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1、第六章转基因动物生物安全深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全一、定义转基因动物转基因动物转基因动物转基因动物是指在基因组内稳定地整合以实验方法导入的外源基因，且外源基因能稳定地外源基因能稳定地遗传给后代遗传给后代的遗传工程动物。转基因动物研究是人类按自己的意愿有目的、有计划、有根据、有预见有目的、有计划、有根据、有预见有目的、有计划、有根据、有预见有目的、有计划、有根据、有预见地改变动物的遗传组成，在技术上依赖分子生物学、动物胚胎和配子操作技术。根据不同的目的，转基因动物操作可以简单地划分为四种类型： 疾病抵抗疾病抵抗疾病抵抗疾病抵抗型转基因动物；利用转基因动物制药制药制药制药
2、；动物动物动物动物改良型肉质、长速、代谢等；基础生物学研究生物学研究生物学研究生物学研究疾病和药物筛选模型等。生产转基因动物的常用方法常用方法常用方法常用方法有：原核期胚胎显微注射法、精子载体法、慢病毒载体法、胚胎干细胞介导法、体细胞克隆介导法、人工染色体介导的基因转移法等。（参见第四章参见第四章）深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全外源目的基因的制备外源目的基因的制备外源目的基因的制备外源目的基因的制备外源目的基因有效导入生殖细胞或胚胎干细胞外源目的基因有效导入生殖细胞或胚胎干细胞外源目的基因有效导入生殖细胞或胚胎干细胞外源目的基因有效导入生殖细胞或胚胎干细胞选择获得携有目的
3、基因的细胞选择获得携有目的基因的细胞选择获得携有目的基因的细胞选择获得携有目的基因的细胞选择合适的体外培养系统和宿主动物选择合适的体外培养系统和宿主动物选择合适的体外培养系统和宿主动物选择合适的体外培养系统和宿主动物转基因细胞胚胎发育及鉴定转基因细胞胚胎发育及鉴定转基因细胞胚胎发育及鉴定转基因细胞胚胎发育及鉴定筛选所得的转基因动物品系筛选所得的转基因动物品系筛选所得的转基因动物品系筛选所得的转基因动物品系深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全二、转基因动物研究进展19661966年年年年，Lin发明了显微注射法，拉开了全球转基因动物研究的序幕。19741974年年年年，Jaeni
4、sch把猿猴病毒SV40注入小鼠囊胚腔，得到部分体组织中含有SV40 DNA的嵌合体小鼠；并利用反转录病毒与小鼠卵裂球共培养把莫氏白血病病毒基因插入小鼠基因组，创建了世界上第一个转基因小鼠系。19771977年年年年，Gordon首先用显微注射的方法将外源mRNA源和DNA注射到非洲爪蟾胚胎，发现被注入的核酸完全有功能。19801980年年年年，Gordon等采用显微注射的方法将猿猴病毒和人单纯疱疹病毒的thymidine kinase基因整合后的质粒直接注入小鼠受精卵原核中，产生了世界上第一只转基因小鼠。19811981年年年年，Gordon和Ruddle创造了新名词 “转基因”transg
5、enic19821982年年年年，Palmiter等采用显微注射法将人的生长激素基因注射到小鼠受精卵雄原核中，首次获得整合并表达生长激素外源基因的超级转基因小鼠，生长速度快24倍，体形大1倍。深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全19871987年年年年，Simons等把羊的-乳球蛋白基因导入小鼠基因组中，阳性小鼠乳腺中分泌出该蛋白。“家畜乳腺生物反应器”由此而来。19961996年年年年，英国罗斯林研究所和PPL公司合作，由科学家Wilmut等获得了世界首例体细胞克隆体细胞克隆体细胞克隆体细胞克隆动物转基因绵羊多莉，其细胞中含有1个标记基因和人类凝血因子基因，成为转基因动物研究
6、的一个里程碑里程碑里程碑里程碑。20042004年年年年，美国科学家宣布培育出世界上首只转基因猴，这是世界上首次培育成功转基因灵长类动物，为人类最终战胜糖尿病、乳腺癌、帕金森症和艾滋病等带来曙光。20062006年年年年6 6月月月月，欧洲药监局批准GTC公司生产的ATryn（重组人抗凝血酶）用于治疗遗传性抗凝血酶缺乏症。20092009年年年年2 2月月月月，这项药物获得了美国食品和药物管理局的批准，这是全球第一例成功上市的全球第一例成功上市的全球第一例成功上市的全球第一例成功上市的转基因动物乳腺生物反应器药物转基因动物乳腺生物反应器药物转基因动物乳腺生物反应器药物转基因动物乳腺生物反应器药
7、物。目前国外已成功制备了转基因鼠、兔、羊、猪、牛、鸡、鱼和鹌鹑转基因鼠、兔、羊、猪、牛、鸡、鱼和鹌鹑转基因鼠、兔、羊、猪、牛、鸡、鱼和鹌鹑转基因鼠、兔、羊、猪、牛、鸡、鱼和鹌鹑等动物深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全19961996年年年年7月5日，世界上第一只克隆羊“多莉多莉多莉多莉”在英国苏格兰卢斯林研究所的试验基地诞生。 从1只6岁雌性的芬兰多塞特白面绵羊的乳腺中取出乳腺细胞，放入低浓度的培养液中，细胞逐渐停止分裂，此细胞称为供供供供体细胞体细胞体细胞体细胞；从一头苏格兰黑面母绵羊的卵巢中取出未受精的卵细胞，并立即将细胞核除去，留下一个无核的卵细胞，称之为受体细受体细受
8、体细受体细胞胞胞胞；利用电脉冲方法，使供体细胞和受体细胞融合，最后形成融合细胞。电脉冲可以产生类似于自然受精过程中的一系列反应，使融合细胞也能像受精卵一样进行细胞分裂、分化，从而形成胚胎细胞。 将胚胎细胞转移到另一只苏格兰黑面母绵羊的子宫内，胚胎细胞进一步分化和发育，最后形成小绵羊多莉。 多莉的诞生多莉的诞生多莉的诞生多莉的诞生深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全转基因动物研究的里程碑转基因动物研究的里程碑1966 配子的微注射技术建立（Lin）1977 mRNA和DNA转移爪蟾卵细胞（Gordon）1980-1981 转基因小鼠获得成功1981 小鼠胚胎干细胞转移1982 转
9、基因“超级鼠”1983 转基因小鼠组织特异性表达1985 转基因家畜1987 嵌合体“敲除”鼠成功1989 定位整合的种系嵌合体小鼠1994 精子细胞的移植1997 绵羊的体细胞克隆1998 利用核移植技术产生转基因绵羊1999 “敲除”家畜获得成功深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全我国的转基因动物研究进展我国的转基因动物研究进展我国的转基因动物研究进展我国的转基因动物研究进展19841984年年年年，陆德裕等将人-珠蛋白基因注入小鼠受精卵，得到转基因小鼠，开启了中国转基因动物研究的先河。19851985年，年，年，年，19861986年年年年分别获得了含人生长激素（MT-h
10、GH）基因的转基因泥鳅和小鼠，首次在国际上成功获得了转基因鱼首次在国际上成功获得了转基因鱼首次在国际上成功获得了转基因鱼首次在国际上成功获得了转基因鱼。19871987年年年年，获得含有大肠杆菌galK（半乳糖激酶）和gpt（谷丙转氨酶）基因的转基因小鼠。19901990年年年年，国家“863”计划将转基因山羊乳腺生物反应器研究列入重大项目，中国农业大学等机构获得动物乳腺生产的IBDV疫苗和干扰素。之之之之后后后后相继获得含HBsAg基因的转基因兔、转基因猪；含EPO和人HBsAg的乳腺特异性表达的转基因山羊；含人凝血因子IX的转基因山羊（1998）；含人血清白蛋白基因的转基因奶牛（1999）
11、。20012001年年年年，周江等在基因剔除研究中获得了国内首例Smad2条件基因打靶小鼠。深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全20052005年年年年，王晓梅等采用共培养和脂质体介导方法将金黄地鼠附睾内的精子与NFB-luc+质粒共孵育后，与成熟卵母细胞进行体外受精，阳性胚胎获得率平均为10%。20062006年年年年，张敬之等在国内首次用慢病毒载体法成功制备GFP转基因小鼠。20082008年年年年，吉林大学的欧阳红升教授成功获得了带有猪瘟病毒抗性的转基因猪三、 转基因动物存在的问题2个方面：1 1、研究中存在的问题、研究中存在的问题、研究中存在的问题、研究中存在的问题 转
12、基因动物的成功率低成功率低成功率低成功率低。以显微注射法为例，一则统计资料表明：小鼠2.6% 大鼠4.4% 兔1.5%绵羊0.9% 猪0.7% 牛0.7%转基因动物生产成本高生产成本高生产成本高生产成本高。据Wau等计算，生产一头祖代转基因猪需花费2.5万美元，生产一头转基因牛需花费50万美元。深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全体细胞克隆等技术环节还很薄弱技术环节还很薄弱技术环节还很薄弱技术环节还很薄弱，有些技术会对动物健康产生危害。由于基因整合机制整合机制整合机制整合机制尚不清楚尚不清楚尚不清楚尚不清楚，转基因在宿主基因组中的行为难以控制，转基因插入可能导致内源基因破坏或失
13、活，也可能激活原本关闭的基因（癌基因等），导致阳性个体不育、胚胎死亡、四肢畸形等。大部分大部分大部分大部分转基因（尤其是cDNA）表达水平低表达水平低表达水平低表达水平低得难以检测。而个别转基因的表达水平又太高，高水平表达高水平表达高水平表达高水平表达的外源基因对宿主对宿主对宿主对宿主动物是很不利不利不利不利的。Wright G等1991年生产的转 h-抗胰蛋白酶的绵羊，其中一只转基因羊产羔后乳汁中h -抗胰蛋白酶的水平高达60 g/L，这是宿主动物难以承受的。 2 2、产业化的安全性问题、产业化的安全性问题、产业化的安全性问题、产业化的安全性问题转基因动物携带外源基因，释放至环境中可能通过杂
14、交导致“基因逃逸基因逃逸基因逃逸基因逃逸”，使外源基因转到其野生近缘种造成“基因污染”，危及生物多样性安全。有实验显示转鲑鱼GH基因的雄性青鳉有交配优势交配优势交配优势交配优势，释放至自然水体可能会造成野生青鳉种群的灭绝。深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全对两个相同生长阶段的转GH基因银大马哈鱼与非转基因鱼在有捕食者存在（放入较大规格的大西洋鲑）时的存活与生长状况进行观察，发现转基因鱼具有与非转基因鱼相似的竞争能力竞争能力竞争能力竞争能力，在有捕食者存在的环境中转基因鱼的死亡率并没有升高，且仍能维持较快的生长速度，所以如果转基因鱼进入自然环境，其相似的竞争能力和存活率就有可能
15、使其竞争取代野生鱼。转基因动物器官移植可能会增加人兽共患病的传播人兽共患病的传播人兽共患病的传播人兽共患病的传播机会。转基因动物生产的食物有可能使食用者发生过敏反应过敏反应过敏反应过敏反应。同时转基因动物的研究还将会引发一系列社会伦理问题社会伦理问题社会伦理问题社会伦理问题。3 3、提高转基因表达的策略、提高转基因表达的策略、提高转基因表达的策略、提高转基因表达的策略导入大片段导入大片段导入大片段导入大片段 大部分转基因研究中由于载体承载能力的限制，所构建的基因构件较小，因此整合后的位置效应更明显。细菌人工染色体载体（可承载300kb）和酵母人工染色体载体（可承载1000kb）使大片段基因转移
16、成为可能。深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全如：要增加某一酪蛋白在乳汁中的含量，可导入该酪蛋白基因及与之连锁的酪蛋白基因。牛的4个酪蛋白基因连锁在6好染色体上，达250kb，连锁基因相互调节，使各酪蛋白基因的表达水平达到理想状态共整合与基因搭救共整合与基因搭救共整合与基因搭救共整合与基因搭救 即将表达水平较高的基因与表达较低的基因一同整合进宿主细胞的基因组中。Clark（1992）等将oBLG（绵羊-乳球蛋白）-h1AT cDNA（1:1）及oBLG与oBLG-hFIX cDNA（3:1）注入小鼠原核期胚胎，结果h1-AT与hFIX的表达都得到提高增添基质附着区增添基质附着区
17、增添基质附着区增添基质附着区 基质附着区可能是结构基因的界域，将染色质分成许多可独立调控的单元。Mcknight（1992）等将鸡溶菌酶基因的基质附着区（A因子）与小鼠WAP基因组成的杂合基因导入小鼠基因组，结果含A因子的杂合基因在整合外源基因的11个鼠系中均获得表达，但表达水平并没有提高。深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全四、转基因动物产业化进展 据统计，全球现有以转基因技术为核心的公司超过40家，已成为21世纪生物技术领域的支柱产业。1998年全球动物生物技术产品销售额估计为6.2亿美元。预计到2010年，仅在农业领域销售额将达到110亿美元， 其中75亿美元来自转基因动
18、物品种； 而利用转基因动物制作生物反应器生产药物和功能蛋白的销售额预计可达500亿美元。促进动物生长、提高畜产品产量、改善产品品质促进动物生长、提高畜产品产量、改善产品品质促进动物生长、提高畜产品产量、改善产品品质促进动物生长、提高畜产品产量、改善产品品质动物抗病育种动物抗病育种动物抗病育种动物抗病育种生产药用蛋白生产药用蛋白生产药用蛋白生产药用蛋白生产人营养保健（医疗）品生产人营养保健（医疗）品生产人营养保健（医疗）品生产人营养保健（医疗）品深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全生产可用于人体器官移植的动物器官生产可用于人体器官移植的动物器官生产可用于人体器官移植的动物器官生产
19、可用于人体器官移植的动物器官建立诊断、治疗人类疾病及新药筛选的动物模型，制作策略：建立诊断、治疗人类疾病及新药筛选的动物模型，制作策略：建立诊断、治疗人类疾病及新药筛选的动物模型，制作策略：建立诊断、治疗人类疾病及新药筛选的动物模型，制作策略：基因过量表达基因敲除或敲入病毒或其它病原的DNA插入诱变1 1、在医药领域的应用、在医药领域的应用、在医药领域的应用、在医药领域的应用异种器官移植异种器官移植异种器官移植异种器官移植据统计，截至2003年底，全世界共施行各种器官移植99.8万例次； 至2008年，我国器官移植已累计超过10万例次，仅次于美国器官供体来源不足已成为器官移植发展的瓶颈问题器官
20、供体来源不足已成为器官移植发展的瓶颈问题器官供体来源不足已成为器官移植发展的瓶颈问题器官供体来源不足已成为器官移植发展的瓶颈问题深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全猪猪猪猪在器官大小、结构和功能上与人类相似器官大小、结构和功能上与人类相似器官大小、结构和功能上与人类相似器官大小、结构和功能上与人类相似，有希望成为异种器官移植异种器官移植异种器官移植异种器官移植的理想来源猪细胞表面的异种抗原与人体不相容，因此首先要解决器官移植过程中产生的排斥反应排斥反应排斥反应排斥反应。转基因技术可改造异种来源器官的遗传性状改造异种来源器官的遗传性状改造异种来源器官的遗传性状改造异种来源器官的遗
21、传性状，成为国内外研究热点。1995年，Rosengard等将人的补体抑制因子即衰退加速因子（hDAF）转移至猪胚中，有27头转基因猪的hDAF在其内皮细胞、血管平滑肌和鳞状上皮细胞等细胞中有不同程度地表达，缓和了异种器官移植过程中的超急性排斥反应。猪用作异种器官移植在临床上的应用指南已在美国出台应用指南已在美国出台应用指南已在美国出台应用指南已在美国出台，其他一些国家也在进行之中。这为以猪作为供体异种器官的移植展示了广阔的应用前景。疾病和药物筛选的转基因动物模型疾病和药物筛选的转基因动物模型疾病和药物筛选的转基因动物模型疾病和药物筛选的转基因动物模型即通过精确地引入或失活与人类疾病及病原体相
22、关基因的表达，使转基因动物产生与人类相似的疾病，用于发病机理、药物筛选和基因治疗等方面的研究。深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全例如：通过表达HBV基因建立的转基因小鼠模型，可对不同发育阶段的肝脏基因表达谱和蛋白组学进行研究，还可用于发现早期诊断的功能基因。1996年Gringrich等将Probasin的启动子中一段454bp的序列与SV40序列连接，转入小鼠受精卵，建立了转基因小鼠前列腺癌动物模型。2008年Roger等通过基因敲除方法构建了囊性纤维化双敲的猪疾病模型，能很好模拟人类新生儿囊性纤维化症状，为疾病防控的研究带来了曙光。2009年，Kragh等建立了7头人类老
23、年痴呆症的小型猪疾病模型。现已建立起动物模型的疾病类型已建立起动物模型的疾病类型已建立起动物模型的疾病类型已建立起动物模型的疾病类型有：癌症、动脉硬化、镰刀状细胞贫血、 地中海贫血例、肝炎、淋巴系统病、老年痴呆症、糖尿病和高血压等。用于新药筛选用于新药筛选用于新药筛选用于新药筛选，如Mehtali等建立了表达HIV-1-Tat的转基因小鼠模型，用于筛选抗HIV药物。目前已获得的动物疾病模型动物疾病模型动物疾病模型动物疾病模型约400 400 种种种种， 其中基因敲除基因敲除基因敲除基因敲除模型约310310种种种种， 基因过量表达过量表达过量表达过量表达的动物模型约4040种种种种，具有极大的
24、推广和应用前景。深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全转基因动物疾病模型存在的问题转基因动物疾病模型存在的问题转基因动物疾病模型存在的问题转基因动物疾病模型存在的问题外源基因外源基因外源基因外源基因的随机整合随机整合随机整合随机整合可能引起插入突变；基因敲除能灭活特定基因，但灭活的基因仍会有转录和翻译过程，有可能表达出新蛋白有可能表达出新蛋白有可能表达出新蛋白有可能表达出新蛋白，而新蛋白的行为无法预测，不可避免地会影响到分析的结果；目前制作的疾病模型几乎都是小鼠，但某些基因的效应在不同物种间存在着一定的差异，从小从小从小从小鼠模型中获得的信息，并不能反映其在大动物和人类中的实际情
25、况鼠模型中获得的信息，并不能反映其在大动物和人类中的实际情况鼠模型中获得的信息，并不能反映其在大动物和人类中的实际情况鼠模型中获得的信息，并不能反映其在大动物和人类中的实际情况。解决方案：解决方案：解决方案：解决方案：基因瞬间表达基因瞬间表达基因瞬间表达基因瞬间表达Dickins等（2007）将启动子四环素反应元件四环素反应元件四环素反应元件四环素反应元件（TRE）与RNAi基因结合并转入小鼠，然后与含有四环素调控转录激活因子四环素调控转录激活因子四环素调控转录激活因子四环素调控转录激活因子tTA的转基因小鼠杂交，制备同时含有2套元件的转基因小鼠。当对这些小鼠给予四环素时，可激活tTA系统，进
26、而激活 TRE启动 RNAi；撤除四环素则可以停止 RNAi，实现 RNAi的可逆调控。用进化上与人类相近的物种来制作模型用进化上与人类相近的物种来制作模型用进化上与人类相近的物种来制作模型用进化上与人类相近的物种来制作模型，如偶蹄目的猪、灵长目的猴等。深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全乳腺生物反应器生产重组蛋白药物乳腺生物反应器生产重组蛋白药物乳腺生物反应器生产重组蛋白药物乳腺生物反应器生产重组蛋白药物目前已获成功的动物生物反应器主要有以下几种途径：在血液血液血液血液中表达活性成分 1992年Swanson等人制备了血液中含有人血红蛋白的转基因猪，为从人以外的动物体获取人血
27、有效成分提供了新途径通过尿液尿液尿液尿液 1994年Kerr等成功获得了能在尿液中表达人类生长激素（GH）的转基因小鼠，GH含量高达0.5 g/L通过蚕茧蚕茧蚕茧蚕茧 1999年Tamura将原骨胶原蛋白基因转入蚕体内获得成功通过鸡蛋蛋清蛋清蛋清蛋清表达功能蛋白 2002年Harvey 等将 - -内酰氨酶内酰氨酶内酰氨酶内酰氨酶基因转入母鸡中，年产蛋330个，蛋清中含有约3.5 g外源蛋白； 同年美国TranXenoGen公司在转基因鸡蛋中成功表达了可用于治疗的单克隆抗体单克隆抗体单克隆抗体单克隆抗体，表达量达1.5ng/mL；2007年，英国Roslin研究所培育出转有治疗皮肤癌的抗体mi
28、R24和人体干扰素人体干扰素人体干扰素人体干扰素-1的转基因母鸡，并且可以稳定的将新基因遗传给后代，实现了在输卵管中获得商业化治疗蛋白。深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全通过动物乳腺乳腺乳腺乳腺表达外源蛋白目前公认的生产重组蛋白的理想方式理想方式理想方式理想方式中国农业大学制备了在乳腺中表达乳铁蛋白和乳清白蛋白的转基因奶牛，表达量可分别达到 3.4 g/L 和 1.5 g/L。GTC和荷兰Pharming等公司研发的人-抗胰蛋白酶、人组织纤溶酶原激活剂、-葡萄糖苷酶等重组蛋白重组蛋白重组蛋白重组蛋白已经进入临床期，37种进入了临床期段，数百种处于研发阶段。目前世界上还有许多公
29、司通过转基因动物乳腺进行治疗性抗体治疗性抗体治疗性抗体治疗性抗体的生产。2002年，Kuroiwa等筛选得到表达人源化抗体的奶牛。2006年6月，美国GTC公司利用转基因羊生产的重组人抗凝血酶重组人抗凝血酶重组人抗凝血酶重组人抗凝血酶，成为全球第一例成全球第一例成全球第一例成全球第一例成功上市功上市功上市功上市的转基因动物乳腺生物反应器药物。据美国商业评估公司预测，到2015年转基因动物生产的蛋白药物全球销售额将达1000亿美元我国已成功获得能在乳腺中表达多种药用蛋白或营养保健蛋白的转基因牛、绵羊和山羊，总体水平已基本达到发达国家的先进水平。深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全
30、中国仓鼠卵母细胞（中国仓鼠卵母细胞（中国仓鼠卵母细胞（中国仓鼠卵母细胞（CHOCHO）转基因奶山羊转基因奶山羊转基因奶山羊转基因奶山羊合成方式合成方式合成方式合成方式分批培养分批培养分批培养分批培养乳腺乳腺乳腺乳腺表达水平表达水平表达水平表达水平1g/L*1g/L*，周期，周期，周期，周期1010天天天天8g/L8g/L，周期，周期，周期，周期3030天天天天生产时间生产时间生产时间生产时间200200天（天（天（天（=20=20批）批）批）批）300300天天天天 2L/2L/头头头头/ /天天天天纯化效率纯化效率纯化效率纯化效率60%60%60%60%年产年产年产年产100kg100kg纯
31、蛋白所需原料总量纯蛋白所需原料总量纯蛋白所需原料总量纯蛋白所需原料总量1700001700002100021000所需反应器容量所需反应器容量所需反应器容量所需反应器容量8500L8500L3535头羊头羊头羊头羊成本成本成本成本/g/g30030003003000美元美元美元美元105105美元美元美元美元* * 目前只有极少数公司宣称抗体蛋白表达水平达到目前只有极少数公司宣称抗体蛋白表达水平达到目前只有极少数公司宣称抗体蛋白表达水平达到目前只有极少数公司宣称抗体蛋白表达水平达到1g/L1g/L，其它药用蛋白几乎不可能，其它药用蛋白几乎不可能，其它药用蛋白几乎不可能，其它药用蛋白几乎不可能*
32、 * 完全完全完全完全GAPGAP和和和和GMPGMP条件下的生产成本，表达水平是决定成本的关键条件下的生产成本，表达水平是决定成本的关键条件下的生产成本，表达水平是决定成本的关键条件下的生产成本，表达水平是决定成本的关键转基因奶羊和细胞培养技术生产抗体蛋白的成本比较转基因奶羊和细胞培养技术生产抗体蛋白的成本比较深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全与细菌、细胞等生物工程制药相比，它有明显优势优势优势优势：转基因动物的乳汁，可以方便方便方便方便收集且不损伤动物不损伤动物不损伤动物不损伤动物；目的蛋白蛋白蛋白蛋白质，已经过动物体内加工和修饰修饰修饰修饰，不必再进行后加工；是天然天然
33、天然天然的、无公害无公害无公害无公害的“动物药厂” ，是全新的生产模式。?美国每年要有 600600万人献血万人献血万人献血万人献血，才够本国血友病人所需的凝血因子，只要 2 2头转基因牛头转基因牛头转基因牛头转基因牛 就可代劳。 动物乳腺生物反应器生产重组蛋白流程图动物乳腺生物反应器生产重组蛋白流程图深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全转转转转基基基基因因因因动动动动物物物物生生生生产产产产的的的的代代代代表表表表性性性性药药药药用用用用蛋蛋蛋蛋白白白白深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全公司名称公司名称公司名称公司名称 营养保健品营养保健品营养保健品营养保健
34、品 主要功能主要功能主要功能主要功能 潜在市场潜在市场潜在市场潜在市场 R&D R&D阶段阶段阶段阶段Pharming B.V.Pharming B.V. 人乳铁蛋白人乳铁蛋白人乳铁蛋白人乳铁蛋白 抗胃肠道感染抗胃肠道感染抗胃肠道感染抗胃肠道感染 50 50亿美元亿美元亿美元亿美元/ /年年年年 临床前期，转基因奶牛临床前期，转基因奶牛临床前期，转基因奶牛临床前期，转基因奶牛（1.5g/L1.5g/L） 铁、锌等载体铁、锌等载体铁、锌等载体铁、锌等载体 人溶菌酶人溶菌酶人溶菌酶人溶菌酶 抗胃肠道感染抗胃肠道感染抗胃肠道感染抗胃肠道感染 5 5亿美元亿美元亿美元亿美元/ /年年年年 转基因奶牛（
35、转基因奶牛（转基因奶牛（转基因奶牛（1.5g/L1.5g/L）PPL Therapeutics plc PPL Therapeutics plc 人胆盐刺激脂酶人胆盐刺激脂酶人胆盐刺激脂酶人胆盐刺激脂酶 助脂消化助脂消化助脂消化助脂消化 6 6亿美元亿美元亿美元亿美元/ /年年年年 临床前期，转基因奶牛临床前期，转基因奶牛临床前期，转基因奶牛临床前期，转基因奶牛（2g/L2g/L） Genzyme Transgenic Corp Genzyme Transgenic Corp 人催乳素人催乳素人催乳素人催乳素 提高免疫力提高免疫力提高免疫力提高免疫力 3 3亿美元亿美元亿美元亿美元/ /年年年
36、年 临床前期，转基因奶牛临床前期，转基因奶牛临床前期，转基因奶牛临床前期，转基因奶牛（1g/L1g/L）Wyeth-Ayerst Wyeth-Ayerst 人乳清白蛋白人乳清白蛋白人乳清白蛋白人乳清白蛋白 苯酮尿症苯酮尿症苯酮尿症苯酮尿症 5 5亿美元亿美元亿美元亿美元/ /年年年年 转基因奶牛（转基因奶牛（转基因奶牛（转基因奶牛（5g/L5g/L） 人免疫球蛋白人免疫球蛋白人免疫球蛋白人免疫球蛋白 提高免疫力提高免疫力提高免疫力提高免疫力 10 10亿美元亿美元亿美元亿美元/ /年年年年 转基因奶牛（转基因奶牛（转基因奶牛（转基因奶牛（0.5-0.5-2.5g/L2.5g/L） GelaGe
37、nGelaGen 人乳清过氧化酶人乳清过氧化酶人乳清过氧化酶人乳清过氧化酶 提高免疫力等提高免疫力等提高免疫力等提高免疫力等 3 3亿美元亿美元亿美元亿美元/ /年年年年 人分泌性抗体人分泌性抗体人分泌性抗体人分泌性抗体 尿路感染、蛀牙尿路感染、蛀牙尿路感染、蛀牙尿路感染、蛀牙 5 5亿美元亿美元亿美元亿美元/ /年年年年 转基因奶牛（转基因奶牛（转基因奶牛（转基因奶牛（3g/L3g/L）利用转基因动物生产人营养保健品研究现状利用转基因动物生产人营养保健品研究现状深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全利用转基因动物生产治疗性抗体药物利用转基因动物生产治疗性抗体药物2 2、转基因技
38、术在农业领域的应用、转基因技术在农业领域的应用、转基因技术在农业领域的应用、转基因技术在农业领域的应用1 1）提高动物生长率）提高动物生长率）提高动物生长率）提高动物生长率转基因技术在改善家畜上的首个尝试便是转入GH基因以试图提高猪的生长速度和饲喂效率，希望提高家畜的生长速率从而提高产量。从此，转基因技术在农业领域的应用价值开始显现。深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全快速生长的转基因黄河鲤鱼及其对快速生长的转基因黄河鲤鱼及其对快速生长的转基因黄河鲤鱼及其对快速生长的转基因黄河鲤鱼及其对照黄河鲤鱼照黄河鲤鱼照黄河鲤鱼照黄河鲤鱼转基因鲤鱼F1代是由黄河鲤和草鱼生长激素基因组成的转
39、“全鱼”基因鱼，150天可长至1200克，最大可达2000克；两年可达5000克。生长速度比普通鲤鱼快140%以上。转基因三倍体鲤鱼与非转基因三倍体鲤转基因三倍体鲤鱼与非转基因三倍体鲤转基因三倍体鲤鱼与非转基因三倍体鲤转基因三倍体鲤鱼与非转基因三倍体鲤 吉鲤是由转基因两倍体鲤鱼与转基因四倍体鱼（两套鲤鱼染色体，两套鲫鱼染色体）结合而培育出无生育能力的吉鲤。吉鲤具有草鱼的生长快优点，又具有鲫鱼的味道。由于不能生育，在推广过程中不存在与其它鱼类杂交引起生态危机之忧。转基因鲑鱼与同年龄的野生鲑转基因鲑鱼与同年龄的野生鲑转基因鲑鱼与同年龄的野生鲑转基因鲑鱼与同年龄的野生鲑鱼鱼鱼鱼将太平洋大鲑鱼的生长激
40、素基因导入大西洋鲑鱼，后制成三倍体不育品种。深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全1985年，我国学者朱作言等首次用人GH构建载体获得了转基因金鱼，F1代转基因鱼类的生长速度为非转基因鱼的2倍。1988年，Brem等首次利用小鼠的金属硫蛋白启动子生产出可用于商业化表达人GH的罗非鱼。经过20年的发展，我国转基因鱼的研究和应用已处于世界领先水平我国转基因鱼的研究和应用已处于世界领先水平我国转基因鱼的研究和应用已处于世界领先水平我国转基因鱼的研究和应用已处于世界领先水平。纽约时报曾发表评述，肯定中国开创的转基因鱼研究领先美国三年。2001年，中国科学院武汉水生生物研究所在快速生长转“
41、全鱼”生长激素基因鲤鱼的研究方面取得了规模化养殖的重要进展。我国转基因鱼已进入控制性生产，培育出的三倍体鱼湘云鲫（鲤）具有生长快、肉质好、体形美、抗逆性强、不繁育等特点，已推广到全国23个省、直辖市。2 2）改良优良品种）改良优良品种）改良优良品种）改良优良品种改善奶牛乳成分改善奶牛乳成分改善奶牛乳成分改善奶牛乳成分中主要有以下三方面：生产高酪蛋白含乳量生产高酪蛋白含乳量生产高酪蛋白含乳量生产高酪蛋白含乳量减少乳中不理想成分减少乳中不理想成分减少乳中不理想成分减少乳中不理想成分：深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全乳糖乳糖乳糖乳糖 幼儿和相当一部分成年人因肠道中降解乳糖的酶分泌
42、过少，不能有效地将乳糖降解为半乳糖和葡萄糖，从而造成腹胀和腹泻。 - -乳球蛋白乳球蛋白乳球蛋白乳球蛋白 人乳中不含-乳球蛋白，后者被认为是引起人过敏反应的主要蛋白，还会影响凝乳的形成和干酪的生产。利用基因敲除技术，以人奶中含量高、氨基酸组成平衡的乳白蛋白取代牛奶中的乳球蛋白，牛奶性质会更接近于人奶。生产人乳中特有成分生产人乳中特有成分生产人乳中特有成分生产人乳中特有成分：溶菌酶溶菌酶溶菌酶溶菌酶 人乳中重要的抗菌蛋白，可以增强婴儿对肠道感染的抵抗力，乳汁成分中溶菌酶含量的提高，可减少奶畜乳房炎的发生，延长奶的保鲜期。乳铁蛋白乳铁蛋白乳铁蛋白乳铁蛋白 能促进婴儿对铁的吸收，提高婴儿免疫力，抵抗
43、消化道疾病的感染。乳铁蛋白在人乳中的含量为12 g/L，在牛奶中的含量仅为0.1 g/L。通过转基因方法使奶牛产出的牛奶中乳铁蛋白的含量达到人乳水平，是牛奶“人乳化”的重要一步。1990年，荷兰Pharming公司宣布培育出了含有人乳铁蛋白的转基因牛，预计每年从乳汁中提炼出来的营养奶粉的销售额高达50亿美元。中国农业大学李宁教授及其团队利用转基因体细胞克隆技术，获得转基因克隆奶牛49头，存活29头。人乳铁蛋白在牛乳中平均表达量达3.43g/L ，人溶菌酶在转基因牛乳中含量达1.5g/L以上。深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全提高动物产毛性能和品质提高动物产毛性能和品质提高动物
44、产毛性能和品质提高动物产毛性能和品质导入GH基因可以提高产毛量提高产毛量提高产毛量提高产毛量。2005年澳大利亚将GH 基因转入绵羊，转基因羊的生长速度和羊毛质量较对照组均有显著提高 。澳大利亚科学家将源于优质羊毛的A2蛋白的主要成分（半胱氨酸）基因导入绵羊胚胎，繁殖出的转基因羊可使羊毛增产5%，估计全年收入增加3亿美元。Powell等将型毛角蛋白的细丝基因导入绵羊基因组并在皮质中特异表达，转基因羊毛光泽度光泽度光泽度光泽度以及羊毛中毛脂含量明显提高。2008年10月，日本研究组培养出可结出荧光绿、红、橙3色的荧光色荧光色荧光色荧光色蚕茧的转基因蚕。此外还培养出了具有易于粘合细胞性质的转基因蚕
45、，这一成果有望被应用于人造血管等领域。我国西南大学家蚕基因组研究团队也成功开发出转基因新型有色茧品种。深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全3 3）改善肉质）改善肉质）改善肉质）改善肉质研究证实，GHGH具有明显抑制脂肪生成具有明显抑制脂肪生成具有明显抑制脂肪生成具有明显抑制脂肪生成的作用，转有GH基因的家畜体脂减少，瘦肉率明显提高，利用GH 基因抑制脂肪生成的特性，可对瘦肉型猪进行定向育种和培育。1998年，Biotechnology News报道，美国农业部研究人员利用胰岛素样生长因子-1基因培育出脂肪减少，瘦肉增加的新猪种。膳食中-6和-3两大系列高不饱和脂肪酸高不饱和脂肪
46、酸高不饱和脂肪酸高不饱和脂肪酸的量与平衡对体内内环境的稳定和正常生长有重要作用。-6高不饱和脂肪酸自然界中比较丰富，-3 高不饱和脂肪酸来源较少，生产含不饱和脂肪酸的家畜对肉质品质的改良极大。2004年日本近畿大学 Saeki等将菠菜D-12去饱和酶基因转入猪体内培育出6头转基因猪，其体内的不饱和脂肪酸要比一般猪高大约20%。2006年，赖良学等获得10头转线虫fat-1基因（-3去饱和酶基因）的体细胞克隆猪，可将猪体内的-6系饱和脂肪酸转化为-3系不饱和脂肪酸， 提高了-3系脂肪酸含量， 降低了-6/-3的比例，大大提升了猪肉的营养价值。深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全2
47、008年，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所、军事医学科学院生物工程研究所成功培养出10头转-3脂肪酸去饱和酶基因的克隆猪。2010年3月12日生物通报道，世界首例能产生-3多不饱和脂肪酸的转基因克隆牛在内蒙古包头茁壮成长。经检测克隆牛体内-3多不饱和脂肪酸含量比普通牛提升了10倍以上，极具开发价值。4 4）提高动物抗病性）提高动物抗病性）提高动物抗病性）提高动物抗病性利用DNA重组技术直接敲除致病基因敲除致病基因敲除致病基因敲除致病基因，或克隆特定抗病基因片段克隆特定抗病基因片段克隆特定抗病基因片段克隆特定抗病基因片段并加以一定的修饰，然后转入易感动物的体细胞，使之在染色体中正确整合，如果转基
48、因在宿主基因组中能够表达，则有希望培育出抗该病的转基因动物新品系。表达人溶菌酶的转基因羊表达人溶菌酶的转基因羊表达人溶菌酶的转基因羊表达人溶菌酶的转基因羊 人溶菌酶是乳中天然的抗菌蛋白，然而反刍动物组织特异性缺乏溶菌酶。2006年，Maga等生产的表达人溶菌酶蛋白的转基因羊奶中的溶菌酶水平是人奶的68%，体内和体外实验均证实有抑菌作用，无论是否经过巴氏消毒，这种转基因奶都能抑制仔猪肠内埃希氏菌，调节肠道微生态平衡。深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全抗病转基因动物的生产抗病转基因动物的生产阮病毒蛋白单敲羊和双敲牛阮病毒蛋白单敲羊和双敲牛阮病毒蛋白单敲羊和双敲牛阮病毒蛋白单敲羊和
49、双敲牛阮病毒疾病是细胞内正常的阮病毒蛋白的错误折叠所引起的一类疾病，包括牛海绵状脑病、羊痒症和人克雅氏病。PrP 表达减少能有效阻止感染的发生。深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全2001年，Denning等通过核移植方法生产靶基因敲除羊，共获得4只PrP-/+单敲转基因羊2004年，Kuroiwa等通过基因打靶系统生产阮病毒蛋白PrP 双敲牛，在临床、生理学、组织病理学、免疫学以及生殖检测均表现正常。2006年，Golding等应用体细胞核移植和显微注射技术生产RNAi介导的抗PrP 转基因山羊和牛，检测发现转基因动物体内PRNP基因的表达得到很好的抑制。表达溶葡萄球菌素转基
50、因牛表达溶葡萄球菌素转基因牛表达溶葡萄球菌素转基因牛表达溶葡萄球菌素转基因牛美国每年由于乳房炎造成的奶牛生产经济损失达20亿美元。乳房炎的病原体主要为链球菌、金黄色葡萄球菌和大肠杆菌等。2005年，Wall等生产了能分泌溶葡萄球菌素的转基因泽西岛牛，其牛奶具有杀死金黄色葡萄球菌的能力；他们将3头转基因奶牛和10头非转基因奶牛乳房内注射金黄色葡萄球菌，非转基因牛均被检测到感染指标，而转基因牛未出现这些感染体征，且牛奶中溶葡萄球菌素浓度达到3mg/mL就可以实现对金黄色葡萄球菌性乳房炎的保护 。深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全抗绵羊脱髓鞘性脑白质炎病毒转基因羊抗绵羊脱髓鞘性脑白
51、质炎病毒转基因羊抗绵羊脱髓鞘性脑白质炎病毒转基因羊抗绵羊脱髓鞘性脑白质炎病毒转基因羊1994年，Chements等针对绵羊豆病毒的危害，将绵羊髓鞘脱落病毒的衣壳蛋白基因与其长末端重复序列导入绵羊基因组，所获得转基因羊的抵抗力明显提高且体质健康。抗马立克病毒转基因鸡抗马立克病毒转基因鸡抗马立克病毒转基因鸡抗马立克病毒转基因鸡1989年，美国农业部以禽白血病病毒（ALV）为载体，获得抗ALV的新品系鸡。1991年，Kamamur 等将与马立克病毒 mRNA 互补的寡核苷酸（反义RNA）片段转至鸡染色体中，使鸡获得抗病性。英国罗斯林研究所的 Helen Sang 课题组正在进行利用RNA干扰技术生产
52、对特定病原具有抗性的转基因鸡的研究。经过基因改造后的“依沙褐壳蛋鸡”，其DNA中含有人为加入的人类基因，当母鸡生下蛋后，科学家就能从鸡蛋的蛋白中提取用来制造药物的蛋白质。抗逆及抗病转基因鱼抗逆及抗病转基因鱼抗逆及抗病转基因鱼抗逆及抗病转基因鱼1988年，加拿大学者Fletcher等将美洲拟蝶的抗冻蛋白基因转入大西洋畦鱼，提高其抗寒能力。2002年，Rex等将惜古比天蚕的抗菌肽Cecropin B 基因导入斑点叉尾，子代鱼抗病能力明显增强 。深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全3 3、动物遗传资源保护、动物遗传资源保护、动物遗传资源保护、动物遗传资源保护保存现有动物特别是濒危动物
53、的遗传资源十分重要。传统的保存精液和胚胎在技术上有许多问题，并且需要较高设施条件。克隆技术可以用体细胞重现动物用体细胞重现动物用体细胞重现动物用体细胞重现动物，大大简化物种保存的条件和技术，为动物遗传资源多样性的保护提供有利的技术支持。克隆技术另一个引人入胜的用途则是生产那些繁殖力低下或濒危灭绝的动物生产那些繁殖力低下或濒危灭绝的动物生产那些繁殖力低下或濒危灭绝的动物生产那些繁殖力低下或濒危灭绝的动物物种。例如不能通过自身交配繁殖后代的物种 骡子，通过克隆技术已培育出健康的克隆后代，这为利用体细胞克隆技术大量生产繁殖力低的动物物种开辟了一条崭新的途径。2007 年韩国科学家培育出的韩国科学家培
54、育出的韩国科学家培育出的韩国科学家培育出的2 2只克隆狼只克隆狼只克隆狼只克隆狼，则为体细胞克隆技术繁殖濒危野生动物物种的巨大应用前景作出了最好注解，但是迄今为止仅有韩国科学家获得成功。相信随着技术进步，其他濒危哺乳动物如熊猫、老虎、藏羚羊等都可通过克隆技术进行大量繁殖。涉嫌造假？涉嫌造假？涉嫌造假？涉嫌造假？深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全4 4、转基因技术在环保领域的应用、转基因技术在环保领域的应用、转基因技术在环保领域的应用、转基因技术在环保领域的应用转基因动物可用于检测并清除环境中的有毒物质检测并清除环境中的有毒物质检测并清除环境中的有毒物质检测并清除环境中的有毒物
55、质。2000年，Amanuma等把埃希氏菌属的rpsL基因转入斑马鱼中，用以检测水生环境中的有害物质。动物产生的磷污染磷污染磷污染磷污染在农业上是一个很严重的问题。1999年4月，加拿大硅湖大学基因工程研究人员用在大肠杆菌中发现的一种可产生植酸酶植酸酶植酸酶植酸酶的基因培育出了世界上第一只“环保猪” ，其排出的粪便含磷量减少了 75%。这种新型猪的唾液所产生的植酸酶可以有效地消化植物磷。中国农业大学已获得猪的腮腺分泌蛋白基因的上游和下游调控区成分，建立了表达植酸酶的转基因小鼠模型，获得的转基因阳性鼠的粪便磷下降粪便磷下降粪便磷下降粪便磷下降 10% 10% 左右。5 5、转基因动物在生物材料上
56、的应用、转基因动物在生物材料上的应用、转基因动物在生物材料上的应用、转基因动物在生物材料上的应用加拿大 Nexia 生物技术公司培育出携带有来自蜘蛛的产丝蛋白基因的转基因山羊，从这种羊奶中提取这种蛛丝蛋白蛛丝蛋白蛛丝蛋白蛛丝蛋白，是一种高强度丝材料，这种人造蜘蛛丝有蚕丝的质感、有光泽、弹性极强，因此被称为“生物钢生物钢生物钢生物钢” 。将“生物钢”掺入其他材料，强度更大，重量更轻，应用在轮胎、纤维光学、医药和航天业上 。 “生物钢”材料已经开始进入了规模化生产阶段，将用于制作军用防弹衣或太空防护罩。由于“生物钢”的优异性能，许多国家都极其重视这一战略技术，我国也将其列入国家“863863”重大
57、研究计划之中，并取得了一些重要的进展。深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全动物转基因技术的应用概况动物转基因技术的应用概况动物转基因技术的应用概况动物转基因技术的应用概况种属种属种属种属 性状性状性状性状创始人创始人创始人创始人 年份年份年份年份 国家国家国家国家 具体成果具体成果具体成果具体成果牛牛牛牛 改善乳品质 Colman A 1996 英国 敲除牛乳中b- 乳球蛋白Jost B 1999 法国 敲除牛乳中乳糖Brophy B 2003 新西兰 牛乳中转入b-酪蛋白和k-酪蛋白基因，两种酪蛋白含量 分别提高20%和100%李宁 2008 中国 培育了含人乳铁蛋白的转基因
58、奶牛，这种转基因牛奶 具有和天然蛋白同样的补铁、抗菌效果 提高抗病性 Kuroiwa Y 2004 美国 敲除了牛编码prion蛋白的基因Donovan DM 2005 美国 牛乳腺表达溶葡球菌酶，被葡萄球菌感染概率下降57%Richt J A 2007 美国 获得了PRNP 基因双位点敲除牛，这种牛不携带 prion 蛋 白或其他传染性蛋白猪猪猪猪 提高生长率 Hammer RE 1985 美国 转人生长激素基因的猪，生长速度和饲料利用效率显著 提高，胴体脂肪率明显降低Pursel V G 1989 美国 转入牛生长激素基因的猪，生长速度提高1114%，饲料 转化率提高 1618% 改善肉质
59、 Saeki K 2004 日本 菠菜D-12 去饱和酶（fad-2）基因在猪的脂肪组织特异 表达，w-6 型不饱和脂肪酸的含量明显提高，且不饱和 肪酸含量高于普通猪 20% Lai L 2006 美国 转线虫-3 去饱和酶基因的体细胞克隆猪，其体内-6/ -3比值达12，低于正常猪的8左右深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全 提高抗病性 Mller M 1992 德国 将小鼠黏病毒抗性蛋白（Mx1）基因转入猪体内，增强了猪对流感病毒 的抵抗能力 环保 Golovan SP 2001 加拿大 将大肠杆菌中植酸酶的基因与老鼠的一种可指挥唾液腺产生的酶的 基因进行部分组合，培育出粪
60、便含磷量减少75%的转基因猪羊羊羊羊 改善乳品质 Reh W A 2004 美国 将大鼠硬脂酰辅酶 A 的基因转入羊体内，羊乳中单不饱和脂肪酸和 共轭亚油酸含量明显提高 Maga EA 2006 美国 培育出乳汁中分泌有人溶菌酶的转基因山羊，此奶能显著降低仔猪 胃肠道的大肠杆菌等细菌数量 提高毛产量 Damak S 1996 新西兰 转有IGF-1基因的绵羊，其净毛平均产量比非转基因羊高6.2% Adams NR 2005 澳大利亚 将生长激素基因转入绵羊，转基因羊的生长速度和羊毛质量均较 对照组显著提高 改善毛品质 Powell BC 1994 澳大利亚 将毛角蛋白型中间的细丝基因导入绵羊基
61、因组并在皮质中特异 表达，转基因羊毛光泽度以及羊毛中毛脂明显提高 提高抗病性 Chements JE 1994 美国 针对绵羊豆病毒对绵羊的危害，将绵羊髓鞘脱落病毒的衣壳 蛋白基因与其长末端重复导入绵羊基因组，所获得转基因羊 的抵抗力明显提高且体质健康 Denning C 2001 英国 敲除PrP基因的羊羔，仅一只存活了12天 Maga E A 2006 美国 转基因山羊表达的重组溶菌酶，能有效抑制嗜冷腐败菌以及能引 起乳房炎的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的生长 Michael CG 2006 美国 利用RNAi干涉技术，设计siRNA抑制羊体内PRNP基因的表达深圳大学理科选修生物安全与人类生
62、活转基因动物生物安全 生物材料 Lazaris A 2003 加拿大 转基因羊奶中生产的重组蛛丝蛋白可以“织”成高强度丝线，弹性极 强， 被称为“生物钢”鱼鱼鱼鱼 提高生长率 朱作言 1984 中国 获得了转人生长激素的金鱼，其子代生长速度为非转基因鱼的 2 倍 Zhang PJ 1990 美国 转生长激素基因的鲤鱼和虹鳟鱼 Hew CL 1995 加拿大 转GH基因大麻哈鱼，其个体大小是非转基因的1030倍 朱作言 2001 中国 转“全鱼”生长激素基因鲤鱼，其较非转基因鲤鱼增重快42%，饵料 利用率提高18.5% 提高抗病性 Rex AD 2002 美国 将惜古比天蚕抗菌肽基因导入到斑点叉
63、尾 ，其子代鱼抗病原菌 能力明显增强 纪伟 2004 中国 通过精子载体法获得了转全鱼溶菌酶基因大菱鲆 提高抗寒性 Fletcher GL 1988 加拿大 将美洲拟蝶的抗冻蛋白（AFP）基因转入大西洋鲑鱼，提高抗寒能力 Shears M A 1991 加拿大 将冬季比目鱼中（AFP）基因作目的基因转入大西洋蛙鱼中 环保 Amanuma K 2000 日本 将埃希氏菌属的rpsL基因转入斑马鱼中用以检测水生环境中的 有害物质，其作为环境检测器较常规检测方法快捷敏感 Gong Z 2003 新加坡 转有荧光蛋白的斑马鱼，最初的研制目的是用来通过其身体颜色 的改变来探测海水的污染程度，2004 年
64、转基因荧光热带鱼“Glofish” 在美国面世用于观赏，目前已有 5 种不同颜色的“GloFish”猫猫猫猫 观赏 Yin X J 2008 韩国 获得3只具有红色荧光蛋白基因的克隆猫狗狗狗狗 观赏 Hong S G 2009 韩国 克隆培育出红色荧光猎兔犬深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全五、转基因动物的研究与产品的安全性评价1 1、供体动物及受体动物的特征及健康检查、供体动物及受体动物的特征及健康检查、供体动物及受体动物的特征及健康检查、供体动物及受体动物的特征及健康检查畜种、品种、产地、健康状况、用药记录、系谱、偶发病检查、来源区的传染病检查2 2、转基因的构件的安全性
65、评价、转基因的构件的安全性评价、转基因的构件的安全性评价、转基因的构件的安全性评价转基因及表达系统（功能的异源获得）通过同源重组实现基因的定位整合（功能的同源丧失）转基因及其表达产物的安全性鉴定标记基因及其表达产物的安全性评价转基因载体系统的安全性评价外源基因的安全性评价3 3、转基因动物释放的安全性评估、转基因动物释放的安全性评估、转基因动物释放的安全性评估、转基因动物释放的安全性评估遗传稳定性的安全性评估 表达稳定性的评估4 4、转基因动物品系建立的安全性评估、转基因动物品系建立的安全性评估、转基因动物品系建立的安全性评估、转基因动物品系建立的安全性评估传染病流行地区不能用于建立始祖转基因
66、动物库和生产转基因动物库转基因库动物的健康史和用药情况足量的血液样本以精液、胚胎形式建立转基因库需严格无菌操作，还要单独样本备案深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全5 5、生产动物群的组建和选择的安全性评估、生产动物群的组建和选择的安全性评估、生产动物群的组建和选择的安全性评估、生产动物群的组建和选择的安全性评估动物来历及系谱动物繁殖技术生产群增加新成员生产群动物都需要定期采集样本保存以便将来溯源研究6 6、转基因动物的维持、转基因动物的维持、转基因动物的维持、转基因动物的维持监测转基因动物的健康转基因动物的饲喂转基因动物饲养设施动物从生产群中迁出转基因动物的处置及其副产品的利
67、用转基因动物陪伴动物计划7 7、转基因产品的纯化及特征、转基因产品的纯化及特征、转基因产品的纯化及特征、转基因产品的纯化及特征从转基因动物收集产品转基因动物的药用产品批次的确定内源性及外源性病原宿主动物 深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全源组织病原菌的检验及其清除转基因动物药用蛋白产品的特征和纯度分析生化特征、纯度、药效、异质性转基因动物药用蛋白终产品批次的释放与检测8 8、临床的安全性评价、临床的安全性评价、临床的安全性评价、临床的安全性评价 可用体外试验和正常动物及疾病动物模型的体内试验来评价的效率和安全性，剂量范围应包括超过正常人临床应用的剂量9 9、重视受体与病原共进
68、化的问题、重视受体与病原共进化的问题、重视受体与病原共进化的问题、重视受体与病原共进化的问题1010、转基因动物在动物福利和社会伦理等方面的潜在危险好对策、转基因动物在动物福利和社会伦理等方面的潜在危险好对策、转基因动物在动物福利和社会伦理等方面的潜在危险好对策、转基因动物在动物福利和社会伦理等方面的潜在危险好对策转基因动物可能引起社会伦理学方面的问题社会伦理学方面的问题社会伦理学方面的问题社会伦理学方面的问题转基因技术的应用可使产量增加，价格下降，一些小生产单位破产，失业率提高；另外转基因技术的研究是公共基金资助的，但并非所有人都能从转基因动物的研究与开发中获益，这种不公平会带来社会矛盾的激
69、化；深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全食品安全问题和宗教信仰冲突；转基因动物往往具有更强的生存能力，可能破坏生态平衡；转基因动物的研究与开发会改变人类的价值观，产品自然属性的下降导致人类心目中自然的价值下降。转基因动物制作引起的动物福利问题动物福利问题动物福利问题动物福利问题转基因制作方法给动物带来的危害显微注射会给受精卵带来极大的损伤，是对早期生命的一种摧残；繁殖技术对动物带来的伤害超排、精液收集、人工受精、胚胎收集、胚胎移植等常用操作对动物本身是一种伤害；转基因技术给动物带来人为的突变突变率510%，导致动物发育畸形而死亡；外源基因表达给动物带来的影响；转基因动物个体差异
70、给对动物福利的评估带来的影响整合位点好整合拷贝数的差异使外源基因的表达效率、外源基因的插入突变效应、外源基因表达效应都有所不同；转基因技术在有些方面对动物本身有利抗病性能、畜禽的性别比例、牛的长角性状。深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全六、转基因动物研究与产品开发监控1 1、研究与开发、研究与开发、研究与开发、研究与开发转基因的导入方法监控转基因始祖动物分析遗传及表达稳定性研究与环境监控生物安全一级、二级、三级、四级2 2、繁殖与育种、繁殖与育种、繁殖与育种、繁殖与育种转基因动物品系的建立转基因动物品系的建立转基因动物品系的建立转基因动物品系的建立生产动物群的组建与选择生产动
71、物群的组建与选择生产动物群的组建与选择生产动物群的组建与选择动物来历及系谱繁殖技术生产群增加新个体转基因动物的维持转基因动物的维持转基因动物的维持转基因动物的维持监测转基因动物的健康转基因动物的饲喂转基因动物圈养舍施转基因动物饲料配制转基因动物的疾病防治 动物从生产群中迁出转基因动物的处置及其副产品的利用转基因动物的陪伴动物计划深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全3 3、生产与加工、生产与加工、生产与加工、生产与加工从转基因动物获得产品源组织的备案产品特征与纯度分析生化特征、纯度及药效产品的异质性确定产品批次终产品的批次释放检测七、转基因动物研究的发展方向应用转基因动物建立人类
72、疾病的实验动物模型动物模型动物模型动物模型，探讨疾病发生机理、治疗方法和新药筛选技术；进行生物反应器制药制药制药制药，治疗人类的疑难病症；人类器官移植器官移植器官移植器官移植的器官供体，克服免疫排斥；应用于国防和生物材料生物材料生物材料生物材料，提高国家综合国力；转基因技术与动物克隆技术克隆技术克隆技术克隆技术完全结合，融为一体。4 4、质检与自检、质检与自检、质检与自检、质检与自检宿主动物病原菌的检验及其清除转基因动物用在组织供体时需特别考虑的问题临床的安全性评价深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全背景新闻背景新闻1 1：世界首批体外显微受精转基因兔在广西诞生世界首批体外显微
73、受精转基因兔在广西诞生 2011.02.28 广西大学动物科学技术学院目前培育成功7只体外显微授精转fat-1基因兔，其中4只通过了转基因成分鉴定，成为世界首批采用体外显微授精技术培育成功的转基因兔。动物科学技术学院院长石德顺介绍，去年12月12日，3只显微授精转fat-1基因兔在广西大学诞生，接着连续诞生4只；今年1月14日，又有2只转GFP基因克隆兔诞生。团队成员陆凤花介绍，研究历时两年多。去年11月，将fat-1基因与一只公兔的冻融精子在体外结合，通过体外显微授精方式将携带有fat-1基因的精子注入到兔的卵母细胞胞质中，获得转基因胚胎，然后移植到代孕母兔输卵管内，使代孕母兔成功怀孕。经过
74、一个月妊娠期，3只转基因小白兔诞生。随后，另一只采用同样原理的代孕母兔又产下4只小兔。转基因小兔平均体重65克，而正常出生的小兔平均为50克。目前，转基因小兔健康状况良好。陆凤花介绍，近日课题组从采用体外显微授精方法出生的5只转基因兔身上提取部分组织，进行分子生物学鉴定及基因表达产物检测，显示其中4只为转fat-1基因兔，其体内的-3多不饱和脂肪酸比普通兔子提高了约3倍，在预防和治疗人类心血管疾病、关节炎、癌症等方面有重要作用。2010年12月19日，世界首例转基因克隆水牛在广西大学诞生。2只转GFP基因克隆兔，与去年出生的转基因克隆水牛一样，在紫外线灯下全身发出绿色荧光。深圳大学理科选修生物
75、安全与人类生活转基因动物生物安全背景资料背景资料2 2：转基因动物在生物制药中的应用转基因动物在生物制药中的应用1 1、利用转基因动物生产药用蛋白、利用转基因动物生产药用蛋白、利用转基因动物生产药用蛋白、利用转基因动物生产药用蛋白主要三种渠道：通过血液通过血液 将人血红蛋白基因转移给猪种，通过转基因猪来生产人血红蛋白通过尿腺通过尿腺 利用膀胱尿腺合成和分泌蛋白的功能作为反应器，尿中几乎不含脂肪和其他蛋白，容易纯化。1996年，Kerr和Wau获得能在尿液中表达人生长激素的转基因小鼠，含量高达0.5g/L。通过乳腺通过乳腺 乳腺摄取、合成、分泌蛋白质的能力很强，并能对重组蛋白质进行多种翻译后加工
76、，包括羟基化、糖基化、氨基化等，同时能将重组蛋白质折叠成有功能的构象。因此是目前公认的生产重组蛋白质的理想器官。2 2、利用转基因动物生产营养医疗保健品、利用转基因动物生产营养医疗保健品、利用转基因动物生产营养医疗保健品、利用转基因动物生产营养医疗保健品 据美国商业信息研究所估计，美国21世纪初的营养医用品市场大约为2500亿美元，而欧洲将超过这个数字。其中营养医用蛋白的发展潜力最大，已经成为营养医用品的支柱。3 3、利用转基因动物生产可用于人体器官移植的动物器官、利用转基因动物生产可用于人体器官移植的动物器官、利用转基因动物生产可用于人体器官移植的动物器官、利用转基因动物生产可用于人体器官移
77、植的动物器官4 4、建立诊断、治疗人类疾病及新药筛选的动物模型、建立诊断、治疗人类疾病及新药筛选的动物模型、建立诊断、治疗人类疾病及新药筛选的动物模型、建立诊断、治疗人类疾病及新药筛选的动物模型以前，自然突变体几乎是遗传学家获取遗传疾病模型的惟一途径。目前，通过精确地失活某些基因或增强修复某些基因的表达来制作各种各样的研究人类疾病的动物模型、治疗模型和新药筛选模型。深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全背景资料背景资料3 3：转基因猪转基因猪转基因猪转基因猪1985年，世界上第一头转基因猪在美国诞生。转入了生长激素基因，比普通猪生长更快。此后，转生长激素生长激素生长激素生长激素基
78、因猪在澳大利亚等国相继诞生。1990年，我国首批转生长激素基因猪在省农科院诞生。此后，多种转基因猪相继问世，如生产人血清白蛋白的；有的因具有较强的抗排斥反应，而被移植到猴子体内，以换下猴心。2002年1月，日本近畿大学研究人员把菠菜基因植入猪的受精卵内，培育出不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸不饱和脂肪酸含量高的转基因猪。2006年3月，美国科学家培育出转基因健康猪，体内含有大量-3脂肪酸去饱和酶基因。2006年底，东北农业大学教授刘忠华带领的团队研制出中国首只转基因“荧光猪”，在紫外线的照射下，身体上会发散出晶莹的绿光。2013年4月16日英国每日邮报网站报道，培育出全球第一只克隆羊多利的
79、英国爱丁堡大学罗斯林研究所近日又有新突破，科学家们先将猪的DNA剪断，然后将非洲野猪的一段基因植入到猪仔的基因中，在不使用任何抗菌素抗性基因的情况下，让它具备对非洲猪瘟的免疫力猪瘟的免疫力猪瘟的免疫力猪瘟的免疫力。这种非洲野猪对于致死率极高的非洲猪瘟病毒有天然免疫能力，但无法与欧洲猪进行繁殖。 深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全1991年6月美国DNA公司成功的获得了能产生大量人血红蛋白人血红蛋白人血红蛋白人血红蛋白的转基因猪，并干1992年向美国食品药物管理局申报该新药。Paleyanda报道，在转基因猪乳汁中人凝血因子中人凝血因子中人凝血因子中人凝血因子含量约为2.7ug
80、/mL，比人血浆中的含量高10倍。英国剑桥伊姆朗公司1 993年6月宣布已培育成功37头具有人类基因的转基因猪。这种猪含加速人体基因退化因子基因退化因子基因退化因子基因退化因子，可防止人们对新移植器官产生排斥现象。基因敲除猪的诞生使学者们坚定了用猪作为异种器官移植供体的信心.因其含有特异性的基因，可使人对猪器官产生排斥作用的免疫系统失活。 2001年，加拿大的科学家培育出的携带大肠杆菌植酸酶植酸酶植酸酶植酸酶基因的转基因猪，这种猪可以在唾液中分泌植酸酶，从而提高对饲料中磷的消化率，使猪粪中的磷含量比正常猪降低75%。2004年，韩国的科学家将治疗脑血栓的遗传基因注入猪的受精卵中，成功培育出4头
81、通过乳汁和尿生产能排除脑血栓治疗物质的生化猪。 2007年11月，科研人员将878枚转基因胚胎移植给42头母猪。随后，29头母猪成功怀孕，并于2008年2月3月在湖北省农科院实验猪场陆续产仔，共产仔猪162头。经反复检测，确认其中10头是转基因保健猪，其体内被转入了一种特殊基因-3脂肪酸去饱和酶基因，这种基因能在猪体内合成大量的-3脂肪酸。除湖北省农科院畜牧兽医研究所外，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所和军事医学科学院生物工程研究所也参与了这种猪的培育。 深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全因本地农民拒绝为由Guelph大学培养的“转基因猪”提供资金，这个人称“环保猪”的新品种
82、面临夭折。据悉，这是加拿大培育的首个“转基因家畜”。该猪体内含有某种老鼠基因，以便大幅度减少猪粪对环境造成的污染。五年前，Guelph大学向加拿大政府和美国食品药品管理局提出申请，要求把这种猪推向市场。截至目前，美加两国依然没有就此事“开绿灯”。这种转基因猪引起加拿大民间团体的强烈反对。他们表示，坚决不能允许在肉用动物体内推广转基因技术。安省养猪业者协会认为，上述转基因猪不会给自己带来大收益，因此拒绝为Guelph大学继续提供资金支持。在这种情况下，Guelph大学要么找到新的商业合作伙伴，要么于今年6月对现有的16头转基因种猪实行安乐死（保留猪组织和精液以满足未来培养需要）。加拿大生物技术民
83、间团体称，安省农民“负责任”的做法值得称道，因为人们无法通过饲养转基因猪获得更多经济收益。同时，民众也不愿意食用转基因猪肉。如果强行推广转基因猪，安省农场主的名声将因此受损。换句话说，转基因猪是个“弊大于利的环保产品”。 2012-04-15 加拿大可能放弃推广加拿大可能放弃推广“ “转基因猪转基因猪” ” 弊大于弊大于利利深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全作为“转基因生物新品种培育转基因生物新品种培育”重大专项重大专项的重要组成部分，国家级项目“环境友好环境友好型转基因猪新品种培育型转基因猪新品种培育”已于2009年启动，由华南农大牵头，中国农业大学、中国农业科学院等共同参
84、与。华南农大是全国“转基因猪”研究的领跑者。 2011年12月27日江西在国家科技重大专项取得了又一重大突破。争取转基因生物新品种培转基因生物新品种培育重大专项育重大专项取得积极进展，生猪生猪、水稻专项分别获资助5100万元万元和560万元，在全国农业基础研究领域的地位得到明显提升。 2011年4月16-17日，为迎接“十一五”国家转基因重大专项验收，由中国工程院院士、华中农业大学动物科技学院熊远著教授主持的“优质转基因猪新品种培育优质转基因猪新品种培育”课题总结研讨会在国际学术交流中心举行。 广西大学动物科学技术学院教师2009立项的科研项目表优质环保转基因猪的培育优质环保转基因猪的培育 国
85、家科技重大专项国家科技重大专项 国家农业部 兰干球 675万万我国的转基因猪研究方兴未艾我国的转基因猪研究方兴未艾深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全我国在转基因猪的应用研究上已处于国际领先水平，主要集中在以下3 个方面：1、通过转基因技术提高猪肉品质，培育优质猪新品种、通过转基因技术提高猪肉品质，培育优质猪新品种野生植物和散养动物食物中的-3 和-6 有着严格的比例（1 : 1 - 1 : 5），基本保持平衡；进入工业化时代后，人类大量食用加工和养殖食品，造成体内所含的-6 越来越多，-3 越来越少，比例严重失调。目前美国等发达国家里，人体体内的-6和-3比例可能达到30 比
86、1。2006 年美国制备出了转-3脂肪酸去饱和酶基因Fat-1克隆猪，体内各种-3不饱和脂肪酸含量提高了5 倍以上；2008 年， 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所等单位成功获得了富含-3 不饱和脂肪酸转基因猪。2、利用转基因猪生产人体器官，为人体器官移植提供供体、利用转基因猪生产人体器官，为人体器官移植提供供体猪的器官无论是在体积上还是在功能上都和人的比较接近，可利用猪来开展异种器官移植。猪的基因组上有表达-1,3 半乳糖苷转移酶这种人和灵长类动物所缺少的基因，直接移植将导致超急性排斥。2003 年Phelps 等利用同源重组技术获得了世界上第1 头双敲除-1,3-Gal（GGTA1）基因的
87、转基因克隆猪，开启了利用体细胞基因打靶技术生产异种器官移植供体的先例。此后，日本和澳大利亚等国的几个科研小组也相继获得了敲除GGTA1 基因的转基因克隆猪。将敲除GGTA1 基因的猪心脏和肾脏分别移植到免疫抑制的狒狒体内，移植后的异种器官可以在狒狒体内正常存活26个月，最长的个体生存期长达179 d。深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全2010 年，中国农业科学院北京畜牧兽医研究所潘登科领导的科研团队成功研制出敲除-1, 3 半乳糖苷转移酶基因的近交系五指山小型猪，为我国创建器官移植猪迈出了关键的一步。3、建立人类疾病的转基因猪动物模型，揭示人类疾病的发病过程、机理及探索治疗途
88、、建立人类疾病的转基因猪动物模型，揭示人类疾病的发病过程、机理及探索治疗途径径猪的心血管系统、消化系统、皮肤、营养需要、骨骼发育以及矿物质代谢等都与人的情况极其相似，猪的内脏器官及其功能也与人的器官类似，例如在静止状态下，人的脉搏每分钟60-90次，猪的脉搏为65-80 次。猪的动脉循环系统几乎是人的动脉循环系统的复制品。另外，其繁殖周期短、生产力高，窝产仔多。因此，猪就被认为是开展人类医学临床前试验的最佳模型，如猪可以作为皮肤烧伤、肿瘤、免疫学、糖尿病等代谢性疾病的医学研究的动物模型。2010 年，中科院广州生物医药与健康研究院赖良学的科研团队成功获得了人亨廷顿舞蹈症的转基因猪模型，并首次在转基因猪大脑中发现与人亨廷顿舞蹈症患者脑中类似的神经细胞凋亡现象。2011 年，赖良学研究组成功敲除了猪内源性PPAR基因，在世界上首次建立了对糖尿病和心血管并发症的研究有重要应用价值的PPAR 基因敲除猪模型。深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全深圳大学理科选修生物安全与人类生活转基因动物生物安全
