|
1.基因工程药物
1997年美国科学家第一次用大肠杆菌生产出人脑激素———生长激素释放抑制素。这是基因工程研究的首次成功。这一成就引起了世界范围的震动。因为它的实验成功，使人们可以进一步阐明高等生物基因表达的理论基础，同时其巨大的经济价值也十分诱人。该激素能抑制生长激素、胰岛素、胰高血糖素的分泌，可以用来治疗肢端肥大症、急性胰腺炎等疾病。使用常规的方法需要十万只羊的下丘脑才能获得1毫克人生长激素释放抑制素，而用基因工程的方法生产同等数量的人生长激素释放抑制素，只需要10公升大肠杆菌培养液。其价格大约每毫克仅0.3美元。1979年美国科学家又宣布用基因工程的方法使细菌首次表达了人生长激素。人生长激素是治疗侏儒症的特效药，并可用于治疗老年性骨质疏松症、出血性溃疡、烧伤、骨折等。然而治疗一个脑下垂体机能不全的儿童侏儒症，一年需要从50具尸体中提取的生长激素量，价格十分昂贵。而用基因工程方法生产的人生长激素则价格便宜，目前在国内外均投放市场。干扰素可用来治疗严重的病毒感染疾病。如乙型肝炎、疱疹等，也能抑制细胞增殖并具有免疫调节功能，有一定的抗癌作用。以前干扰素只能从人体提取，不仅来源困难，且价格昂贵。目前国内外用基因工程菌生产的多种干扰素，已进入市场。
从70年代至今，世界上已获准上市治疗疑难病的基因工程药品约120余种，尚有近400多种处于各期临床研究阶段，另有3000多种处于临床前研究开发阶段。2000年其产值和销售额已超过200亿美元。
我国研制成功的治疗疑难病的基因工程药品有20多种。世界上销售额前10位的生物技术药物我国已能生产8种，销售额从1996年的2.2亿元增加到2000年的20亿元，年增长率高达80％。
2.基因疗法现在，人们业已认识到：无论是遗传病还是心血管病，无论是免疫系统疾病还是亚性肿瘤乃至传染性的疾病都和基因突变、缺失和异常表达有关，因而需要制造一个正常的好基因去替换那些不正常的坏基因或者想办法关闭那些失控的基因。这就叫做基因疗法。
经过几年的研究，科学工作者已经在遗传病的研究上获得成功的实例。比如：美国科学家把用基因工程加工好的活细胞注入到4岁女孩体内，这4岁女孩患的是一种体内缺乏腺苷脱氨酶基因的遗传病，免疫力低下，只能生活在无菌室里，经基因治疗后，患儿衰弱的免疫系统完全恢复，病情大为好转。患儿不仅能上学也能参加体育活动。
我国科学家对乙型血友病的治疗也取得了好的实验结果。乙型血友病是一种遗传病，患者体内缺乏凝血因子9基因，患者出血不止靠输血过活。经用基因疗法治疗后患儿体内凝血因子9的含量很快从71纳克／毫升上升到250纳克／毫升，这一含量虽只有正常人的5％，即能止血了。
据报道，美国科学家向心脏病患者心脏中注入一种管内皮生长因子（VEGF）的基因，使患者长出了新血管。这预示着基因疗法有可能将来使患者不再需要进行心脏搭桥手术。
基因疗法虽有成功的实例，但这与需要治疗的几千种病例相差太远。比较乐观的认为，随着引起人类重要疾病基因的不断发现及功能的阐明，基因疗法有可能在21世纪20年代前后成为临床医学上常规的治疗手段之一，将为目前尚无理想治疗手段的遗传病、恶性肿瘤、心血管病、传染病（如艾滋病等）展示广阔的前景。
3.生产贵重药品
用转基因动物作生物反应器来生产多肽药物的研究已有不少成功的实例。例如：美国集成化遗传公司把人的组织纤维蛋白溶酶原激活剂（TPA）转入小鼠获得成功；以色列科学家首次培育出体内含有人体蛋白的转基因山羊；中科院上海细胞所等6个单位合作培育了含乙肝表面抗原的转基因兔；上海医学遗传所获得5头能表达人凝血因子9基因的转基因羊，该所研究的转基因试管牛经试验证明该转基因牛携带人白蛋白基因并在乳腺中高效表达。
利用转基因植物作生物反应器生产药物、疫苗和工业原料是21世纪基因在农业上应用的新潮流。利用转基因植物生产药品、疫苗、营养品可改进人类健康状况，生产工业原料可改善生态环境。同时用植物作生物反应器成本低，可以不用高度纯化、可制成多价疫苗、可适合儿童口服，无毒副作用和危险。现在已有很多成功的实例。例如，荷兰科学家将人的血清蛋白基因转入马铃薯，使马铃薯里含有人的血清蛋白。又如比利时已开发出转基因油菜能生产多肽药物。美国一家公司用烟草生产出疟疾疫苗。美国孟山都公司从能产生塑料细菌中分离四种基因转入油菜和芥菜。这种转基因植物就可作为生产塑料的工厂，从中提取出的塑料不仅可以生物降解，而且韧性好，具有广泛的商业用途。总之小孩吃根香蕉和吃个苹果就能免疫抗病的日子已为期不远了。
4.人类基因组计划
1986年美国科学家提出“癌症研究最重要的成果是使我们认识到，癌症与其他疾病的发生都与基因有关”的观点。所以人们要征服癌症，要治疗疑难病就要在人体内定位基因、分离基因，研究基因的功能。这样才能预防、诊断、治疗这些疾病。经过5年的讨论，使全民一致认识到人类所有疾病都直接、间接地与基因有关，认识到把人体全部基因搞清楚才能使世界上许多疑难病得到根治。
“人类基因组计划”于1990年开始实施。经过科学家的辛勤工作，2000年6月26日，参加“人类基因组”工作的6个国家共同发表声明，完成了人类基因组计划的DNA框架图。
人类基因组这个图谱好比是一张标明人体细胞DNA中所有碱基排列顺序的地图。现在还很难设想，有了这张地图，人类的生活将发生怎样巨大的变化。但可以肯定医学将凭着这张“图”实现先知未卜”。当一个人还没有症状时通过DNA检测就会知道他未来会不会患心脏病、老年痴呆症、癌症等，这样可以提前预防，杜绝疾病的发生。在进行“人类基因测序”工程的同时，科学家们也正在进行人类功能基因组研究，也就是对人类基因的功能进行深入研究，这将对人类的健康保障和医药产业更进一步地产生深远的影响。
近些年又出现了生物芯片技术。它将发展成在人类健康保障、环保、食品、农业、以及其他生命科学研究领域内的巨大产业。预计生物芯片市场将每年增加50％，到2004年将有可能达到30多亿美元的产值。
综上所述，可以清楚地看到，由于DNA双螺旋结构模型的提出，将给医学带来一场革命性的巨大变化。
给农业带来第三次绿色革命
转基因技术在农作物品种改良上将具有巨大的应用潜力。转基因技术目前在植物品种改良的研究包括以下几个方面。研制的抗除草剂、抗病毒、抗虫、抗细菌、抗真菌的转基因植物已进入大田试验，有的已推广；抗盐、碱、抗寒、抗旱、抗涝的转基因植物研究方面已初见成效，有的已进入大田试验；在研究农作物蛋白质、脂肪、淀粉含量和品质改良方面的转基因植物有的已成功，有的已进入大田试验；延缓成熟、耐储藏、能保鲜的转基因番茄已商品化；改变棉花纤维颜色的转基因研究有的已成功等等。
据联合国有关部门估计，采用以基因工程为核心的生物技术到2015年可使世界上一半饥饿人口得到充足的食物；粮食产量可提高10％~20％。
我国正在研究的转基因生物超过95种，涉及的基因种类超过200种。到2001年上半年为止，农业部农业生物安全委员会批准进入田间环境释放的转基因植物有22种。转基因植物的性状包括抗病、抗虫、抗除草剂和品质改良等。抗虫棉花是拥有我国自己知识产权，唯一大面积推广应用的转基因作物。2002年国产抗虫棉种植面积达9.5×105公顷，累计经济效益已超过40亿元。以基因工程为核心的生物技术将为农业带来一场新的绿色革命。
给工业改造带来新生
以化学工业为例，传统的化学工业过程几乎都是高温高压下进行，这是一个典型的耗能过程。在化学工业使用转基因技术，不仅能节约能源，还能避免环境污染。就拿生产农药来说，用常规的方法生产农药不仅投资多、耗能高，而且严重污染环境。已知苏云金杆菌毒蛋白能杀死害虫，自70年代以来，国内外把苏云金杆菌毒蛋白基因转移到大肠杆菌体内，生产出的天然杀虫剂，不仅投资少、耗能低、而且避免了环境污染。
利用基因工程的方法构建工程菌可以对工厂排出的废水、废料、残渣进行净化处理，一方面可以治理环境，另一方面也可以获取食用和饲料用的单细胞蛋白。
微生物发酵法可以生产许多化工原料，如乙醇、丁醇、乙酸、乳酸、柠檬酸、苹果酸等，利用基因工程的方法可以改造传统的旧工业。用转基因的方法构建工程菌，可以大大改进产品质量并提高产量等。
利用转基因的方法构建工程菌可以生产制造塑料的原料———聚羟基丁酸，这种产品可以被微生物分解，从而消除白色污染，并且没有毒害。
利用基因工程的方法，还能为能源危机带来新生。地球上的化石燃料终将枯竭，代之而起的是生物能。微生物发酵法用甘蔗、木薯粉、玉米渣等生产酒精。科学家们还在研究通过转基因的方法创造多功能的超级工程菌，使之分解纤维素和木质素，以便利用稻草、木屑、植物秸秆、食物的下脚料等生产酒精。这些酒精有绿色石油的美称。
在海洋开发上，基因工程技术也发挥了重要作用。科学家们利用基因工程的方法分离出色的生长激素，通过转基因技术培育出的转基因鱼比对照组表现出明显的抗病能力和快速生长的优势。利用转基因的方法还能改变海洋生物的品质。例如螺旋藻含有高蛋白。并且对治疗高血压、心脏病、肝炎、胃病有作用。科学家们利用转基因技术将螺旋藻的基因转移到海带里，培育出不仅具有高蛋白，而且具有药用价值的新品种海带。
在海洋生物的抗病防病方面也利用了转基因技术。例如，科学家们已利用溶菌酶基因和干扰素基因进行基因转移，获得了抗病能力强的转基因鱼。在海洋生物的疾病监控方面，利用聚合酶链反应（PCR）反应技术在对虾疾病的检测上开展了很好的工作。
综上所述，可以看出以DNA重组技术为核心的生物技术给传统工业的改造、环境污染、能源危机、海洋开发带来了勃勃生机。
|
当前位置：首页－
相关文章 
