基因工程技术在制药领域的应用和发展

基因工程技术在制药领域的应用和发展

吴苏亚

（南京中医药大学，08药学一班，042008118）

摘要：基因工程技术又称基因拼接技术和DNA重组技术,是以分子遗传学为理论基础,以分子生物学和微生物学的现代方法为手段将不同来源的基因按预先设计的蓝图,在体外构建杂种DNA分子,然后导入活细胞,以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品。经过30多年来的进步与发展,已成为生物技术的核心内容。本文简述了近年来基因工程技术在制药技术的应用和发展。其中主要从基因工程制药和基因工程药物的治疗进展两方面来呈现基因工程技术在制药领域的杰出贡献以及在整个生物领域的强大生命力和广阔的应用前景。

关键词：基因工程技术，基因工程制药，基因工程药物

Genetic engineering applications in the pharmaceutical sector

and development

Wu Suya

Abstract: The genetic engineering technique known as gene splicing and recombinant DNA technology, is based on the theoretical basis of molecular genetics, molecular biology and microbiology, as a means of modern methods of genes from different sources according to pre-designed blueprint, in the in vitro Hybrid DNA molecules into living cells and then to change the genetic characteristics of the original bio, access to new varieties, production of new products. After 30 years of progress and development, has become the core of biotechnology. This paper describes the genetic engineering technology in recent years in the pharmaceutical technology and development. Mainly from the pharmaceutical and genetic engineering, genetic engineering of drugs both to render the treatment of advanced genetic engineering technology in the pharmaceutical field, and outstanding contribution to the field in the biological application of strong vitality and broad prospects.

Key words: genetic engineering, genetic engineering, pharmaceuticals, genetic engineering drugs

所谓基因工程是指将所得的目的基因节基因、载体相结合，然后将它引进受体细胞，使之进行复制并产生相应基因产物的技术。实质上，基因工程是一种对不同种类生物的DNA进行切割和连接，使之形成杂种DNA的技术。今年来基因工程技术在制药领域发挥着重大作用。

1、基因工程制药

基因工程制药是指按照人们的意图,将外源基因整合入宿主基因组中,表达具有生物学活性的蛋白药物。

1.1大分子的分离

基因大分子的分离主要指质粒(plasmid DNA)和基因组DNA的分离。质粒分离的常用方法有碱变性抽提法、煮沸法、去污剂裂解法、质粒DNA释放法、酸酚法等。质粒在基因工程中最常用来做成各种克隆载体(cloning vector)或表达载体(expressionvector)。质粒载体还可用于RNA干扰(RNA inter-ference)的研究。基因组DNA的分离通常采用酚-氯仿法、基因文库(gene library)、Southern 杂交以及PCR扩增技术等。最近又有研究者利用名为chum-RNA的小分子RNA建立非PCR扩增的单细胞cDNA文库。

1.2聚合酶链式反应

聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,PCR)是一种在体外模拟天然DNA复制过程的核酸扩增技术。PCR技术可分为定性PCR和定量PCR。定性PCR 技术包括:反转录PCR(reverse transcription PCR, RT-PCR)、多重PCR(multiplex PCR)、反向PCR( inverse PCR)、锚定PCR(an-chored PCR)。定量PCR技术以实时PCR(real time PCR)为代表,其基本原理是在PCR反应体系中引入荧光标记分子,对每一反应时刻的荧光信号积累进行实时监测,计算出PCR 产物量,或通过标准曲线法得出初始模板量。

1.3基因芯片

基因芯片技术是建立在基因探针和杂交测序技术上的一种高效快速的核酸序列分析手段。基因芯片是伴随着人类基因组计划的实施而发展起来的前沿生物技术,又称DNA微阵列。它的突出特点是高通量、高集成、微型化和自动化。根据用途不同可分为表达谱芯片(expression profile chip)、测序芯片和诊断芯片。其中表达谱芯片的应用最为广泛,可用于基因功能分析、疾病发生机制的探

讨及药物研究和筛选。

1.4外源基因的表达

导入宿主细胞的外源基因,通过基因表达得到相应的蛋白质产物。根据宿主细胞的不同可分为原核细胞表达系统和真核细胞表达系统。在外源基因表达时,通常把一个报告蛋白的基因与一个目的蛋白的基因融合在一起,形成融合蛋白,用于目的蛋白的检测与纯化。常用的报告蛋白有β-半乳糖苷酶(β

-gal-actosidase)、谷胱甘肽S-转移酶(glutathione s-transfer-ase,GST)、绿色荧光蛋白(green fluorescence protein,GFP)以及硫氧还蛋白(thioredoxin, Trx)等。

2、基因工程药物

基因工程药物就是先确定对某种疾病有预防和治疗作用的蛋白质,然后将控制该蛋白质合成过程的基因取出来,经过一系列基因操作,最后将该基因放入可以大量生产的受体细胞中去,这些受体细胞包括细菌、酵母菌、动物或动物细胞、植物或植物细胞,在受体细胞不断繁殖过程中,大规模生产具有预防和治疗这些疾病的蛋白质,即基因疫苗或药物。

基因工程药物主要包括细胞因子、抗体、疫苗、激素和寡核甘酸药物等。它们对预防人类的肿瘤、心血管疾病、遗传病、糖尿病、包括艾滋病在内的各种传染病、类风湿疾病等有重要作用。在很多领域特别是疑难病症上,基因工程工程药物起到了传统化学药物难以达到的作用。

2.1类风湿性关节炎

肿瘤坏死因子(TNF)a在类风湿性关节炎(RA)病理性炎症反应中起核心作用，不仅参与了滑膜炎症反应，而且还诱发关节结构的破坏，故有效地阻断TNFa 对RA的治疗有着重要的临床意义。目前通过给予可溶性受体以及通过TNFa抗体治疗等方法可显著降低TNFa活性，1998年上市的etanercept(Enbrel)是首个重组人TNF可溶性受体(p75)与人IgGI分子Fc部分结合的融合蛋白，而2000年批准的infliximab是首个治疗RA的TNFa抗体，可用于缓解甲氨蝶吟治疗无效的RA病人。

2.2心血管疾病

接受经皮经腔冠脉成形术的病人虽然于术前、术中及术后给予阿司匹林或