乳腺生物反应器的相关技术及前景展望

乳腺生物反应器的相关技术及前景展望

摘要：文章分析了乳腺生物反应器的发展背景、研究概况；从定义、原理、建

立乳腺反应器的基本方法方面详细的讲解了相关知识；从现在应用的相关生物工

程技术入手，分析了各种方法的可借鉴优点以及存在的不足，并且提出了可以解

决的办法；展望将来乳腺生物反应器广阔的科研前景和巨大的经济潜力

关键词：乳腺生物反应器；生物工程；转基因技术

1国际国内背景

1.1 生物工程发展

在新技术革命的影响下，传统的化学药物模式正在为生理药学模式逐步替代，预示着医药工业体系的划时代变革。在生物工程药物的生产中，基因工程技术的

运用显示出了其无与伦比的优越性：基因工程技术能明显提高生化药物的生产效率；基因工程提供了大规模制取传统技术难以制备的人体内活性物质的技术；基

因工程药物对过去难以治疗的一些病症有特殊效果。基因工程药物一般毒副作用

较小。

1.2 乳腺生物反应器的研究概况

1980年Gordon 用显微注射法将外源胸苷激酶基因转入小鼠基因组,首开转基

因小鼠之先河。1982年,Ｐalmiter 等成功地获得了转人生长激素的“硕鼠”轰动了

整个生命科学领域。1987年Ｇordon 将人组织纤溶酶原激活剂(t-PA)cDNA与小鼠

乳清酸蛋白(WAP)基因启动区构建融合表达结构,首建乳腺生物反应器小鼠模型。1991年Wright等在羊的乳腺中表达了人抗胰蛋白酶基因，且其含量高达35g/L。

此后，转基因动物乳腺生物反应器的研究进一步深入，相继获得了多种珍贵蛋白，人α1-抗胰蛋白酶、人尿激酶、人凝血因子Ⅸ等诸多重要蛋白在转基因动物中业

已获得有效表达,显示出乳腺生物反应器美好的应有前景。

2 乳腺生物反应器

2.1 乳腺生物反应器定义及特点

动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。

2.3乳腺生物反应器的应用现状

乳腺生物反应器的应用主要体现在四个方面：建立转基因动物生物反应器模型；生产药用珍稀蛋白；提高乳汁的营养价值，并降低有达物质的含量，如导入

乳铁蛋白基因以提高乳铁蛋白在乳中的含量，导入溶酶基因以降低乳中细菌的含量；改变乳汁的组成成分，使其性质更接近人乳，提高乳汁的应用价值。

2.4表达载体}

制备乳腺生物反应器的关键是保证目的蛋白特异性在乳腺中的高效表达，传

统表达载体都是选用某种乳蛋白基因的调控序列作为启动子元件。目前，已经克

隆并用作构建载体的乳蛋白基因主要有β-乳球蛋白（BLG）基因、aS1-酪蛋白基因、β-酪蛋白基因、乳清酸蛋白（WAP）以及乳清白蛋白基因。

3 常用的转基因技术及其应用前景

3.1 常用的转基因技术种类

转基因技术是制备乳腺生物反应器的核心技术。目前制备动物乳腺生物反应

器的转基因方法除了显微注射法外，还有逆转录病毒介导的转基因、精子介导的

转基因和胚胎干细胞(ES细胞)介导的转基因等。

3.1.1 显微注射技术（microinjection）

以显微注射法转外源基因没有长度上的限制，目前已证明数百kb之DNA片

段均可以成功产制出转基因动物。但随机整合可能破坏重要的内源性DNA 序列或激活细胞的致癌基因；产生的转基因动物常常是嵌合体；不能在胚胎早期确定性

别等缺点。

3.1.2 逆转录病毒介导法（RMGT）

逆转录病毒介导的基因技术，是目前将外源基因导入细胞的最有效的方法。

此法优点在于转染谱广，可感染包括人体在内的多种动物细胞类型，一次可感染

大量细胞，转染率高达100%。但载体的滴度较低，且此载体容纳的外源基因量

较少，不利于较大的基因的插入。

3.1.3 精子介导的转基因

包括精子载体技术和胞内精子注射技术(ICSI)。前者尚未得到多数科学家的认可；后者于1999年由Perry等建立，转基因效果尚不确切。

3.1.4 胚胎干细胞介导的转基因

该方法是从胚泡期胚胎的内细胞群中分离细胞，培养这些细胞，并用外源基

因进行转染，外源基因通过随机插人或同源重组的方式整合到干细胞的基因组中；通过抗生素筛选、富集被转染的细胞，把被转染的细胞转移进感受态胚囊，将其

移人假孕个体的体内，从而获得转基因动物。

4 转基因技术目前存在的问题

核移植技术的常规化需要在众多方面加以改进，特别是针对围产期胚胎死亡

和细胞体外长期培养对克隆胚胎造成的不利影响，说明对早期胚胎发生和核移植

中供体细胞核与受体卵母细胞质的细胞周期协调关系的研究还须进一步阐明。

5前景展望

目前成功的实例说明体细胞打靶和核移植相结合制备乳腺生物反应器是发展

的重要趋势。许多国家政府和大型制药企业竞相投入巨资资助乳腺生物反应器产

品的开发和生产，使乳腺反应器研制和产业化呈现日益加速的趋势。利用乳腺反

应器生产营养活性蛋白，如需求量极大的护肤品中的活性蛋白，或者改造奶质而

使其具备营养和药用双重功能，或者直接生产口服生物制品，都具有极大的市场

潜力。相信乳腺生物反应器产业不仅会成为有高额利润回报的新型行业，而且将

会带动整个国民经济的发展，形成全新的产业结构模式。因此，我们应当抓住机遇，增加投资力度，大力兴办乳腺反应器产业，以在未来的生物高技术竞争中夺

得主动权。

参考文献：

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