一、转基因动物技术的实用意义
(一)建立疾病的动物模型
我们无法在人体身上进行疾病机理的研究,但是我们可以把分离得到的与疾病相关的基因导入动物体内,从而获得与疾病相关的动物模型。可用以研究疾病发生的机理和疾病的研究以及药物的筛选和鉴定。
(二)进行异种器官移植
20世纪的一项伟大创举是人体器官移植,这项技术拯救了无数重危病人的生命,而且带来了近代医学的一场深刻革命。该领域的先驱者马斯博士因此获得了1990年诺贝尔医学奖。器官移植面临着两个难题:一是供移植用的器官来源不足;二是人体对移入的导体器官产生免疫排斥反应。想解决供移植器官的严重不足,人们很自然会想到利用动物器官来进行“动物—人体”异种器官移植,并认为猪是最理想的动物器官来源。因为猪是多胎动物,繁殖力强,器官大小又与人相近。因此,1996年英国批准了应用猪的器官进行异种器官移植的申请。对于“人和人”之间同种器官移植后产生的免疫排斥反应,医学科学家已有了用免疫抑制剂等有效控制办法。但对于“人和猪”之间的异种器官移植后的“超急性免疫排斥反应”仍无良策。但是人们相信,应用转基因技术,配合特别设计的免疫抑制药物疗法,人——猪异种器官移植不久将会获得成功。
(三)生产转基因药物
利用转基因动物——乳腺生物反应器来生产转基因药物,能从转基因动物的乳腺中源源不断地得到目的基因的产物(药物蛋白质),不但产量高,而且表达的产物已经过充分的修饰和加工,具有稳定的生物活性。与以往的制药技术相比,具有成本低、周期短、效益好的优点。作为生物反应器的转基因动物又可无限繁殖。
(四)培育优良的动物品种
动物育种的目标是提高动物的遗传本质。例如提高动物的生长率、瘦肉率和营养价值。提高饲料的利用率、转化率以及乳品、皮、毛的产量和质量。转基因动物技术,通过把抗病毒基因导入受精卵后,发育成有抗病能力的动物。例如培育出抗鸡白细胞组织增生病毒的转基因鸡,还能培育抗病毒感染动物的品系和培育御寒动物品系等等。
二、基因芯片
在一个人的身上取一、两滴血液,通过一片邮票大小的芯片来进行检测,可以很快得知他是否患有乙肝、丙肝和艾滋病。一次检查可以对三种疾病进行诊断,而且耗费的时间比用传统方法化验一次还要短。
这里使用的就是基因芯片。基因芯片又叫 DNA芯片,是生物芯片技术中发展比较成熟、实现商品化最早的一类。
生物芯片上高度集成的不是半导体等电子元件,而是生物元件和生物分子。具体到基因芯片,就是基因探针。说它是“针”,其实只是一种比喻。事实上,基因探针只是一段人工合成的碱基序列。
我们先合成一段核苷酸,并使它的序列与我们要取的基因的关键序列完全互补。再把这段核苷酸连接上标记,放入众多的基因混合物中。很快,基因探针就会捕获目的基因,并与它连接起来。由于探针上带有特殊的标记,所以,科学家们可以很方便地找到它。
三、最为理想的生物反应器——动物乳房生物反应器
自从基因工程问世后,人们一直在探索用基因工程方法生产有重要医疗价值而用一般方法又难以大量生产的珍贵蛋白质。最初,被选中的生产体系是用大肠杆菌发酵生产。但是,由于大肠杆菌属于低等生物,不可能生产出结构复杂的蛋白质,所以,用大肠杆菌生产的人蛋白质(或动植物蛋白质),存在着不可克服的缺点。
乳房反应器系统的优点
乳房生产系统也叫做乳房反应器系统。同大肠杆菌生产系统相比,动物乳房反应器系统具有很多优点。
第一,动物的基因形式和人类相同,从人类染色体上切下来的任何基因都可以直接转移到动物体内,使分离和克隆基因的手续相对简单一些。
第二,用动物乳房生产外源蛋白质,产量很高。目前在初乳中已经达到70g/L,在常乳中达到35g/L.
第三,动物乳腺细胞可以使任何基因正确表达,并正确进行后加工。因此,动物乳腺细胞所生产出来的蛋白质与天然产品在结构上没有区别,活性也没有区别,不论这种蛋白质原来是在垂体细胞中生产的还是在肝脏中生产的。此外,乳房是一个相对独立的系统,血液中的蛋白质有时可以进入奶中,但奶中的蛋白质永远不会进入血液。因此,在乳房中生产的任何蛋白质,即使是生理功能很强的激素类蛋白质,也不会影响动物本身的健康。
第四,乳中的蛋白质种类较少,主要是酪蛋白、乳球蛋白、白蛋白和从血液中扩散而来的少量血清蛋白及免疫球蛋白。因此,提纯重组基因在奶中表达的目标蛋白,相对要容易一些。
第五,用大肠杆菌发酵生产人类蛋白质是一个工业过程,需要精良的设备;而用乳房生产同类产品是一个农业过程,如果不考虑产品提纯,则不需要复杂设备,也不需要素质很高的操作人员。牛、羊吃的是草料,生产的是奶,奶中的珍贵蛋白完全是常规奶的高附加值产品,其生产成本之低没有其他系统可以相比。
第六,用乳房生物反应器生产产品可以对市场做出灵活反应。由于牛、羊体内重组的外源基因是可以遗传给后代的,因此,在市场对产品需求旺盛时可扩大畜群;市场缩小时可以减少畜群头数;需要等待市场时可以用保存精液或胚胎的方法保种,使所受经济损失不大。
第七,作为一种农业生产过程,乳房生物反应器系统可以充分利用可再生产的天然资源,对环境造成的不良影响很轻微。
第八,乳房生物反应器系统除了可以用来生产药物外,也可以用来生产食品和保健品,其他系统则不行。
由此可以看出,乳房乃是迄今为止最理想的生物反应器。