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1、基因工程及基因工程药物,1411040315 占勇朋,目录,第一部分 1、什么是基因工程 2、基因工程的基本定义 3、基因工程学科的起源 4、各国关于基因工程的研究状况 5、基因工程的操作步骤 6、基因工程的应用 7、基因工程的特征,一、什么是基因工程？,基因工程（genetic engineering）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。基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。基因工程是生物
2、工程的一个重要分支，它和细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程共同组成了生物工程。基因工程是生物工程的一个重要分支，它和细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程共同组成了生物工程。,二、基因工程的基本定义,狭义上仅指基因工程：是指将一种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意愿稳定遗传，表达出新产物或新性状。 重组DNA分子需在受体细胞中复制扩增，故还可将基因工程表征为分子克隆或基因克隆。 广义上包括传统遗传操作中的杂交技术、现代遗传操作中的基因工程和细胞工程。 是指DNA重组技术的产业化设计与应用，包括上游技术和下游技术两大组成部分。,
3、三、基因工程学科的起源,基因工程是在分子生物学和分子遗传学综合发展基础上于20世纪70年代诞生的一门崭新的生物技术科学。这个定义表明，基因工程具有以下几个重要特征：首先，外源核酸分子在不同的寄主生物中进行繁殖，能够跨越天然物种屏障，把来自任何一种生物的基因放置到新的生物中，而这种生物可以与原来生物毫无亲缘关系，这种能力是基因工程的第一个重要特征。第二个特征是，一种确定的DNA小片段在新的寄主细胞中进行扩增，这样实现很少量DNA样品拷贝出大量的DNA，而且是大量没有污染任何其它DNA序列的、绝对纯净的DNA分子群体。科学家将改变人类生殖细胞DNA的技术称为“基因系治疗”，通常所说的“基因工程”则
4、是针对改变动植物生殖细胞的。无论称谓如何，改变个体生殖细胞的DNA都将可能使其后代发生同样的改变。,四、各国关于基因工程的研究状况,英国：早在20世纪80年代中期，英国就有了第一家生物科技企业，是欧洲国家中发展最早的。如今它已拥有560家生物技术公司，欧洲70家上市的生物技术公司中，英国占了一半。 日本：日本政府已经计划将用于生物技术研究的经费增加23%。一家私营企业还成立了“龙基因中心”，它将是亚洲最大的基因组研究机构。 中国：参与了人类基因组计划，测定了1%的序列，这为21世纪的中国生物产业带来了光明。这“1%项目”使中国走进生物产业的国际先进行列，也使中国理所当然地分享人类基因组计划的全
5、部成果、资源与技术。,五、基因工程的操作步骤,1、目的基因的获取 2、基因表达载体的构建 3、将目的基因导入受体细胞 4、目的基因的检测与鉴定,六、基因工程的应用,1、农牧业、食品工业 运用基因工程技术，不但可以培养优质、高产、抗性好的农作物及畜、禽新品种，还可以培养出具有特殊用途的动、植物。 2、环境保护 基因工程做成的DNA探针能够十分灵敏地检测环境中的病毒、细菌等污染。利用基因工程培育的指示生物能十分灵敏地反映环境污染的情况，却不易因环境污染而大量死亡，甚至还可以吸收和转化污染物。 3、医学 用基因治病是把功能基因导入病人体内使之表达，并因表达产物蛋白质发挥了功能使疾病得以治疗。基因治疗
6、的结果就像给基因做了一次手术，治病治根，所以有人又把它形容为“分子外科”。,六、基因工程的应用,4、医药卫生 .基因工程药品的生产：许多药品的生产是从生物组织中提取的。受材料来源限制产量有限，其价格往往十分昂贵。微生物生长迅速，容易控制，适于大规模工业化生产。若将生物合成相应药物成分的基因导入微生物细胞内，让它们产生相应的药物，不但能解决产量问题，还能大大降低生产成本。 .基因诊断与基因治疗：基因治疗是把正常基因导入病人体内，使该基因的表达产物发挥功能，从而达到治疗疾病的目的，这是治疗遗传病的最有效的手段。基该方法是：基因置换、基因修复、基因增补和基因失活等。,七、基因工程的特征,1）跨物种性
7、 外源基因到另一种不同的生物细胞内进行繁殖。 2）无性扩增 外源DNA在宿主细胞内可大量扩增和高水平表达。,目录,第二部分 1、什么是基因工程药物 2、基因工程药物创造的成就 3、基因工程药物制造实例干扰素 4、制备基因工程药物的基本过程 5、干扰素的生产工艺过程 6、干扰素质量检测,一、什么是基因工程药物？,基因工程药物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
8、，即基因疫苗或药物。 在医学和兽医学中应用正逐步推广。,二、基因工程药物创造的成就,1978年合成了人工胰岛素，1979年实现了生长激素基因在大肠杆菌中的表达，1982年研制成功了人工干扰素，基因制药从此走上了产业化道路。但是，目前的基因药物是通过基因重组技术培育大肠杆菌和动物细胞来制造的，而大肠杆菌这类低等生物是不可能生产出结构复杂的药物，动物细胞培养的成本又太高。所以，利用基因重组与移植技术来培育转基因动物生产药物便应运而生了在利用转基因动物提取药物方面，英国科学家首开先河。1997年年底，英国PPL治疗学公司率先利用克隆多利所采用的细胞核转变法，培育出200头携带人体基因的绵羊，并成功地
9、从奶汁中提取了1抗胰蛋白酶。这是科学家首次从遗传工程培育的绵羊的奶中，提取可用于治疗人类疾病的药物成分，为建立动物药厂 打下了基础。随后，芬兰科学家将人体的促红细胞生长素基因，植入乳牛的受精卵中，创造了一种能生产出促红细胞生长素的乳牛。从理论上说，这种乳牛一年可提取6080千克促红生长素，比目前全世界的使用量还多。,三、基因工程药物制造实例干扰素,干扰素是真核细胞对各种刺激作出反应而自然形成的一组复杂的蛋白质。 干扰素除具有广谱抗病毒活性，还具有抑制细胞分裂，特别是抑制肿瘤细胞生长和免疫调节等功能，作为一种生物活性蛋白有着良好的临床应用价值。 干扰素是人体防御系统的重要组成部分。 是我国已经批
10、准上市的基因工程药物。,三、基因工程药物制造实例干扰素,干扰素的药理作用： 1、抗病毒作用：其抗病毒活性不是杀灭而是抑制病毒，它一般为广谱病毒抑制剂，对RNA和DNA病毒都有抑制作用。 2、抑制细胞增殖。干扰素抑制细胞分裂的活性有明显的选择性，对肿瘤细胞的活性比正常细胞大5001000倍。干扰素抗肿瘤效果可以是直接抑制肿瘤细胞增殖，或通过宿主机体的免疫防御机制限制肿瘤的生长。 3、诱导细胞凋亡：干扰素可以诱导肿瘤细胞凋亡，从而杀灭肿瘤细胞。 4、干扰素对体液免疫、细胞免疫均有免疫调节作用，对巨噬细胞及NK细胞也有一定的免疫增强作用。,三、基因工程药物制造实例干扰素,适应症： 1.用于多种恶性肿
11、瘤，包括毛细胞白血病、慢性白血病、非何淋巴瘤、骨髓瘤、膀胱癌、卵巢癌、晚期转移性肾癌及胰腺恶性内分泌肿瘤、黑色素瘤等。 2.与其他抗肿瘤药物并用。 3.作为放疗、化疗及手术的辅助治疗剂。 4.病毒性疾病的防治。,四、制备基因工程药物的基本过程,获得目的基因,组建重组质粒,构建工程菌（或细胞）,培养工程菌,除菌过滤,半成品检定,成品检定,成品包装,产物分离纯化,五、干扰素的生产工艺过程,启开种子,制备种子液,发酵培养,粗提,精 提,半成品制备,半成品检定,分装,冻干,成品检定,成品包装,六、干扰素质量检测,1) 效价测定 a. 制备攻击病毒：将水泡性口炎病毒(VSV)在鸡胚成纤维母细胞上传代后，
12、 再在猪细胞(IBRS)上传35代，使其对IBRS有良好致病效应，其TCID50应稳定(一般在10-610-7之间)。 b. 准备测定细胞：生长良好的幼龄IBRS单层细胞。 c. 测定：取上述单层细胞分为若干组，每组加不同稀释度的干扰素，置37孵育2024h，然后每管均用100个TCID50的VSV攻击，置37 4872h孵育后，观察结果。同时设细胞对照组和病毒对照组。病毒对照组CPE75%，正常细胞对照组CPE=0，即认为该测定系统有效。干扰素判定标准是以能保护半数细胞免受攻击病毒损害的干扰素最高稀释度的倒数作为干扰素的单位。,六、干扰素质量检测,2) 酸碱度测定：取本品10支，加水溶解，精密测量pH值应为6.07.5。 3) 水分测定：按磺硫溶液法测定，不得超过3%。 4) 安全试验：取本品加水溶解，小鼠尾静脉注射，48h内不得有死亡。 5) 热原检查：取本品1支，加水溶解，依法检查，应符合规定。 6) 菌检：取本品3支，无菌水溶解，分别接种到检查需氧菌、厌氧菌及霉菌用培养基上，37培养1周，应无菌生长。 7) 超敏反应：取健康豚鼠6只，每只腹腔注射本品适量，连续3次，于20天后再于耳静泳注入本品适量，应无过敏反应现象发生。,1411040315 占勇朋,完,
