动物乳腺生物反应器
2020/3/27
1
转基因动物技术
转基因动物最诱人的前景是
作为生物反应器，利用它生
产人类所需要的生物活性产 品或药物，其常用方法是把 目的基因在血液循环系统、 唾液腺或乳腺等器官或组织 中表达，从而获得人类需要 的目的产物。
2020/3/27
加快家畜品种的改良 速度，提高肉、奶、 蛋的产量和品质，生 产珍贵的药用蛋白,为 大量患者造福。
原理:
应用重组 DNA技术和转基因技术，将目的 基因转移到尚处于原核阶段的动物胚胎中，经胚 胎移植得到转基因乳腺表达多肽药物、工业酶、 疫苗和抗体等蛋白的技术。
外源基因在乳腺特异性表达需要乳蛋白基因 的一个启动子和调控区，即需要一个引导泌乳期 乳蛋白基因表达的序列，这样才能将外源基因置 于乳腺特异性调节序列控制之下，使其在乳腺中 表达再通过回收奶获得具有生物活性的目的蛋白。
2020/3/27
4
步骤
获取目的基因
构建基因表达载体（ 在基因前加特异表达的启动子）
显微注射导入哺乳动物受精卵中 形成胚胎
将胚胎送入母体动物
发育成转基因动物（只有在产下的雌性动物个体中，转入的基因才能表达）
2020/3/27
5
转基因动物生产红细胞生成素（ EPO ）
将EPO DNA分别以HindⅢ和BamHI酶切，回 收5.4kb的HindⅢ/BamHI片段，插入pGEM7zf(+)载体，再将867bp的BLG启动子插入 EPO基因之前EcoR、ClaI位点，构建表达载 体pGEM-3zf(+)β-LG-EPO。通过显微注射方 法得到转基因小鼠，其乳腺中的EPO含量可 达0.5μg/ml。
➢产品成本低,可以大规模生产
药物其效率是利用以大肠杆菌和动物细胞培养技 术的100倍
➢产品质量高,易提纯
生物活性与天然蛋白几乎完全一样,极易提纯。
2020/3/27
9
应用
组织纤溶酶原激活剂(TPA)：由美国遗传技术公司开发
的血栓溶解剂，1987 年11月经联邦食品及药物管理局 (FDA)批准上市。1988年的销售额为1.5～1.6亿美元，1989 年为1.8～1.9亿美元。今后每年的市场销售额约为2～2.5亿 美元。
重组人抗凝血酶ii:世界上第一个动物乳腺生物反映器重组
蛋白药物。重组人抗凝血酶iii具有抑制血液中凝血酶活性 ，预防和治疗急慢性血栓血塞形成，对治疗抗凝血酶缺失 症有显著效果。
2010年，转基因动物生产的重组蛋白产品销售额达 到350 亿美元，生产的药物将占整个基因工程药物 种类的90%以上。
2020/3/27
10
乳腺生物反应器的存在的问题
目的基因在动物基因中的整合问题
由于目的基因在动物基因中的整合是 随机的，因此包括整合位点、整合的拷贝 数等机制还不清楚。所以易发生调节失控、 遗传不稳定、表达率不高等问题。
2020/3/27
11
转基因动物的成活率低
在目的基因的分离和改造，乳腺特异 表达载体的构建及转基因技术的关键性技 术上存在缺陷，无法保证对基因的定点整 合，因此转基因动物常会出现繁殖力下降、 胚胎早期死亡等各种生理及病理缺陷 。
2005年，国家 “863”计划组利用转基因体细胞克隆技术 ，
分别获得了 转人乳铁蛋白、转人溶菌酶、转乳清白蛋白等
转人基因 蛋白，其中人乳 铁蛋白和人α-乳清白蛋白是国
际上首次 利用转基因克隆牛而获得的。 虽然我国在该项
技术上取得了较大进展，但还处于探索阶段，与国外还有
一定的差距。 自国家“863”计划对 “动物乳腺生物反应
2020/3/27
12
安全性
动物体内虽然可以对外源蛋白进行翻译后修 饰，但由于牛、羊等家畜存在自身机体保护系统 可对所有外源性物质产生排斥反应，如出现蛋白 质水解等问题。 此外乳汁中可能含有的微生物及 不完全修饰的多肽都对产品的安全性构成了极大 的威胁，所以在分离过程中要去除所有可能引起 人类变态反应的蛋白质，同时对含量低的产物加 以纯化，才能得到与目的蛋白结构、功能和理化 特性相同的产品。 另外，要防止把动物性疾病传 染给人。
器应用研究”立项后，逐步受到有关部门和企业界的重视，
研究和开发的力度加 强，前景非常乐观。
2020/3/27
8
乳腺生物反应器的优点及其应用
➢表达产物能充分修饰且具有稳定的生物活性
利用DNA重组技术的微生物来生产的药用蛋白,由 于细菌等微生物不能进行蛋白质合成后的加工, 因 而生物活性低, 并且具有免疫原性。
根据目的蛋白表 达部位的不同可
分为乳腺生物反 应器、血 液生物
反 应 器 、卵 生 物 反 应 器 、尿 生 物 反 应器、精 囊腺生物反应器、 唾液腺生物反应 器等。
2
乳腺生物反应器的原理及步骤
乳腺生物反应器的研究进展
乳腺生物反应器的优点及其应用
乳腺生物反应器的存在的问题
2020/3/27
3
乳腺生物反应器的原理及步骤